电子设计大赛无线充电电动车的设计报告

本篇论文为电子设计大赛以IAP15F2K61S2单片机为控制芯片的无线充电电动车控制系统的设计，内容和格式可以作为比赛或者课程设计论文的参考，本文为原创，仅供参考请勿抄袭。

《设计报告》

摘要：本文是以IAP15F2K61S2单片机为控制芯片的无线充电电动车控制系统的设计，整个系统包含CPU模块、无线发射器模块、无线接收器模块、电机驱动模块、电源等模块，并运用超级电容作为储能原件进行设计。本系统采用ATMEL公司的51系列单片机和TI公司TPS63020芯片、LM2596稳压芯片等元件完成无线充电电动车的控制设计要求。TI公司的TPS63020芯片来进行DC-DC变换可以有效的进行直流电源的电压转换。

关键字：IAP15F2K61S2单片机、无线充电、TPS63020、超级电容。

1.方案选择与论证 (3)

1.1主控制器方案与选择 (3)

1.2电动车部分稳压模块的方案与选择 (3)

2.理论分析与计算系统相关参数设计 (3)

2.1无线充电装置分析与计算 (3)

3.电路与程序设计 (5)

3.1电路设计 (5)

4.测试方案与测试结果 (6)

4.1方案与结果 (6)

4.2测试结果分析: (7)

5.总结 (7)

6.参考文献 (8)

1.方案选择与论证

1.1主控制器方案与选择

方案一：采用可编程逻辑器件CPLD 作为控制器。CPLD 可以实现各种复杂的逻辑功能，易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。

方案二：采用IAP15F2K61S2单片机进行控制。IAP15F2K61S2结构简单，接线方便，片内大容量2048字节的SRAM ，运行快速、稳定，可在电磁干扰情况下工作。IAP15F2K61S2单片机编程方便，还可以在线编程、下载、调试。

综合考虑：选择方案二。IAP15F2K61S2单片机编程更方便合适。

1.2电动车部分稳压模块的方案与选择

方案一：采用XL4061E1稳压模块。XL4061E1为降压模块，并非升压模块，体积大，并且需要保持输入电压与输出电压差值在2V 以上。

方案二：采用TPS63020升降压转换器。TPS63020升降压转换器是德州仪器(TI)公司宣布推出业界最小型、最高性能的 4 A 开关升降压转换器，效率高达 96%。 综合考虑：采用方案二。经过对比分析，采用TI 公司的TPS63020升降压转换器，体积小，质量轻，性能好，效率高，可以更好的进行电压转换。

2.理论分析与计算 系统相关参数设计

2.1无线充电装置分析与计算

接收器与发射器简化等效电路如右图所示

上面左式中:α1，α2分别代表发射、接收线圈的简正模，τ 1、τ 2 ，τ L 分别表示发射、接受线圈以及负载的衰减指数，k 12= k 21 = k 表示发射接受两个线

圈之间的耦合系数，w 1 ，w 2 分别表示发射、接受线圈的固有的谐振频率，s 表

示驱动电压源的驱动项。

对电源的输入功率进行调整，确保系统维持一个较为稳定的谐振状态，保证无线充电系统整体总的能量稳定。此时无线充电系统的电能传输效率表达式为:

。

经计算发射器采用具有恒流恒压模式自动切换的直流稳压电源供电，供电电压

v

为5V，供电电流i i不大于1A。

i

接收器输出端的电流i o=1A,输出电压v o=5V

2.2充电电动车部分分析与计算

经测量设计小车质量m=1kg

接收部分的超级电容选择容量C=12F,电压U=5.5V

充电一分钟后进行直线水平行驶

Q=IT=1A·60s=60As;

依模型要求，电压至少要求为5V,根据U=Q/C;则可选择

12F的电容；

充电一分钟后电动车沿倾斜木工板路面直线爬坡行驶:

设小车斜坡行驶距离为x米。

h=l sinθF f=㎎sinθ + f F f=ma 则拉力T- F f >0;

假设P=UI=TV，根据实际要求，则可选择θ为20°~30°，高度h在35~50cm 之间。

3电路与程序设计

3.1电路设计

无线充电装置

充电电车部分

3.2流程图

3.2.1系统原理图 3.2.2程序图

4.测试方案与测试结果

4.1方案与结果

测试仪器:万用表米尺

通过无线充电装置给小车充电，经超级电容储能来使小车达到测试的要求。主要测试数据为发射器供电电压和电流，小车充电1分钟后向前水平直线行驶距离l和电动车沿倾斜木工板路面直线爬坡行驶的路面长度l、电动车爬升高度h=l sinθ。

供电电流和电压测试结果如表1所示：

充电一分钟后，向前水平直线行驶距离l测试结果如表2所示：

充电一分钟后，电动车沿倾斜木工板路面直线爬坡行驶的路面长度l、电动车爬升高度h=l sinθ测试结果如表3所示：

4.2测试结果分析:

5.总结

以IAP15F2K61S2单片机为控制芯片的无线充电电动车控制系统的设计，通过自主设计的无线充电装置和无线充电电动车，使我们实现了题目的要求。但由于时间紧，工作量大，系统还存在许多可以改进的地方，例如电路的布局和电路的抗干扰方面还有很大的提升空间。相信经过改进，性能还会有进一步的提升。本次竞赛极大的锻炼了我们，虽然遇到了很多困难和阻碍，但总体上成功与挫折交替，困难与希望并存，我们将继续努力争取更大的进步。

6.参考文献

[1]赵争鸣,刘方,陈凯楠.电动汽车无线充电技术研究综述[J].电工技术学报,2016,10.

[2]刘志峰,刘瑞,黄海鸿,徐国浩.磁耦合谐振串串式无线电能传输研究[J].现代电子技术,2015,9.

[3]邱利莎,黄守道,李中启,磁耦合谐振式无线输电系统的阻抗匹配研究[J].现代电子技术,2015,10.

[4]熊承龙,沈兵,赵宁.基于电磁感应的无线充电技术传输效率的仿真研究[J].电子器件,2014,2.

电子设计大赛报告.doc

自动搬运机器人 王泽栋1 曹嘉隆1 高召晗1 杨超2 （1．电子信息工程系学生，2.电子信息工程系教师） 【摘要】 本设计与实作是利用反射式红外线传感器所检测到我们所要跑的路线，我们以前后车头共4颗红外感应传感器TCRT5000来检测黑色路线，并利用Atmel 公司生产的8位单片机AT89S52单片机做决策分析。，将控制结果输出至直流电机让车体自行按预先设计好的路线行走。以AT89S52晶片控制自动搬运机器人的行径，藉由自动搬运的制作过程学习如何透过程式化控制流程、方法与策略、利用汇编语言控制电机停止及正反转，使自动搬运机器人能够沿轨道自行前进、后退以及转弯。目的是在于让车子达到最佳效能之后，参加比赛为最终目的。自动搬运机器人运行过程中会遇到直线、弯道、停止。该设计集检测，微控等技术为一体，运用了数电、模电和小系统设计技术。该设计具有一定的可移植性，能应用于一些高难度作业环境中。 【关键词】自动搬运；黑线检测；时间显示。 1.系统方案选择和论证 1．1 系统基本方案 根据要求，此设计主要分为控制部分和检测部分，还添加了一些电路作为系统的扩展功能，有电动车每一次往返的时间（记录显示装置需安装在机器人上）和总的行驶时间的显示。系统中控制部分包括控制器模块、显示模块及电动机驱动模块。信号检测部分包括黑线检测模块。系统方框图如图1.1.1 图1.1 系统方框图 1．2各模块方案的比较与论证 （1）控制器模块 根据设计要求，控制器主要用于信号的接收和辨认控制电机的正反转、小车的到达直角转弯处的转向、时间显示。 方案一：采用MCS-51系列单片机价格低、体积小、控制能力强。 方案二：采用与51系列单片机兼容的Atmel公司的AT89S52作为控制器件

电子设计实验报告

电子技术课程设计报告

目录 1. 电子琴 (2) （1.1 ）设计要求 (2) （1.2 ）设计的作用. 目的 (2) （1.3 ）设计的具体实现 (3) （1.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (7) （1.5）附录 (8) （1.6 ）参考文献 (9) （1.7 ）附图 (9) 2. 温度控制电路 (10) 2.1 ）设计要求 (10) （2.2 ）设计的作用. 目的 (10) （2.3 ）设计的具体实现 (10) （2.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等12 （2.5）附录 (12) （2.6 ）参考文献 (13) 3. ...................................................... 信号发生器13 （3.1 ）设计要求 (13) （3.2 ）设计的作用. 目的 (13) （3.3 ）设计的具体实现 (14) （3.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (17) （3.5）附录 (17) （3.6 ）参考文献 (17) 4. ...................................................... 音频放大器18 （4.1 ）设计要求 (18) （4.2 ）设计的作用. 目的 (18) （4.3 ）设计的具体实现 (18) 4.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (21) （4.5） .......................................... 附录21

（4.6 ）参考文献 (21) 简易电子琴设计报告 一.设计要求本设计是基于学校实验室的环境，根据实验室提供的实验条件来完成设计任务，设计一个简易电子琴。 （1）．按下不同琴键即改变RC 值，能发出C 调的八个基本音阶，采用运算放大器构成振荡电路，用集成功放电路输出。 （2）．选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数并记录对应不同音阶时的电路参数值、元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（3）．连接安装调试电路。 （4）．写出设计总结报告。 二. 设计的作用、目的 1. 学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。培养创新能力和创新思维，锻炼学生 自学软件的能力，通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能 力。 2. 培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科 学态度和勇于探索的创新精神。 3. 通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准 与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。

2017全国大学生电子设计竞赛设计报告

2017年全国大学生电子设计竞赛简易水情检测系统（P题） 2017年8月12日

摘要 本设计的是简易水情检测系统以STC89C52芯片为核心，辅以相关的外围电路，设计了以单片机为核心的水情检测系统。系统主要由5V电源供电。在硬件电路上在，用总线连接PH值传感器和水位传感器，通过传感器收集到的水情数据发送到单片机，单片机存储实时数据，并显示在12864LCD液晶屏上。在软件方面，采用C语言编程。通过对单片机程序设计实现对水情检测系统的水情数据的采集、显示和检测。 关键词：单片机最小系统；PH值传感器；水位传感器；AD模块 Abstract The design is a simple water regime detection system to STC89C52 chip as the core, supplemented by the relevant external circuit, designed to single-chip as the core of the water regime detection system. The system is powered by 5V power supply. In the hardware circuit, with the bus connection PH sensor and water level sensor, through the sensor to collect the water data sent to the microcontroller, single-chip storage of real-time data, and displayed on the 12864LCD LCD screen. In software, the use of C language programming. Through the single-chip program design to achieve the water regime detection system of water data collection, display and detection. Key words:single chip minimum system; PH value sensor; water level sensor; capacitance

西安交通大学电子线路设计实验报告

电子线路设计 实验报告 姓名： 班级：自动化 学号： 2015/12/10

PROTEL电子线路设计与仿真 一、实验目的 1、了解PROTEL电子线路设计软件的开发过程； 2、熟练使用PROTEL电子线路设计软件,会设计简单、常用的电子线路； 3、熟练掌握建立项目文件、建立原理图文件、绘制原理图、产生网络表、建立PCB 文件、绘制PCB线路图等基本技能；掌握绘制电路原理图的基本操作步骤和设计技 巧，掌握创建原理图元件的方法；理解PCB线路图参数设置的意义，掌握手动、自 动布局和布线的基本方法和设计技巧，掌握创建PCB元件的方法。 二、实验设备及编译环境 计算机一台，Protel DXP集成环境。 三、实验步骤 （1）建立项目文件 File->New design 设置工程名和存储路径后点击OK，进入下图界面。

（2）建立原理图文件 在Documents文件夹下，点击Schematic document创建原理图文件。 （3）绘制原理图 在库下有的元件直接添加到原理图中连线即可；对库中没有的元件需要自行创建，创建步骤如下： 1在Documents文件夹下，点击Schematic Library document创建原理图 库文件（Schematic library document）； 2绘制元件边框和引脚，设置引脚名称和编号，然后添加至原理图中。 绘制元件8563 U2如图：

绘制好原理图后点击Tools->ERC检查无错误 绘制好的原理图如下： 最后对每个元件设置一个封装（Footprint）： 电容C1,C2 二极管D7,D8

全国电子设计大赛资料报告材料一等奖

2013年全国大学生电子设计竞赛 简易旋转倒立摆及控制装置（C题） 【本科组】 摘要： 通过对该测控系统结构和特点的分析，结合现代控制技术设计理念实现了以微控制器MC9S12XS128系列单片机为核心的旋转倒立摆控制系统。通过采集的角度值与平衡位置进行比较，使用PD算法，从而达到控制电机的目的。其工作过程为：角位移传感器WDS35D通过对摆杆摆动过程中的信号采集然后经过A/D 采样后反馈给主控制器。控制器根据角度传感器反馈信号进行PID数据处理，从而对电机的转动做出调整，进行可靠的闭环控制，使用按键调节P、D的值，同时由显示模块显示当前的P、D值。 关键字： 倒立摆、直流电机、MC9S12XS128单片机、角位移传感器WDS35D、PD算法

目录 一、设计任务与要求 (3) 1 设计任务 (3) 2 设计要求 (3) 二系统方案 (4) 1 系统结构 (4) 2 方案比较与选择 (4) （1）角度传感器方案比较与选择 (4) （2）驱动器方案比较与选择 (5) 三理论分析与计算 (5) 1 电机的选型 (5) 2 摆杆状态检测 (5) 3 驱动与控制算法 (5) 四电路与程序设计 (6) 1 电路设计 (6) （1）最小系统模块电路 (6) （2）5110显示模块电路设计 (7) （3）电机驱动模块电路设计 (8) （4）角位移传感器模块电路设计 (8) （5）电源稳压模块设计 (8) 2 程序结构与设计 (9) 五系统测试与误差分析 (10) 5.1 测试方案 (10) 5.2 测试使用仪器 (10) 5.3 测试结果与误差分析 (10) 6 结论 (11) 参考文献 (11) 附录1 程序清单（部分） (12) 附录2 主板电路图 (15) 附录3 主要元器件清单 (16)

2011-年全国大学生电子设计竞赛实验报告

2011 年全国大学生电子设计竞赛实验报告 一、实验目的 1、熟练掌握各种常用实验仪器的使用方法。 2、熟悉LM324运放的典型参数及应用。 3、掌握PDF 资料的查询与阅读方法。 4、掌握电子设计与调试的基本流程及方法。 二、实验内容 设计要求： 使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图见图1，实现下述功能： 1. 使用低频信号源产生100.1sin 2()i U f t V =∏，f 0 =500Hz 的正弦波信号，加至 加法器输入端。 2. 自制三角波产生器产生T=0.5ms （±5%），V p-p =4V 的类似三角波信号1o u ，并加至加法器的另一输入端。 3. 自制加法器，使其输出电压U i2 = 10U i1+U o1。 4. 自制选频滤波器，滤除1o u 频率分量，得到峰峰值等于9V 的正弦信号2o u ，2o u 用示波器观察无明显失真。 5.将1o u 和2o u 送入自制比较器，其输出在1K Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。 方案论证与数值计算： 由于电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给，而

LM324N具有宽的单电源或双电源工作电压范围，单电源：3-30V,双电源：1.5V-15V,经过试验我们选择双电源供电，所以进行电源的搭建

三角波发生部分： 方案一： 三角波发生器电路按照由方波经过积分电路得到，需要两个放大器，不满足实验要求。 方案二： 利用RC充放电模拟三角波，通过两个电位器分别来调节周期和峰峰值至实验要求的值。达到合理利用现有资源高效达到要求的目的。因此我们采用方案二。题目要求三角波发生器产生的周期为T=0.5ms，Vpp=4V的类似三角波。我们由公式T=2*R14*C1*ln（1+2*R3/R15）另外运放1端输出电压设为U,则Uo1=（R15/(R15+R1））*U。选取电容为较常见的47nf , 计算得R1=2R14；R14=0-5K，所以取R1为0-10k；得到R15=0-10K; 加法器部分

电子线路CAD实验报告1

电子线路CAD实验报告 实验序号:1 实验名称:Altium Designer 基本操作实验日期:15.3.6 专业班级:13电信姓名:陈学颖成绩:__________ 一、实验目的： 了解AD 软件绘图环境，各个功能模块的作用，各个功能模块的作用，设置原理图 图纸环境的方法及元器件放置方法，灵活掌握相关工具和快捷方式的使用。 二、实验内容： 1，熟悉软件的设计环境参数：常规参数、外观参数、透明效果、备份选项、项目面板 设置。 2，学习使用键盘和菜单实现图纸的放大或缩小。 3，创建一个新的PCB 项目，项目名为姓名.PrjPCB。 4，打开一个例子文件，观察统一的设计环境，进行标签的分类。 5，在上述工程中创建新文件，命名为实验1.sch.设置图纸大小为A4,水平放置，工作区颜色为233 号色，边框颜色为63 号色。 6，栅格设置：捕捉栅格为5mil,可视栅格为8mil。 7，字体设置：设置系统字体Tahoma、字号为8，带下划线。 8，标题栏设置：用特殊字符串设置制图者为Motorala、标题为“我的设计”，字体为华文彩云，颜色为221 号色。 9，新建原理图文件，命名为“模板.schdoc”，设计其标题栏，包括班级、姓名、学号。三．实验操作 1.在最上方菜单中选择文件—新建—PCB工程，然后新建一个PCB项目，然后将其保存为陈学颖.PrjPCB。 2.然后在最上方菜单中选择文件—新建—原理图，然后将其命名为实验1.sch。然后在原理图工具区单击鼠标右键，在选项中选择文档选项，将其设置为图纸大小为A4,水平放置，工作区颜色为233 号色，边框颜色为63 号色。同时将捕捉栅格设置为5mil,可视栅格设置为8mil。然后选择“更改系统字体”中设置系统字体为Tahoma、字号为8，带下划线。

全国大学生电子设计大赛题一等奖数字频率计

2015 年全国大学生电子设计竞赛 全国一等奖作品 设计报告部分错误未修正，软 件部分未添加 竞赛选题：数字频率计（F 题）

摘要 本设计选用FPGA 作为数据处理与系统控制的核心，制作了一款超高精度的数字频率计，其优点在于采用了自动增益控制电路（AGC）和等精度测量法，全部电路使用PCB 制版，进一步减小误差。 AGC 电路可将不同频率、不同幅度的待测信号，放大至基本相同的幅度，且高于后级滞回比较器的窗口电压，有效解决了待测信号输入电压变化大、频率范围广的问题。频率等参数的测量采用闸门时间为1s 的等精度测量法。闸门时间与待测信号同步，避免了对被测信号计数所产生±1 个字的误差，有效提高了系统精度。 经过实测，本设计达到了赛题基本部分和发挥部分的全部指标，并在部分指标上远超赛题发挥部分要求。 关键词：FPGA 自动增益控制等精度测量法

目录

1. 系统方案 1.1. 方案比较与选择 宽带通道放大器 方案一：OPA690 固定增益直接放大。由于待测信号频率范围广，电压范围大，所以选用宽带运算放大器OPA690，5V 双电源供电，对所有待测信号进行较大倍数的固定增益。对于输入的正弦波信号，经过OPA690 的固定增益，小信号得到放大，大信号削顶失真，所以均可达到后级滞回比较器电路的窗口电压。 方案二：基于VCA810 的自动增益控制（AGC）。AGC 电路实时调整高带宽压控运算放大器VCA810 的增益控制电压，通过负反馈使得放大后的信号幅度基本保持恒定。 尽管方案一中的OPA690 是高速放大器，但是单级增益仅能满足本题基本部分的要求，而在放大高频段的小信号时，增益带宽积的限制使得该方案无法达到发挥部分在频率和幅度上的要求。 方案二中采用VCA810 与OPA690 级联放大，并通过外围负反馈电路实现自动增益控制。该方案不仅能够实现稳定可调的输出电压，而且可以解决高频小信号单级放大时的带宽问题。因此，采用基于VCA810 的自动增益控制方案。 正弦波整形电路 方案一：采用分立器件搭建整形电路。由于分立器件电路存在着结构复杂、设计难度大等诸多缺点，因此不采用该方案。 方案二：采用集成比较器运放。常用的电压比较器运放LM339 的响应时间为1300ns，远远无法达到发挥部分100MHz 的频率要求。因此，采用响应时间为4.5ns 的高速比较器运放TLV3501。 主控电路 方案一：采用诸如MSP430、STM32 等传统单片机作为主控芯片。单片机在现实中与FPGA 连接，建立并口通信，完成命令与数据的传输。 方案二：在FPGA 内部利用逻辑单元搭建片内单片机Avalon，在片内将单片机和测量参数的数字电路系统连接，不连接外部接线。 在硬件电路上，用FPGA 片内单片机，除了输入和输出显示等少数电路外，其它大部分电路都可以集成在一片FPGA 芯片中，大大降低了电路的复杂程度、减小了体积、电路工作也更加可靠和稳定，速度也大为提高。且在数据传输上方便、简单，因此主控电路的选择采用方案二。

电子设计自动化实验报告

江苏大学京江学院Array JINGJIANG COLLEGE OF J I A N G S U U N I V E R S I T Y 课程实验报告 电子设计自动化实验报告 班级： 学号： 姓名：

实验一半加器和全加器的设计 一、实验目的 1. 进一步熟悉Max+PlusII软件的使用 2. 学习用图形输入方式和VHDL语言输入方式设计数字电路 3. 学习用元件例化语句进行结构化设计 二、实验内容 1. 用图形方式设计一位半加器 2.用VHDL语言设计一位半加器 3.用图形方式设计全加器 4.用元件例化方式设计全加器 三、设计实现 1. 用图形方式设计一位半加器

原理图： 仿真波形： 2.用VHDL语言设计全加器 原理图： 源程序： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY or2 IS PORT(a,b:IN STD_LOGIC;c:OUT STD_LOGIC); END ENTITY or2; ARCHITECTURE fu1 OF or2 IS BEGIN c<=a OR b; END ARCHITECTURE fu1; ---半加器描述 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY half_adder IS

PORT(a,b:IN STD_LOGIC;s,c:OUT STD_LOGIC); END ENTITY half_adder ; ARCHITECTURE fu1 OF half_adder IS BEGIN s<=a XOR b; c<=a and b; END ARCHITECTURE fu1; --1位二进制全加器顶层设计描述 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY f_adder IS PORT( A,B,Cin :IN STD_LOGIC;sum,cout :OUT STD_LOGIC;); END ENTITY f_adder IS COMPONENT h_adder2; PORT( a,b:IN STD_LOGIC; c,s :OUT STD_LOGIC); END COMPONENT; COMPONENT or2 PORT( a,b :IN STD_LOGIC; c :OUT STD_LOGIC); END COMPOMENT; SINGNAL d,e,f : STD_LOGIC; BEGIN u1 :h_adder2 PORT MAP( A,B,d,e); u2 :h_adder2 PORT MAP(d,Cin,f,sum); u3 : or2 PORT MAP(e,f,cout); END ARCHTECTURE fd1; 仿真波形： 实验二四选一数据选择器的设计 一、实验目的 1. 进一步熟悉Max+PlusII软件的使用 2. 学习VHDL语言中顺序语句和并行语句的使用

电子线路设计与制作实验报告

电子线路设计与制作 实验报告 班级：电信12305班 指导老师：朱婷 小组成员：张壮安剑锋罗杰杨康熊施任务分工：1.张壮实验报告的撰写 2.安剑锋检查元件及整理 3.罗杰电路的焊接 4.杨康元器件的保管及测试 5.熊施协助电路的焊接 2014年11月14日

项目一：红外线电路设计 一、电路工作原理 常用的红外线遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一直特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的红外线而不会死可见光。 接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外线接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外线接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外线二极管一般有圆形和方形两种。 二、电路原理图设计

课题名称元件数量备注 红外线发射——接收模拟 电路红外线发射管 1 红外线接收管 1 发光二极管 1 运放uA741 1 20K可调电位器 1 100Ω电阻 1 10kΩ电阻 1 330Ω电阻 1 元件清单表 三、电路设计与调试 （1）各小组从指导老师那里领取元器件，分工检测元器件的性能。（2）依据电路原理图，各小组讨论如何布局，最后确定一最佳方案在洞洞板上搭建红外线发射\接收电路图。 （3）检查电路无误后，从信号发生器送入适应电压。 （4）调节可调电阻R3的阻值，观察发光二极管LED是否出现闪烁现象，如果出现说明有发射和接收，如果没有检查电路。（5）实验完毕，记录结果，并写实验报告。

四、实验注意事项 （1）发光二极管的电流不能天大（小于200mA）；（2）在通电前必须检查电路无误后才可； （3）信号发生器的输出电压峰峰值1.5~2.5V。 项目二：定时电路的设计一、电路原理图与工作原理

微弱信号检测装置(实验报告)剖析

2012年TI杯四川省大学生电子设计竞赛 微弱信号检测装置（A题） 【本科组】

微弱信号检测装置（A题） 【本科组】 摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。本设计的优点在于超低功耗 关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134 一系统方案设计、比较与论证 根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。 图1系统设计总流程图 图2微弱信号检测电路子流程图

1 加法器设计的选择 方案一：采用通用的同相/反相加法器。通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。 方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。 2 纯电阻分压网络的方案论证 方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。 方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。这样就可以避免衰减系数达不到或者更换元器件的情况，因此采用此方案。 3 微弱信号检测电路的方案论证 方案一：将纯电阻分压网络输出的电压通过反相比例放大电路。放大后的信号通过中心频率为1kHz的带通滤波器滤除噪声。再经过小信号峰值电路，检测出正弦信号的峰值。将输出的电压信号送给单片机进行A/D转换。此方案的电路结构相对简单。但是，输入阻抗不能满足大于等于1MΩ的条件，并且被测信号的频率只能限定在1kHz，不能实现500Hz~2KHz 可变的被测信号的检测。故根据题目的要求不采用此方案。 方案二：检测电路可以由电压跟随器、同相比例放大器、带通滤波电路以及小信号峰值检测电路组成。电压跟随器可以提高输入阻抗，输入电阻可以达到1MΩ以上，满足设计所需；采用同相比例放大器是为了放大在分压网络所衰减的放大倍数；带通滤波器为了选择500Hz～2KHz的微弱信号；最后通过小信号峰值检测电路把正弦信号的幅度值检测出来。这种方案满足本设计的要求切实可行，故采用此方案。 4 峰值数据采集芯片的方案论证 方案一：选用宏晶公司的STC89C52单片机作为。优点在于价格便宜，但是对于本设计而言，必须外接AD才能实现，电路复杂。

通信电子线路实验报告解析

LC与晶体振荡器 实验报告 班别：信息xxx班 组员： 指导老师：xxx

一、实验目的 1）、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。 2）、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。 3）、测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度等参数。 4）、比较LC 与晶体振荡器的频率稳定度。 二、实验预习要求 实验前，预习教材：“电子线路非线性部分”第3章：正弦波振荡器；“高频电子线路”第四章：正弦波振荡器的有关章节。 三、实验原理说明 三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图1-1。 1、起振条件 1）、相位平衡条件：X ce 和X be 必 需为同性质的电抗，X cb 必需为异性质 的电抗，且它们之间满足下列关系： 2）、幅度起振条件： 图1-1 三点式振荡器 式中：q m ——晶体管的跨导， F U ——反馈系数， A U ——放大器的增益， LC X X X X Xc o C L ce be 1 |||| )(= -=+-=ω，即)(Au 1 * 'ie L oe m q q q Fu q ++ >

q ie——晶体管的输入电导， q oe——晶体管的输出电导， q'L——晶体管的等效负载电导， F U一般在0.1~0.5之间取值。 2、电容三点式振荡器 1）、电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器 图1-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容C i和输出电容Co对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。 L1L1 （a）考毕兹振荡器（b）交流等效电路 图1-2 考毕兹振荡器 2）、串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器 电路如图1-3所示，其特点是在L支路中串入一个可调的小电容C3，并加大C1和C2的容量，振荡频率主要由C3和L决定。C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了C i和C o对频率稳定度的影响，且使频率可调。

数字电子钟课程设计实验报告课案

中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计任务书2016/2017 学年第一学期 学生姓名：张涛学号：1405024119 李子鹏学号：1405024125 课程设计题目：数字电子钟的设计 起迄日期：2017年1月4日～2017年7月10日 课程设计地点：科学楼 指导教师：姚爱琴 2017年月日

课程设计任务书

中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计开题报告2016/2017 学年第一学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号：1405024119 李子鹏学号：1405024125 指导教师：姚爱琴 2017 年 1 月 6 日

中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计说明书2016/2017 学年第二学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号：1405024119 李子鹏学号：1405024125 指导教师：姚爱琴 2017 年月日

目录 1 引言 (6) 2 数字电子钟设计方案 (6) 2.1 数字计时器的设计思想 (6) 2.2数字电路设计及元器件参数选择 (6) 2.2.1秒信号电路 (6) 2.2.2 时、分、秒计数器 (7) 2.2.3 计数显示电路 (8) 2.2.4校时电路 (9) 2.2.5 整点报时电路 (10) 2.2.6 总体电路 (10) 2.3 安装与调试 (11) 2.3.1 数字电子钟PCB图 (11) 3 设计单元原理说明 (11) 3.1 555定时器原理 (12) 3.2 计数器原理 (12) 3.3 译码和数码显示电路原理 (12) 3.4 校时电路原理 (12) 4 心得与体会 (12)

2017年全国大学生电子设计竞赛

2017年全国大学生电子设计竞赛 管道内钢珠运动测量装置（M题） 【高职高专】

摘要： 系统以STC15W4K61S4单片机为主控器，设计一款管道内钢珠运动测量装置。该装置可以获取管道内钢珠滚动的方向，以及倒入管道内钢珠的个数和管道的倾斜角度。并通过LCD12864液晶显示屏实时显示钢珠滚动方向、个数以及管道的倾斜角度。系统包括单片机主控模块、角度信号采集模块、磁力传感器模块、显

示模块、电源模块、采用稳压输出电源为系统提供工作电源。系统制作成本较低、工作性能稳定，能很好达到设计要求。 关键词:角度传感器、磁性接近开关、LCD12864 目录 1设计任务与要求 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2技术指标 (1) 1.3题目评析 (1)

2方案比较与选择 (2) 2.1单片机选择 (2) 2.2角度测量选择 (2) 2.3 钢珠运动检测选择 (2) 2.4显示选择 (2) 2.5电源选择 (2) 3电路系统与程序结构设计 (3) 3.1系统硬件总体设计 (3) 3.2单片机最小系统模块设计 (3) 3.3角度传感器模块设计 (3) 3.4 磁性传感器模块设计 (4) 3.5显示模块设计 (4) 3.6电源模块设计 (4) 3.7程序结构与设计 (5) 4系统测试 (5) 5总结 (6) 参考文献及附录 (6)

1设计任务与要求 1.1设计任务 设计并制作一个管道内钢珠运动测量装置，钢珠运动部分的结构如图1.1所示。 1.2技术指标 1．基本要求 规定传感器宽度 w≤20mm，传感器1和2之间的距离l 任意选择。 （1）按照图1.1所示放置管道，由A 端放入2～10粒钢珠，每粒钢珠放入的时 间间隔≤2s，要求装置能够显示放入钢珠的个数。 （2）分别将管道放置为A 端高于B 端或B 端高于A 端，从高端放入1粒钢 珠，要求能够显示钢珠的运动方向。 （3）按照图1.1所示放置管道，倾斜角ɑ为10o～80o之间的某一角度，由A 端放入1粒钢珠，要求装置能够显示倾斜角ɑ的角度值，测量误差的绝对≤3o。 2．发挥部分 设定传感器1和2之间的距离l 为20mm ，传感器1和2在管道外表面上安放的位置不限。 （1）将1粒钢珠放入管道内，堵住两端的管口，摆动管道，摆动周期≤1s ， 摆动方式如图1.2所示，要求能够显示管道摆动的周期个数。 （2）按照图1.1所示放置管道，由A 端一次连续倒入2～10粒钢珠，要求装置 能够显示倒入钢珠的个数。 （4）其他。 3.设计报告。 1.3题目评析 根据设计要求，对题目评析如下： 本题的重点： ① 传感器灵敏度的选择。 ② 用于钢珠运动检测的传感器选择 图1.1：管道内钢珠运动测量装置的结构图 图1.2：管道摆动方式

电子电路设计实验报告

电子电路设计实验报告 电子线路专题实验Ⅱ 一、实验要求: 1. 认真阅读学习系统线路及相关资料 2. 将键盘阵列定义为0. 1. 2------ E. F，编程实现将键盘输入内容显示在LCD显示器上。 3. 编程实现将日历、时钟显示在LED显示屏上（注意仔细阅读PCF8563资料），日历、时钟轮回显示。 4. 利用D/A转换通道（下行通道）实现锯齿波发生器；输出（1~5V）固定电压转换成（4~20mA）电流。 5. 利用A/D转换通道（上行通道）实现数据采集，将采集信号显示在LED屏上。程序要求分别具有平均值滤波、中值滤波和滑动滤波功能。 6. 将按键阵列定义成与16个语音段对应，编写程序，实现按键播放不同的语音段。 二、实验设计思路： 本次实验用c语言实现，主要包括LCD，LED，AD，DA，日历芯片，测温传感芯片。受到嵌入式系统实验的启发，将LCD，LED，I2C总线协议，键盘扫描模块接口写成一个文件库（放在library文件夹下），尽量做到调用时与底层硬件无关。通过调用库文件中的函数，实现代码的重用性。键盘，LCD的代码由于与嵌入式实验具有相通之处，因此可将高层的函数（与底层硬件无关的函数）方便地移植过来。 三、实验设计： 1.矩阵键盘扫描模块 4×4的矩阵键盘，通过扫描可得到按下键的行列值，将行列值转换为相应的对应数字0～F。函数GetKey()实现获得按键的键值。对于键盘模块对于对按键的键值识别主要是通过两次扫描而取得。对于第一次扫描，给四行键全部赋予1，然后读回键盘值，对于第二次扫描，逐行为键盘送1，每次送1后再读回键盘值，若非零，说明此行有键按下，最终确定键值。 通过调用GetKey函数构造GetChar()函数，实现获取键盘字符（’0’～’F’）的功能。

全国电子设计大赛优秀报告

精心整理全国电子设计大赛训练项目 设计报告 题目数控通用直流电源 摘要 一、 1．1 1.2 1.3 1.4 二、 2．1系统总框图 (7) 2．2硬件设计 (7) 2．2．1开关稳压电源模块 (7) 2．2．2单片机控制模块 (8) 2．2．3正、负输出可调稳压电源模块 (9) 2．2．4按键模块 (10) 2．3软件设计 (10) 2．3．1主程序流程 (11) 2．3．2过流保护程序流程 (11) 三、测试、结果及分析 (12)

3．1基本功能 (12) 3．2发挥功能部分 (15) 四、总结 (15) 五、参考文献 (15) 附录一、完整的系统原理图 (16) 附录二、完整的系统PCB图 (17) 0.12V, 一、 设计并制作一个直流可调稳压电源。 二、设计要求 1．基本要求 ①用变压器输出的两组17.5V交流绕组，设计三组稳压电源，其中两组3V-15V可调，另一组固定输出＋５Ｖ; ②各组输出电流最大：750mA； ③各组效率大于75%，在500mA输出条件下测量，应在ＤＣ／ＤＣ输入端预留电流测量端； ④为实现程序控制，预留MCU控制接口。 2．发挥部分 ①设置过流保护，保护定值为1.2A； ②用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化；

③扩展输出电压种类（比如三角波、梯形波等）； ④可实现双电源同步调节或分别调节。 一、方案论证与比较 通过对题目的任务、要求进行分析，我们将整个设计划分成两个部分：稳压电源部分和数控部分。 1.1稳压电源部分方案比较 方案一：三端稳压电源 根据设计要求，可以采用三端稳压器来实现输出系统所需的三种直流电压：固定+5V和两组可调输出。其中，用7805实现固定5V的输出，LM317实现可调输出（控制输出电压为1.2~37V）。 电路原理图如下： 图1固定5V输出 7805是我们最常用到的稳压芯片了，它的使用方便，用很简单的电路即可以输入一个直流稳压电源,它的输出电压为5v。 图2LM317可调电源模块 在综合考虑LM317的输出电压范围1.25～37V和其最小稳定工作电流不大于5mA的条件下保证R1≤0.83KΩ，R2≤23.74KΩ,就能保证LM317稳压块在空载时能够稳定工作。输出电压：V O =1.25(1+R2/R1),在LM317输出范围为1.25～37V的条件下，R2/R1范围为：0～28.6。 优点：线性电源工作稳定，输出纹波小，且不需做过多调整，使用较为方便，工作安全可靠，适合制作通用型、标称输出的稳压电源。缺点：线性稳压电路的内部功耗大，效率低，散热问题较难解决。 方案二：晶体管串联式直流稳压电路 晶体管串联式直流稳压电路。电路框图如图3所示，该电路中，输出电压UO经取样电路取样后得到取样电压，取样电压与基准电压进行比较得到误差电压，该误差电压对调整管的工作状态进行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压UI发生变化引起的输出电压的变化正好相反，从而保证输出电压UO为恒定值（稳压值）。 图3晶体管串联式直流稳压电路方框图 方案三：开关电源 根据设计要求，可选用开关电源来完成设计。LM2596为电路设计核心。 调整管 取样 误差放大 基准电压 辅助电源 UI UO

电子设计大赛实验报告

2014年江苏省大学生电子设计竞赛实验报告 无线电能传输装置（F题） 2014年8月15日 摘要：本设计基于磁耦合式谐振荡电路来进行无线电能传输，点亮LED灯。由于输入和输出都是直流电 的形式，因此本系统将分为以下四个部分：第一部分为驱动电路（DC-AC），为使直流分量转化成交流电并通过耦合线圈将电能传输给负载，采用LC谐振的方式让回路中电容和电感构成一个二阶LC谐振电路，驱动MOS管形成交流电。第二部分为发射电路（AC-AC），应用电磁感应原理，在二次线圈中产生感应电流并输给接受电路。第三部分为电能转换电路（AC-DC），输出的感应交流电经整流桥桥式整流后流入升压电路。第四部分为升压电路（DC-DC），对整流之后的直流进行升压，防止整流后的电压无法驱动LED。本设计分模块搭建并对各个部分电路进行原理分析。在调试时，采用分模块调试，根据调试结果修改参数，最终形成一个完整的稳定系统。 关键词： 磁耦合式谐振荡电路LC振荡电路桥式整流DC-DC升压 [Abstract] The design is based on magnetic resonance oscillation circuit coupled to the wireless power transmission, lit LED lights. Since the input and output are in the form of direct current, so the system will be divided into the following four parts: The first part of the drive circuit (DC-AC), is converted into alternating current so that the DC component and the power transmission through the coupling coil to the load, using LC resonant circuit in a manner so that the capacitance and inductance form a second order LC resonant circuit, the AC drive MOS tube formation. The second part is the transmitter circuit (AC-AC), application of the principle of electromagnetic induction,

全国电子设计大赛论文-电源设计

一：方案论证 1.系统总体设计方案 根据题目要求，总体设计方案如下：将交流电220V送进隔离变压器，一级输出18V交流电。通过整流滤波，将交流电转为直流电，进行DC-DC升压和降压。副DC-DC实现的降压值为5V，用于给单片机控制系统供电。通过键盘可以对主DC-DC升压的输出电压进行设定和步进调整，并由AD对输出进行采样，通过在单片机内预置的算法对输出进行补偿调整，同时从液晶屏上数字显示出电流和电压值。当开关稳压电源输出电流达到上限时，启动过流保护；当故障排除后，开关电源恢复正常工作。系统总体框图如图1.1所示。 图1.1 系统总体框图 2.主DC-DC升压电路设计方案 DC－DC升压电路采用自举式升压方式，如图1.2所示，当晶体管导通时，电感与电源接地端直接相连，形成回路。随着能量存储到电感的磁场中，流过电感的电流斜线上升，磁力线增强。 当晶体管截止时，磁场开始消失。随着它的减弱，会切割电感的导线，产生一个电压。由于磁场的运动方向与磁场建立时的方向相反，所以感应电压反向。从而实现升压的过程。 晶体管截止时电流方向 图1.2 自举式主DC-DC回路拓扑图 3.控制方法及实现方案 对主DC-DC升压转换器的控制方法采用硬件闭环控制为主、软件补偿和测量相结合的方法对DC-DC的输出进行精确控制。硬件控制采用国家半导体公司的LM2587-ADJ开关电源控制芯片组成对输出主回路的电压闭环控制，实现对系统

的粗调。软件控制选用STC12C5412AD 单片机作为系统控制器，系统的显示、按 键、A/D 、D/A 全部集中在核心控制板上，通过预置算法实现对系统的精调。 4.提高效率的方法及实现方案 1.降低二极管的损耗：二极管一般需要0.7V 的导通电压降。在输出电压为 21.6V 时，二极管要消耗一定的输出功率。而肖特基二极管的导通压降一般为 0.2V ～0.3V ，因此使用这类二极管这能够有效降低其上的功率损耗。 2.降低开关管的损耗：如果将开关管设计在外围电路中，极易由于设计参数 的问题导致开关管部分时间工作在线性区，会引起一定损耗。在设计中，选用 LM2587，它将开关管集成到芯片内部，参数由厂家整定，可以大大减少功耗。 3.减少铜损：铜损是由导线的寄生电阻和电感线圈引起的。实际设计中，选 用横截面积大的铜丝，并采取多股缠绕的方法，减少单位横截面积电阻。 4.减少铁损：引起铁损的原因有两个——磁滞损耗和涡流损耗。在实际操作 中，采用EI 型电感磁芯，并在连接处留有一定空隙。由于存在空气间隙，使之 不易产生磁滞和涡流。 二：电路设计与参数计算 1.主回路器件的选择及参数计算 题目中要求：18V 交流输入时，经转换后输入电压为21.6V （理论计算得出）， 负载端电压为30V~36V 。最大输出电流I omax 为2A ，主DC-DC 升压变换器效率 η≥70%(发挥部分要求达到η≥85%)。据此，在主DC-DC 升压回路中主要用来 实现DC-DC 变换器的器件为LM2587-ADJ 。LM2587-ADJ 内部有一个100kHz 的振荡器，内部开关电流额定值5A ，负载电压V load <65V ，输入电压需保持在 4V~40V ，变换器效率90%，理论上完全满足设计需求。 主DC-DC 回路电路图如图2.1所示，通过改变R 2和R 3的比值即可设定所需 负载电压值。 图2.1 主回路原理图 将反馈电压与内部参考电压1.23V 进行比较： V load =1.23V(1+32R R ) （2-1）