2013年全国大学生电子设计大赛 手写绘图板(G题)设计报告

摘要

本手写绘图板系统由精密恒流源电路、低功耗模拟检测采样电路、高精度仪用放大器、AD转换器、单片机控制电路（MSP430）、12864液晶显示电路构成。本系统使用普通覆铜板，对其对角交叉通过测试电流，探笔测得覆铜板上采样电压，将采样信号差模输入仪用放大器进行信号高精度放大后送入MSP430芯片，利用单片机内部自带AD转换，编程实现采样信号电压与坐标之间转换（算法采用有限元分析法和曲线拟合分析），主要可以实现以下功能：12864液晶上显示出探笔接触覆铜板上点的坐标值，并且基本实现在覆铜板上画圆，本设计具有低功耗的功能，并达到题目要求的测量精度。

关键词：手写绘图板覆铜板MSP430仪用放大器AD转换单片机最小系统

目录

一、方案论证与比较 ................................................................................................................................- 2 -

1．检测采样部分 ..............................................................................................................................- 2 - 2．主控电路部分 ..............................................................................................................................- 2 -

3. 坐标点测量方法 ...........................................................................................................................- 2 -

二、系统设计 ............................................................................................................................................- 3 -

1. 总体设计 .......................................................................................................................................- 3 -

2. 单元电路设计 ...............................................................................................................................- 3 -

（1）恒流电路 ..........................................................................................................................- 3 - （2）覆铜板换流控制...............................................................................................................- 4 - （3）探笔信号采集电路...........................................................................................................- 5 - （4）主控电路 ..........................................................................................................................- 6 - （5）显示部分 ..........................................................................................................................- 6 -

3. 程序设计 .......................................................................................................................................- 6 -

（1）程序完成功能...................................................................................................................- 6 - （2）程序流程图.......................................................................................................................- 6 -

三、系统测试 ............................................................................................................................................- 7 -

1. 测试方案 .......................................................................................................................................- 7 -

（1）硬件调试 ..........................................................................................................................- 7 - （2）软件调试 ..........................................................................................................................- 8 - （3）软硬联调 ..........................................................................................................................- 8 -

四、测试结果及分析 ................................................................................................................................- 8 -

1. 性能测试分析 ...............................................................................................................................- 8 -

（1）描点模式测试...................................................................................................................- 9 - （2）划线模式测试...................................................................................................................- 9 - （3）功耗测试 ..........................................................................................................................- 9 -

2. 功能测试分析 ...............................................................................................................................- 9 -

3. 误差分析 .......................................................................................................................................- 9 -

（1）系统误差 ....................................................................................................................... - 10 - （2）随机误差 ..................................................................................................................... - 10 -

五、参考文献： ..................................................................................................................................... - 10 -

六、附录： ........................................................................................................................................... - 11 - 附1：覆铜板等电势分布图 .................................................................................................................. - 11 - 附2：等电位换流测试数据（500mA为基准）.................................................................................. - 11 - 附3：MSP430最小系统电路图............................................................................................................ - 12 - 附4：元器件明细表 .............................................................................................................................. - 12 - 附5：电路原理图图纸 .......................................................................................................................... - 15 - 附6：作品照片 ...................................................................................................................................... - 16 -

一、方案论证与比较

根据题目要求，我们分以下两个部分进行方案设计与论证： 1．检测采样部分

方案一：根据实际测量计算，覆铜板需要较小的测试电流，探笔测得电压较小，通常为几uV 到几个mV 之间，为满足要求需将采样电压放大到1~1.5V ，采用通用运算放大器对探笔采样信号进行放大，优点是器件便宜易寻。缺点是精确不高，零点漂移大。

方案二：利用单片机PWM 对检测电路进行控制，实现对覆铜板的换流功能，其中恒流源由TL431和LM358组成恒流供电。探笔采集的电压信号使用仪用放大器差模输入放大，仪用放大器具有高共模抑制比，能实现高精度放大采集信号。

综合比较，方案二具有电路简单，实现精度高，元器件易寻。 2．主控电路部分

方案一：选用C51单片机，该单片机结构简单，使用普遍，应用成熟，价格便宜但速度慢，容量小，内部资源较少，不具有内部ADC ，使得外围电路复杂。

方案二：选用MSP430单片机，MSP430单片机是16位功能强大的单片机，采用精简指令（RISC ），丰富的寻址方式和大量的寄存器保证了MSP430单片机可编制出高效率的源程序。3.3V 供电超低功耗，运行速度快，片内资源丰富，如自带12位ADC 等。省去了复杂的外围电路。

综合考虑，选用方案二。 3. 坐标点测量方法

方案一：在恒电压模式下，测量电流的变化。

方案二：在恒电流模式下，测量电压的变化。用四探针法测量，该设计采用交互式探测法，利用四探针技术来测量覆铜板的薄层电阻，因薄层电阻的计算公式为：

I

V

K

R S 其中I 是通过两电流探针的电流强度；V 是两电压探针的电势差；K 为修正系数，K 是一个确定的值，所以我们只要知道两电流探针的电流强度I ，主要计算出修正系数就可以计算出二维电场分布情况。

我们可以采用有限元方法解决该静电场的问题，用四探针技术对电场进行有限元分

析，把覆铜板分成若干个小方格，对每个小方格测出电压值，再画出等势线。

另附 等电位换流测试数据（500mA 为基准）表、覆铜板等电势分布图，见附1、2。

二、系统设计

1. 总体设计

本着题目低功耗要求设计，系统可由四个部分组成：检测采样、探笔信号放大、MUC 主控、人机交互（独立按键、采集结果显示）。系统设计框图如图2所示

图1 系统设计框图

MSP430主控芯片产生3路PWM 控制信号控制检测采样电路，探笔检测到的电压信号经AD620仪用放大器放大后送入MSP430自带ADC 转换后，由MSP430编程实现将转换后的采集结果显示出来。 2. 单元电路设计 （1）恒流电路

由于测试需要尽可能地减小干扰，为保证覆铜板电场分布不受干扰，测试电流由TL431与LM358组成恒流源电路提供，如图所示，IC2提供基准电压，C14用于稳定U5A3脚电压，两个LM358接成一个恒流源，通过调节RA2的阻值，可以使IC2达到稳定的3V 电压，那么在R5上的压降稳定在3V ，即恒流源输出500mA 左右。

MCU 主控电 路（MSP430）

检测采样电路(覆铜板板换流控制)

探笔信号放

大电路

LCD12864显示

部分

按键控制部分

12V 输入 电源

恒

流

输

出

图2 恒流源电路图

（2）覆铜板换流控制

覆铜板四角接线，A、D接P沟道MOS管，B、C接N沟道MOS管，通过单片机的PWM_1、2控制信号控制覆铜板四端电流，当B端为低电平时，D端为高电平，A、C端无电，反之，C端为低电平时，A端为高电平，B、D端无电，从而实现对覆铜板的换流功能，两次采样从而确定探笔坐标。

PWM_A1信号用于控制Q1的通断，从而切断测试电流。可通过编程实现控制PWM_A1的占空比来调节系统功耗。根据题目要求系统总功耗控制在1.5W之内且画直径20mm的圆要求在10s内测试完毕，因此设计时基本确定为脉宽1~2mS，占空比10~20%，这样测试平均电流可以小于100mA。

（3）探笔信号采集电路

如图所示，AD620为低功耗、低漂移、高增益仪表放大器，能够满足我们的要求。AD620通过调节RA1的电阻来调节增益大小。由计算公式是：

1

4.49-Ω

=

G K RG

而在此图中RG=RA1+R1，通过查表，我们通过调节RA1的电阻大小，使得RG 的值为100Ω，使放大倍数达到500倍，从而使输出电压达到1V ，再通过MSP430自带的AD 转换功能转换成数字信号。

为了减小共模信号对输出的影响，AD620接成差分输入模式，同相输入端的探针用于检测覆铜板表面的电压，反相输入端B 点通过PWM_3、PWM_4接成的同步电子开关接到覆铜板的0电压参考点。这样就避免了采用两套模拟系统的麻烦。

图3 覆铜板换流控制电路图

恒流输入

图4 采集信号差分放大电路电路

（4）主控电路

主控电路为MSP430最小系统电路。MSP430单片机程序是模块化的，接口相对简单些，同时丰富的内部资源，使得外围电路简化且更易实现。

MSP430最小系统电路图见附录：附3。

（5）显示部分

采用LCD液晶显示。所选用显示器件为12864的液晶显示屏，12864是128×64行点阵的单色、字符、图形显示模块。模块内藏64×64的显示数RAM，其中的每位数据都对应于OLED屏上一个点的亮、暗状态;其接口电路和操作指令简单，具有8位并行数据接口，可以满足题目的所有要求。

3. 程序设计

（1）程序完成功能

对探笔采集的数据进行处理及坐标转换；

控制12864液晶进行探笔坐标及轨迹的显示；

产生PWM信号控制覆铜板换流电路；

（2）程序流程图

开始

初始化

覆铜板定位绘图模式

结束

图5 程序流程图

三、系统测试

1. 测试方案

根据方案设计要求，调试过程分为三大部分：硬件调试、软件调试、软硬联调。其中硬件部分我们在电路设计中采用模块设计法，各个电路模块进行单独设计和调试，最后将各个模块组合后进行整体调试，依次调试电源模块、检测放大模块、恒流源模块，覆铜板换流控制模块。

（1）硬件调试

a．测试仪器

MS8050数字万用表

电子直流负载

稳压电源

示波器

b．测试方法

确认电路板元器件及焊接正确，开始测试电源模块，测试点LM7805的3脚、ICL7660的5脚，确认电源模块正常工作。

首先将AD620的同向和反向端短接，测量测试点AD620的输出脚，确认仪用放大器的零点漂移在正常范围；然后在AD620同向输入端和反向输入端接差分电压0.2mV，测量测试点AD620的输出端口，调节电位器，使放大倍数为500，显示测量值为0.2x500=100mV，确认该放大模块正常工作。

测试恒流源模块，测量测试点TIP127的集电极，确认恒流源工作正常。

测试覆铜板换流电路，将测试点PWM_1、2分别接上高低电压，测试覆铜板上各点电压；交换PWM_1、2点电平，反向测试覆铜板上各点电压，记录数据，描绘等势线。

c. 测试数据

电源模块：LM7805的3脚输出5V电压，ICL7660的5脚输出-5V电压。

检测放大模块：AD620的输出端输出1.018V；零点漂移0.00mV。

恒流源模块：输出500mA。

覆铜板换流电路：测试数据见下表1。

表1:

覆铜板换流电路测试数据（单位：mV）

A B C D

PWM_1=0 0.700 0.008 0.800 1.970

PWM_2=1

PWM_1=0 1.970 0.800 0.008 0.700

PWM_2=1

（2）软件调试

主要为检查语法错误以及程序的逻辑结构错误。

（3）软硬联调

确认程序编译、链接无误后，将程序下载到单片机，测试电路能否正确工作。

四、测试结果及分析

1. 性能测试分析

（1）描点模式测试

指示功能：表笔接触铜箔表面时，液晶屏幕给出明确显示，能正确显示触点四象限位置，且正确显示坐标值，显示坐标值的分辨率为6mm ，绝对误差不大于3mm ，完成题目要求。测试结果如下表：

单位：mm

第一象限

第二象限 第三象限 第四象限

实际坐标（x ，y ） (70,70) （-50,60） （-40，-30） (20,-45) 测试坐标（x ，y ） (71,68)

(-48,61)

（-39,29） （21，-44） 误差

2.2 2.2 1.4

1.4

（2）划线模式测试

在A 区能够跟踪表笔动作，并显示绘图轨迹，画20mm 直径的圆能够在10s 内完成，能够达到题目要求。 （3）功耗测试

接入电流表，测试总电流。根据题目要求，电流最大mA V

W

U

P I 125125.1===，

实际测量结果如下表。

工作模式 开机待机模式

描点模式 划线待机模式

划线模式

工作电压 V 12.1 11.6 11.8 11.7 第一组数据

测试电流 mA 63.4 81.1 75.5 86.3 实际功耗 mV 767.1 940.8 890.9 1009.7 工作电压 V 12.2 11.7 11.9 11.8 第二组数据

测试电流 mA 64.1 80.5 76.3 87.1 实际功耗 mV 782.0

941.9

908.1

1027.8

2. 功能测试分析

由于系统架构设计合理，功能电路实现较好，系统性能优良、稳定，较好地达到了题目要求的各项苛刻指标。 3. 误差分析

表2: 表3 :

（1）系统误差

a. 普通覆铜板本身就不是绝对均匀的镀层，造成探笔接触铜膜时采集信号的误差带来的结果误差；

b. 本系统的软件算法采用有限元法确定探笔坐标，在采集数据过程中的测量误差带来的结果误差；

c. 模块电路中的恒流源的变化引起的测量误差。

（2）随机误差

a..测量力度的大小不同引起的输出电压变化造成测量误差；

b. 放大电路部分放大输出电压不稳定造成的测量误差；

c. 电磁干扰尤其是工频电的干扰造成的测量误差。

五、参考文献：

《信号与系统》，ALAN V.OPPENHEIM著，西安：西安交通大学出版社，1997年；

《电子技术基础》.模拟部分，康光华著，北京：高等教育出版社，2006年；

《电子技术基础》. 数字部分，康光华著，北京：高等教育出版社，2006年；

《数据结构与算法》，张晓丽等著，北京：机械工业出版社，2002年；

《ARM&Linux嵌入式系统教程》，马忠梅等著，北京：北京航空航天大学出版社，2004年；

《单片机原理及应用》，李建忠著，西安：西安电子科技大学，2002年；

《半导体四探针技术中二维电流场电势分布有限元分析》，石俊生、孙以材等著，《计算机物理》第15卷第2期1998年3月；

《四探针技术测量薄层电阻的原理及应用》，刘新福，孙以材等，《半导体技术》第7期第29 卷

六、附录：

附1：覆铜板等电势分布图

附2：等电位换流测试数据（500mA 为基准）

坐标值（电压 方向：B->D ） 等电位 电压值 mV 坐标值（电压 方向：A->C ） 等电位 电压值 mV {10，5 } 269 {140,5} 220 {14,5} 334 {136,5} 275 {23,5} 420 {127,5} 259 {32,5} 498 {118,5} 435 {42,5} 555 {108,5} 497 {51,5} 600 {99,5} 546 {60,5} 636 {90,5} 589 {70,5} 681 {80,5} 611 {91,5} 760 {59,5} 696 {103,5} 790 {47,5} 725 {145,5} 864 {5 , 5} 781 {100,95} 907 {50,95} 814 {109,95} 967 {41,95} 868 {119,95} 1033 {31,95} 934 {128,95} 1051 {22,95} 1010 {137,95} 1276 {13,95} 110 {145,95}

1362

{5,95}

1250

附3：MSP430最小系统电路图

附4：元器件明细表

Comment Description Designator Footprint LibRef Quantity FM12864M LCD20 FM12864M 1

0.1 Capacitor C1, C2, C5 RAD0.1 CAP 3

10u Electrolytic

Capacitor

C3, C4 RB.1/.2 ELECTRO1 2

1u Electrolytic

Capacitor

C6 RB.1/.2 ELECTRO1 1

10uF Capacitor,

Electrolytic

Capacitor C8, C18, C24,

C25, C26, C27,

C28

0805 CAP,

ELECTRO1

7

100p Capacitor C9, C10, C11 CAP 3 0.1uF Capacitor C12, C30, C31,

C32, C33, C34,

C35

0805 CAP 7

0.1uF Capacitor C13 XTAL1 CAP 1 0.1u Capacitor C14 0805 CAP 1 22p Capacitor C15, C16 0805 CAP 2 10uF Capacitor C19 RAD0.1 CAP 1 10u Electrolytic

Capacitor

C21 RB.2/.4 ELECTRO1 1

10uF Electrolytic

Capacitor

C36 RB.2/.4 ELECTRO1 1

220u Electrolytic

Capacitor

C37 RB.2/.4 ELECTRO1 1

22uF Electrolytic

Capacitor

C39 RB.2/.4 ELECTRO1 1

TL431 D1 TL431 1 SS14 Zener Diode D2 ZENER2 1 CON2 Connector J1, J2 SIP2 CON2 2 CON3 Connector J3 SIP3 CON3 1 CON1 Connector J4, J6, J7, J8,

J10, J11, J12

SIP1 CON1 7

LM1117-3.3 J5 BG LM1117-3.3 1 CON2 Connector J9, J15 OUT2.1 CON2 2 CON5 Connector J13 OUT3 CON5 1 CON2 Connector J16 OUT2 CON2 1 JTAG J18 JTAG JTAG 1 IRF9640 Q1, Q2 MOSFET P 2 TIP127 PNP Transistor Q3 PNP1 1 IRF9640 Q4 TO-126A MOSFET P 1 8050 NPN Transistor Q5, Q6, Q7 TO-92 NPN1 3

IRFSZ44A Q8, Q9 MOSFET N 2 AO3418 Q11, Q12 MOSFET N 2 1k R1 0805 RES2 1 100K R2 0805 RES2 1 1K R3 AXIAL0.3 RES2 1 100K R4, R22 AXIAL0.3 RES2 2 6/2W R6 RES2 1 1k R7 RES2 1 1.8k R8 RES2 1 10K Potentiometer R9, R20 SIP3 POT2 2 10K R10, R11, R12 RES2 3

RES2 4 4.7K R13, R14, R15,

R16

33 R17 AXIAL0.3 RES2 1 100 Potentiometer R18 SIP3 POT2 1 5.1K R19, R23, R24,

0805 RES2 4

R25

SW-PB S1, S2, S3, S4 KAIGUAN SW-PB 4

SP1 KAIGUAN SW-PB 1 430 U1 MSP430 430 1 LM358 U2 DIP-8 LM358 1 ICL7660 U3 DIP8 ICL7660 1 AD620 AD620 U4 DIP8 AD620 1 7805 U5 LM7805 7800 1 8 Crystal Y1 XTAL1 CRYSTAL 1 32.768 Crystal Y2 XTAL1 CRYSTAL 1

附5：电路原理图图纸

附6：作品照片

全国大学生结构设计竞赛赛题

第六届全国大学生结构设计竞赛赛题 1．命题背景 吊脚楼是我国传统山地民居中的典型形式。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。 重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。近年来的工程实践和科学研究表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。自然灾害是这种建筑的天敌。 相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等地质灾害的频率更大。因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是工程师们应该想方设法去解决的问题。本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。 2．赛题概述 本次竞赛的题目考虑到可操作性，以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚楼框架结构模型的一层楼面，如图2.1所示。四层吊脚楼框架结构模型由参赛各队在规定的时间内现场完成。模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板实现。主办方提供器材将模型与加载装置连接固定（加载台座倾角均为o 30θ=），并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。 图2.1.第六届全国大学生结构设计竞赛赛题简图 配重1M 配重2M 配重2M 后固定板 前撞击板 螺杆 钢底座 钢架A 钢架B 不锈钢半圆滑槽 模型部分（含部分加载装置） 加载台座 θ θ 加速度传感器 螺杆 硬橡胶

3．模型要求 图3.1.模型要求示意图 图 3.1模型设计参数取值表 q o 30 0L 20cm > —— H 1cm 99± L < 24cm —— q 配重1M 配重2M 配重2M 前撞击板 后固定板 底板 模型平面尺寸要求示意图 要求平整，且与前撞击板端头有效接触面积不小于22cm 要求平整，且与后固定板端头有效接触面积不小于22cm 底板示意图 允许固定区域 硬橡胶

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(1)内框线：平面净尺寸界限，850mr> 550mm；

（2） 中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸， （3） 外框线：屋盖最大边界投影尺寸， 1050mm X750mm 承台板板面标高定义为土 0.00。 2.2支承结构 仅允许在4个柱位处设柱（图-2中阴影区域），其余位置不得设柱。柱的任 何部分（包括柱脚、肋等）必须在平面净尺寸（850mmx 550mm ）之外，且满足 空间检测要求。（即要求柱设置于四角175mm 125mm 范围内。） 柱顶标高不超过+0.425 （允许误差+5mm ），柱轴线间范围内+0.300标高以 下不能设置支撑，柱脚与承台板的连接采用胶水粘结。 2.3屋盖结构 屋盖结构的具体形式不限，屋盖结构的总高度不大于 125mm （允许误差 +5mm ），即其最低处标高不得低于0.300m ，最高处标高不超过0.425m （允许误 差 +5mm ）。 平面净尺寸范围（850mmx 550mm ）内屋盖净空不低于300mm ，屋盖结构 覆盖面积（水平投影面积）不小于900X300mm ，也不大于1050X750mm ,见图-3。 不需制作屋面。 屋盖结 构覆盖面积（水平投 影面积）不小于900>600mm ，也不大于 1050X750m m 。但不限定屋盖平面尺寸是矩形，也不限定边界是直线。 屋盖结构中心点（轴网900X300mm 的中心）为挠度测量点。 2.4剖面尺寸要求 模型高度方向的尺寸以承台板面标高为基准，尺寸详见图 -4、5。 900mm >600mm ； (I ； ② 图-2承台板平面尺寸图 、柱脚内界 口 g □ Trfrii?尺寸范应 （85Gi550} 〔柱脚不睜进入谀范 柱位 12UW

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历年年全国大学生电子设计竞赛题目

历年年全国大学生电子设计竞赛题目 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

2015年全国大学生电子设计竞赛题目 【本科组】 双向DC-DC变换器（A题） 风力摆控制系统(B题） 多旋翼自主飞行器（C题） 增益可控射频放大器（D题） 80MHz-100MHz频谱分析仪（E题） 数字频率计（F题） 短距视频信号无线通信网络（G题） 第一届（1994年） 第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛 A.简易数控直流电源 B.多路数据采集系统 第二届（1995年） 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛 A.实用低频功率放大器 B.实用信号源的设计和制作 C.简易无线电遥控系统 D.简易电阻、电容和电感测试仪 第三届（1997年） 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛A.直流稳定电源

B.简易数字频率计 C.水温控制系统 D.调幅广播收音机 第四届（1999年） 第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛 A.测量放大器 B.数字式工频有效值多用表 C.频率特性测试仪 D.短波调频接收机 E.数字化语音存储与回放系统 第五届（2001年） 第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛 A.波形发生器 B.简易数字存储示波器 C.自动往返电动小汽车 D.高效率音频功率放大器 E.数据采集与传输系统 F.调频收音机 第六届（2003年） 第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛 A.电压控制LC振荡器 B.宽带放大器

C.低频数字式相位测量仪 D.简易逻辑分析仪 E.简易智能电动车 F.液体点滴速度监控装置 第七届（2005年） 第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛 A.正弦信号发生器 B.集成运放测试仪 C.简易频谱分析仪 D.单工无线呼叫系统 E.悬挂运动控制系统 F.数控恒流源 G.三相正弦波变频电源 第八届（2007年） 第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛 A.音频信号分析仪 B.无线识别 C.数字示波器 D.程控滤波器 E.开关稳压电源 F.电动车跷跷板 G.积分式直流数字电压表

大学生电子设计竞赛设计报告完整版

大学生电子设计竞赛设 计报告 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

2017年全国大学生电子设计竞赛XXX控制系统（A/B/C题） 2017年8月12日

摘要（小四、宋体，300字以内） 关键词：脉宽；脉冲；数显；电容（小四、宋体）

XXX控制系统（A/B/C题） 【本科组】 一、系统方案 本系统主要由单片机控制模块、XXX模块、XXX模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。 1、主控制器件的论证与选择 单片机比较 方案一：采用传统的51系列单片机。 XXXXXX. 方案二：采用以增强型80C51内核的STC系列单片机 XXXXXX 通过比较，我们选择方案二。 方案一：采用在面包板上搭建简易单片机系统 在面包板上搭建单片机系统可以方便的对硬件做随时修改，也易于搭建，但是系统连线较多，不仅相互干扰，使电路杂乱无章，而且系统可靠性低，不适合本系统使用。 方案二：自制单片机印刷电路板 自制印刷电路实现较为困难，实现周期长，此外也会花费较多的时间，影响整体设计进程。不宜采用该方案。 方案三：采用单片机最小系统。 单片机最小系统包含了显示、矩阵键盘、A/D、D/A等模块，能明显减少外围电路的设计，降低系统设计的难度，非常适合本系统的设计。 综合以上三种方案，选择方案三。 2、XXXX的论证与选择 方案一：XXX。XXXX 方案二：XXX。XXXX 方案三：XXX。XXXX 综合以上三种方案，选择方案三。

3、控制系统的论证与选择 方案一：XXX。XXXX 方案二：XXX。XXXX 综合考虑采用XXXXX。 二、系统理论分析与计算 1、XXXX的分析 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 2、XXXX的计算 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 3、XXXX的计算 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 三、电路与程序设计 1、电路的设计 （1）系统总体框图 系统总体框图如图X所示，XXXXXX 图X 系统总体框图

大学生结构设计大赛指导

大学生结构设计大赛指导 大连民族学院土木建筑工程学院 二OO八年十月

目录 一结构设计大赛的意义及背景 (1) 二结构设计大赛的题目 (2) 三采用的材料及其性能 (5) 四评分办法 (6) 五方案的确定及理论分析 (8) 六制作技巧 (9) 七往届大赛的题目及作品介绍 (13)

一、结构设计大赛的意义及背景： 结构设计大赛是一项极富创造性，挑战性的科技竞赛。它旨在通过对所学知识的综合运用和团队精神，提高同学的动手能力与思维能力，突出创新精神，加强同学之间的合作与交流，培养团队精神，丰富同学的课余生活。通过结构设计大赛可以很好地将课堂理论与实际工程紧密结合起来，培养大学生的设计与计算能力，全国性大学生结构设计竞赛已被教育部列为大学生9项科技竞赛之一。2005年，由国家教育部高等教育司和中国土木工程学会教育工作委员会联合主办，在浙江大学举行了全国第一届大学生结构设计竞赛，比赛的题目是：“高层建筑结构模型的制作和加载试验”。全国第二届大学生结构设计竞赛将于2008年10月由大连理工大学承办，竞赛题目是：“两跨两车道桥梁模型的制作和移动荷载作用的加载试验”。 2007年5月，由辽宁省教育厅高教处主办，由大连理工大学承办了第一届辽宁省大学生结构设计竞赛，竞赛题目是：“承受运动荷载的桥梁结构模型设计”，我校获得了二等奖1项，三等奖2项，并获得最佳结构奖和最佳组织奖。同时，我校在历届大连市大学生结构设计竞赛中都获得了非常好的成绩。刚刚结束的第四届大连市大学生结构设计竞赛的题目是：“两跨双车道桥梁结构模型设计、制作和移动荷载作用的加载试验”,与全国第二届大学生结构设计竞赛的题目相同，我校获得了一等奖1项，二等奖1项，并获得3项优秀奖及最佳组织奖。我校为丰富校园学术氛围，提高学生的创新设计能力，也已举办过3届结构设计大赛，同学们踊跃参加，收到了很好的效果。

手写绘图板电子设计大赛报告

全国大学生电子设计竞赛 设计报告 参赛题目手写绘图板 摘要：本系统以TI公司的MSP430 16位低功耗单片机为核心，采用高精度恒 流源和电压表进行数据采集,根据欧姆定律得出铜板的电阻。数据通过485串口传送给单片机计算出被测点坐标。测得的数据在128*160的TFT彩屏上显示，并且通过按键可以实现不同功能之间的切换。通过单片机的控制实现各种显示存储功能 关键词：ATMEGA32L 欧姆定律MSP430 TFT

Abstract:This system taking ATMEL company's eight ATMEGA32L MCU as the core, the data acquisition with high precision constant current source and voltmeter to, according to the ohm's law it is concluded that the resistance of the copper plate. Transfer data through serial port 485 to TI company's low-power MSP430 16-bit single chip microcomputer to calculate the coordinates of measuring points. Measured data on 128 * 160 TFT color screen display, and through the keys can be switch between different functions. Through single chip microcomputer to realize the control of all kinds of display storage capabilities Keyword:ATMEGA32L Ohm's law MSP430 TFT Screen

TI杯大学生电子设计竞赛题目

2016年T I杯大学生电子设计竞赛 A题：降压型直流开关稳压电源 1．任务 以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCSMOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。额定输入直流电压为时，额定输出直流电压为，输出电流最大值为。测试电路可参考图1。 图1电源测试连接图 2．要求 （1）额定输入电压下，输出电压偏差：；（10分） （2）额定输入电压下，最大输出电流：；（10分） （3）输出噪声纹波电压峰峰值：；（10分） （4）从满载变到轻载时，负载调整率： ；（10分） （5）变化到17.6V和13.6V，电压调整率： （10分）（6）效率；（15分） （7）具有过流保护功能，动作电流；（10分） （8）电源具有负载识别功能。增加1个2端子端口，端口可外接电阻R(1kΩ-10kΩ)作为负载识别端口，参考图1。电源根据通过测量端口识别电阻R的阻值，确定输出电压，；（10分） （9）尽量减轻电源重量，使电源不含负载的重量。（15分）

（10）设计报告（20分） 3．说明 （1）该开关稳压电源不得采用成品模块制作。 （2）稳压电源若含其它控制、测量电路都只能由端口供电，不得增加其他辅助电源。（3）要求电源输出电压精确稳定，或，作品不参与测试。 2016年TI杯大学生电子设计竞赛题 B题：物品分拣搬送装置 1．任务 在一个以木条（截面不大于3cm×4cm，木质本色）围成的100cm×150cm的A区域内，散落着边长均为4cm的正方体。设计一自动物体搬运系统，能够快速将这些正方体移至指定区域。A区域的颜色为白色，B区域为黑色，C区域为红色。 2．要求 （1）在A区域内任意放置了12只黑色正方体，以最快的速度将这些正方体移送到B区域，完成时间不得超过180秒；（24分） （2）将A区域的12只黑色正方体以最快的速度移送到红色C区域；完成时间不得超过180秒；（26分） （3）A区域12只正方体中有桔黄色与黑色两种颜色，以最快的速度将桔黄色正方

电子设计大赛报告设计书

设计项目：模拟路灯控制系统 学校：辽宁工程技术大学电气与控制工程学院参赛人员：高庆 吴琨 王立强

目录 第一章前言 1 第二章方案论证与论证 2 一系统结构综述 4 二系统结构示意图 5 第三章硬件设计 5 一89C52单片机简述 6 二电源模块设计7 三恒流源电路设计7 四案件及显示模块7 五时钟电路设计8 六光电对射传感器模块设计 8 七比较电路模块设计9 八DA转换模块设计10 九交通状况检测模块设计10 十路灯故障检测及报警模块设计 10 第四章系统软件设计 一系统软件设计综述11 二各模块软件部分分述 12 14 15 第七章参考文献16

模拟路灯控制系统(I题) 【高职高专组】 摘要： 本文介绍了基于STC89C52单片机的模拟路灯控制系统的设计和实现过程，通过交通情况自动调节检测，路灯故障检测及报警检测，环境明暗变化检测，定时开关模块的设计控制以实现题目要求。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍系统的硬件及软件设计部分。 采用的技术主要有： （1）通过软件编程控制定时开关灯时间，报警检测; （2）光电传感器的有效应用; （3）LM311比较器的有效应用； （4）新型时钟芯片DS12C877的有效应用。 关键词： 80C52单片机，光电传感器，路灯控制，亮度调节 Abstract: This paper introduces the STC89C52 based on single-chip microcomputer simulation street lamp control system design and realization process, through the traffic situation automatic adjustment test, street lamp fault detection and alarm test, light and shade environment change detection, timer switch module design in order to achieve the topic request. The whole system of the circuit structure simple, reliable performance is high. The test results meet the requirement, the paper introduces the hardware and software of the system design part. The technique to be used mainly has: 1. Through software programming control timing open to turn off the lights time, alarm detection; 2. Effective application of the photoelectric sensor; 3. LM393 comparator effective application; 4. New clock chip DS12C877 effective application. Key words: 80 C52, photoelectric sensor, street lamp control, brightness to adjust

第三届全国大学生结构设计竞赛

第三届全国大学生结构设计竞赛 赛题 第三届全国大学生结构设计竞赛委员会 2009.9.24

一、竞赛模型 定向木结构风力发电塔（如图），塔身高800mm，叶片（数量不限）组成的 A A-A 二、模型介绍 1.塔身 塔身为竞赛主结构，需满足以下要求： （1）塔身高800mm，顶点高度实际误差不大于±3mm。塔身外形不影响叶轮运转，塔身水平截面的外轮廓为正多边形或圆形； （2）具有足够的承载能力； （3）具有规定的刚度； （4）与塔顶标准发电机底座连接可靠； （5）与塔底标准底座连接可靠。 2.叶片和叶轮 安装完成后，叶轮外轮廓直径不得大于800mm。 三、装置说明 1.发电机

发电机采用CFX-03型标准发电机，质量4470g，底板及立面详见附图。2.风叶连接件 连接件质量300g，详见附图。 3.发电功率测量系统 发电功率测量系统由导线、负载、功率计组成。导线所受风力不能传递到塔身，由支架承受。 4.鼓风机 相关参数见下表 名称新型节能低噪声轴流风机 型号SF7-4 厂家上海金蓝机电设备成套有限公司 功率3kW 转速1400n/min 风量2500m3/h 风速23m/s 全压力340Pa 经实测，风叶连接件（距鼓风机1m处）的风速参考值如下： 档位风速（m/s） W1 4.0 W2 6.8 W3 9.0 5.塔架安装底盘详见附图。 6.塔脚与安装底盘连接螺栓：重量2g/套。 四、材料及制作工具 1.木材 （1）尺寸：长度1000mm，截面有50mm×1mm、2mm×2mm、2mm×6mm、6mm×6mm； （2）性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30MPa。2.胶水：502。

第五届全国大学生结构设计竞赛赛题

第五届全国大学生结构设计竞赛赛题： 带屋顶水箱的竹质多层房屋结构 一、竞赛模型 竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶水箱三个部分，模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块通过实现，小振动台系统和屋顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。 图1 模型示意图 二、模型要求 2.1几何尺寸要求 (1) 底板：多层结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm×33cm×8mm的竹板，底板用螺栓固定于振动台上。 (2) 模型大小：模型总高度应为100cm，允许误差为±5mm。总高度为模型底板顶面至屋顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括屋顶水箱的高度。模型底面尺寸不得超过22cm ×22cm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。 (3) 楼层数：模型必须至少具有4个楼层，底板视为模型第一层楼板。除第一层以外，每层楼面范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。 (4) 楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。楼层净高是指该楼层主要横向构件顶部

与其相邻的上一楼层主要横向构件底部之间的最小距离。若底板上设置有地梁，则第一层净高需自地梁顶部开始计算；若无地梁则从底板顶面开始计算。柱脚加劲肋、隅撑及其他外立面构件不影响计算楼层净高。 (5) 使用功能要求：楼层应具有足够的承载刚度，各层空间应满足使用功能要求。在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件。模型底层所有方向的外立面底部正中允许各设置一个12cm×12cm(高×宽)的门洞。 (6) 楼层有效承载面积：楼层范围为各承重分区最外围楼层梁构件所包络的平面，不包括模型内部核心筒区域。在楼层范围内与楼面构件直接接触的铁块的覆盖面积定义为楼层有效承载面积，模型的总有效承载面积应在600cm2至720cm2的范围之内，且每个楼层的有效承载面积不得小于25 cm2。模型顶面为平面，应满足安全放置水箱的要求。 图2 模型立面示意图(单位：mm) 图3 模型底板示意图(单位：mm) 2.2模型及附加铁块安装要求 (1)利用热熔胶将附加铁块固定在模型除底层以外的各个楼层的楼面结构上，可在楼层上设置固定铁块辅助装置，但辅助装置和铁块不能超出楼层范围且不能直接跟柱接触，若辅助装置或铁块与柱子接触，则该层净高以接触点的高度位置开始计算。 (2) 提供大、小两种规格铁块。大铁块长、宽、高约分别为12cm、6cm与3.2cm，重量为1800g。小铁块的长、宽、高约分别为6.0cm、4.5cm与3.2cm，重量为675g。由于加载设备限制，模型中附加铁块总重量不得超过30kg。

1994-2017年全国大学生电子设计竞赛题标题集合

全国大学生电子设计竞赛 第一届（1994年） 第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛 A.简易数控直流电源 B.多路数据采集系统 第二届（1995年） 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛 A.实用低频功率放大器 B.实用信号源的设计和制作 C.简易无线电遥控系统 D.简易电阻、电容和电感测试仪 第三届（1997年） 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛 A.直流稳定电源 B.简易数字频率计 C.水温控制系统 D.调幅广播收音机 第四届（1999年） 第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛 A.测量放大器 B.数字式工频有效值多用表 C.频率特性测试仪 D.短波调频接收机 E.数字化语音存储与回放系统 第五届（2001年） 第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛 A.波形发生器 B.简易数字存储示波器 C.自动往返电动小汽车 D.高效率音频功率放大器 E.数据采集与传输系统

F.调频收音机 第六届（2003年） 第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛 A.电压控制LC振荡器 B.宽带放大器 C.低频数字式相位测量仪 D.简易逻辑分析仪 E.简易智能电动车 F.液体点滴速度监控装置 第七届（2005年） 第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛 A.正弦信号发生器 B.集成运放测试仪 C.简易频谱分析仪 D.单工无线呼叫系统 E.悬挂运动控制系统 F.数控恒流源 G.三相正弦波变频电源 第八届（2007年） 第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛 A.音频信号分析仪 B.无线识别 C.数字示波器 D.程控滤波器 E.开关稳压电源 F.电动车跷跷板 G.积分式直流数字电压表 H.信号发生器 I.可控放大器 J.电动车跷跷板 第九届（2009年） 第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛 A.光伏并网发电模拟装置 B.声音导引系统 C.宽带直流放大器 D.无线环境监测模拟装置

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

电子设计竞赛设计报告

题目：数控电流源设计 摘要 本设计由两部分构成：自制的稳压、稳流、输出过压保护电路和单片机控制与显示系统。稳压电源部分设置有±12V和+5V电压，为整机供电。采用大功率MOS管作为电流源调整管、用锰铜丝自制取样电阻，具有良好的调控线性和稳定性。采用价格低廉的电脑CPU专用散热器作为稳压电源模块和电流调整管的散热装置，散热效率高、性能可靠。控制核心采用内置12位A/D、D/A转换器的高性能单片机C8051F021，电路简洁、控制精度高、电流控制与测量分辨率达0.5mA。用带背光点阵式LCD显示器同时显示设定电流和实测电流数据，直观、方便。给出了多种测试条件下的实测数据，测试数据表明系统性能指标全面超越了题目的基本要求，除系统自测显示电流误差略大以外，其余发挥部分指标也已满足。另外，还增加了预置电流超限保护功能。 详细说明了系统的结构和工作原理，给出了系统的硬件电路图、元器件参数列表和软件流程图，并附有系统操作说明书。 Abstratct This design is consist of two major parts: The self-made constant voltage power supply and the control system which is consist of singlechip and LCD display. The voltage-stabilized source which is the all machine power supply has ±12V and +5V voltage. We Use the high-power MOSFET as the current regulation device, and use the manganese copper wire self-restraint as a sample resistance, and the system has good regulative linearity and stability. The design Uses the price inexpensive computer CPU sink to take the voltage-stabilized source module and the electric current regulation device heat dissipating. The control system is made up of high performance singlechip C8051F021 which includes 12 A/D & D/A converter inside. The electric circuit is succinct and the control precision is high, the controlling resolution of current is up to 0.5mA rate. The setting current and the actual current data are showedby the lattice type LCD display at the same time. Many kinds of test data are presented under the many kinds of tests condition. The test data indicates that the system performance has achieved the demand of design in an all-round way satisfied. In addition, we have set a protecting function of the ultra limit setup of the electric current. This paper is also present The system structure, the work principle, the system hardware circuit diagram, the device parameter, the software flow chart, and the system operating manual in detail. 一、系统整体结构及方案论证 1．1 系统结构 根据题目要求，要能够实现电流步进控制、显示设定电流和实测电流大小，并且输出最大电压小于等于10伏，系统的结构框图如图1－1。 恒流源输出 图1-1系统结构框图 整个系统由稳压电源、恒流控制、单片机、键盘、显示器及输出过压保护<电压限制）等几部分组成。 各部分作用如下 1）稳压电源：向整个系统提高电源，包括供运放使用的±12V、供单片机使用的+5V，其中恒流源<主要功率部分）电压也由+12V提供。 2）恒流控制部分：是一受控电流源，由单片机提供控制指令电压，将12V电源转换成恒定电流。

大学生结构设计竞赛一

大连理工大学第十二届结构设计说明书作品名称龙门吊

目录 一、概念设计 (2) （一）方案构思 (2) （二）结构选型方案比较 (2) 1.设计方案1 (2) 2. 设计方案2 (4) 3. 设计方案3 (5) （三）最终方案详述 (6) 1.整体结构设计 ....................... . (6) 2.详细设计 (7) 3.设计图纸 (8) 二、计算设计 .............................................................................................. (10) （一）静力分析 ..................................................................................... ..10 （二）基本假设 ..................................................................................... ..13 （三）荷载分析 (13) （四）位移分析 (13) （五）承载能力的优化与极大值估算 (15) 三、构造设计 (16) 四．小结 (18)

一、概念设计 （一）方案构思 本次设计竞赛主要有三个方面的技术要求: ①模型制作材料 模型制作材料为组委会统一提供的230克巴西白卡纸、铅发丝线（鞋底线）和白胶。不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则将直接取消其参赛资格，并在赛会中通报。 ②模型轮廓尺寸限定 模型正立面投影限制在如图1所示阴影范围内；侧立面投影限制在图2所示阴影范围内。提交模型时，参赛学生应使用赛会的固定装置、模型验收模具进行试安装，以确认模型符合尺寸要求，并取得参赛资格。 此外，为保证能够在模型上表面施加移动荷载，模型的上表面应具备足够的硬度及平整度。 ③模型柱脚锚固构造 为保证模型能可靠地锚固于加载试验装置台面，制作模型时，严格按照赛会规定限位器的尺寸制作模型柱脚。 （二）结构选型方案比较 框架结构是指由梁和柱以刚接结或者铰结相连接构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的荷载。本次结构设计大赛为正是以框架结构的设计为背景，承受较大竖向荷载，基于这些原则，我们做

全国大学生电子设计大赛作品报告

全国大学生电子设计大 赛作品报告 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT

2015年全国大学生电子设计竞赛 多旋翼自主飞行器（c题） 2015 年8月15 日 摘要 旋多翼自主飞行器由RL78/G13MCU板（芯片型号R5F100 LEA）,STM32单片机模块(加SD卡)，CMOS摄像头，A2212/13T新西达电机。STM32单片机输入信号到RL78/G13MCU板，启动飞行器和CMOS摄像模块，RL78/G13MCU飞控模块矫正飞行器在空中的姿态，实现悬停,前进,后退等功能，CMOS模块将拍摄的视频内容存储在STM32模块内置的SD卡里。当飞行到目的地时各模块自动停止工作。 飞行器能一键式启动，并开始航拍，从A点起飞，飞向B区，在B区降落，但不是中心，当飞行结束后，拔掉SD卡，能顺利的通过P0机回放，在飞行过程中，始终在电子示高线H1和H2的区间内。 目录 目录

1. 方案论证与比较 四旋翼算法方案 方案一：采用欧拉角法欧拉角法静止状态，或者总加速度只是稍微大于g 时，由加计算出的值比较准确。 使用欧拉角表示姿态，令Φ,θ和Φ代表ZYX 欧拉角，分别称为偏航角、俯仰角和横滚角 。 载体坐标系下的 加 速 度(axB,ayB,azB)和参考坐标系下的加速度(axN, ayN, azN)之间的关系可表示为(1)。其中 c 和 s 分别代表 cos 和 sin 。axB,ayB,azB 就是mpu 读出来的三个值。 这个矩阵就是三个旋转矩阵相乘得到的，因为矩阵的乘法可以表示旋转。 axB c c c s s axN ayB c s s s c c c s s s s c ayN azB s s c s c s c c s s c c azN θψθψθφψφθψφψφθψφθφψφθψφψφθψφθ-??? ?????????=-++????????????+-+?????? (1) 飞行器处于静止状态，此时参考系下的加速度等于重力加速度，即 00xN yN zN a a g a ????????=???????????? （2） 把（2）代入（1）可以解 : arctg θ= （3） yB zB a arctg a φ??= ? ?? （4） 即为初始俯仰角和横滚角，通过加速度计得到载体坐标系下的加速度即可将其解出，偏航角可以通过电子罗盘求出。 方案二：四元数法（通过处理单位采样时间内的角增量(mpu 的陀螺仪得到的就是角增量)，为了避免噪声的微分放大，应该直接用角增量-------抄的书） 本项目采用的是方案一。 STM32控制方案 方案一： 直接激活飞控模块（RL78/G13MCU ），可以很好的与飞控进行协调，实现飞控模块的启动与停止。 方案二：使用STM32直接控制飞行器飞行。在植入的程序里包含对四旋翼的控制算法和自启动和自停止，还有视频模块的处理，但太过复杂。