2015年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题）
2015年8月15日
摘要
本设计主要由双向DC-DC变换电路、测控显示电路、辅助电源三部分构成，其中双向DC-DC变换电路降压部分采用XL4016开关降压型DC-DC转换芯片，最高转换效率可达93%，升压部分采用XL6019开关型升压/降压芯片，具有低纹波，输入范围广，转换效率高的特点。恒流部分采用PWM控制原理，形成一个闭环回路，控制电流恒定，恒压部分完全由硬件控制，单片机辅助控制的方式。以上部分确保系统满足题目要求，实现恒流充电，恒压放电，过压保护功能，并且有着较高的转换效率。
在本次设计中恒压部分完全有硬件控制，硬件自身形成一个闭环控制回路，对电压进行调节使其恒定题目要求的精度范围。单片机通过光耦电路的工作与停止，恒流部分由PWM调节占空比，使其恒流。
关键字电池充放电升压降压XL4016 XL6019 STM32
目录
一、系统方案 (1)
1、双向DC-DC变换电路的论证与选择 (1)
2、测量控制方案和辅助电源的论证与选择 (1)
3、控制方法的论证与选择 (1)
二、系统理论分析与计算 (2)
三、电路与程序设计 (3)
1、电路的设计 (3)
（1）系统总体框图 (3)
2、程序的设计 (5)
（1）程序功能描述与设计思路 (5)
（2）程序流程图 (6)
3、程序流程图 (7)
四、测试仪器与数据分析 (7)
附录1：电路原理图 (9)
附录2：源程序 (10)
双向DC-DC变换器（A题）
【本科组】
一、系统方案
本设计主要由双向DC-DC变换电路、测控显示电路、辅助电源三部分构成，其中双向DC-DC变换电路降压部分采用XL4016开关降压型DC-DC转换芯片，最高转换效率可达93%，升压部分采用XL6019开关型升压/降压芯片，具有低纹波，输入范围广，转换效率高的特点。恒流部分采用PWM控制原理，形成一个闭环回路，控制电流恒定，恒压部分完全由硬件控制，单片机辅助控制的方式。以上部分确保系统满足题目要求，实现恒流充电，恒压放电，过压保护功能，并且有着较高的转换效率。
1、双向DC-DC变换电路的论证与选择
方案1:由降压斩波变换电路(即Buck变换电路)和升压斩波变换电路（即Boost 电路）组成双向DC-DC变换电路，分别各使用一个全控型器件VT（IGBT或MOSFET）,对输入直流电源进行斩波控制通过调整全控型器件VT的控制信号占空比来调整输出电压。
方案2：采用XL4016开关型降压芯片和XL6019开关型升压/降压芯片构成升压、降压电路具有低纹波，内助功率MOS,具有较高的输入电压范围，内置过电流保护功能与EN引脚逻辑电平关断功能。
综合以上两种方案，考虑到时间的限制，选择了比较容易实现的方案2。
2、测量控制方案和辅助电源的论证与选择
由于瑞萨单片机开发套件数量有限，所以我们选择了一款相对便宜，速度快，性价比较高的STM32103V8T6作为控制器，显示部分由于收到题目对作品重量的要求，选择了质量轻，分辨率较高的0.96寸OLED屏幕显示。由于市场上所售开关电源模块的，纹波大的因素，所以辅助电源选择了一个较小的9V变压器，进行，整流滤波作为辅助电源。
3、控制方法的论证与选择
方案1：采用PWM调节占空比的方法控制降压芯片的控制端，达到控制恒流和控制恒压的目的，采用PWM调节软件较为复杂，而且PWM调节较为缓慢，软件控制难度大。
方案2：恒压部分完全有硬件控制，硬件自身形成一个闭环控制回路，对电压进行调节使其恒定题目要求的精度范围。单片机通过光耦电路的工作与停止，恒流部分由PWM调节占空比，使其恒流。
综合以上两种方案，选择软件较为简单，硬件较为复杂的方案2。
二、系统理论分析与计算
1、充电电路设计分析
充电电路也就是一个降压电路，并且要求是一个恒流源，本次竞赛选取XL4016为核心降压芯片，其结构如图所示。
管脚定义如下典型应用电路如下
2.2 放电电路设计分析
XL6019是一款专为升压、升降压设计的单片集成电路，可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS。XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。PWM控制环路可以调节占空比从0~90%之间线性变化。内置过电流保护功能与EN脚逻辑电平关断功能。典型应用电路如下
2.1 充电电路设计分析
充电电路也就是一个降压电路，并且要求是一个恒流源，本次竞赛选取XL4016为核心降压芯片，其结构如图所示。
XL4016降压模块电路图如下所示
2.2 放电电路设计分析
XL6019是一款专为升压、升降压设计的单片集成电路，可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS。XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。PWM控制环路可以调节占空比从0~90%之间线性变化。内置过电流保护功能与EN脚逻辑电平关断功能。典型应用电路如下
三、电路与程序设计
1、电路的设计
（1）系统总体框图
（图3-1）
系统总体框图如图3-1所示，主要由辅助电源、测控电路、双向DC-DC变换电路等组成，辅助电源为测控电路供电，测控电路用于检测和控制双向DC-DC电路，以及电压电流的采集与控制。
（2）降压电路原理
降压电路采用XL4016型8A，180KHz，40V，PWM降压型直流对直流转换器，最大效率可达96%。输出1.25V到36V可调，8A恒定输出电流能力。
如下图3-2所示为XL4016降压部分电路图，通过对FB引脚的控制，可有效的实现电流及电压的控制。该转换器外围器件少，低纹波，调节简单，内置短路保护功能。PWM占空比0%到100%连续可调。
（图3-2）
（3）升压电路原理图
升压电路使用XL6019型220KHz、60V、5A开关电流升压/降压型DC-DC转换器。可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS、XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。PWM控制环路可以调节占空比从0~90%之间线性变化。内置过流保护功能与EN脚逻辑电平关断功能。使用单片机控制EN引脚实现对升压模块开启与关断。
（图3-3）
（4）测控电路电路原理图
测控电路如图3-4所示，通过电阻分压滤波后，使用单片机ADC采样，得到输入、
输出电压，以及电流和2.5V基准电压，使用TL431产生2.5V基准电压用于矫正。恒压恒流控制使用单片机输出PWM，经滤波后使用LM358跟随，增强驱动能力，同时可减小输入控制端的能量消耗。使用比较器比较设定值与输出值，再控制芯片的工作状态。
（图3-4）
电源
为减小高频干扰，辅助电源使用220V到9V普通变压器，经整流滤波后使用7812和HT7333分别输出12V和3.3V电压为LM358和单片机小系统板供电。
2、程序的设计
（1）程序功能描述与设计思路
1、程序功能描述
根据题目要求，软件部分实现测量显示，切换模式，充电过压保护，控制调节系统。
2、程序设计思路
（1）、首先进行，按键，OLED各个内设初始化；
（2）、进行按键扫描；
（3）、判断模式；
（4）、进行PWM控制电流，让输出为横流模式；
（5）、扫描按键；
（6）进行打开光耦，让升压模块工作；
3程序流程图
1、系统总框图
Vin/V out
2、程序流程图
四、测试仪器与数据分析
4.1 测试仪器
5位半数字万用表，4位半万用表
4．2测试数据与分析
当I1=2A，U2=30V时，测得I2=1.47A，U1=20V，由此计算效率为97%。
（4）放电模式下，保持U2=30V，计算效率，数据如下：
当U2=30V时，
I2=1.02A，U1=18.9V，I1=0.63A，由此计算效率为98%。
以上数据可以说明，本次设计的双向DCDC变换器，各项指标均在题设范围内，是符合要求的。
附录1：电路原理图
9
附录2：源程序
#include "adc.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"
#include "exti.h"
#include "wdg.h"
#include "myiic.h"
#include "timer.h"
Int main()
{
void Adc_Init(void)
{
RCC->APB2ENR|=1<<2;
GPIOA->CRL&=0XFFFF0000;
//í¨μà10/11éè??
RCC->APB2ENR|=1<<9;
RCC->APB2RSTR|=1<<9;
RCC->APB2RSTR&=~(1<<9);
RCC->CFGR&=~(3<<14);
RCC->CFGR|=2<<14;
ADC1->CR1&=0XF0FFFF;
ADC1->CR1|=0<<16;
ADC1->CR1&=~(1<<8);
ADC1->CR2&=~(1<<1);
ADC1->CR2&=~(7<<17);
ADC1->CR2|=7<<17;
ADC1->CR2|=1<<20;
ADC1->SQR1|=0<<20;
ADC1->SMPR2&=~(7<<3);
ADC1->SMPR2|=7<<3;
ADC1->CR2|=1<<0;
ADC1->CR2|=1<<3;
while(ADC1->CR2&1<<3);
ADC1->CR2|=1<<2;
while(ADC1->CR2&1<<2);
}
u16 Get_Adc(u8 ch)
{
ADC1->SQR3&=0XFFFFFFE0;
ADC1->SQR3|=ch;
ADC1->CR2|=1<<22;
while(!(ADC1->SR&1<<1));/
return ADC1->DR;
}
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times) {
u32 temp_val=0;
u8 t;
for(t=0;t { temp_val+=Get_Adc(ch); delay_ms(5); } return temp_val/times; } } 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程 《全国大学生电子设计竞赛培训系列教程——基本技能训练与单元电路设计》 内容简介 本书是全国大学生电子设计竞赛培训系列教程之一——《基本技能训练与单元电路设计》分册。全书共7章，主要介绍了“全国大学生电子设计竞赛”的基本情况、设计竞赛命题原则及要求、历届考题的类型、考题所涉及的知识面和知识点、竞赛培训流程，以及赛前、竞赛期间的注意事项等内容；并较详细地讲解了电子竞赛制作的基础训练、单片机最小系统和可编程逻辑器件系统设计制作；最后介绍了单元电路的工作原理、设计与制作。 本书内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，可作为高等学校电子信息科学与工程类专业、电气工程及自动控制类专业的大学生参加“全国大学生电子设计制作竞赛”的培训教材，也可作为各类电子制作、详程设计、毕业设计的教学参考书，以及电子工程技术工程师的参考书。 前言 全国大学生电子设计竞赛是由教育部高等教育司、信息产业部人事司共同主办的面向大学生、大专生的群众性科技活动，目的在于推动普通高等学校的信息电子类学科面向21世纪的课程体系和课程内容改革，引导高等学校在教学中培养大学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，鼓励广大学生踊跃参加课外活动，把主要精力吸引到学习和能力培养上来，促进高等学校形成良好的学习风气，同时也为优秀人才脱颖而出创造条件。 全国大学生电子设计竞赛自1994年至今已成功举办了七届。深受全国大学生的欢迎和喜爱，参赛学校、队和学生逐年递增。全国大学生电子设计竞赛组委会为了组织好这项竞赛事，编写了电子设计竞赛获奖作品选编，深受参赛队员的喜爱。有许多参赛队员和辅导教师反映，若能编写一部从基本技能训练、单元电路设计直至综合设计系列教程，那将是锦上添花。2006年北京理工大学罗伟雄教授在湖南指导工作时也曾提出这个设想。当时就得到了国防科技大学的领导和教员响应。立即组建了“全国大学生电子设计竞赛培训系列教程编写委员会”。并组织了几十名教员和曾经获得全国大学生电子设计竞赛大奖的在校研究生和博士生对历届的考题(约43题)重新设计制作一次。为这个系列教程编写奠定了理论和实践的基础。 本系列教程分为五个分册，共23章。第一分册为《基本技能训练与单元电路设计》；第二分册为《模拟电子线路设计》；第三分册为《高频电子线路设计》；第四分册为《电子仪器仪表设计》；第五分册为《数字电路与自控系统设计》。 第一分册《基本技能训练与单元电路设计》，又称基础分册，共有7章(第1～7章)。主要介绍了全国大学生电子设计竞赛基本情况，命题原则及要求，竞赛题所涉及的知识面与知识点；全国大学生电子设计竞赛流程；电子设计竞赛制作基本训练；单片机最小系统设计制作；可编程逻辑器件系统设计制作；电子系统设计的基本方法及步骤；常用中小规模集成电路的应用设计课题。 第二分册《模拟电子线路设计》，共有3章(第8～10章)。主要介绍了交直流、稳压电源设计、放大器设计及信号源设计。 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 题目：开关稳压电源（E题） 摘要 本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统采用简单的boost 升压电路作为DC-DC变换器主电路；PWM控制器采用低压型专用集成芯片UC3843; 主开关管采用IRF540；由内置12位A/D、D/A的高性能、低功耗单片机C8051F021组成系统测控与显示单元，采用液晶显示器作为系统的状态和运行数据显示屏。通过实际测试，作品的性能指标中，输出纹波完全达到了要求；电压调整率，整体效率，负载过流故障排除后自恢复功能，输出电压键控1V步进，电流、电压实时测量及数显功能等几项指标达均到了发挥部分要求；负载调整率也接近发挥部分指标要求。另外，系统还增加了实时输出功率数据显示和负载过流状态下的声、光报警等实用功能。 一、引言 为了满足题目发挥部分规定的电压调整率、负载调整率以及效率等几项指标要求，我们在设计中主要是尽量减少辅助控制电路的损耗。通过单片机和脉宽调制电路来稳定输出电压，并通过单片机的控制实现对整个电路的过流保护功能，排除过流故障后，电源能自动恢复为正常工作状态。同时，当输出电压与设定电压误差较大时，单片机能对输出电压进行一定调节，以提高负载调整率；通过单片机实现了输出电压的键盘设定和步进调整（步进为1V）。系统具有测量和数字显示输出电压、电流的功能。此外，还增加了实时输出功率测量与显示、在输出过流的时候系统发出声、光报警信号等功能。 二、方案论证与比较 1．DC-DC主回路拓扑方案论证 方案一：采用变压器升压的隔离型PWM直流－直流变换器电路，此电路效率较低，开关辐射/纹波较大，电路较复杂。 方案二：采用非隔离型BOOST升压电路，控制电路用专用集成芯片UC3843A，这种电路使用的外部原件最少、调试容易、成本低、效率高。因此，采用此种方案。 2. 控制方法及实现方案 方案一：采用电压型脉宽调制技术，产生频率固定，脉冲宽度可调整的方波脉冲，采用电压反馈环控制系统，它的反馈信息取自输出电压，用反馈电压调整控制器的输出脉冲宽度，改变脉冲占空比，实现开关电源的稳定。 方案二：采用电流型脉宽调制芯片，此技术与传统的仅有输出电压反馈的PWM系统相比增加了一个电感电流反馈。此反馈就做为PWM的斜坡函数，就不再需要锯齿波发生器，更重要的是使用电感电流反馈使系统的可靠性有了明显的改善，经比较具有如下优点： 1)使系统具有快速的瞬态响应及高速的稳定性。 2)输出电压精度很高。 3)具有内在的对功率开关管电流的控制及限流能力。 4)具有良好的并联运行能力。 可以看出方案二的控制性能明显优于方案一，所以采用方案二。 3. 提高效率的方法及实现方案 单片机系统及其它辅助电路的功耗对电源的整体效率有很大的影响。所以选用一款功耗低的单片机作为控制与显示单元电路。采用效率高、开关速度快、损耗小的MOS场效应管作为主开关管。选用快速、低损耗的肖特基二极管作为输出 年全国大学生电子设计竞赛(安徽赛区)暨 安徽省大学生电子设计竞赛赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：年全国大学生电子设计竞赛（安徽赛区）暨安徽省大学生电子设计竞赛 英语翻译：' 赛项组别：本科组、高职组 二、竞赛组织机构 （一）主办和承办单位 主办单位：安徽省教育厅 承办单位：合肥学院 承办单位在组委会指导下负责竞赛组织和测试评审工作。承办单位成立由主管副校长为组长，教务部门和相关院系负责人为副组长的竞赛工作领导小组，全面负责竞赛工作。 各参赛高校在组委会和承办单位指导下参与竞赛工作，其竞赛组织工作由各校教务部门负责。各参赛高校应成立电子设计竞赛工作领导小组，并指定一名负责人，具体负责本校学生的参赛事宜。负责人联系方式应提前向组委会秘书处报备，以便工作联系。 （二）组织委员会 主任：储常连安徽省教育厅副厅长 执行主任： 张剑云解放军国防科技大学电子对抗学院教授 副主任： 梁祥君安徽省教育厅高教处处长 委员： 李辉中国科学技术大学高级工程师 崔琛解放军国防科技大学电子对抗学院教授鲁昌华合肥工业大学软件学院院长 孙玉发安徽大学电子信息工程学院教授 刘晓东安徽工业大学电气信息学院院长 黄友锐安徽理工大学教务处处长 凌有铸安徽工程大学电气工程学院教授 崔执凤安徽师范大学物理与电子信息学院教授李淮江淮北师范大学后勤服务与管理处处长花海安安徽建筑大学高级工程师 高先和合肥学院智能感知技术研究所所长 胡继胜安徽职业技术学院教授 蔡骏安徽电子信息职业技术学院高级工程师钱峰芜湖职业技术学院信息工程学院院长（三）专家委员会 主任： 鲁昌华合肥工业大学软件学院院长 委员： 李辉中国科学技术大学高级工程师 崔琛解放军国防科技大学电子对抗学院教授鲁昌华合肥工业大学软件学院院长 第十届全国大学生结构设计竞赛赛题 大跨度屋盖结构 随着国民经济的高速发展和综合国力的提高，我国大跨度结构的技术水平也得到了长足的进步，正在赶超国际先进水平。改革开放以来，大跨度结构的社会 需求和工程应用逐年增加，在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、铁路旅客站及各类工业厂房等建筑中得到了广泛的应用。借北京成功举办2008奥运会、申办2022冬奥会等国家重大活动的契机，我国已经或即将建成一大 批高标准、高规格的体育场馆、会议展览馆、机场航站楼等社会公共建筑，这给我国大跨度结构的进一步发展带来了良好的契机，同时也对我国大跨度结构技术水平提出了更高的要求。 2总体模型 总体模型由承台板、支承结构、屋盖三部分组成(图-1) 加载区域 图-1模型三维透视示意简图 2.1承台板 承台板采用优质竹集成板材，标准尺寸1200mm>800mm，厚度16mm，柱 底平面轴网尺寸为900mm>600mm，板面刻设各限定尺寸的界限： (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 第五届全国大学生结构设计竞赛总结 （技术版） 黄祖慰20080537 5th国赛的作品，是总结了4th国赛的失败教训，以降低模型量为重点的模型设计和制作成果。我们通过不懈努力，终于到达了目标。在这次比赛中，我们研究出了一些先进的模型设计和制作技巧和积累了更多的设计和制作的经验。在此，我将通过模型从无到有的整个过程进行具体的介绍。 一、研读赛题 读懂题目在结构设计竞赛中是一个最基本的要求，要做到对赛题的点点滴滴熟记于心，并且从规则中发掘模型设计的切入点。 要想获得大奖，就要对题目认真分析；努力寻找漏洞显得相当重要，是一条迈向成功的捷径。在本次结构设计竞赛模型中，整体铁块，虚悬挑梁等都是针对题目漏洞而设计的，为模型重量的减轻做出了重要贡献。 二、准备制作工具 所谓公欲善其事必先利其器，要想做好一个模型，一套好的工具是必须的。在制作模型初期，选手可以采用非比赛指定工具来制作模型。虽然赛题中已经明确规定了制作工具，但是由于提供工具的局限性，有些很好的想法不能够在模型上做出来。我的建议是，先使用的工具，把想法尽可能表现出来，等到模型初步定型后，再使用比赛指定工具，寻求达到同样效果的模型的制作 方法。为了提高制作精度，画线笔可采用0.38mm的水笔。 三、研究材料特性 所谓知自知彼方能百战不殆，在制作模型之前，必须先对材料进行分析，了解材料的特性，由此得知材料的实际力学性质和可加工性质。下面我就罗列我对本次比赛的复压竹皮、竹制底板和502胶水的性质研究的一些心得： 1、复压竹皮在顺纹路方向存在连续纤维，利于受拉。但是顺 纹容易被撕裂。 2、规格为0.2mm的竹皮为单层竹皮，应注意竹皮上存在的 竹节的薄弱点，应尽量避开；此种竹皮，一面为光面，一面为 毛面，粘贴时，光面的粘接速度要快于毛面，但是最终粘接紧 密性毛面为优。使用单层竹皮作为拉杆，存在风险，北京交通 全国大学生电子设计竞 赛 Revised as of 23 November 2020 2017年全国大学生电子设计竞赛 远程幅频特性测试装置（H题） 2017年8月12日 摘要 本远程幅频特性测试装置是由信号源、放大器、幅频特性装置、电源模块等组成。本设置中信号源的输出频率范围为：1MHz~40MHz且具有自动扫描功能，步进： 1MHz;放大器的输出电压的峰值为1V,且波形无明显失真；远程幅频特性测试装置可用示波器显示放大器输出信号的幅频特性。放大器的输出信号信息与笔记本电脑连接起来时，笔记本电脑就可完成放大器输出信号的幅频特性测试，并能以曲线的方式显现出来。用设计利DDS原理由FPGA经D/A转换产生扫频信号，再经待测网络实现峰值检测和相位检测,从而完成了待测网络幅频和相频特性曲线的测量和显示。经过调试，示波器显示待测网络频率范围1MHz～40 MHz的幅频和相频特性曲线,该系统工作稳定，操作方便。 关键词：频率特性测试仪、幅频特性、相频特性、FPGA 1.方案设计与论证 单片机的选择 方案一：普通的AT89S51从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。但是运算速度过慢，保护能力很差，AD、EEPROM等功能需要靠扩展,增加了硬件和软件负担 方案二：STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。还支持以太网、USB OTG和外设接口同时工作，因此，开发人员只需一颗芯片就能设计整合所有这些外设接口的网关设备。运算速度大约是51单片机的几十倍 方案三：采用以增强型80C51内核的STC系列单片机。AT89S51具有完整的输入输出、控制端口、以及内部程序存储空间。与我们通常意义上的类似，可以通过外接A/D，D/A转换电路及运放芯片实现对传感器传送信息的采集，且能够提供以点阵或LCD液晶及外接按键实现人机交互，能对内部众多连接对进行精确操控，具有强大的工控能力。其语法结构与我们常用的计算机C语言基本相同 方案选择：方案2运算速度较快，开发容易与相关设备兼容性高 整体方案设计 方案一：FFT法。这种频谱分析采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。它的频率范围受到ADC采集速率和FFT运算速度的限制。为获得良好的仪器线性度和高分辨率，ADC的取样率最少等于输入信号最高频率的两倍。FFT运算时间与取样点数成对数关系，频谱分析需要高频率、高分辨率和高速运算时，要选用高速的FFT硬件，或者相应的数字信号处理器(DSP)芯片。可见这种方法的优点是硬件电路简单，主要依靠软件运算，可以提高分辨率。其缺点是频率越高，对ADC和DSP芯片的速度要求越高，相应价格也越昂贵。 方案二：分段FFT。这种方法将输入信号分段，逐段进行FFT的处理，这样分段取样降低了对ADC和FFT硬件的速度要求，又可以在相对窄的频段内得到更高的频谱分辨率。但是这种方法在软件和硬件的设计和测试上显然要复杂很多。 程控增益放大器（B题） 程控增益放大器 摘要：本设计采用带通滤波器来选择输入信号带宽滤除杂质。以工作稳定、性能指标较高的STC89C52RC单片机作为微控制器核心来控制选择DDS模块的信号输出、放大器步进选择以及液晶显示。用两个AD603为放大电路核心组成级联放大电路，通过单片机控制DAC0832将数字量转化为模拟量来进行程控放大，提高了放大增益、扩展了通频带宽、而且具有良好的抗噪声系数。放大器带宽可以预置并显示，经测试本设计基本满足题目要求。 关键词：STC89C52RC AD603 程控放大器 AD9850 带通滤波 目录 1、引言： 1 2、方案设计： 1 2.1 总方案框图 1 2.2 DDS模块选择 1 2.3 滤波电路的选择 2 2.4 增益控制部分，放大器的选择 2 3、设计实现： 2 3.1 硬件设计 2 3.1.1 最小系统设计 3 3.1.2 滤波电路 3 3.1.4 放大电路 3 3.1.5 数模转换，电压输出电路 4 3.2软件设计 4 4、测试： 5 4.1、测试方法 5 4.2、测试条件 5 4.3、测试仪器 5 4.4、测试结果 6 5、结论及体会： 6 5.1 结论 6 5.2 体会 6 参考文献： 7 附录一： 8 1 最小系统和按键模块电路原理图 8 2 滤波电路原理图 8 3 自制DDS模块及其外围电路系统原理图 9 4 增益控制电路原理图 10 5 DAC8032数模转换电路图 11 附录二：主要源程序 12 1、引言： 放大器是电子系统中最基本的单元电路，放大器的增益又是其中一个重要的性能参数，随着电路控制的日益精细，对放大器增益的控制和调整也变得越来越细致。程控增益放大器与普通放大器的差别在于反馈电阻网络可变且受控于控制接口的输出信号。不同的控制信号，将产生不同的反馈系数，从而改变放大器的闭环增益。通过单片机用程序来控制放大的增益，通过键盘输入放大倍数，再利用单片机输出相应的数字信号，然后通过DA变换，换成模拟电压信号，使用这个电压信号来控制放大器的放大倍数，实现了程控增益放大。在灵活性方便性上远远优于传统的放大器。 2、方案设计： 2.1 总方案框图 Ui 本系统原理方框图如图2.1所示。本系统由DDS模块、51单片机、滤波电路、键 光伏并网发电模拟装置（A 题） 【本科组】 一、任务 设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S 和电阻R S 模拟光伏电池，U S =60V ，R S =30Ω~36Ω；u REF 为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V ，频率f REF 为45Hz~55Hz ；T 为工频隔离变压器，变比为n 2:n 1=2:1、n 3:n 1=1:10，将u F 作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L =30Ω~36Ω。 R L U S 图1 并网发电模拟装置框图 二、要求 1．基本要求 （1）具有最大功率点跟踪（MPPT ）功能：R S 和R L 在给定范围内变化时， 使d S 1 2 U U =，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化时，使u F 的频率f F =f REF ， 相对偏差绝对值不大于1%。 （3）当R S =R L =30Ω时，DC-AC 变换器的效率η≥60%。 （4）当R S =R L =30Ω时，输出电压u o 的失真度THD ≤5%。 （5）具有输入欠压保护功能，动作电压U d （th ）=（25±0.5）V 。 （6）具有输出过流保护功能，动作电流I o （th ）=（1.5±0.2）A 。 2．发挥部分 （1）提高DC-AC 变换器的效率，使η≥80%（R S =R L =30Ω时）。 （2）降低输出电压失真度，使THD ≤1%（R S =R L =30Ω时）。 （3）实现相位跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化以及加非阻性负载时， 均能保证u F 与u REF 同相，相位偏差的绝对值≤5°。 （4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。 （5）其他。 三、说明 1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。 2．U S 采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。 3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。 4．DC-AC 变换器效率o d P P η= ，其中o o1o1P U I =?，d d d P U I =?。 5．基本要求（1）、（2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路 达到稳态的时间不大于1s 。 6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。 7．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试。 8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。 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 程控增益放大器（B题） 程控增益放大器 摘要：本设计采用带通滤波器来选择输入信号带宽滤除杂质。以工作稳定、性能指标较高的STC89C52RC单片机作为微控制器核心来控制选择DDS模块的信号输出、放大器步进选择以及液晶显示。用两个AD603为放大电路核心组成级联放大电路，通过单片机控制DAC0832将数字量转化为模拟量来进行程控放大，提高了放大增益、扩展了通频带宽、而且具有良好的抗噪声系数。放大器带宽可以预置并显示，经测试本设计基本满足题目要求。 关键词：STC89C52RC AD603 程控放大器 AD9850 带通滤波 目录 1、引言： (1) 2、方案设计： (1) 2.1 总方案框图 (1) 2.2 DDS模块选择 (1) 2.3 滤波电路的选择 (2) 2.4 增益控制部分，放大器的选择 (2) 3、设计实现： (2) 3.1 硬件设计 (2) 3.1.1 最小系统设计 (3) 3.1.2 滤波电路 (3) 3.1.4 放大电路 (3) 3.1.5 数模转换，电压输出电路 (4) 3.2软件设计 (4) 4、测试： (5) 4.1、测试方法 (5) 4.2、测试条件 (5) 4.3、测试仪器 (5) 4.4、测试结果 (6) 5、结论及体会： (6) 5.1 结论 (6) 5.2 体会 (6) 参考文献： (7) 附录一： (8) 1 最小系统和按键模块电路原理图 (8) 2 滤波电路原理图 (8) 3 自制DDS模块及其外围电路系统原理图 (9) 4 增益控制电路原理图 (10) 5 DAC8032数模转换电路图 (11) 附录二：主要源程序 (12) 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。 1系统方案设计与论证 1.1设计要求 （1）设计一个可根据电源线的电参数信息分析用电器类别和工作状态的装置，电器电流范围 0.005A – 10.0A，用电器包括LED 灯、节能灯、USB 充电器（带负载）、无线路由器、机顶盒、电风扇、热水壶。 （2）可识别的电器工作状态总数不低于 7，电流不大于 50mA 的工作状态数不低于 5，同时显示所有可识别电器的工作状态。自定可识别的电器种类,包括一件最小电流电器和一件电流大于 8A 的电器，并完成其学习过程。 （3）实时指示用电器的工作状态并显示电源线上的电特征参数，响应时间不大于2s。特征参量包括电流和其他参量，自定义其他特征参量的种类、性质，数量自定。电器 的种类及其工作状态、参量种类可用序号表示。 （4）随机增减用电器或改变使用状态，能实时指示用电器的类别和状态。 （5）具有学习功能。清除作品存储的所有特征参数，重新测试并存储指定电器的特征参数。一种电器一种工作状态的学习时间不大于 1 分钟。 1.2设计基本思路 题目要求设计可根据电参数分析用电器类别的装置，区分用电器的方法可以是电流的 大小，电压电流的相位差。因此，装置采用ZMPT101B电压互感器、ZMCT103C电流 互感器采集电压电流信息，判断用电器类型，并经28027单片机程序控制在显示屏显示。该装置可以检测键盘的输入，处于学习、识别两种不同模式，存储信息的模块采 用AT24C64，存储用电器的信息。为完成便携终端信息的接收和提示，系统还加入蜂 鸣器和WIFI无线传输模块。 1.3系统框图 1.4方案比较与选择 （1）控制器 方案一：TMS320F28027是一种高效 32 位中央处理单元，具有分析和断点功能。可 以借助硬件进行实时调试。60MHz器件，3.3V 单电源集成型加电和欠压复位，两个内部 零引脚振荡器多达 22 个，复用通用输入输出 (GPIO) 引脚三个，32 位 CPU 定时器片载 闪存、SRAM、一次性可编程 (OTP) 内存。 参考文献： 1.全国大学生电子设计竞赛组委会. 第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目. www. https://www.doczj.com/doc/3916818545.html,.2003.12 2.全国大学生电子设计竞赛组委会. 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目. www. https://www.doczj.com/doc/3916818545.html,.2003.12 3.全国大学生电子设计竞赛组委会. 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目. www. https://www.doczj.com/doc/3916818545.html,.2003.12 4.全国大学生电子设计竞赛组委会. 第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛题目. www. https://www.doczj.com/doc/3916818545.html,.2003.12 5.全国大学生电子设计竞赛组委会. 第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛题目. www. https://www.doczj.com/doc/3916818545.html,.2003.12 6.全国大学生电子设计竞赛组委会. 第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛题目. www. https://www.doczj.com/doc/3916818545.html,.2003.12 7.全国大学生电子设计竞赛组委会. 全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（1994～1995） [M].北京：北京理工大学出版社，1997年第1版. 8.全国大学生电子设计竞赛组委会. 全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（2001）[M]. 北京：北京理工大学出版社，2003年第1版. 9.全国大学生电子设计竞赛组委会. 全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（1999）[M]. 北京：北京理工大学出版社，2000年第1版. 10.高吉祥，黄智伟，陈和.高频电子线路[M]. 北京：电子工业出版社，2003年第1版 11.黄智伟.无线数字收发电路设计[M]. 北京：电子工业出版社，2003年第1版 12.黄智伟.电子电路计算机仿真设计[M]. 北京：电子工业出版社，2004年第1版 13.黄智伟.射频集成电路原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2004年第1版 14.黄智伟.无线发射与接收电路设计[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2004年第1 版 15.黄智伟.单片无线数据通信IC原理与应用[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2004 年第1版 16.黄智伟.创新素质教育多媒体软件的制作[J]. 电化教育研究，2003年.4：104～105 17.黄智伟.全国大学生电子设计竞赛EDA技术教学方法研究[J]. 南华教育2003年第2期： 64－65 电子设计竞赛培训方案 温州大学物理与电子信息学院（2008.6.23） 一、竞赛内容 规定“以电子技术(包括模拟电路和数字电路)的应用设计为主,可以涉及单片机、可编程器件及微机(微机主要作开发用)。题目应尽可能考虑到教学的基本要求、并兼顾新技术的发展,同时对教学内容和课程体系的改革起到引导作用。” 二、培训教师队伍 培训教师队伍主要由以下人员组成：吴桂初、朱翔鸥、郑崇伟、李方洲、张耀举、庄友谊、吴平、施肖菁、赵升、徐孟、陈博、王环、管晓春、宋元平、蔡启博、黄孝调、胡旭鸣。 三、培训原则与计划 主要由基础理论知识和实践训练组成，由于时间紧迫，因此暑假培训的指导原则为：以实践训练为主，应用过程中领会和掌握理论知识。具体计划方案如下表所示。 暑假培训内容与方案 注：我们要求选手们必须牢固巩固所学的电子基础知识,特别是与应用密切相关的基础知识,例如对于模拟电路要求学生在懂得基本的半导体知识后着重掌握各种基本放大器的工作机理及应用,运算放大器、比较器的原理及应用,各种振荡器的应用,电源等。对于数字电路则要求学生切实巩固各种组合逻辑电路和时序逻辑电路的应用与基本的设计思想。（摘自《浅谈全国大学生电子设计大赛辅导经验》） 2008浙江省电子设计竞赛培训题目 第一阶段：7月9日~7月29日 培训内容： EDA软件使用、基本电路设计与制作、单片机最小系统应用、CPLD的应用。具体内容参考培训安排表。 第二阶段：8月1日~8月26日 培训内容： 分类培训。 一、电源类 题目一：单相正弦波变频电源 1、任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源，输出电压有效值为15～36V可调，最大负载电流有效值为1A，负载为电阻负载。变频电源框图如下图所示。 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。 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P CB 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 摘要 (1) 目录 (2) 1. 系统方案 (3) 1.1. 方案比较与选择 (3) 1.1.1. 宽带通道放大器 (3) 1.1.2. 正弦波整形电路 (3) 1.1.3. 主控电路 (3) 1.1.4. 参数测量方案 (4) 1.2. 方案描述 (4) 2. 电路设计 (4) 2.1. 宽带通道放大器分析 (4) 2.2. 正弦波整形电路 (5) 3. 软件设计 (6) 4. 测试方案与测试结果 (6) 4.1. 测试仪器 (6) 4.2. 测试方案及数据 (7) 4.2.1. 频率测试 (7) 4.2.2. 时间间隔测量 (7) 4.2.3. 占空比测量 (8) 4.3. 测试结论 (9) 参考文献 (9) 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 第三届（1997 年）全国大学生电子设计竞赛题目 C 题水温控制系统 一、任务 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1 升净水，容器为搪瓷器皿。水温可 以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 二、要求 1．基本要求 （1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。 （3）用十进制数码管显示水的实际温度。 2．发挥部分 （1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调 节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。三、评分意见 第五届（2001 年）全国大学生电子设计竞赛题目 C 题自动往返电动小汽车 一、任务 设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽'BB车。允许用玩具汽车改装，但 不能用人工遥控（包括有线和无线遥控）。 跑道宽度0.5m，表面贴有白纸，两侧有挡板，挡板与地面垂直，其高度不低于20cm。 在跑道的B、C、D、E、F、G 各点处画有2cm 宽的黑线，各段的长度如图1 所示。 二、要求 1．基本要求 （1）车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线），到达终点线后停留10 秒， 然后自动返回起跑线（允许倒车返回）。往返一次的时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）。 （2）到达终点线和返回起跑线时，停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车辆中 心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差的测量值）。 （3）D～E 间为限速区，车辆往返均要求以低速通过，通过时间不得少于8 秒，但不允 许在限速区内停车。 2．发挥部分 （1）自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）。 （2）自动记录、显示行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）。 （3）其它特色与创新。 三、评分标准 四、说明 （1）不允许在跑道内外区域另外设置任何标志或检测装置。 （2）车辆（含在车体上附加的任何装置）外围尺寸的限制：长度≤35 cm，宽度≤15cm。（3）必须在车身顶部明显标出车辆中心点位置，即横向与纵向两条中心线的交点。 第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛题目 简易智能电动车（E 题） 一、任务全国大学生电子设计竞赛培训系列教程
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