摘 要 本设计是基于耦合线圈的无线识别装置。系统由阅读器与应答器两部分组成：阅读器由PT2272、耦合线圈、发光二极管等组成；应答器由SC2262、耦合线圈、拨码开关等组成。阅读器采用单电源供电，应答器能量全部来自耦合线圈，无线数据传输采用串口异步通信与ASK 调制等方法实现。阅读器能够识别靠近的应答器并显示识别结果，显示正确率≥80%，响应时间≤5S,识别距离D ≥5cm 。
Abstract This design is based on SCM's wireless identification devices. Identification System have two components the Reader machine and the Responser card: the Reader machine is made up of PT2272, coupling coil, buzzer and composition; Responser card is made up of SC2262, coupling coil, switch for code. The system make use of many wireless communication technologies such as the Reader machine single power supply, the Responser card ’s power all from the transponder coupling energy, serial asynchronous communication and ASK modulation, achieving identifing Responser card that approach the Reader machine and show recognition results with the correct rate ≥ 80%, responsing time ≤ 5S, identification distance D ≥ 5 cm.
无线识别装置 方案论证与比较
1．总体方案论证与比较 方案一：如图1所示，采用单片机与有源晶振振荡器组成无线识别系统。阅读器：用串口通信方式扫描应答信号，接受到应答信号后，判别其是否有效，若有效则显示应答器信息，并蜂鸣提示。应答器：当靠近阅读器时，通过线圈耦合获得工作能量，读取拨码开关状态，发送应答信号。 特点：采用单片机异步串口通信方式，具有较高的显示正确率。但对于本设计任务，考虑到耦合能量有限，不足以驱动单片机。该方案不太合适。
方案二：如图2所示，采用PT2262编码芯片，与PT2272解码芯片组成无线识别系统。应答器通过四位拨码开关进行卡号设置，PT2262对卡号进行编码并通过耦合线圈发射出去；
耦合线圈
应答器
阅读器
阅读器通过耦合线圈接收信号并交给PT2272解码芯片译码输出应答器卡号，由发光二极管显示。 特点：系统组成简单，成本低，功耗小，且PT2262起始工作电压低非常适合能量供应有限的场合。
结合以上分析实际情况，我们采用方案二。 2．调制方式论证与比较 方案一：频移键控（FSK ）。传输速率快，数据正确率高，但调制电路复杂，成本高，尤其功耗较高，而且解调电路较为复杂。本题目要求低功耗，且对通讯指标要求不是很苛刻，如传输数据正确率≥80%，响应时间≤ 5S ，故不宜选用该方案。 方案二：幅移键控（ASK ）。调制电路简单，功耗较低，常用于简单的低速数据通信，解调电路也十分简单，满足本设计任务要求，综合考虑我们选用该方案。
二、总体设计 1．阅读器部分 如图3所示，电能由振荡电路产生经后续多级放大电路放大，通过耦合线圈发送出去；阅读器通过耦合线圈接收应答器发送的信号，信号经检波电路检波后送给PT2272串口接收，PT2272对编码信号进行解调后输出识别结果。震荡电路与检波电路是独立周期工作的，周期由35产生，独立工作由继电器控制。
2．应答器部分 如图4所示，应答器通过耦合线圈谐振耦合获取能量，再经放大整流电路向储能电容充电获得系统工作所需电能；当电容电压经电压判断电路判断达到指定幅值时，应答器开始工作，SC2262读取拨码开关值，并通过串口发送编码信号，此时有源晶振产生载波信号，编
应答器
阅读器
图2 无线识别装置方案一方框图
码信号再经ASK 调制，从耦合线圈辐射出去。
3．总体电路图
1．阅读器电路，见图5
2．应答器电路，见图
6
图5阅读器主要电路图
图4应答器组成方框图
图5应答器电路图
三、主要电路设计
1．耦合线圈匹配理论
采用线圈与可变电容组成并联谐振回路，测试得线圈电感为11uH,可变电容容量为
5~25PF
，谐振频率：
F=
可得谐振频率为：21MHZ到9MHZ之间。
对回路进行谐振频率测量得到谐振频率为11.4MHZ。
因而，阅读器采用11.0952MHZ有源晶振产生接近与谐振频率的能源载波频率。应答器采用11.0952MHZ有源晶振作为载波频率。
2.阅读器发射电路分析
主振电路采用有源晶振作为振荡器，频率稳定，电路简单，调试容易而且输出幅度大。有源晶振输出的方波，经过二阶低通滤波器滤除高次谐波，得到稳定的正弦波输出，经Q6及其外围电路组成的第一级放大电路后送至由Q9 及其外围电路组成的功率放大电路进行功率放大，最后输出至C45和L21组成的并联谐振回路辐射出去，为应答器提供能量。
3．阅读器接收电路分析
图中，从555来的控制信号经过74LS04反相后控制继电器的吸合，当继电器吸合时，C1与耦合线圈接通，Q1及其外围电路组成了以及电压放大电路，放大后的信号经二极管检波后送至LM311进行比较，还原波形。
四、识别装置工作流程图
1．阅读器工作流程图，见图5
2．应答器工作流程图，见图6
图5 识别装置阅读器工作流程图图6 识别装置应答器工作流程图
五、测试方法与测试数据
1．耦合线圈电感量大小与谐振频率
测试方法：直接用LC METER测耦合线圈电感量，用射频信号发生器与示波器测试耦合线圈并联一电容后的谐振频率。
测试数据：（见表2）
表1耦合线圈电感量大小与谐振频率
测试结果分析：谐振频率为11.4MHZ，因而采用载波频率为11.0592MHZ，可微调电容实现谐振。
2．整机调试与测试
1．识别正确率与识别时间测试
测试方法：阅读器接+15V外接电源，将阅读器与应答器之间耦合线圈距离设置为5cm，拨动拨码开关改变应答器编码，观察阅读器显示输出的识别结果。
测试时间：2007-9-6
表2识别正确率与识别时间测试结果
2．识别距离测试
测试方法：阅读器接+15V外接电源，将阅读器与应答器之间耦合线圈起始距离设置为5cm，每次增加识别距离1cm，观察阅读器识别正确率，直到识别正确率≤80%，此时，耦合线圈之间的距离即为本识别装置的最大识别距离。
测试时间：2007-9-6
表3识别正确率与识别时间测试结果
3．识别时功耗测量
测试方法：阅读器接+15V外接电源，将阅读器与应答器之间耦合线圈距离设置为5cm，阅读器识别结果正确的情况下，测量外接单电源供电电压U与供电电流I。多次测量取平均
功耗作为识别装置识别时功耗。
计算公式：识别装置识别功耗P：P=UI
测试时间：2007-9-6
测试结果分析：在继电器吸合时，工作电流较大，为0.09A，但功率仍小于2W。
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
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
题目 摘要：……（左顶格小四宋体）摘要是概括地总结论文的内容。一般写摘要应考虑必须自成系统，并尽量提供更多的信息。摘要应包括下列内容： A.简明扼要地说明课题研究的主要意义和目的； B.作者做了哪些工作； C.如何做的(采用的方案)； D.主要结果和结果的意义。 摘要应避免写成正文小标题的罗列，应具有独立性和自含性,并采用第三人称表述,一般以300字内为宜。 关键词：…；…；…（3～5个） 关键词是反映文章主题内容的名词和术语，应尽量从汉语主题词表中选取，第一关键词应能体现出文章的学科分类 TOPIC Abstract: Keywords:…；…；… 设计报告的密封方法：按页码顺序整理好并装订，第一页为设计题目、400字以内的中文设计摘要及对应的英文摘要，并将“设计报告封纸”在距设计报告上端约2厘米处装订，然后将参赛队的代码（代码由赛区组委会统一编制，在发放题目时通知各参赛队）写在设计报告密封纸的最上方。设计报告装订好后将密封纸掀起并折向报告背后，最后用胶水在后面粘牢。 竞赛组委会设计报告格式要求：设计报告每页上方必须留出3厘米以上空白，空白内不得书写任何内容，每页下端注明页码，如需绘图，应尽量绘制在报告纸上；如采用别的方式绘制，则应将图纸剪下，粘贴在报告纸的相应位置上；如有计算机打印的程序，也要粘贴在报告纸的相应位置上。 报告正文前需附一篇400字以内的中文摘要及对应英文摘要。
一、XXXX方案设计与论证 （考虑过的各方案框图、简要原理和优缺点以及所选方案之理由等）。 文内标题力求简短、明确，各层标题均单独占行书写，一级标题：三号黑体，居中；二级标题：小三幼园，空两格书写序数，空一格书写标题；第三级标题：四号宋体，空两格书写序数，空一格书写标题；四级标题：四号华文新魏，空两格书写序数，空一格书写标题。五级建议采用：小四宋体，(1)，(2)；、六级建议采用：小四宋体，①、②、③。 汉字“一、二、三、……”作为序号时，其后应用顿号，即“一、” 正文：小四号宋体；均缩进2个字符（全角）。 行间距采用1.25倍行距，段前0.5行、段后0.0行。 页码在页面下方，居中。 纸型：A4 页边距：上：3cm ，下：2.54cm，左：3.17cm，右3.17cm 1 XXX方案 1.1 XXXXXX 1.1.1 XXXXXX 图号、图名，五号加粗宋体，图号图名间空1个字符，段前2磅、段后8磅，图下居中。图居中，图中文字：5号宋体，段前0行、段后0行，单倍行距。图序以阿拉伯数字连续编号，仅有1图者于图题处标明“图1”；图需卧排时，应顶左底右。 图5.7.2 PCA定时/计数器和比较/捕获单元 表格应尽可能采用三线表。表格应有表序和表题。序号和表题居中排于表格上方，两者之间空1字。表序以阿拉伯数字连续编号，仅有1表者，于表题处标
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
无线识别装置设计报告 摘要 本无线识别装置主要由阅读器和应答器组成。阅读器包含高频接收模块、控制单元以及与应答器连接的耦合元件。高频接收模块以单片集成接收芯片MC3362为核心，结合MC145151构成锁相回路，接收应答器发送的信息。应答器由耦合元件以及高频发射模块组成，其工作所需能量全部由耦合线圈提供，采用自动开关控制应答器与电源的通断以降低功耗。C8051单片机系统作为数据发送的控制部分，程序设计采用C语言在Keil 51的编译器上编程实现，经测试，整机功能齐全，各项指标均达到设计要求。 关键词：阅读器应答器耦合线圈MC3362 2 系统方案设计 2.1 总体设计方案 本系统主要由阅读器和应答器组成，阅读器将振荡器的振荡信号放大后经耦合线圈辐射出去；应答器一方面从耦合线圈得到激励信号，另一方面将所得信号经调频整流和稳压后送入发射机和单片机为其提供能量，采用自动开关控制发射机电源通断以降低功耗。总体设计方案图如图1 所示。 图1 总体设计方案 2.2方案论证与选择 （1）总体方案论证与选择 方案一：采用时分方式，阅读器间断发送大功率的载波信号，应答器从耦合线圈获得载波信号后，部分能量经过高频整流后提供给单片机作为电源；另一部分信号经过延时，被送入移相网络，移相网络根据单片机提供的编码对信号调相，调相后的信号重新返回到天线进行发射，阅读器根据收到的信号解调出预置编码，方案框图如图2所示。
图2 总体方案一方框图 方案二：采用频分方式，阅读器发射与应答器信号不同频率的大功率的高频信号，作为应答器的能源。应答器收到高频信号后将其高频整流作为整个应答器的电源，应答器的发射系统根据单片机提供的编码完成信号的调制及发射。方框图如图3所示。 方案选择：方案一阅读器由开关控制，耗能较小，但其收发信号 图3 总体方案二方框图 调谐在同一频率上，容易形成干扰，增大误码率；方案二的收发信号载波频带相隔较远，相互干扰很小，误码率低，故采用方案二。 （2）应答器电路方案论证与选择 应答器发射电路采用专用的调频发射芯片MC2833，使用其典型应用电路，实现调频。 方案一：单片机所需能量由耦合线圈得到的信号经过整流、滤波后得到。其原理图如图所示4。该方案电路相对简单，但由于在电压达到需求值之间发射机一直处于连通状态，能量损耗大，而耦合所得能量有限，不利于系统的正常工作。 图4 应答器电路方案一框图 方案二：方案二在方案一的基础上增加自动开关电路，在电压达到需求值之前发射机处于断开状态，减少能量损耗，提高电路功效，其原理图如图5所示。 图5 应答器电路方案二框图 方案选择：应答器能量全部由线圈从阅读器线圈耦合得到，对功效的要求较高，为此选择方案二。 （3）阅读器接收电路方案论证与选择 方案一：采用常规的调频接收芯片（如CXA1691），调整本振频率使得接收频率范围落在30MHz-40MHz之间，但精度和稳定度不易达到要求。
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)
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
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
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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。
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。
摘 要 本设计是基于耦合线圈的无线识别装置。系统由阅读器与应答器两部分组成：阅读器由PT2272、耦合线圈、发光二极管等组成；应答器由SC2262、耦合线圈、拨码开关等组成。阅读器采用单电源供电，应答器能量全部来自耦合线圈，无线数据传输采用串口异步通信与ASK 调制等方法实现。阅读器能够识别靠近的应答器并显示识别结果，显示正确率≥80%，响应时间≤5S,识别距离D ≥5cm 。 Abstract This design is based on SCM's wireless identification devices. Identification System have two components the Reader machine and the Responser card: the Reader machine is made up of PT2272, coupling coil, buzzer and composition; Responser card is made up of SC2262, coupling coil, switch for code. The system make use of many wireless communication technologies such as the Reader machine single power supply, the Responser card ’s power all from the transponder coupling energy, serial asynchronous communication and ASK modulation, achieving identifing Responser card that approach the Reader machine and show recognition results with the correct rate ≥ 80%, responsing time ≤ 5S, identification distance D ≥ 5 cm. 无线识别装置 方案论证与比较 1．总体方案论证与比较 方案一：如图1所示，采用单片机与有源晶振振荡器组成无线识别系统。阅读器：用串口通信方式扫描应答信号，接受到应答信号后，判别其是否有效，若有效则显示应答器信息，并蜂鸣提示。应答器：当靠近阅读器时，通过线圈耦合获得工作能量，读取拨码开关状态，发送应答信号。 特点：采用单片机异步串口通信方式，具有较高的显示正确率。但对于本设计任务，考虑到耦合能量有限，不足以驱动单片机。该方案不太合适。 方案二：如图2所示，采用PT2262编码芯片，与PT2272解码芯片组成无线识别系统。应答器通过四位拨码开关进行卡号设置，PT2262对卡号进行编码并通过耦合线圈发射出去； 耦合线圈 应答器 阅读器
2017年全国大学生电子设计竞赛 XXXXXXXXXXXXX（X题） 【本科组】 2017年9月7日
摘要 本系统以飞思卡尔单片机MC9S12XS128作为主控制芯片，通过数字摄像头OV7620采集靶面图像，进行图像信息的处理，得到靶面上弹着点的位置信息，并在OLED上显示弹着点的环数、方位。同时为了方便摄像头的图像的校准，设计了激光三点定位装置。另外设计了以步进电机和直流减速电机驱动的二维激光头移动调节架，通过按键控制可实现激光点在靶面上的移动、自动中心打靶、定位打靶。 关键词：激光打靶单片机数字摄像头步进电机 Abstract This system adopts the Freescale MCU(MC9S12XS128) as the core processing chip, target surface image are gained by the digital camera OV7620, the spot position information on the target is got after the image information processing, the ring number and location are displayed on the OLED. At the same time , in order to facilitate the image of the calibration of cameras, the laser at 3 o 'clock positioning device is designed. In addition , step motor and DC gear motor are designed to drive 2D position control frame, it can be realized through the key control that the laser spot on the target mobile, automatic target and hit the bull 's-eye, automatic positioning. Key words: laser-shooting microcomputer digital camera step motor 电子设计大赛论文报告格式 **设计报告内容： 1．封面：单独1页（见样件） 2．摘要、关键词：中文（150～200字）、英文；单独1页 3．目录：内容必要对应页码号 4．设计报告正文： 一、前言： 二、总体方案设计： 包括方案比较、方案论证、方案选择 （以方框图的形式给出各方案，并简要说明） 三、单元模块设计：
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
放大器的应用 [摘要]集成运放裨上是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号，下限频率可到零；又能放大交流信号，上限频率与普通放大器一样，受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。集成运放和外部反馈网络相配置后，能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系，故而称它为“运算”放大器。 本课程设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。 [关键词]运算放大器LM324、加法器、滤波器、比较器 目录 一、设计任务 (2) 二、设计方案及比较 (2) 1. 三角波产生器 (2) 2. 加法器 (2) 3. 滤波器 (3) 4. 比较器 (3) 三、电路设计及理论分析 (3) 四、电路仿真结果及分析 (4) 1. U端口 (4) 1o 2. U端口 (4) 1i 3. U端口 (4) 2i 4. U端口 (4) 2 o 5. U端口 (4) 3o 五、总结 (4)
一、设计任务 使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1（a ），实现下述功能： 使用低频信号源产生Hz f V t f u i 500)(2sin 1.0001==π的正弦波信号， 加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1（b ）所示,1T =0.5ms ，允许1T 有±5%的误差。 图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ,2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。2o u 信号再经比较器后在1k Ω 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。 电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给。不得使用额外电源和其它型号运算放大器。 要求预留1i u 、2i u 、2o u 、2o u 和3o u 的测试端子。 二、设计方案及比较 设计有五个部分，其中低频信号源使用信号发生器，其余四部分设计方案如下： 1.三角波产生器 初始方案： 根据《模拟电子技术基础》书上的方波发生器产生方波，然后再采用微分电路对信号处理，输出即为三角波。 图1.1 图中：R 1 = 6.8k ?，R 2 = 10k ?，R 3 = 30k ?，R 0 = 3.9k ?，R 4 = 10k ?，R 5 = 20k ?，C = 0.1?F ， D Z1和D Z2采用稳压管。 运算放大器A 1与R 1、R 2、R 3及R 0、D Z1、D Z2组成电压比较器。当积分器的输入为方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，比较器与积分器首尾相连形成闭环电路，能自动产生方波与三角波。三角波（或方波）的频率为： 改进方案： 由于LM324只有四个运算放大器，如果三角波产生使用两个，则后面的三个电路中有一个无法实现，所以只能采用一个运算放大器产生。同时由于器件不提供稳压二极管，所以电阻电容的参数必须设计合理，用直流电压源代替稳压管。 对方波放生电路进行分析发现，如果将输出端改接运放的负输入端，出来的波形近似为三角波。设计电路如图1.2 图1.2 2.加法器 方案： 由于加法器输出11210o i i u u u +=，所以采用求和运算电路，计算电阻电容的参数值，电路
智能楼宇管理系统方案设计报告 智慧楼宇是写字楼与物联网的结合，通过采用物联网和人工智能技术，将各类楼宇系统、运维管理体系、人的行为，综合、有序地结合在一起，打造成为集数字化、智能化于一体的智慧楼宇，从而达到有效保障楼宇内的舒适工作环境，实现节能和高效管理。高度安全性的人脸识别门禁、便捷快速的楼宇互联，种种“黑科技”下的物联网，使智慧楼宇变得不再是单一简单的办公大楼，而是一个垂直生态共享空间，每个人都能在舒适、绿色的环境中，享受便捷、高效的服务，同时又能够快速连接，给彼此温暖，激发创造力，让工作变得更美好。 一、智能楼宇管理系统方案优点 管理、安防、设备管理等系统融为一体，对楼宇进行集中监管、能源管理、运维管理等，实现各系统联动控制、协同处置;降低能源消耗、运维成本，提升楼宇环境舒适度，延长设备设施寿命，打造安全、舒适、便捷、智慧的楼宇，实现精细化管理目标。 1、增强楼宇自动感知能力 智能化楼宇需要部署大量的传感器，除了常见的温度、湿度、光照度传感器以外，现在新兴的空气质量传感器，包括CO2、PM2.5、甲醛等等。 物联网技术实现传感器之间互联互通，增强楼宇自动感知能力。 2、提升楼宇节能效果
由于建筑等级的提高，楼宇中各种新设备的数量有所增加，实现互联互通之后，通过收集、整理、挖掘这些设备的运行数据，结合云计算、云存储等新技术，应用大数据分析，可以找出同类型建筑的能源消耗，这对于设立各种类型的建筑节能标准具有指导意义，通过物联网技术，可以有效地提高建筑的智能化和节能效果。 3、物联网使智能楼宇高度集成 物联网是互联网计算模式的发展。通过物联网形态化，智能建筑中如照明、暖通、安防、通信网络系统等子系统，已经可被集成到同一平台上进行统一管理监控，实现相互间的数据分享。 二、智能楼宇管理系统方案功能 智慧楼宇管理是一种新的理念，是新形势下社会管理创新的一种新模式。充分借助互联网、物联网打造的智能型管理方式，智慧平台针对对于安全的需求将视频监控、入侵报警、环境监测等子系统做出融合，在同一平台、统一界面，对所有情况做到一目了然，让操作方便，管理便捷。 1、无线网络 智语技术无线系统，针对办公楼实际情况进行专业方案部署。根据现场实际勘测、信号测试情况，无线网络采取蜂窝式部署方式。新一代无线AP 设备，支持2.4G5G双通道，带机量128，覆盖半径50米：员工免密登录、内外网隔离、上网状态实时查询、上网优先级设置。
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）
2016年全国大学生电子设计竞赛降压型直流开关稳压电源（A题） 论文编号： 参赛学校： 参赛学院； 参赛队员: 联系方式： 2016年7月28日
为实现将16V直流电转为5V直流电的稳定输出，本系统以buck电路为核心，利用LM5117 的宽工作频率范围和自适应死区时间控制来驱动外部高边和低边NMOS 功率开关管的优点，通过LM5117芯片的RAMP引脚所连接的电阻、电容设置PWM斜坡斜率，通过HO和LO输出PWM,对MOSFET管CSD18532kcs进行控制，进而实现对输出电压的控制，使其输出稳定的5V直流信号，转换效率高，且具有过流保护等功能。本系统具有转换效率高、稳定性强等优点，满足设计要求。 关键词：DC/DC直流电源、buck电路、LM5117、CSD18532kcs
一、方案论证与选取 (1) 1.1 方案论证 (1) 1.2 方案的选取 (1) 1.3 总体设计 (1) 二、理论分析与参数计算 (2) 2.1降低纹波的方法 (2) 2.2 DC-DC变换方法 (2) 2.3 稳压控制方法 (2) 2.4 Buck电路参数的计算 (3) 2.4.1电感值的计算 (3) 2.4.2 电容的计算 (3) 三、电路与程序设计 (3) 3.1 LM5117与buck主电路模块 (3) 3.2 过流保护电路 (4) 3.3 反馈电路 (4) 四、测试方案与测试结果 (5) 4.1测试方案及测试条件 (5)
4.2测试结果及分析 (5) 五、参考文献 (7) 六、附录 (7)
A 题：降压型直流开关稳压电源 一、 方案论证与选取 1.1 方案论证 方案一：采用简易的Buck 电路，用单片机输出PWM 波。Buck 电路是一种主要的降压型DC/DC 变换拓扑，通过PWM 控制开关器件的占空比来控制输出电压。 方案二：采用反激式拓扑结构，能够取的比较好的稳压效果和较小的纹波电压。 方案三：利用TI 公司的降压控制器LM5117芯片来输出PWM 控制两个MOS 管开关进而控制输出的电压，电路结构简单，输出功率大，效率高，具有良好的输出特性。 1.2 方案的选取 方案一设计复杂，程序编写繁琐，出错率高；方案二反激式开关电源初级和次级线圈的漏感都比较大，工作效率低，电路复杂，短时间难以实现题目要求；而方案三电路结构简单，易于连接，且所用芯片稳定，不需编写繁琐程序，完全由电路控制，所以我们选择方案三。 1.3 总体设计 图1：系统方框图