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13全国大学生电子设计大赛本科组手写绘图板论文
2013年全国大学生电子设计竞赛手写绘图板（G题）【本科组】2013年9月6日摘要本手写绘图板以C8051f350单片机为主控制器，其内置24位AD数据采集。
自制恒流源为手写板提供测量电流。
通过AD采集口采集表笔与地之间的电压，两次采样后对采集数据处理计算出表笔所处手写板位置并在高分辨率的LCD屏幕显示相应坐标。
该手写板显示坐标值的分辨率为10mm，绝对误差不大于5mm，功率在1.5W以内，实现了低功耗。
关键词：AD采集MCU 恒流源功率目录1系统方案 (3)1.1铜板测试电源的论证与选择 (3)1.2MCU和AD采集电路的设计的论证与选择 (3)1.3 显示模块的论证与选择 (4)1.4 系统结构 (4)2系统理论分析与计算 (5)2.1 坐标点测量方案 (5)2.1.1 (5)2.1.2 (6)2.1.3 (6)2.2 误差的计算与分析 (6)2.2.1 XXX (6)2.2.2 XXX (6)2.2.3 XXX (6)2.3低功耗设计 (6)2.3.1 题目要求：功耗为总电流乘12V；功耗越低得分越高。
要求功耗等于或小于1.5W。
则要满足要求的最大电流为0.125ma。
功耗越低，则表笔所处位置的电压也就越低。
测量工作困难就越大。
要在测量精度和功耗之间选择一个最佳电流。
62.3.2 XXX (7)2.3.3 XXX (7)3电路与程序设计 (8)3.1电路的设计 (8)3.1.1系统总体框图 (8)3.1.2 恒流源子系统电路原理图 (8)3.1.3差分放大子系统电路原理图 (9)3.1.4电源模块电路原理图 (10)3.2程序的设计 (10)3.2.1程序功能描述与设计思路 (10)3.2.2程序流程图 (10)4测试方案与测试结果 (12)4.1测试方案 (12)4.2 测试条件与仪器 (13)4.3 测试结果及分析 (13)4.3.1测试结果(数据) (13)4.3.2测试分析与结论 (13)附录1：电路原理图 (14)附录2：源程序 (15)手写绘图板（G题）【本科组】1系统方案本系统主要由恒流源模块、主控制模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
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全国电子设计竞赛论文写作指导——电子竞赛设计与总结报告[书写格式]××××××设计与总结报告摘要一：方案设计与论证方案1：方案2：方案3：方案论证：方案选定：二：电路设计1、×××单元电路设计(模块)2、×××单元电路设计3、××××单元电路设计…………整机电路以及软件设计的流程图三：测试方法与测试结果1、测试仪器：2、测试方法：3、测试结果：四：讨论[要求和给分][摘要] 300 字左右，简述设计思路、电路结构，所用主要元器件，实现的功能和达标的情况，特点、特色要求：文字简练、措词准确、表达清楚。
达标程度要实事求是，特点、特色的叙述、措词，要考虑科学性、正确性。
※引言：针对课题的要求、重点、难点，叙述所提方案的依据、理由。
可以是总的一段引言（在叙述摘要之后），也可以分别叙述，放在每个方案之前。
※框图：应是单元电路、功能电路的方框表示，用框图表达方案比用框图表达整机电路要粗一点，突出功能即可，每个框图要标出所用主要元、器件。
要注意信号、数据传输走向。
表达整机电路的框图还应包括前端、终端器件、供电。
※要求：提出3 个独立的方案，少一个扣2 分。
要指出每个方案的可行性、优缺点，要提出选择所选方案的理由。
※方案的正确性占6 分，要注意科学性、正确性、可行性、实施难度。
※方案的优良程度是横向比较，而不仅是（本队）三个方案比。
主要考虑：全面达标，电路简繁程度，新器件的应用，性价比，设计有无创新。
[电路设计] （如果有软件设计内容，可分为电路设计、程序流程）※重点是电路原理叙述和主要参数的计算。
※比较简单的电路：直接给出整机电路，然后简述电路工作原理，最后列出有关的元件参数计算。
※比较复杂的电路：按功能划分单元，分别叙述各个单元电路的设计内容，给出该单元电路图，简述工作原理，列出参数计算。
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2013年全国大学生电子设计竞赛简易照明线路探测仪〔K题〕【专科组】2013年9月7日简易照明线路探测仪〔K题〕【专科组】【摘要】本简易照明线路探测仪的设计是根据通电导线在其周围产生磁场的情况下，利用探测其磁场的方法，通过对通电导线所产生的磁场使探测磁头产生电压，对此探头电压进行采样放大，使其输出一定大小的波形，通过驱动蜂鸣器示意，从而到达对通电线缆的探测。
该系统能够对60W白炽灯和11W节能灯通电导线所产生的微弱磁场进行探测，从而到达对带电线缆的扫描、记录带电线缆的走向。
在探测结束后，该系统保存线缆位置方格序号，而且在必要时候能够随时查阅线缆位置走向。
而且该系统对没有带电线缆走过的位置，探测仪不对地球磁场所产生的影响使系统产生误报，从而可以准确到达了检测指定位置是否有带电线缆，是理想的简易照明线路探测仪。
【关键词】照明线路；磁场；探测仪[Abstract] the design of simple lighting circuit detector is based on the electrical wire in electric current produces a magnetic field principle, using the method of detecting the magnetic field, by which produces to the electrified wire magnetic field makes the detection head generates a voltage, this voltage sampling probe amplification, so that the output of a certain size by driving waveform, buzzer hint, so as to achieve the detection of power cable. The system is capable of weak magnetic field generated by the 60W lamp and 11W lamp wire to detect, so as to achieve the charged cable scanning, recording live cable. In the end position detection, cable box number to save the system, but also can access at any time to cable position when necessary. And the system of no electric cable through the position, effect of the earth's magnetic field detector does not generate false positives generated by the system, which can accurately reach the designated position detection whether charged cable, is a simple lighting circuit ideal detector.[keyword] lighting circuit； magnetic field； detector目录1 系统设计要求 (1)1.1 任务 (1)1.2 设计相关要求 (1)2 系统方案论证与选择 (2)2.1 控制模块................................................... .............. .............. .. (2)显示回放模块 (3)探测模块 (3)3系统理论分析与计算 (4)系统传感器的选用分析 (4)传感器 (4) (4) (4)原理计算 (4)4系统电路与程序设计 (5)电路的设计 (5)4.1.1 系统总体框图 (5)4.1.2 探测子系统框图与蜂鸣器电路图 (5)4.1.3 键盘输入子系统与显示电路原理图 (6)4.1.4 电源.与单片机最小系统 (7)4.2 程序的设计 (7)程序功能描述 (7)程序流程图 (8)5测试方案与测试结果 (9)测试方案 (9)测试条件与仪器 (9)测试结果及分析 (9)测试结果(数据) (9)测试分析与结论 (10)6 结论与展望 (10)参考文献： (10)附录： (11)附录1：电路原理图 (11)附录2：源程序 (12)简易照明线路探测仪〔K题〕【专科组】1系统设计要求设计并制作具有显示器的简易照明线路探测仪，能在厚度为5mm的五合板正面探测出反面2根照明电缆的位置，电缆的布线如图1所示。
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2013年全国大学生电子设计竞赛射频宽带放大器（D题）2013年9月7日摘要随着信息化时代的到来，对于高频宽带放大器的要求越来越高。
本设计采用STC89c52为控制核心，两片可控增益放大器VCA822为主放大器，后级AD8009为构成了放大主电路，实现了宽带可控增益的射频放大器。
VCA822对前级输入信号进行程控放大，后级AD8009射随输出以达到功率要求，并且进行了阻抗变换。
单片机和按键，显示模块实现数控增益，人机界面好。
为降低纹波干扰，提高信噪比，设计了高精度低纹波线性电源给放大电路和单片机供电。
整个系统稳定性强，干扰能力强。
本系统制作简单，经测试能达到题目要求。
关键词：高频宽带放大器、单片机、STC89C52、OP820、AD8009、VCA822AbstractWith the arrival of the information age, the high-frequency broadband amplifiers have become increasingly demanding. This design uses STC89c52 as the control center, two controllable gain amplifier VCA822 main amplifier, after the class AD8009 as constituting an enlarged main circuit to achieve a controllable gain broadband RF amplifiers. VCA822 onpre-programmed input signal amplification, after AD8009 emitter follower output stage to achieve the power requirements, and conducted a impedance transformation. SCM and buttons, the display module digitally controlled gain, man-machine interface. To reduce the ripple interference and improve signal to noise ratio, the design of high precision and low ripple linear power supply to the amplifier circuit and the microcontroller. The entire system stability, interference ability. This system making simple, have been tested to meet the subject requirements.Keywords:High bandwidth amplifier, microcontroller, STC89C52, AD8009, VCA822目录1系统方案 (1)1.1 可控增益方案的论证与选择 (1)1.2 电源系统的论证与选择 (1)1.3 控制系统的论证与选择 (1)2系统理论分析与计算 (2)2.1 可控增益放大倍数的分析 (2)2.1.1 VCA822 (2)2.2 固定增益放大倍数的计算 (2)2.2.1 AD8009 (2)3电路与程序设计 (3)3.1电路的设计 (3)3.1.1系统总体框图 (3)3.1.2 前级放大子系统框图与电路原理图 (4)3.1.3 可控增益子系统框图与电路原理图 (5)3.1.4后级放大子系统框图与电路原理图 (5)3.1.5控制系统框图与电路原理图 (6)3.1.6电源 (7)3.2程序的设计 (7)3.2.1程序功能描述与设计思路 (7)3.2.2程序流程图 (8)4测试方案与测试结果 (8)4.1测试方案 (8)4.2 测试条件与仪器 (8)4.3 测试结果及分析 (9)4.3.1测试结果(数据) (9)4.3.2测试分析与结论 (9)5总结心得 (9)6参考文献 (9)附录1：电路原理图 (10)附录2：源程序 (12)射频宽带放大器（D题）【本科组】1系统方案本系统主要由可控增益模块、电源模块、单片机模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
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2013年全国大学生电子设计竞赛简易照明线路探测仪设计报告（K题）【高职组】【摘要】本实验以STC12C5A60S2【关键字】目录一: 控制方案论证与选择本系统主要由信号放大模板，控制模块组成1.2 方案论证方案一：以ST 公司的89C516RD+为控制核心，因为此芯片超低消耗，有超强的抗干扰性，因此被广泛使用，而且对于初学者来讲，比较容易掌握，内部功能比较简单。
方案二:以ST 公司的12C5A60S2为控制系统的核心，此芯片功能强大，内部功能强大，而且驱动能力强，成本适中，其中包含了A/D 转换功能。
方案三 :以AT 公司的90CAN128为控制核心，此芯片处理速度快，且功能齐全，但价格偏高，操作比较难掌握。
1.3 方案选择经上述考虑，我们选择了ST 公司的12C5A60S2为控制系统的核心分析总结后，我们最终系统的框架如下二：系统设计与理论分析2.1 信号放大模块2.1.1 LM358LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
2.2 显示模块显示电路采用12864液晶屏，该点阵的屏显成本相对较低，使用于各类仪器，小型设备的显示领域。
2.3 电源模块2.4 提示模块当检测到电线时，蜂鸣器会响起，蜂鸣器起提示作用。
2.5 操作模块按键可以在液晶屏上进行增加，减少，确定，取消的操作。
三 :系统程序设计3.1 程序设计#define DEBUG#define TH0_int 0xd5#define TL0_int 0xcd#define FOSC 11059200L //System frequency#define BAUD 9600 //UART baudrate#define T1MS (65536-FOSC/12/1000) // 1ms timer calculation method in 12T mode/*Define ADC operation const for ADC_CONTR*/#define ADC_POWER 0x80 //ADC power control bit #define ADC_FLAG 0x10 //ADC complete flag#define ADC_START 0x08 //ADC start control bit #define ADC_SPEEDLL 0x00 //420 clocks#define ADC_SPEEDL 0x20 //280 clocks#define ADC_SPEEDH 0x40 //140 clocks#define ADC_SPEEDHH 0x60 //70 clocks#define MenuNum 2 //总菜单选项总数#define MenuNum1_0 3 //第1.1级菜单选项总数#define MenuNum1_1 3 //第1.2级菜单选项总数#define MenuNum1_2 3 //第1.3级菜单选项总数#define MenuNum2_0 3 //第2.1级菜单选项总数#define MenuNum2_1 3 //第2.2级菜单选项总数#define MenuNum2_2 3 //第2.3级菜单选项总数#define MAXPOSNUM 50 //记录坐标数量最大值#define DISPLAYNUMONESCREEN 8 //每次屏幕最多显示的坐标数#define VALVE_BAICHIDENG 0x22 //白炽灯电流阈值#define VALVE_JIENENGDENG 0x07 //节能灯电流阈值void MCU_init(); //单片机初始化void Timer0Init();void DelayMs(uint16 ms); //延时1毫秒void UartPutUint(uint16 cc);void UartPutChar(uint8 d);uint8 CheckDigi(uint8 digi);bit CheckPosTran();void BeepOn(uint16 time);void keyscan(); //键盘扫描void keyprocess(); //按键处理uint8 keynum(); //返回键值void display(uint8 mlev, uint8 oplev); //显示函数void displaynum(uint8 num); //显示2位数字void displaycoodinate(uint8 beginpoint, uint8* pos);void InitADC();uint8 GetADCResult(uint8 ch);void checkcurrent(uint8 adval1) ; //测试电流void checkpos(); //检测方格内是否有白炽灯电缆，检测时间为3秒void timecounter(); //计时函数uint16 Cnt1ms = 0; // 1ms计数器uint8 Cnt10ms; //10ms标志位uint8 Cnt30ms;uint8 Cnt100ms; //100ms标志位uint8 Cnt1s; // 1s标志位uint8 Count1s = 0; // 1s计数器uint8 Count3s = 0; // 3s计数器uint8 keycount = 0; //按键防抖变量uint8 oldkey = 0xff; //上次按键uint8 newkey = 0xff; //新按键uint8 optionlev = 0; //选项所在层级uint8 newpos = 0; //正在扫描的方格volatile uint8 Sending, Uart_rev;bit revuart;uint8 Coodinate_BaiChiDeng[MAXPOSNUM]; //存储白炽灯电线坐标数组uint8 Coodinate_JieNengDeng[MAXPOSNUM]; //存储节能灯电线坐标数组uint8 pointer_BaiChiDeng = 0; //白炽灯指针uint8 pointer_JieNengDeng = 0; //节能灯指针uint8 totalposnum_BaiChiDeng = 0; //白炽灯检测到的坐标总数uint8 totalposnum_JieNengDeng = 0; //节能灯检测到的坐标总数uint8 PosCheck_BaiChiDengPos[5] = {0xff,0xff,0xff,0xff,0xff };// 5个检测是否存在白炽灯的位置uint8 PosCheck_IsBaiChiDeng[5] = {0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff}; // 记录是否存在白炽灯uint8 count_baichideng_pos = 0;uint8 time_min; //用时分钟uint8 time_sec; //用时秒数uint8 count_baichideng = 0; // 2种灯的计数器uint8 count_jienengdeng = 0;//12864显示uint8 menulev = 0; //菜单现在所在层级const uint8 STRING_ZHUCAIDAN[]= {" 主菜单 "};//menu0const uint8 STRING_GUIJIJIANCE[]= {" 轨迹检测 "}; const uint8 STRING_DINGDIANJIANCE[]= {" 定点检测 "}; const uint8 STRING_GUIJISHUJU[]= {" 轨迹Data "};//const uint8 STRING_BAICHIDENGK[]={" 白炽灯 K "};//menu1const uint8 STRING_JIENENGDENGK[]={" 节能灯 K "};//menu2const uint8 STRING_BCDDDZB[]={"白炽灯带电坐标"};//menu3//const uint8 STRING_JNDDDZB[]={"节能灯带电坐标"};//menu4const uint8 STRING_BCDGJ[]= {" 白炽灯轨迹 "};//menu5const uint8 STRING_YSFM[] = {" 用时分秒 "};const uint8 STRING_JNDGJ[]= {" 节能灯轨迹 "};//menu6uint8 const code digival1[6] = {0xfe, 0xfd, 0xff, 0xff, 0xbf, 0x7f};uint8 data BeepTime = 0; //蜂鸣时间uint8 data times = 0;struct{//UINT8 ContinueBeep :1; //响蜂鸣警报UINT8 IsBaiChiDengPos :1; //检测到白炽灯位置UINT8 ConfirmKeyDown :1; //确认有按键按下UINT8 StartKeyScan :1; //开始检查按键是否按下UINT8 IsKeyDown :1; //有按键按下UINT8 ReadKey :1; //经确认按键标识UINT8 OneS :1; //任务完成的标志UINT8 TenMs :1; // 10ms标志UINT8 HundrendMs :1; // 100ms标志}TimeFlg = {0,0,0,0,0,0,0,0};struct{UINT8 OneTimeKey :1; //单次按键标志UINT8 ConfirmKeyDown :1; //确认有按键按下UINT8 BeginMesure :1; //开始轨迹测量UINT8 IsBaiChiDeng :1; //可能是白炽灯 UINT8 IsJieNengDeng :1; //可能是节能灯UINT8 BeginPosMeasure :1; // 开始定点测量UINT8 Flag30ms :1; // 30ms标志位UINT8 BeginTimer :1; // 计时器开始计时}Flg1 = {0,0,0,0,0,0,0,0};//串口变量struct{UINT8 Uart1HasRxData :1; //串口1收到完整的串口信息UINT8 Uart2HasRxData :1; //串口2收到完整的串口信息UINT8 Uart1ReTran :1; //重发串口1信息UINT8 Uart1Ack :1; //串口1准备发送应答信息UINT8 Uart1WaitforAck :1; //串口1等待应答信息UINT8 Uart1WaitforPcAck :1; //串口1等待上位机应答信息,在此期间不应答另外一台机器人的应答信息UINT8 WakeupAnother :1; //准备唤醒另外一台机器人UINT8 :1;}UartFlg = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};//蜂鸣器sbit BEEP = P3^4;// 4个按键位定义sbit S1 = P3^6;sbit S2 = P3^7;sbit S3 = P2^1;sbit S4 = P2^0;//12864管脚定义sbit rs=P4^6;sbit rw=P4^5;sbit re=P4^4;sbit psb=P2^7;sbit rst=P2^6;void delay(uint8 z){uint8 x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}void write_com(uint8 com)//写指令{uint8 temp;temp=0;rs=0;rw=1;do{re=1;P0M1 = 0xff;P0M0 = 0x00;delay(1);temp=P0;re=0;}while(temp&0x80);rw=0;P0M1 = 0x00;P0M0 = 0x11;delay(1);P0=com;re=1;delay(1);re=0;}void write_dat(uint8 date)//写数据{uint8 temp;temp=0;rs=0;rw=1;do{re=1;P0M1 = 0xff;P0M0 = 0x00;delay(1);temp=P0;re=0;}while(temp&0x80);rs=1;rw=0;P0M1 = 0x00;P0M0 = 0x11;delay(1);P0=date;re=1;delay(1);re=0;}void initscreen(){rst=1;write_com(0x30);//基本指令delay(1);write_com(0x02);//地址归位delay(1);write_com(0x0c);//整体显示打开，关闭游标delay(1);write_com(0x01); //消显示delay(1);write_com(0x06);//光标从右向左}void main(){uint8 i, adval;MCU_init();//BeepOn(10);//初始化2种灯坐标数组for(i=0;i<MAXPOSNUM;i++){Coodinate_BaiChiDeng[i]=0xff;Coodinate_JieNengDeng[i]=0xff;}while(1){//UartPutChar(0x3a);keyscan();keyprocess();//display(menulev, optionlev);if(TimeFlg.TenMs){//UartPutChar(0x10);//checkcurrent();//checkpos();display(menulev, optionlev);TimeFlg.TenMs = 0;}if(Flg1.Flag30ms){Flg1.Flag30ms = 0;}if(TimeFlg.OneS){timecounter();TimeFlg.OneS = 0;}if(TimeFlg.HundrendMs){if(Flg1.BeginMesure){adval = GetADCResult(0);UartPutChar(adval);checkcurrent(adval);}//checkpos();/*adval = GetADCResult(0);if(adval>VALVE_BAICHIDENG&&adval<VALVE_BAICHIDENG+4){//BeepOn(10);}UartPutChar(adval);*/TimeFlg.HundrendMs = 0;}if(Flg1.BeginPosMeasure){Count3s = 30;}}}void Timer0Init(void) //2 1 毫秒@11.0592MHz {//60s2AUXR |= 0x80; //定时器时钟1T模式TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式TMOD |= 0x01; //设置定时器模式TL0 = TL0_int; //设置定时初值TH0 = TH0_int; //设置定时初值ET0=1;TF0 = 0; //清除TF0标志TR0 = 1; //定时器0开始计时/*TMOD = 0x01; //set timer0 as mode1 (16-bit)TL0 = T1MS; //initial timer0 low byte TH0 = T1MS >> 8; //initial timer0 high byte TR0 = 1; //timer0 start running ET0 = 1; //enable timer0 interrupt EA = 1; //open global interrupt switch*/}void UartInit(void) //9600bps@11.0592MHz{//60s2PCON &= 0x7F; //波特率不倍速SCON = 0x50; //8位数据,可变波特率AUXR |= 0x40; //定时器1时钟为Fosc,即1TAUXR &= 0xFE; //串口1选择定时器1为波特率发生器TMOD &= 0x0F; //清除定时器1模式位TMOD |= 0x20; //设定定时器1为8位自动重装方式TL1 = 0xDC; //设定定时初值TH1 = 0xDC; //设定定时器重装值ET1 = 0; //禁止定时器1中断ES=1; //串行中断允许REN=1; //允许接收TR1 = 1; //启动定时器1//516rd+/*SCON = 0x50; //8-bit variable UARTTMOD = 0x20; //Set Timer1 as 8-bit auto reload modeTH1 = TL1 = -(FOSC/12/32/BAUD); //Set auto-reload vaule TR1 = 1; //Timer1 start runES = 1; //Enable UART interruptEA = 1; //Open master interrupt switch */}void MCU_init(){// UINT8 data m, n;//寄存器初始化------------------------//P00-P07作输出P0M1 = 0x00;P0M0 = 0xff;//P1口0-7输入P1M1 = 0xff;P1M0 = 0x00;//P20,1输入，其他输出P2M1 = 0x03;P2M0 = 0xc0;;//P3口6,7输入, 0-5输出P3M1 = 0xc0;P3M0 = 0x10;//P44-P46,outputP4SW = 0x70;P4M1 = 0x00;P4M0 = 0x70;BEEP = 0;Timer0Init(); //定时器0初始化UartInit(); //串口1,2初始化InitADC();initscreen();EA = 1; //开总中断}//********************************************************* **********//定时器中断void timer0_(void)interrupt 1 using 2 // 定时器1溢出周期为1000us已加入16t{TL0 = TL0_int;TH0 = TH0_int;if(Cnt1ms>0)Cnt1ms--;Cnt10ms++;Cnt30ms++;if(Cnt30ms>=30){Flg1.Flag30ms = 1;Cnt30ms = 0;}TimeFlg.StartKeyScan = 1;if(Cnt10ms >= 10){Cnt10ms = 0;//10ms平台TimeFlg.TenMs = 1;Cnt100ms++;if(Cnt100ms >= 10){//100ms平台Cnt100ms = 0;TimeFlg.HundrendMs = 1;if(Count3s>0)Count3s--;Cnt1s++;if(Cnt1s >= 10){ // 1s平台Cnt1s=0;TimeFlg.OneS = 1;if(Count1s>0)Count1s--;}}}}void DelayMs(uint16 ms) //延时1毫秒{uint16 i, j;for(i=0; i<ms; i++){for(j=0; j<904; j++);}}/********************************************************** **********函数功能：往串口发送一字节数据。
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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）【1101003组】2013年9月7日简易旋转倒立摆及控制装置（C题）摘要本系统采用自制的简易旋转倒立摆及控制装置，以16 位单片机(STC89C51)作为旋转倒立摆的检测和控制核心，以额定电压12V的步进电机驱动，通过加速度传感器（ADXL345）转变的角度传感器测定摆杆角度变化来定位摆杆的位置。
系统采用角度传感器（ADXL345）探测在摆杆保持倒立状态的前提下，旋转臂作圆周运动前进；同时通过编码器及PID控制算法实现了步进电机的转速和转向进行调节，以准确找到平衡点位置。
控制器的设计是倒立摆系统的核心内容，主要用到典型的控制器设计理论有PID控制、根轨迹以及频率响应法、状态空间法、最优控制理论等。
本系统可在较短时间内完成摆杆从自然下垂状态，驱动电机带动旋转臂作往复旋转使摆杆摆动，寻找平衡点等任务。
关键词:角度传感器；旋转倒立摆；模糊控制；最优控制理论；目录1系统方案......................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1电机方案的论证与选择 (1)1.2 控制系统方案的论证与选择 (2)1.3 角度测量方案的论证与选择 (2)2系统理论分析与计算 (2)2.1 角度检测模块的分析 (2)2.2 控制方法的理论 (3)2.3 设计思想理论分析 (4)2.4 理论计算 (4)3电路与程序设计 (6)3.1电路的设计 (6)3.1.1系统总体框图 (6)3.1.2 电机驱动模块设计 (7)3.1.3 角度传感器模块 (7)3.1.4电源模块 (7)3.2程序的设计 (7)3.2.1程序功能描述与设计思路 (7)3.2.2程序流程图 (8)4测试方案与测试结果 (8)4.1硬件测试 (8)4.2 测试条件与仪器 (9)4.3 测试结果 (9)4.3.1不同脉冲时间间隔对应速度测试 (9)4.3.2摆杆达到指定高度往复运动的时间测试 (10)4.3.3摆杆达到指定度数的测试 (10)4.3.4摆杆选择和配重平衡测试 (10)4.3.5摆杆完成圆周运动测试 (11)4.3.6基本功能（3）测试 (11)4.3.7测试分析与结论 (12)5结束语 (12)6参考文献 (12)附录1：电路原理图 (13)附录2：电机驱动原理图 (14)附录3：稳压模块原理图 (15)附录4：主程序 (16)附录5：角度传感器子程序 (18)简易旋转倒立摆及控制装置（C 题）【本科组】1系统方案本系统主要由系统模块、角度检测模块、电机驱动模块、电源模块组成。
2013年全国大学生电子设计竞赛文档格式要求
1.设计报告统一使用A4复印纸总想打印。
页边距除上边取3厘米外，其它使用word的约定之（即下边
2.54厘米，左右各
3.17厘米）。
装订位置在报告上方，装订线距设计报告上端约2厘米处
2.设计报告章节标题使用黑体小三号字体，正文使用宋体小四号字体。
行距设单倍行距。
每页右下角标注页码。
3.设计报告封面只写竞赛题目和参赛对号。
该封面在报告装订好后进行密封。
密封方法是：将封面对折后，再沿2厘米装订线将封面折向报告背面，并用胶水在后面粘牢。
设计报告其他任何位置不得出现参赛学校、参赛对号和队员姓名。
4.设计报告文学控制在8000字以内；第一页应为设计题目、300字以内的中文设计摘要；正文篇幅限制为6页，内容通常应包括：
⑴引言：叙述对题目的理解，以及设计思路和特点
⑵方案设计：叙述设计思路，总
体方案组成和说明，对各个组成部分做
详细说明，给出框图，原理图，软件流程图，通常提出两个方案，并对两个方案进行比较选出一个列出理由
⑶设计实现叙述方案实现过程中
出现的问题，解决办法，对方案的修改，最后完成的方案的说明
⑷测试：叙述测试方法所使用
的仪器仪表，测试过程，以表格形式绘出测试结果。
⑸结论：叙述完成情况，未完成
的原因、新的体会，存在的问题进一步努力的方向。
5.设计报告中的表格和绘图，应绘制在报告纸上；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。
表格和绘图应注明标号和图号。
6.设计报告电路图、程序清单等可另附。
2013年全国大学生电子设计大赛E题论文
2013年全国大学生电子设计竞赛简易频率特性测试仪（E题）【本科组】2013年9月7日摘要本系统以STC12C5A60S2为主控制器，该单片机是高速，低功耗，超强抗干扰的新一代8051单片机，速度快8-12倍。
以自制DDS电路板AD9854为信号发生器，产生两路正交信号，观察输出波形，分析并改正信号输出模块的性能。
然后将信号接入被测网络RLC串联谐振电路，经AD835构成的乘法器后，再经过低通滤波器，得到直流信号，返回单片机后经处理计算，从而得到被测网络的幅频和相频特性。
关键词：STC12C5A60S2 AD9854 AD835AbstractThis system to STC12C5A60S2 as the main controller, the single chip microcomputer is a high-speed, low power consumption, strong anti-interference of a new generation of 8051 single chip microcomputer, 8-12 times faster. Signal generator using self-made DDS circuit board AD9854, resulting in two orthogonal signal, the output waveform is observed, analyzed and performance correction signal output module. The signal is then access the tested network RLC series resonant circuit, the AD835 multiplier, and low pass filter, get the DC signal, to the microprocessor after processing, which can be obtained by measuring the network the amplitude frequency and phase frequency characteristic.Keywords: STC12C5A60S2 AD9854 AD835目录1、系统方案 (1)1.1 MCU控制模块的论证与选择 (1)1.2 DDS信号源的论证与选择 (1)1.3 乘法器的论证与选择 (1)1.4 键盘模块的论证与选择 (2)2、系统理论分析与计算 (3)2.1 系统原理 (3)2.2 低通滤波器的设计 (3)2.3 ADC的设计 (4)2.4被测网络的计算 (4)3、电路与程序设计 (6)3.1电路的设计 (6)3.1.1系统总体框图 (6)3.1.2 MCU控制子系统框图与电路原理图 (6)3.1.3电源 (7)3.2程序的设计 (7)3.2.1程序功能描述与设计思路 (7)3.2.2程序流程图 (8)4、测试方案与测试结果 (9)4.1测试方案 (9)4.2 测试条件与仪器 (10)4.3 测试结果及分析 (10)4.3.1测试结果(数据) (10)4.3.2测试分析与结论 (10)参考文献： (11)附录1：电路原理图 (12)附录2：源程序 (14)1、系统方案本系统主要由信号源模块、被测网络模块、乘法器模块、低通模块、ADC 模块、测量显示模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
2013年全国电子设计大赛G题优秀论文
摘要在当今的现代化社会，科技发展迅速。
尤其是单片机技术的开发应用发展，基于单片机技术而研发的产品，为我们的生活提供了极大的方便与实用。
本作品基32位ARM控制器LM3S3748设计一个手写绘图输入设备，设计选用Luminary 微处理器LM3S3748为主控芯片，由信号输入、信号采样、算法处理和LCD显示等部分组成，以完成手写绘图的功能，设计的重点在于提高精度以及低功耗。
信号调节与24位A/D 配合，保证了测量精度。
合理的设计，保证了低功耗。
C语言进行软件设计，增加了程序的可读性，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。
关键词：手写绘图；LM3S3748；精度；低功耗AbstractIn today's modern society, science and technology is developing rapidly. Especially the development of the single chip microcomputer application development ,based on single chip microcomputer technology research and development of products ,now which have provided great convenience and practical for our life.This system based on the LM3S3748 which is design a handwritten drawing input devices,it contains a signal modulator , a high-speed A/D converter used sampling signal , a arithmetic module and the LED demonstration to achieve the function of handwritten drawing, t he emphasis of it is improving the sensitivity and Low power consumption .The signal modulator ensures the sampling requirements and measurement accuracy with the help of 24 bits A/D converter. The reasonable design ensures low power consumption.This system in C language software design,increases the readability of the program the software design using modular structure, make the program design logical relationship more concise and clear.Keywords: handwritten drawing；LM3S3748；accuracy；low power consumption- I -目录摘要 (I)Abstract (I)1系统设计任务 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 设计要求 (2)1.2.1基本要求 (2)1.2.2发挥部分 (2)2方案设计与论证 (3)2.1系统方案论证 (3)2.2 电源模块 (4)2.3主控系统 (5)3理论分析与计算 (6)3.1 电桥测量法测电阻 (6)3.2 威尔逊电流源 (7)3.3 坐标点的测量方案 (7)4 电路设计 (8)4.1 Luminary Micro LM3S3748单片机 (8)4.2 高性能AD转换 (8)4.3 手写板设计 (9)4.4信息显示模块 (9)5 软件设计 (10)6测试结果与误差分析 (11)6.1测试仪器 (11)6.2测试及性能分析 (11)6.3结果与误差分析 (12)6.3.1 系统测试结果 (12)6.3.2 低功耗设计 (12)6.3.3 系统误差分析 (13)7 讨论与总结 (13)参考文献 (13)附录 (14)-1-1系统设计任务1.1 设计任务利用普通PCB覆铜板设计和制作手写绘图输入设备。
2013年全国大学生电子设计竞赛A题论文
2013年全国大学生电子设计竞赛单相AC-DC 变换电路（A题）【本科组】2013年9月7日摘要：本设计利用PFC控制系统和51单片机控制系统，通过对电路系统实施监控和调整，来达到对电路性能的提升，以保证电路输出满足题目要求，负载电压误差不超过±0.1V,负载调整率和电压调整率均不超过0.5%，功率因数在95%以上。
并且能够使电路在出现过流时能系统断电，实现保护，保证整个电路系统安全、高效的运行。
关键词：PFC控制，单片机控制，自行校正目录1.设计任务 (5)2.设计要求 (5)2.1基本要求 (5)2.2发挥部分 (5)3.设计方案评定与选择 (6)方案一： (6)方案二： (6)方案三： (6)4.单元模块设计 (7)4.1 AC/DC电源模块 (7)4.2 Boost升压模块 (7)4.2.1Boost升压结构特性分析 (7)4.2.2 样机电路设计 (9)4.2.3储能电感L (10)4.2.4 输出电压取样电阻R1、R2 (11)4.2.5 开关S (11)4.2.6 输出二极管D和输出电容器C2 (11)4.2.7 外补偿网络 (11)4.2.8 斜坡补偿 (12)4.3 功率因数校正模块 (14)4.4 功率因数测量模块 (14)4.5 电路保护模块 (15)4.6 89C54单片机控制模块 (15)4.7 LCD液晶显示模块 (15)4.7.1液晶显示原理 (15)4.7.2引脚功能说明 (16)4.7.3 1602液晶模块的指令（说明：1为高电平、0为低电平） (16)4.8 直流电源供电模块 (17)5.程序设计 (17)6.系统调试与分析 (18)6.1测试仪器： (18)6.2 硬件调试 (18)6.3 软件调试 (18)6.4 软硬联调 (19)6.5结果分析（系统对题目完成情况） (19)7．结束语 (19)参考文献： (19)附录一：控制电路 (20)附录二：源程序 (20)单相AC-DC 变换电路（A题）【本科组】1.设计任务设计并制作如图1 所示的单相AC-DC 变换电路。
2013年全国大学生电子设计竞赛简易频率特性测试仪E题优秀论文介绍
1 ；0 =2 f 0 （其中 f 0 0 C
已知，为中心频率 20 Hz ）电路中的 LC 容易选择从而达到中心频率 20 Hz 的时候起振，但是对 于 Q 值的理论计算应为 Q=
0 L 1 1 L 由于 R 取值为 0；Q 值应为 ；理论上没有办法 = = R 0 CR R C
Key Word:
Frequency sweep signal
FPGA STM32 mixing multiplier
2
简易频率特性测试仪（E 题） 【本科组】
1 系统方案
本系统主要由正交扫频信号源模块、AD 模块、显示模块、电源模块组成，下面分别论证这几 个模块的选择。
1.1
正交扫频信号源模块的论证与选择
【Abstract】 The system is based on FPGA and STM32 as the main system,
controlled by the two high-speed DAC900, generates two orthogonal sweep signal (1MHZ-40MHZ), while the STM32 master control system as a whole system. STM32 sweep signal output via closed-loop control leveled, and then through the multiplier AD835 achieve sweep signal and the measured network out mixed signals (frequency), and then through an RC low-pass filter, with the STM32 internal AD collection and displays the measured amplitude-frequency characteristic and phase-frequency characteristics, shown in color, the simplicity is a very good frequency characteristics tester. Achieved a very good and most of the requirements of the subject play a part.
2013年全国电子设计大赛A题论文
2013年全国电子设计大赛单相AC-DC变换电路（A题）设计报告作者：参赛学校：北京邮电大学2013年8月31日摘要：本系统由四个模块组成：整流滤波电路，DC-DC电路，PFC控制电路和数据采集电路。
DC-DC电路部分为Boost电路，通过控制开关管通断的占空比来达到控制输出电压的目的。
PFC电路以UCC28019为核心。
UCC28019是专用的功率因数校正控制芯片，能以极小的谐波失真获得接近单位功率因数的水平。
该芯片通过双闭环完成控制功率因数，内环为电流环，外环为电压环。
数据检测部分以单片机C8051f020为核心，通过片内AD采样输出电压和电流，通过相位差测量法测量功率因数。
另外单片机还能控制继电器完成过流保护的功能。
本设计具有输出电压稳定，电压和负载调整率小，高功率因数和高AC-DC转换效率的特点。
关键词：Boost电路；PFC控制；UCC28019；C8051f020一、方案设计与论证1方案的比较与选择通过初步分析，我们认为要实现电路要求的功能，可以将电路整体进行划分，各模块功能如下图所示：2方案的描述与论证下面就电路的主要模块：整流模块，BOOST升压电路，PFC控制电路，检测电路以及过流保护电路模块进行方案选择与论证。
（1）整流方案比较：方案一：由于整流电路结构比较简单，所以可以采用二极管和电容搭建出模拟的全波整流桥，但是一般来说这样的电路效率不高，所以不采用。
方案二：采用集成整流桥，配合铝电解电容进行滤波。
这种方案有比较成熟的芯片技术为基础，更加简单可靠。
（2）BOOST升压电路与PFC控制模块：BOOST基本的结构如下：使用通过控制S1的开合的占空比，可以调节电路的输出电压。
这里采用脉宽调制技术（PWM）进行控制。
方案一：采用FPGA实现通过对后级反馈回的信号采样计算，纯软件计算调整PWM波的占空比等控制参数，这样可以简化电路，减少功耗，降低材料和装配的成本，而且可减小干扰，但是程序设计复杂，限于本组知识和能力的限制，不选用该方案。
2013年全国大学生电子设计竞赛
2013年全国大学生电子设计竞赛2013 National Undergraduate Electronic Design Contest设计报告design report参赛题目：红外光通信装置（F题）队伍编号：20130136日期：2013年9月7日红外光通信装置（F题）摘要本装置由32位MCU为主控制器。
采集音频信号及温度信号后，利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输。
另配有一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向90°，传输距离为2m。
接收装置在接收到信号后用耳机播放出语音，用液晶屏显示当前温度。
当接收装置不能接收发射端发射的信号时，用发光管指示。
装置如图所示：关键词：MCU ；红外通信；语音信号；定向传输Abstract:：This communication device is based on a 32-bit MCU controller . First , the system Acquisition audio signal and temperature . Then , we use infrared receiver and infrared transmitter to transport audio signal . Beside , there is a relay node.we can use relay node to change transmission direction 90°, and relay distance no less than 2 meters . Last , the system play audio by earphone and show the temperature by LCD . If infrared receiver can’t receive signals , the LED turned on .Keyword:MCU Infrared Communication Audio Transmission1.引言我们在分析题目之后认为难点是利用红外收发装置尽可能完整的传输信号而且信号中要包含音频信息和温度信息。
2013年全国大学生电子设计竞赛论文模板.
2013年全国大学生电子设计竞赛手写绘图板（G题）【ＮＸ０３０１组】2013年9月7日摘要：本设计利用覆铜板的电势场效应，检测铜板两点间的微弱的电位差，小信号电位差经过LM324进行千倍放大，从而经过快速的高精度的A/D转换。
使转换的信号经过单片机进行与所建立的触摸板坐标库函数进行比较，输出位置的的纵横坐标及所在象限，并且使精度大于0.8mm，并能很快显示表笔所在触摸板的位置。
通过检测，此方案是具有可行性的，关键字：电势差; LM324千倍放大电路; ARM系统1系统方案 (5)1.1方案比较与选择 (5)1.2方案描述 (6)1.3各模块的设计 (7)１.3.１表笔的设计 (7)１.3.２触摸板的设计 (7)１.3.３信号的采集模块 (8)１.3.４放大电路模块 (8)１.3.５模数转换的电路模块 (8)１.3.6单片机的选择与确定 (8)１.3.7输出设备模块 (9)2理论分析与计算 (9)２.１系统的理论分析 (9)２.２恒压源的计算 (10)２.４运算放大器的计算 (11)２.５触摸板坐标库函数的计算 (12)２.６模拟信号的Ａ／Ｄ转换计算 (13)3电路与程序设计 (14)3.1电路的设计 (14)3.1.１系统总体框图 (14)3.1.2放大器的子系统框图与电路原理图 (14)3.1.3显示子系统框图 (15)3.1.4电源子系统框图 (16)4测试方案与测试结果 (17)4.1测试方案 (17)4.2测试条件与仪器 (17)4.3测试结果及分析 (18)附录1：源程序 (18)1系统方案1.1方案比较与选择方案一：采用测微电阻的方法进行定位通过对覆铜板上电阻值的测量，由覆铜板上不同点处的电阻值也不同的特点，从而让不同俩点之间产生电阻差，把测得的电阻差通过A/D转换，再把这个信号传送给单片机，进而实现手写绘图的功能。
但由于测量后发现电阻值非常微小，且同一覆铜板上电阻的变化率很小，检测到很微小电阻，所以很难检测，硬件电路也非常复杂，所花费的成本也比较高，软件调试并不容易，要保证技术要求的指标困难，所并且花费的成本也比较高，故采用此方案不理想。
2013年全国大学生电子设计竞赛简易频率特性测试仪E题优秀论文
1 ；0 =2 f 0 （其中 f 0 0 C
已知，为中心频率 20 Hz ）电路中的 LC 容易选择从而达到中心频率 20 Hz 的时候起振，但是对 于 Q 值的理论计算应为 Q=
0 L 1 1 L 由于 R 取值为 0；Q 值应为 ；理论上没有办法 = =
低通滤波器的论证与选择
1 ;查表知，归一化后的 R=1；C=L=1.4142；由于理论的信号输出的是 R C S 3RCS+1
2 2 2
方案一：采用巴特沃斯二阶无源低通滤波器，该低通滤波器的传递函数为
直流量，而无源滤波器是在频率较高的时候选用才具有一定的优势的。故不考虑此方案。 方案二：由于理论的信号输出的是直流量，因此选用简单的 RC 低通滤波器，即可达到滤波的 作用，低通滤波器电路如下图 1-4 所示：
图1-3晶体管混频电路图 晶体管混频电路具有增益高，噪声低，设计简单的优点，但是混频失真大，本振严重泄漏，因 此采用该电路不是很好。 方案二：如果采用集成的乘法器芯片，那么对于宽带精密模拟乘法器 MPY634 具有宽频带、高精 度、四象限模拟乘法器，带宽 10MHz，在四象限范围内精度可达±0.5%，能够完成混频、倍频、调 制、解调等各种电路的设计，但是由于题目的信号源频率范围为 1MHz 40MHz，而两路频率范围为 1MHz 40MHz 的倍频之后得到 2MHz 80MHz 的高频信号和直流分量。很明显，当混频后的频率大于 10MHz 时，MPY634 已经无法胜任了。因此使用乘法器 MPY634 去设计该混频电路是不可取的。 方案三：采用 ADI 公司的 AD835 乘法器，AD835 是个完备的 4 象限电压输出模拟放大器，有用 输出为 250Mhz 的 3db 带宽（小信号上升时间为 1ns） 。满量程（−1 V 至+1 V）上升至下降时间为 2.5 ns，0.1%建立时间通常为 20 ns,很明显，乘法器 MPY634 无法完成的工作， AD835 完全可以解决， AD835 具有的优势还不止这些，对于混频电路的设计也十分简单，只要尽量保证外围电路少，不对 它干扰即可。 方案的对比：方案一混频失真大，本振严重泄漏，故不采取此方案；方案二无法满足混频 后2MHz 80MHz 的输出，故不采取此方案；方案三比较可靠，各项指标都可以达到，综合考虑采用 方案三。
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2013年全国大学生电子设计竞赛XXXXXXXXXXXXX（X题）【XX组】2015年8月15日11.《设计报告》写作与装订要求《设计报告》文字应控制在8000字以，第一页为300字以的设计中文摘要，正文采用小四号宋体字，标题字号自定，一律采用A4纸纵向打印。
《设计报告》每页上方必须留出3cm空白，空白不得有任何文字，每页右下端注明页码。
报告用纸由参赛学校自备。
12.《设计报告》的密封方法竞赛结束时，参赛队应将设计报告密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面，最后用胶水在后面粘牢。
设计报告上不允许出现参赛队的学校、等文字。
1系统方案 (1)1.1 XXXX的论证与选择 (1)1.2 XXXX的论证与选择 (1)1.3 控制系统的论证与选择 (1)2系统理论分析与计算 (1)2.1 XXXX的分析 (1)2.1.1 XXX (1)2.1.2 XXX (1)2.1.3 XXX (1)2.2 XXXX的计算 (1)2.2.1 XXX (1)2.2.2 XXX (2)2.2.3 XXX (2)2.3 XXXX的计算 (2)2.3.1 XXX (2)2.3.2 XXX (2)2.3.3 XXX (2)3电路与程序设计 (2)3.1电路的设计 (2)3.1.1系统总体框图 (2)3.1.2 XXXX子系统框图与电路原理图 (2)3.1.3 XXXX子系统框图与电路原理图 (2)3.1.4电源 (2)3.2程序的设计 (3)3.2.1程序功能描述与设计思路 (3)3.2.2程序流程图 (3)4测试方案与测试结果 (3)4.1测试方案 (3)4.2 测试条件与仪器 (3)4.3 测试结果及分析 (4)4.3.1测试结果(数据) (4)4.3.2测试分析与结论 (4)附录1：电路原理图 (5)附录2：源程序 (6)XXXXXXXX（X题）【XX组】1系统方案本系统主要由XXX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。
2013 全国大学生电子设计大赛 简易倒立平衡摆 论文
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）2013年9月7日简易旋转倒立摆及控制装置摘要倒立摆系统是非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统。
本设计采用42BYJ250—40的5V驱动2相4线制的步进电机制作了一个简易旋转倒立摆控制系统，用WDD35电位器采集摆杆摆动过程中的角度数据，反馈给微控制器MC9S12XS，由微控制器经PID控制算法处理后输出PWM波（脉冲），驱动步进电机正反转，从而带动摆杆摆动。
系统主要由摆架框架、传感器部分、主控板、步进电机及驱动四个部分组成。
本设计基本能完成摆杆摆动幅度大于60度和旋转一周，并且能够实现倒立并且倒立时间不低于5S，并且具有一定的抗干扰能力。
关键词：步进电机，MC9S12XS，WDD35电位器，PID控制算法目录1 系统方案 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 设计要求 (4)1.2.1 基本要求 (4)1.2.2 发挥部分 (4)1.3实现方法 (4)1.4方案论证 (5)1.4.1 控制器模块 (5)1.4.2 电机模块 (5)1.4.3 角度检测模块 (5)1.5 系统设计 (6)2 理论分析与计算 (6)2.1 简易倒立摆的数学模型 (6)2.2 系统框图 (7)3 电路与程序设计 (7)3.1 硬件及单元电路 (7)3.2 软件设计与工作流程图 (8)3.2.1 PID算法 (8)3.2.2 软件设计 (9)3.2.3 工作流程图 (9)4 结果分析 (10)4.1 测试方案及基准数据 (10)4.1.1 测试仪器 (10)4.1.2 电位器测试数据 (10)4.1.3 摆杆平衡位置 (10)4.2 基本及发挥要求测试结果 (10)4.2.1 基本要求一测试 (10)4.2.2 基本要求二测试 (10)4.2.3 基本要求三测试 (10)4.2.4发挥部分要求一测试 (10)4.2.5发挥部分要求二测试 (11)4.2.6发挥部分要求三测试 (11)5结语 (11)参考文献： (11)附录 (12)1 系统方案1.1 设计任务设计并制作一套简易旋转倒立摆及其控制装置。
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2013年全国大学生电子设计竞赛手写绘图板（G题）【41组】2013年9月6日摘要本系统设计到五大关键技术：恒流源的设计，电压采样电路,固定倍数放大电路，高精度AD转换电路，LCD显示电路。
系统以采样电路和转换电路为核心，以AT89S52单片机为主控器，控制显示电路。
表笔在覆铜板上不同地方滑动就会得到不同的电压，根据电压采样值的不同，高速处理数据，实现采样值的快速显示。
关键词：恒流源采样快速显示AbstractThe design of the system to five key technologies: the design of constant current source, a voltage sampling circuit, a fixedmagnification circuit, high precision ADconversion circuit, LCD display circuit. System with the sampling circuit and switching circuitas the core, with AT89S52 MCU as the main controller, control and display circuit. Pen is different in the CCL local sliding will have different voltage ，according to the voltage sampling value is different,the high speed data processing, to achieve fast display of sampled values.目录1系统方案 (1)1.1 XXXX的论证与选择 (1)1.2 XXXX的论证与选择 (1)1.3 控制系统的论证与选择 (1)2系统理论分析与计算 (2)2.1 XXXX的分析 (2)2.1.1 XXX ....................................................................................... 错误！未定义书签。
2.1.2 XXX ....................................................................................... 错误！未定义书签。
2.1.3 XXX ....................................................................................... 错误！未定义书签。
2.2 XXXX的计算 (2)2.2.1 XXX ....................................................................................... 错误！未定义书签。
2.2.2 XXX ....................................................................................... 错误！未定义书签。
2.2.3 XXX ....................................................................................... 错误！未定义书签。
2.3 XXXX的计算 (2)2.3.1 XXX (2)2.3.2 XXX ....................................................................................... 错误！未定义书签。
2.3.3 XXX ....................................................................................... 错误！未定义书签。
3电路与程序设计. (2)3.1电路的设计 (2)3.1.1系统总体框图 (2)3.1.2 XXXX子系统框图与电路原理图 (3)3.1.3 XXXX子系统框图与电路原理图 (4)3.1.4电源 (5)3.2程序的设计 (5)3.2.1程序功能描述与设计思路 (5)3.2.2程序流程图 (5)4测试方案与测试结果 (7)4.1测试方案 (7)4.2 测试条件与仪器 (7)4.3 测试结果及分析 (7)4.3.1测试结果(数据) (8)4.3.2测试分析与结论 (8)附录1：电路原理图 (9)附录2：源程序 (10)手写绘图板（G题）【41组】1系统方案本系统主要由恒流源模块、电压采样模块、放大模块、AD转换模块和LCD显示模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1 恒流源的论证与选择方案一：负恒流源设计。
该电路主要由运算放大器、基准电压源和电阻组成。
电压源稳定情况下，选取适当的电阻，就可以得到需要的恒流值。
此恒流源电路输出的电流为负值。
方案二：正恒流源设计。
该电路主要由运算放大器、基准电压源和电阻和三极管组成。
电压源稳定的情况下，选取适当的电阻和三极管，就可以得到需要的恒流值。
此恒流源输出的电流为正值。
方案三：直流电流源设计。
该电路由基准电压和高功率电阻组成。
电压源稳定的情况下，接入适当的高功率电阻，便可以得到稳定的电流值。
综合以上三种方案，该题由于前期测试，需要通较大的电流，使用高功率电阻后，能使输出电流非常稳定，且电流大小可调，因此我们选择方案三。
1.2 采样方案的论证与选择本题主要是将表笔在覆铜板所处的不同位置显示出来。
因此我们可以通过将位置转换为其他信号，通过检测转换后的信号，来识别表笔所处的不同位置。
方案一：检测电阻。
表笔在覆铜板上所处位置不同，它与电源地端之间的电阻就会不同。
理论上我们可以检测不同电阻来检测它的位置。
方案二：检测电压。
将覆铜板整块通上电流，则在覆铜板就会出现压降，将检测电路一端接地，另一端接表笔，表笔所处位置不同，它的压降就会不同，因此我们可以通过检测不同电压值来检测它的位置综合考虑，覆铜板的电阻只有几个毫欧，一般精度的测电阻电路都无法测出来，即使提高精度，也几乎检测不出它的电阻。
而将覆铜板上通上电流，我们检测其电压，由欧姆定律可知，V=I*R。
就是将电阻的值放大来间接测试。
经过实际搭载，可以明显的检测到其压降与位置的关系。
因此我们采用方案二。
1.3 其他模块的论证与选择本系统主要思路是检测表笔在覆铜板上不同位置，并将它显示出来。
我们采用电压检测的方案，将位置转换为电压信号来表示位置的不同。
因此需要较高倍数的放大电路，和精度较高的AD转换电路，还有可以实现绘图功能的LCD显示屏。
我们使用OP07集成运放采用适当电阻组成高倍数同相比例放大电路作为放大模块，使用十位精度的AD转换芯片TLC1543和12864可实现绘图功能的LCD。
2系统理论分析与计算2.1 直流恒流源的控制方法与参数计算由欧姆定律I=U/R，可知采用12V的直流电压输入，采用高功率恒定电阻，只要调节电阻的值就能得到稳定的电流的值。
前期检测需要大电流，我们采用100W4Ω的功率电阻，输出恒定的3A电流。
后期调整放大倍数就可以降低输出电流达到125mA，以满足我们的电流要求。
2.2 电压采样模块的控制方法覆铜板上的电阻恒定，控制输入电流的大小，便得到一个电压值。
将所得到的电压值经过OP07的放大处理，达到A/D转换的范围，便可以控制单片机显示出来。
TLC1543的转换精度是4.8mV，因此输入大电流时，使用较小的放大倍数，就可以达到。
当调整输入较小电流时，使用较大的放大倍数就可以达到转换范围。
2.3 提高检测精度的方法由于覆铜板电阻极小，理论上，加载较小电流，只要提高放大倍数，仍可以显示出来。
它与加载较大电流，使用较小放大倍数是一样的。
但在实际检测中，电流低于1A的时候，无论怎样提高放大倍数检测到的电压值变化范围都很小，因此未来检测到实际位置，需要提输入电流，牺牲功率来达到提高检测精度。
2.3坐标检测的方法我们使用继电器控制通过覆铜板电流的方向，在向覆铜板一个方向通入电流后，及时检测其电压值，A/D转换为X坐标值；然后通过使用继电器控制通过覆铜板电流的方向，向覆铜板的另一个方向通入电流，再次检测其电压值，A/D转换为Y坐标。
3电路与程序设计3.1电路的设计3.1.1系统总体框图系统总体框图如图X所示：图X 系统总体框图3.1.2电路原理图1、12864LCD 显示 单片机主控系统 采样电路覆铜板电阻调控电压源3264781U1OP07U1(VS+)R112kR212kR3100kR4100kR5100kR62.2kR72.2k R82.2kC10.47uF 3264781U4OP07U4(VS+)C20.47FR11100k3264781U3OP073264781U2OP0750%RV11kR1212kR1312kU3(VS+)U2(VS+)U4(OUT)U1(OUT)U2(OUT)R6(1)R910R100.005R 10(2)采样电阻R 10(1)图1 放大子系统电路图2、继电器转换流向子系统电路+5VR110Q1MPS8098检测信号继电器G2R-14-AC120B112VXTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX 2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52图2 继电器环流子系统电路图3.1.3 A/D 转换与LCD 显示子系统框图与电路原理图AIN12AIN23AIN34AIN45AIN56AIN67AIN78AIN89AIN911AIN1012REF+14REF-13AIN01SDO 16ADDR 17CS 15EOC19CLK 18U1TLC154398%RV10.5XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U2AT89C51234567891RP1RESPACK-8RV1(2)图3 A/D 转换与LCD 显示子系统电路3.1.4电源电源由初始输入12V 。