电子设计竞赛设计报告题

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电子设计大赛题目(1、2年级用)

电子设计大赛题目(1、2年级用)

可调直流稳压电源(A1题)(仅限一、二年级学生选用)一、任务设计并制作交流变为直流的稳压电源。

交流变压器等要求自备。

二、基本要求:在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-15%条件下;1、输出电压在+3V~+12V范围内连续可调;2、最大输出电流:2A;3、实际测量并达到以下参数:①电压调整率≤0.2%(输入电压变化范围+15%~-15%下,满载);②负载调整率≤3%③纹波电压(峰-峰值)≤50mV(最低输入电压下,满载);4、具有过流和短路保护功能。

三、发挥部分:提高稳压电源的技术指标:1、扩大输出电压可调范围2、提高最大输出电流3、增加电压、电流的数字显示简易信号发生器(A2题)(仅限一、二年级学生选用) 一、任务设计一个能产生多种输出波形的信号发生器系统;二、要求1、基本要求(1)占空比可以比较大范围的连续可调;(2)工作频率在1K左右适当可调;(3)能对三角波的线性进行调节;(4)能对输出信号电压进行调节;2、发挥部分(1)输出输出更多的波形,比如锯齿波;(2)对线性能数据化的调节;(3)能步进精确调节信号频率;三、评分标准光控路灯照明系统(A3题)(仅限一、二年级学生选用)一、任务设计并制作一个能根据环境光照强弱控制路灯亮灭的控制器。

二、要求1、基本要求(1)当环境光照暗到一定程度时,路灯自动点亮。

(2)当环境光照亮到一定程度时,路灯自动关闭。

(3)亮、暗的起控点应该可调,以方便调整适合不同的应用环境。

(4)当环境光照发生突变时(指突然由暗变亮或突然由亮变暗),控制器应做2秒钟的延时,以免路灯快速关关断断而影响寿命和引起不必要的误解。

(5)路灯为交流电220V供电,用一个灯泡做演示即可;控制器的电源应自制。

2、发挥部分(1)抑制光照突变控制的延时时间可调。

(2)内置时钟功能,在北京时间7:00---18:30内,照明灯不会因为环境光照的变化而被点亮。

(3)其它实用功能。

三、评分标准抢答器(A4题)一、任务设计并制作一个抢答器电路。

2020年电赛a题设计报告模板

2020年电赛a题设计报告模板

2020年电赛a题设计报告模板摘要:一、前言二、题目背景与分析三、系统设计1.系统方案2.模块功能3.系统实现四、总结正文:【前言】2020 年电赛a 题设计报告模板是为了帮助参加电子设计竞赛的选手们更好地完成比赛任务而制定的。

本文将详细介绍该模板的设计思路和实现方法。

【题目背景与分析】2020 年电赛a 题要求选手设计一个智能家居系统,通过分析题目,我们了解到该系统需要具备以下功能:自动调节室内温度、湿度和灯光,同时能够实现家电的远程控制。

为了解决这些问题,我们需要设计一个功能齐全、易于实现的系统方案。

【系统设计】【系统方案】经过分析,我们采用了微控制器作为核心控制器,通过传感器采集室内温度、湿度和光照信息,然后根据设定值自动调节家电设备的工作状态。

同时,我们使用无线通信模块实现家电的远程控制。

【模块功能】1.传感器模块:负责采集室内温度、湿度和光照信息。

2.微控制器模块:根据传感器采集的数据,控制家电设备的工作状态。

3.无线通信模块:实现家电的远程控制。

4.驱动模块:驱动家电设备,如空调、加湿器、灯具等。

【系统实现】1.传感器模块:选用了常用的温湿度传感器和光照传感器,通过接口与微控制器相连。

2.微控制器模块:采用了STC89C52 作为主控制器,通过编程实现对传感器数据的处理和家电设备的控制。

3.无线通信模块:使用了常见的Wi-Fi 模块,实现与智能家居平台的连接,从而实现远程控制家电的功能。

4.驱动模块:根据家电设备的类型,选择了合适的驱动电路和驱动器件。

【总结】本文介绍了2020 年电赛a 题设计报告模板的设计思路和实现方法,通过微控制器、传感器、无线通信模块和驱动模块的组合,实现了一个智能家居系统。

大学生电子设计竞赛设计报告-简易自动电阻测试仪

大学生电子设计竞赛设计报告-简易自动电阻测试仪

简易自动电阻测试仪(G题)设计报告参赛学校:常州机电职业技术学院作者:朱化吉冯海涛骆翠玲简易自动电阻测试仪摘要该简易自动电阻测试仪可实现对电阻的自动测试功能,具有自动电阻筛选功能,并能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化的曲线。

根据选题要求,该测试仪以AT89C55为核心,结合键盘、显示、程控放大器、A/D、步进电机控制器等外围电路,较好地实现了要求的功能。

测量量程为100Ω、1kΩ、10k Ω、10MΩ四档。

测量准确度为±(1%读数+2 字)。

3 位数字显示(最大显示数为999),能自动显示小数点和单位,测量速率大于5 次/秒。

100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能。

具有自动电阻筛选功能。

即在进行电阻筛选测量时,用户通过键盘输入要求的电阻值和筛选的误差值;测量时,仪器能在显示被测电阻阻值的同时,给出该电阻是否符合筛选要求的指示。

设计并制作了一个能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化曲线的辅助装置,曲线各点的测量准确度为±(5%读数+2 字),全程测量时间不大于10 秒,测量点不少于15 点。

关键词:单片机,电阻测试仪,自动量程转换,自动电阻筛选1 方案的选择与论证图1对各模块的实现,分别有以下一些不同的设计方案:1.1 系统控制模块方案一:FPGA/CPLD方式。

即用FPGA/CPLD完成键盘设置、步进电机控制、显示电路的驱动、与电阻测量模块的接口等功能。

这种方案的优点在于系统结构紧凑、速度快,而且可以使用的I/O口线很多;缺点是FPGA的设计与调试与单片机相比比较繁琐,调试的效率比较低,不够灵活。

方案二:单片机方式。

使用单片机也可以完成键盘设置、步进电机控制、显示电路的驱动、与电阻测量模块的接口功能。

单片机算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制,并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点,使其在各个领域应用广泛,调试的效率也比较高。

(2023)全国电子竞赛设计报告(A题)(一)

(2023)全国电子竞赛设计报告(A题)(一)

(2023)全国电子竞赛设计报告(A题)(一)竞赛概况•本次竞赛主题为“智能家居”,旨在推进智能化技术在家庭生活中的应用。

•参赛者需自行设计和实现一款智能家居产品,并同时提交设计报告和作品展示视频。

•参赛者须符合竞赛报名要求,并严格遵守竞赛规定。

技术难点•如何通过传感器将家庭生活信息实时反馈给智能家居系统。

•如何利用AI技术对家庭生活信息进行分析和处理,并做出可靠的智能决策。

•如何确保智能家居设备的安全性和可靠性。

设计思路•在建立智能家居系统时,我们采用目前最先进的5G 技术实现带宽的提升,以实现信息的快速传输和处理。

•我们采用单板计算机作为主控制器,将所有传感器数据传输到主控制器,然后通过AI技术做出最佳决策,并控制各设备的操作。

•我们在智能门锁上加入了人脸识别技术,并且设计了多节点的智能路由器来解决设备连接问题。

具体实现•设计基于Arduino的智能家居主板,实现与各传感器的连接,并将数据传输到主控制器。

•建立基于Java的智能家居决策系统,采用机器学习算法实现数据分析和处理。

•采用可扩展的智能路由器架构,基于OpenWRT实现多节点连接,提高设备安全性和数据传输效率。

展示视频•我们制作了详细的展示视频,展示了我们的智能家居系统的各项功能和优势。

•视频中包含了我们的设备连接、智能门锁、环境温度控制、人脸识别等多个模块的演示和操作。

结语•通过本次竞赛,我们对智能化技术的应用有了更深刻的理解,并学习到了新的技术和知识。

•我们感谢竞赛组委会的主办,也感谢所有的志愿者和评委的支持和帮助。

进一步改进•在竞赛过程中,我们也发现了一些不足之处,比如针对不同家庭的需求进行定制化的设计不足,设备之间的连接还需要更加稳定等。

•在未来我们将进一步优化我们的智能家居系统,提供更加精细化的服务,并探索更加先进的技术,提高性能和安全性,让智能家居更贴近人们的生活。

总结•通过本次竞赛,我们对智能家居技术的实现和发展有了更全面的认识,并锻炼了我们的团队合作和技术能力。

第九届全国大学生电子设计竞赛题目

第九届全国大学生电子设计竞赛题目
3
总分
30
基本
要求
实际制作完成情况
50
发挥
部分
完成第(1)项
7
完成第(2)项
2
完成第(3)项
7
完成第(4)项
6
完成第(5)项
12
完成第(6)项
5
完成第(7)项
6
其他
5
总分
50
无线环境监测模拟装置(D题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个无线环境监测模拟装置,实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成(实际制作2个)。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路,要求具有无线传输数据功能,收发共用一个天线。
(4)可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧的距离小于5cm。
(5)可移动声源到达Ox线后,必须有明显的光和声指示。
(6)功耗低,性价比高。
2.发挥部分
(1)将可移动声源转向180度(可手动调整发声器件方向),能够重复基本要求。
(2)平均速度大于10cm/s。
(3)定位误差小于1cm。
(4)可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧距离小于2cm。
二、要求
1.基本要求
(1)制作2个探测节点。探测节点有编号预置功能,编码预置范围为B~B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。温度测量范围为0℃~100℃,绝对误差小于2℃;光照信息仅要求测量光的有无。探测节点采用两节1.5V干电池串联,单电源供电。
(2)制作1个监测终端,用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信,并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。

全国大学生电子设计竞赛题目

全国大学生电子设计竞赛题目

第九届(2009年)全国大学生电子设计竞赛题目 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 LU 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 12U 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。

各届全国电子设计大赛题目

各届全国电子设计大赛题目

一、正弦信号发生器 (2)二、集成运放参数测试仪 (3)三、简易频谱分析仪 (4)四、单工无线呼叫系统 (5)五、悬挂运动控制系统 (6)六、数控直流电流源 (8)七、三相正弦波变频电源 (9)八、音频信号分析仪 (10)九、无线识别装置 (12)十、数字示波器 (14)十一、程控滤波器 (16)十二、开关稳压电源 (17)十三、电动车跷跷板 (19)十四、积分式直流数字电压表 (21)十五、信号发生器 (23)十六、可控放大器 (24)十七、电动车跷跷板 (25)十八、宽带直流放大器 (27)十九、无线环境监测模拟装置 (30)二十、数字幅频均衡功率放大器 (32)二十一、低频功率放大器 (34)二十二、LED点阵书写显示屏 (36)二十三、声音导引系统 (38)一、正弦信号发生器一、任务设计制作一个正弦信号发生器。

二、要求1、基本要求(1)正弦波输出频率范围:1kHz~10MHz;(2)具有频率设置功能,频率步进:100Hz;(3)输出信号频率稳定度:优于10-4;(4)输出电压幅度:在负载电阻上的电压峰-峰值V opp≥1V;(5)失真度:用示波器观察时无明显失真。

2、发挥部分在完成基本要求任务的基础上,增加如下功能:(1)增加输出电压幅度:在频率范围内负载电阻上正弦信号输出电压的峰-峰值V opp=6V±1V;(2)产生模拟幅度调制(AM)信号:在1MHz~10MHz范围内调制度m a可在10%~100%之间程控调节,步进量10%,正弦调制信号频率为1kHz,调制信号自行产生;(3)产生模拟频率调制(FM)信号:在100kHz~10MHz频率范围内产生10kHz最大频偏,且最大频偏可分为5kHz/10kHz二级程控调节,正弦调制信号频率为1kHz,调制信号自行产生;(4)产生二进制PSK、ASK信号:在100kHz固定频率载波进行二进制键控,二进制基带序列码速率固定为10kbps,二进制基带序列信号自行产生;(5)其他。

全国大学生电子设计竞赛题目

全国大学生电子设计竞赛题目

全国大学生电子设计竞赛题目A 题直流稳定电源一、任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。

二、要求1.基本要求(1)稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+ 15%20%条件下:a. 输出电压可调范围为+9V〜+12Vb. 最大输出电流为1.5Ac. 电压调整率w 0.2% (输入电压220V变化范围+ 15%〜—20%F,空载到满载)d. 负载调整率w 1% (最低输入电压下,满载)e. 纹波电压(峰-峰值)w 5mV(最低输入电压下,满载)f .效率》40%(输出电压9V、输入电压220V下,满载)g.具有过流及短路保护功能(2)稳流电源在输入电压固定为+ 12V的条件下:a. 输出电流:4〜20mA可调b. 负载调整率w 1%(输入电压+ 12V、负载电阻由200Q〜300Q变化时,输出电流为20mA时的相对变化率)(3)DC-DC变换器在输入电压为+9V〜+12V条件下:a. 输出电压为+100V,输出电流为10mAb. 电压调整率w 1%(输入电压变化范围+9V〜+12V)c. 负载调整率w 1% (输入电压+12V下,空载到满载)d. 纹波电压(峰-峰值)w 100mV (输入电压+9V下,满载)2 .发挥部分(1 )扩充功能a. 排除短路故障后,自动恢复为正常状态b. 过热保护c. 防止开、关机时产生的“过冲”(2)提高稳压电源的技术指标a.提高电压调整率和负载调整率b.扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值(3)改善DC-DC变换器a. 提高效率(在100V、100mA下)b. 提高输出电压(4)用数字显示输出电压和输出电流三、评分意见B题简易数字频率计一、任务设计并制作一台数字显示的简易频率计。

二、要求1. 基本要求(1)频率测量a. 测量范围信号:方波、正弦波;幅度:0.5V〜5V;频率:1Hz〜1MHzb. 测量误差w 0.1%(2)周期测量a. 测量范围信号:方波、正弦波;幅度:0.5V〜5V;频率:1Hz〜1MHzb. 测量误差w 0.1%(3)脉冲宽度测量a. 测量范围信号:脉冲波;幅度:0.5V〜5V;脉冲宽度》100“b. 测量误差w 1%(4)显示器十进制数字显示,显示刷新时间1〜10秒连续可调,对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。

全国大学生电子设计竞赛试题设计报告

全国大学生电子设计竞赛试题设计报告

2017年全国大学生电子设计竞赛试题设计报告四旋翼自主飞行器探测跟踪系统(C题)【本科组】廖聪,吴雨航,张锦华摘要:根据四旋翼飞行器飞行原理,首先根据设计方案采购了飞行器机体模型,选择合适的直流无刷电机作为系统动力装置,选取了功能强大且容易开发的微处理器、传感器和相关电子元器件,并做了大量的系统软硬件调试工作,最终完成了整体设计。

根据系统动力学模型设计控制算法,设计控制系统控制规律,主要包括两个控制回路姿态控制回路、位置控制回路。

在仿真软件平台上,进行控制算法验证及实验研究,优化飞行控制算法参数。

最后,设计实时性高的控制系统软件程序,进行相关实验调试工作,最终设计出能够实现一键飞行探测跟踪的四旋翼自主飞行器。

关键词:ATMEGA2560 瑞萨R5F523T5ADFM MPU6000陀螺仪超声传感器一、系统方案根据设计任务的要求,本系统包括飞行控制模块、驱动模块、飞行导航模块、测距模块等。

1、飞行控制模块的选择飞行控制模块是四旋翼自主飞行器的核心。

按照题目要求,飞行控制模块由ATMEGA2560处理器的开发板专门实现飞行控制算法。

为了实现自主飞行探测跟踪,必须要形成控制的闭环回路,必须要有检测和反馈系统状态的传感器,包括四旋翼的姿态、经纬度、航向、高度、空速、角速率等信号。

目前看来,国内外普遍应用MEMS器件来获取姿态、高度、空速、经纬度等信息。

此外这中间还需要有A/D采样电路、信号调理电路对采集的电信号进行必要的转换和简单的滤波。

针对四旋翼飞行器,控制方法有PID控制、反步法、滑模控制等飞行控制算法,我们采用经典的PID控制算法。

2、驱动模块的选择方案一:采用普通直流电机。

普通直流电机有价格低廉、使用简单等优点,但其扭矩较小,可控性差,此系统要求控制精度高、速度快、且质量要小,所以直流电机一般不能满足要求。

方案二:采用无刷直流电机,其具有响应速度快、较大的启动转矩,从零转速至额定转速具备可提供定转矩的性能。

2023年电子电路设计竞赛题目

2023年电子电路设计竞赛题目

题目01 多路数据采集系统一、设计任务设计一个八路数据采集系统,系统原理框图如下:主控器能对50米以外的各路数据,通过串行传输线(实验中用1米线代替)进行采集的显示和显示。

具体设计任务是:(1)现场模拟信号产生器。

(2)八路数据采集器。

(3)主控器。

二、设计规定1.基本规定(1)现场模拟信号产生器:自制一正弦波信号发生器,运用可变电阻改变振荡频率,使频率在200Hz~2kHz范围变化,再经频率电压变换后输出相应1~5V直流电压(200Hz相应1V,2kHz相应5V)。

(2)八路数据采集器:数据采集器第1路输入自制1~5V直流电压,第2~7路分别输入来自直流源的5,4,3,2,1,0V直流电压(各路输入可由分压器产生,不规定精度),第8路备用。

将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号,再经并/串变换电路,用串行码送入传输线路。

(3)主控器:主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。

采集方式涉及循环采集(即1路、2路……8路、……1路)和选择采集(任选一路)二种方式。

显示部分能同时显示地址和相应的数据。

2.发挥部分(1)运用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系;(2)尽也许减少传输线数目;(3)其它功能的改善(例如:增长传输距离,改善显示功能)。

三、评分意见项目得分基本规定方案设计与论证、理论计算与分析、电路图30 实际完毕情况50 总结报告20发挥部分完毕第一项15 完毕第二项15 完毕第三项10题目02 实用低频功率放大器一、任务设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。

其原理示意图如下:二、规定1.基本规定(1)在放大通道的正弦信号输入电压幅度为(5~700)mV,等效负载电阻RL为8Ω下,放大通道应满足:①额定输出功率POR≥10W;②带宽BW≥(50~10000)Hz;③在POR下和BW内的非线性失真系数≤3%;④在POR下的效率≥55%;⑤在前置放大级输入端交流短接到地时,RL=8Ω上的交流声功率≤10mW。

22年电赛题目报告目标控制

22年电赛题目报告目标控制

22年电赛题目报告目标控制摘要:1.电赛背景及目标控制2.22 年电赛题目概述3.目标控制的实现方法4.目标控制的应用实例5.总结正文:【电赛背景及目标控制】电子设计竞赛(简称电赛)是一项针对电子工程专业学生的实践性科技活动,旨在培养学生的创新意识、动手能力和团队协作精神。

在电赛中,参赛选手需要设计并实现满足特定要求的电子系统。

目标控制作为电子设计竞赛中的一个重要领域,主要研究如何通过控制算法实现对系统状态的跟踪和调节。

【22 年电赛题目概述】22 年电赛题目要求参赛选手设计一个基于目标控制的电子系统。

具体来说,要求参赛选手设计并实现一个能够对输入信号进行处理,并根据设定的目标值对输出信号进行控制的系统。

在此基础上,参赛选手还需对系统进行性能优化,以满足特定的性能指标。

【目标控制的实现方法】目标控制主要依赖于控制算法来实现。

常见的目标控制算法包括:1.PID 控制:PID 控制器是一种基于误差反馈的线性时变系统,其通过比例、积分、微分三个环节的组合,对系统误差进行实时调节,使输出信号接近于目标值。

2.模型预测控制(MPC):MPC 是一种基于数学模型的控制算法,通过对未来一段时间内的系统状态进行预测,优化控制输入,使得系统输出尽可能接近于目标值。

3.自适应控制:自适应控制是一种能够自动调整控制参数的控制方法,能够适应系统不确定性,提高控制性能。

【目标控制的应用实例】目标控制在许多实际应用中都发挥着重要作用,例如:1.温度控制系统:通过目标控制,可以使得温度控制系统的输出温度尽可能接近于设定值,保证温度的稳定。

2.飞行控制系统:在飞行控制系统中,目标控制可以用于实现对飞行姿态、速度等参数的调节,确保飞行器飞行的稳定和安全。

3.电力系统:在电力系统中,目标控制可以用于实现对电压、频率等参数的调节,保证电力系统的稳定运行。

【总结】22 年电赛题目报告以目标控制为主题,要求参赛选手设计并实现一个基于目标控制的电子系统。

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2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统(A题)2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统(A题)摘要本次设计的开关电源模块并联供电系统由两个LM2596进行DC/DC变换,用8051单片机作主控芯片。

输入DC 24V,输出DC 8.0V,额定输出功率为32W,采用对等互补均流方式进行电流自动分配输出,具有过流和短路保护功能,系统转换效率达到70%以上。

关键词:DC/DC变换,并联供电系统,开关电源AbstractThe design of the switching power supply module consists of two LM2596 in parallel power supply system for DC / DC converter, with 8051 as main chip. Input DC 24V, output DC 8.0V, the rated output power of 32W, the application of the complementary stream are automatically assigned to the current output, with over-current and short circuit protection, system conversion efficiency of 70%.Keywords: DC / DC converter, parallel power supply systems, power目录1 方案论证与比较 (3)方案一恒流控制法 (3)方案二外部电路控制法 (3)方案三对等互补分流法 (3)2 系统设计与分析 (4)2.1总体框架分析 (4)2.2 单元电路设计 (4)2.2.1 降压电路设计 (4)2.2.2采样放大电路设计 (5)2.2.3 A/D转换模块设计 (5)2.2.4 控制模块设计 (5)2.2.5 负电压产生电路设计 (5)3 理论分析与计算 (5)3.1 DC/DC 变换器稳压 (6)3.2 电流电压检测 (6)3.3 均流方法 (6)3.4 过流保护 (6)4 软件设计 (6)5 系统测试 (7)5.1 测试仪器 (7)5.2 测试方法 (7)5.3 测试数据 (7)6 结论 (9)参考文献 (10)附录 (11)1 方案论证与比较方案一恒流控制法图1 恒流控制示意图系统由第二个LM2596接收到10K的电位器的反馈电压,实现恒流输出,不足的功率由第一个LM2596互补输出,实现电流分配。

优点:电路简单,稳定。

缺点:电流比例不稳定。

结论:只能完成基本部份,方案不可取。

方案二外部电路控制法采用两个DC/DC电源模块组成,在每一个输出模块加一个电流检测电路,产生反馈信号来调节每个模块的电流,从而达到均流的目的,该方案均流效果好,但是每个单元需附加一个电流控制电路,成为控制环路的一部分,需满足环路的总体要求,否则会降低单元的技术指标及工作稳定性,降低系统的动态响应特性。

优点:均流效果好。

缺点:电路复杂,稳定性较差。

结论:从稳定性上考虑,方案不可取。

方案三对等互补分流法系统由恒压输出模块和电流互补模块组成,让两个模块的输出电流分别流经两个0.1Ω水泥电阻,然后采样水泥电阻两端的电压,经过运算放大器放大电压后,使用A/D 模块(ADC0804)将模拟信号转换为数字信号传输给单片机,经过单片机运算后转换成电流,单片机根据收到的两个模块输出电流之和来判断输出电流之比,再通过电子开关控制运放来反馈给电流互补模块来实现电流互补,并按比例输出。

优点:输出稳定,代码执行效率高,调试简单,能够进行电流自动分配。

缺点:电路复杂,运放放大器需要负电压供电。

结论:综合考虑,该方案能实现题目要求,方案可行。

2 系统设计与分析2.1总体框架分析IN 过流保护图2 总体原理框图系统由恒压输出模块和电流互补模块组成,让两个模块的输出电流分别流经两个0.1Ω水泥电阻,然后采样水泥电阻两端的电压,经过运算放大器放大电压后,使用A/D 模块(ADC0804)将模拟信号转换为数字信号传输给单片机,经过单片机运算后转换成电流,单片机根据收到的两个模块输出电流之和来判断输出电流之比,再通过电子开关控制运放来反馈给电流互补模块来实现电流互补,并按比例输出。

2.2 单元电路设计 2.2.1 降压电路设计降压电路部分采用LM2596芯片实现,为后续电路工作提供所需的电源。

如图3所示。

LM2596具有很好的线性和负载调节特性。

由于该器件只需4个外接元件,可以使用通用的标准电感,极大地简化了开关电源电路的设计。

而且具有自我保护电路,输出电压在1.2V~37V 可调,输出电流可高达3A ,输入电压可达40V 。

本系统中LM2596输入DC 24V 电源,输出⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=121R R V V REF OUT ⎪⎪⎭⎫⎝⎛ΩΩ+=K K V REF 2.16.61≈8.0V (REF V =1.23V )图3 LM2596降压电路示意图2.2.2采样放大电路设计让两个DC/DC 模块的输出电流分别流经两个0.1Ω水泥电阻,然后采样水泥电阻两端的电压,经过运算放大器放大,实现电压采样。

2.2.3 A/D 转换模块设计A/D 转换模块使用ADC0804实现,ADC0804从采样电路得到信号后将其转换为数字信号并提供给51单片。

51单片ADC080410K150PFCLKINCLKRDB0-DB7CS WR 10KVccINTRRD Vin (+)+5VVin (-)10KAGND GND Vref/2图4 ADC0804数据转换电路示意图2.2.4 控制模块设计控制部分使用51单片与CD4066结合实现电路的自动控制。

51单片接受到来自ADC0804的信号后,单片机根据收到的两个模块输出电流之和来判断输出电流之比,再通过电子开关控制运放来反馈给电流互补模块来实现电流互补,并按比例输出。

详细控制图见系统总原理图。

2.2.5 负电压产生电路设计负电压产生电路使用LM2596完成,产生一个-5V 电源给运算放大器供电。

3 理论分析与计算3.1 DC/DC 变换器稳压DC/DC变换器稳压模块选用的芯片是LM2596,它是一款降压型开关电源芯片,内部集成PWM控制电路,通过接收到第四引脚的反馈来调节占空比,输出端由电感和电容虑波,从而输出稳定的DC-8V电源。

3.2 电流电压检测电流检测是由电流经过0.1欧的水泥时电阻两端产生的压降△U=I*0.1 ,然后再经过运放来进行放大20倍,最后经过电压跟随器出来的电压虑波后输给AD0804读取电流值。

3.3 均流方法ADC0804将模拟信号转换为数字信号并传输给单片机,经单片机运算后转换成电流,单片机根据收到的两个模块输出电流之和来判断输出电流之比,再通过电子开关控制运放来实现电流调节,实现按比例输出,在电流1A以下,可自动调整为1:1电流输出;在1A~1.5A之间实现1:2电流输出;在1.5A~3A之间,可以手动调节使电路输出电流为任意比;在3.5A~4.5A时,在控制下自动恢复到自动控制模式,并以1:1输出电流;当电流大于4.5A时,单片会控制相应开关断开电路,起到自动过流保护。

3.4 过流保护过流保护以51单片为核心,通过采样输出电流给A/D变换电路,然后将变换得到的数据传输给51单片,由51单片计算、判断输出电流的值,若大于4.5A则给LM2596的EN端一个高电平信号,使其停止输出,达到过流保护的目的,当系统检测到电流小于4.5A时恢复输出。

如图5所示。

传输转换判断控制图5 过流保护原理图4 软件设计程序流程图如图5所示。

图5 程序流程图5 系统测试5.1 测试仪器测试使用的仪器设备如表1所示。

表1 测试使用仪器与设备5.2接入负载(变阻箱)后接通电源,调节负载至需要阻值,用万用表测试输入电流、电压与输出电流、电压,并计算系统效率,具体数值见测试数据。

5.3 测试数据a.基本要求:(1)调整负载电阻在2欧姆,输出总电流是4A,I1=2A,I2=2A(2)效率测量(3)调整负载,输出电流总和I=1.0A(4)调整负载,输出电流总和I=1.5Ab.发挥部分(1)调整负载电阻,输出电压U=8.0±0.4V(2)调整负载电阻,输出电压U0=8.0±0.4V,I=4.0A(4)调整负载电流至电路停止工作。

6 结论本系统能较好的完成基本部分和发挥部分,输出电压8V,均流效果好,误差在±1.7%以内,工作状态稳定,过流及短路保护准确,具有过热保护功能,转换效率达71.82%。

参考文献[1]杨素行,《模拟电子技术基础简明教程》,第三版,高等教育出版社,2006年出版。

[2]何希才,《常用集成电路应用实例》,第一版,电子工业出版社,2007年第一次印刷。

[3]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2005》,第一版,北京理工大学出版社,2007年第一次印刷。

[4]黄智伟,王彦,陈文光,《全国大学生电子设计竞赛训练教程电子》,电子工业出版社,2005。

[5]黄继昌,乔苏文,张海贵,《电源专用集成电路及其应用》,人民邮电出版社,2006。

10附录系统总原理图11。

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