2011全国大学生电子设计大赛解析
2011年全国大学生电子设计大赛A题报告(开关电源模块并联供电系统)
2011年全国大学生电子设计大赛A题报告(开关电源模块并联供电系统)开关电源模块并联供电系统（A题）学校：西安电子科技大学作者：邵明绪孙永强杨福荣指导教师：谢楷摘要：本作品以MSP430单片机以及TL494控制器为核心，采用电流内环-电压外环的双环路控制方式实现高精度、任意比例的均流功能，采用了同步Buck拓扑结构提升DC-DC 转换效率至95%左右，利用数字校准技术及PID 控制算法使得输出电压误差小于30mV，均流误差小于0.2%。
完成了任务要求的所有功能，各项指标均超出了任务要求，并且扩展了双电源冗余热备份、输出电压设置功能。
关键词：开关电源，均流，同步降压，PID算法Abstract: A current sharing system based on MSP430 (MCU) and TL494 (PWM controller) is presented in this manuscript. The function of current sharing with high accuracy and arbitrary proportion setup is accomplished by means of dual-loop control technology, which adopts an internal current feed back loop and an external voltage feedback loop. The synchronous buck topological structure is employed to reduce the loss of DC-DC, which results a total efficiency up to 95%. Attribute to the digital calibration and PID control algorithm, the error of output voltage is less than 20mV and the accuracy of current-sharing is superior to 0.2%. The system described in this article exceeds all the expected technical requirements. In addition, the extended functions of hot standby redundant and output voltage setting are also implementedKey word: Switching power supply, Current sharing, Synchronous buck, PIDalgorithm一、方案论证与比较1.1 DC/DC拓扑结构方案：方案1：根据题意，DC/DC的输出电压低于输入电压因此采用降压拓扑（Buck）结构。
2011全国大学生电子设计竞赛”新闻发布会
昨天下午（6月7日）“瑞萨杯2011全国大学生电子设计竞赛”新闻发布会在竞赛秘书处单位北京理工大学举行，从而拉开了本届大赛的序幕。
教育部高等教育司、工业和信息化部电子信息司相关领导，全国大学生电子设计竞赛组委会主任、两院院士、北京理工大学名誉校长王越，协办单位瑞萨电子（中国）有限公司大中国区总经理兼CEO郑力先生等出席了此次新闻发布会。
自2009年起，将由NEC电子在中国的子公司NEC电子（中国）有限公司独家赞助、由中国教育部高等教育司及工业和信息化部人教司主办的全国大学生电子设计竞赛。
2009年“NE C电子杯全国大学生电子设计竞赛”成功举办，在广大高校师生及社会中取得了良好的反响。
2010年4月1日，NEC电子和瑞萨科技合并，成立了全新的瑞萨电子，2011全国大学生电子设计竞赛正式更名为“瑞萨杯2011全国大学生电子设计竞赛”。
全国大学生电子设计竞赛始于1994年，它采用“政府主办、专家主导、学生主体、社会参与”的运行模式，与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合，有效地推动课程教学、教学改革和实验室建设的共同发展，并通过理论联系实际，全面检验和加强了参赛学生的理论基础和实践创新能力，在全国具有广泛的影响力。
在2009年“NEC电子杯全国大学生电子设计竞赛”中，共有30个省区、938所高校、8766支代表队、26,298名学生参赛，受到各高校及社会各界的广泛关注，已成为国内电子信息类学科竞赛中规模最大、持续时间最长、影响度颇高的大学生学科竞赛。
今年预计将有超过3万名学生参赛，将是历届大赛中规模最大的一次。
竞赛组织、命题、评审和宣传工作全国大学生电子设计竞赛组委会副主任兼秘书长、北京理工大学副校长、教授赵显利讲话表示“瑞萨杯--2011全国大学生电子设计竞赛”到现在为止基本上已经准备就绪，竞赛目的是全国大学生电子设计竞赛是在教育部高等教育司、工业和信息化人教司共同主办之下的全国性的大学生科技竞赛活动，目的在于按照紧密结合教学实际，着重基础，注重前沿的原则，促进电子信息类专业和课程的建设，引导高等学校在教学当中注重培养大学生的创新能力、协作精神，加强学生的动手能力培养和工程实践的训练，提高学生针对实际问题进行电子设计和制作的综合能力，吸引和鼓励广大的学生踊跃参加课外科技活动，为优秀的人才脱颖而出创造条件。
2011年全国大学生电子设计竞赛
2011年全国大学生电子设计竞赛LC谐振放大器（D题）【本科组】摘要LC谐振放大器是利用三极管放大，LC并联谐振回路选频来实现放大的，由衰减器、三极管共射放大电路、LC谐振回路和AGC自动增益控制电路组成。
为了便于测试，用衰减器衰减输入信号，三级晶体管放大信号，LC谐振回路选频，放大特定频率的信号，AGC自动增益控制电路保证增益基本稳定。
共射电路有电压增益大的特点，适用于高频电路中。
此设计的三级单调谐电路可实现：（1）将衰减后的微弱信号放大80DB；（2）LC谐振回路可产生15MHz的谐振频率；（3）第一级放大电路的输入电阻可控制在50Ω左右；LC谐振放大器是低压、低功耗的放大器，节省了能源，其高增益使得在放大这一块得以更好的应用。
关键词：LC谐振放大器，增益，通频带，矩形系数1.系统方案论证与选择1.1 LC谐振放大器的论证与选择方案一：LC谐振放大器可以用集成芯片，外加LC谐振回路来完成，但其要求的频率较高，输入信号较小，低功耗，且用3.6V电压供电，要找到合适的芯片是有难度的，而且成本较高，很多仿真出来的电路都难以实现其功能和达到其指标。
方案二：采用分立元件做的LC谐振放大器更容易实现，但要慎选三极管，选择低功耗的，小于100mA的，要尽量减少三极管的数量。
用分离元件降低了成本，用的都是常用的电阻电容。
通过以上论述，选择方案二更可行。
1.2 LC谐振放大器的原理图LC谐振放大器的基本原理方框图（图1）图1 LC谐振放大器的基本原理方框图输入信号经衰减器衰减，由三级晶体管放大信号，经LC谐振回路选频输出特定信号，AGC反馈电路保证信号稳定输出。
2．各模块的选择2.1 衰减器的选择衰减器可以用专用的固定衰减器，但其成本高，由于时间的限制，也不现实。
故选用电阻网络。
为满足其要求，选取电阻时要选用千分之一精密电阻。
本电路中用π型电阻网络来实现（图2）。
图2 π型电阻网络来实现信号从左端输入，经过π型网络降压，衰减后的信号从右段输出。
全国大学生电子设计竞赛组委会会议
2011年8月13日，全国电子设计竞赛各赛区组委会负责人会议在京胜利召开！大会由副秘书长胡克旺教授主持。
全国大学生电子设计竞赛组委会主任，两院院士王越发表了热情洋溢的讲话。
在讲话中，王院士谈到了大赛试题的思路，围绕教育改革，加强基础知识，基本理论，结合当前前沿科技，突出节能，环保。
为了保证大赛的公平和公正，本次大赛还进行了一些改革，首先，对于各地区的大赛一等奖，全部参加9月13日的综合测评，是全封闭的。
其次，对于各赛区的二等奖进行抽查。
大赛的赞助商--瑞萨公司的技术总监在会上介绍了瑞萨公司和瑞萨公司在今年非常困难的情况下，坚持赞助大赛不动摇。
在上午，讲得最多的是大赛副主任赵显林教授从如何组织方面讲解了《2011年全国大学生电子设计竞赛实施过程说明》（见附件）下午，全国大学生电子设计竞赛专家组组长，北航的张晓林教授从技术方面解读《2011年全国大学生电子设计竞赛实施过程说明》。
张教授主要谈到了今年大赛的一些变化。
1，确定试题的时间推迟。
今年8月31日考试，30日试题才能确定。
2，分数的变化。
今年的大赛论文分数降为20分，多出的30分给综合测评，其余的100分不变，基本制作和提高部分各50分。
其中的120分由各地方赛区专家组成员打分，综合测评的30分则由大赛组委会专家组来打分。
关于试题，张教授强调，还是考查学生综合运用的能力和实验的综合技能，也就是基本部分上手容易，而发挥部分上不封顶。
对于大赛试题，，张教授也提到：1，综合题。
涵盖单片机，可编程器件等。
2，电子技术，自控，通信等专业的基础部分。
3，专门的模拟电路，数字电路，电力电子技术（36V/2A）。
4，新型集成电路的应用。
5，常用电子产品和电子仪器的初步设计。
在最后，张教授及大赛组委会的老师和地方赛区组委会的老师就综合测评的组织和细节问题进行了激烈的探讨。
注：1，关于元件清单，8月24，25日大赛组委会在网站上公布。
《2011年全国大学生电子设计竞赛实施过程说明》中有说明。
11年电子设计大赛
2011年全国大学生电子设计竞赛LC谐振放大器（D 题）【本科组】2011年9月3日摘要本设计将题目的基本要求作为指标，并在尽量实现发挥部分的前提下，设计制作了基本满足要求的LC谐振放大器。
该设计中，衰减器部分由一个倒L型电阻网络实现40dB固定衰减；放大器部分利用两个2SC9013三极管构成前级的两级放大，并组成电流反馈对，实现约60dB的增益，再后接一个由2SC9018三极管构成的射极跟随器电路，提升设计的带负载能力。
该设计整个系统的稳定性好、低功耗、设计简单，性价比高，具有较好的性能指标。
关键词：三极管，增益，简单，低功耗目录一系统方案设计与论证................................................................................. 错误!未定义书签。
方案一....................................................................................................... 错误!未定义书签。
方案二....................................................................................................... 错误!未定义书签。
方案三....................................................................................................... 错误!未定义书签。
方案比较................................................................................................... 错误!未定义书签。
2011全国电子设计大赛赛后报告
2011年全国电子设计大赛赛后报告经过两个月的努力，此次比赛终于结束了。
这次比赛由我们组三个人的共同努力和老师的指导下很荣幸获得了省级一等奖。
虽然获得了奖，但是自身还是存在很多问题。
现在就从假期准备到比赛结束进行总结。
我组准备的是控制类的题目，所以在假期的时候一直都是拿小车来做例子一点点的练习。
小车可以分为两种，一种是步进电机驱动小车，另一种是直流电机驱动小车。
我们准备的是直流电机驱动小车，所以我主要说一下直流电机驱动小车，直流电机速度要比步进电机快，但是对直流电机的控制是很难的。
走直线一直是直流电气最难的事情，这个问题我们用过纯程序控制，在短距离内效果还不错，可是距离大于两米误差就很大了。
还用过码盘控制，用的是42个尺的码盘，用光电开关检测。
可是这也不能达到预想的目的，最好状态就是在所在直线左右做波浪运动。
由本人总结直流小车本身不需要做太多的控制，最重要的还是对传感器应用。
传感器在比赛中得到了很多应用，主要有寻线传感器，壁障传感器，超声波测距传感器，无线模块，角度传感器，和电子罗盘等等。
对应相应的题目可以用壁障传感器和循迹传感器把直流小车调的很准确，还有角度等都能为直流小车带来准确性。
在假期校园内看不到几个人，只有我们的身影穿梭在实验室与餐馆之间，我们每天大多数的时间都在实验室度过，包括晚上睡觉。
这样的条件让我们适应了在比赛时4天3夜。
在8月31号早上八点题目下来我们就开始紧张在比赛当中，首先是每组的三个人凑在一起讨论应该做什么题目，我组选得是自由摆的平板控制系统，当我们选定题目时就开始组织方案。
经过讨论和老师的建议我们确定了大概三个方案。
第一方案就是用角度传感器来控制平板的平衡，这样就要用到AD模数转换。
第二方案是用划线变阻器，也是通过检测阻值大小，用AD转换来检测信号。
第三方案就是用码盘，用循迹模块检测码盘的黑白线条来控制平板的平衡。
由于角度传感器没有调出来，所以当时选得是第二方案。
确定方案之后就开始实行，分配任务，我负责把硬件组装好。
2011电子设计大赛分析 总结
2011仪器器件清单分析（全）——决战2011全国大学生电子设计竞赛决战2011全国大学生电子设计竞赛——仪器器件清单分析2009 、1.基本仪器清单 20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入）20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入）60MHz双通道数字示波器 60MHz双通道数字示波器低频信号发生器（1Hz~1MHz）低频信号发生器（1Hz~1MHz）高频信号发生器（1MHz~40MHz）标准高频信号发生器（1MHz~30MHz，可输出1mV小信号）函数发生器函数发生器（10 MHz，DDS）低频毫伏表低频毫伏表高频毫伏表高频毫伏表普通频率计 100 MHz频率计失真度测试仪失真度测试仪直流稳压电源直流稳压电源秒表秒表2米卷尺量角器四位半数字万用表四位半数字万用表单片机开发系统及EDA开发系统单片机开发系统及PLD开发系统扫频仪（15MHz）扫频仪（20MHz）低频扫频仪100℃温度计20112.主要元器件清单单片机最小系统板单片机最小系统板A/D、D/A转换器 A/D、D/A转换器运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器可编程逻辑器件及其下载板可编程逻辑器件及其下载板显示器件显示器件小型电动车小型电动车小型继电器小型继电器小型步进电机漆包线漆包线电子开关高频磁芯电阻器：30Ω/30W，36Ω/30W 滑线变阻器（100Ω/2A、10Ω/5A）变容二极管（2pF~30pF）光电传感器光电传感器角度传感器超声传感器大功率电阻（2Ω/36W、10Ω/36W等）无线收发模块无线收发模块红外收发管隔离变压器：额定功率50W，3个绕组变比n1:n2:n3=20:10:1,电流依次为I1=1.5A、I2=3A、I3=0.1A 小型直流风扇控制类每届电设，做控制类题目的同学都是最多的，这我在之前文章中好几次都说到了。
先来分析控制类清单。
需要注意的几个大变化，我在第一弹中已经用红色标记出了：仪器里面增加了量角器和温度计；元器件里面增加了一大堆，步进电机、角度传感器、超声传感器、红外收发管、小型直流风扇。
2011年全国大学生电子设计竞赛报告
智能小车摘要80C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
本文介绍的是如何使用80C51单片机实现两车的通信和交替领跑，目录第一章方案设计与论证 (3)一调速系统 (3)四系统原理图 (3)第二章硬件设计 (4)一 80C51单片机硬件结构 (4)二最小应用系统设计 (4)三前向设计 (4)四后向设计 (5)第三章软件设计 (9)一系统总体软件设计 (11)二电机驱动算法 (11)三寻迹算法 (11)四测速算法 (11)五软件抗干扰设计 (5)六“看门狗”技术 (6)七可编程逻辑器件 (9)第四章测试数据、测试结果分析及结论 (11)参考文献 (12)附录 A 程序清单 (12)附录 B 硬件原理图 (12)第一章方案设计与论证根据题目要求，确定如下方案：…………这种方案能实现对智能小车的运动状态进行控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。
一直流调速系统方案一：串电阻调速系统。
方案二：精致可控整流器。
简称V-M系统。
方案三：脉宽调速系统。
旋转交流系统发电机拖动直流电动机实现变流，由发电机给需要调速的直流电动机供电，调节发电机的激磁电流即可改变其输出电压，从而调节电动机的转速。
改变激磁电流的方向，则输出电压的极性和电动机的转向都随着改变，所以G-M系统的可你运行是很容易实现的。
该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台机磁发电机，设备多、体积大、费用高、效率低、维护不方便等缺点。
且技术落后，因此搁置不用。
V-M系统是当今直流调速系统的主要形式。
它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，可实现平滑调速。
V-M系统的缺点是晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可你运行造成困难。
它的另一个缺点是运行条件要求高，维护运行麻烦。
最后，当系统处于低速运行是，系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流危害附近的用电设备。
2011全国大学生电子竞赛最完美设计报告
2011全国大学生电子设计竞赛《设计报告》题目：帆板控制系统摘要：自动控制系统在机械、机器人平衡运动控制研究中有着举足轻重的作用和地位，国内外都有进行广泛的研究，在实际生活、军事、工业生产中的应用更是非常广泛。
本项目是设计一个帆板控制系统，编写基于STC89C52单片机控制程序，通过对电机的转速控制，调节风扇的风力大小，从而改变帆板的转角θ，再用角度传感器测试θ的数据，传送到单片机，并用LCD1602的液晶显示器实时显示数据。
关键词：MMA7455角度传感器 STC89C52单片机智能控制帆板Windsurfing Broad Control SystemAbstract：Automatic control system is acted as an important role in the mechanical, robotic motion control balance research. Extensive research has been carried out in human life, military, industrial production. The project is proposed to design a windsurfing broad control system based on a MCU STC89C52 programming. By controlling the motor’s rotating speed, different wind speed can be produced, which results in changing the windsurfing broad position, turning angle θ. MMA7455 angle sensor is used for angle detection and transfer the data to the MCU, while the turning angle θ can be displayed on LCD(LCD1602) in real-time.Key word：MMA7455 angle sensor, STC89C52, Intelligent control, Windsurfing目录一. 设计要求 (3)1.基本要求 (3)2.发挥部分 (3)二. 方案的设计与论证 (3)1.总体方案的描述 (3)2.各模块系统电路的比较与选择 (3)三. 硬件电路设计与分析 (7)1.硬件系统组成及方框图 (7)2.主要模块电路设计与分析 (7)四. 系统程序设计与工作流程 (10)1.检测角度传感器子程序 (10)2.扫描按键子程序 (11)3.调制PWM脉宽中断子程序 (11)4.主程序 (12)五. 理论分析及测试结果 (12)1.风扇控制电路 (12)2.倾角检测原理 (12)3.控制算法 (12)六. 测试方案及结果分析 (13)1.测试方法 (13)2.测试仪器 (13)3.测试结果分析 (13)七. 结论 (13)一、设计要求1、基本要求（1）用手转动帆板时，能够数字显示帆板的转角θ。
2011电赛全国一等奖报告
2011年全国大学生电子设计竞赛智能小车（C题）【本科组】2011年9月3日摘要为了满足可以实现自动驾驶、超车功能的智能小车，进行了各单元电路方案的比较论证及确定，系统以飞思卡尔XS128系列作为智能车的控制核心，通过激光，红外等传感器采集路面信息从而对智能车智能控制，通过蓝牙无线进行两车之间的信息通信，具有稳定，通信速率快的特点，对于小车的动力部分，采用MOS管的H桥进行驱动，驱动电流大。
经测试，系统基本完成了题目要求。
关键字：智能小车XS128 超车控制自动驾驶abstractIn order to meet can achieve automatic driving, overtaking the intelligence function on the car, each unit circuit of the scheme more arguments and sure, system to XS128 series as a smart car freescale control core of laser, infrared, through such as road sensors to collect information and the intelligent car intelligent control, through the bluetooth wireless two car of information communication between, has the stable rate, communication features faster in car, the drive part, USES the MOS pipe of the H bridge drive, drive current big. According to the test, the system has basically completed the topic request.Key word: intelligent car XS128 overtaking control autopilot目录1系统方案 (1)1.1传感器方案的论证与选择 (1)1.2无线方案的论证与选择 (1)1.3 测速方案的论证与选择 (1)1.4 控制系统的论证与选择 (2)2系统理论分析与计算 (2)2.1 控制理论的分析 (2)2.1.1 PID算法 (3)2.1.2 PID计算 (3)2.2 红外测距的计算 (4)2.2.1 红外测距所得到的电压 (4)2.2.2 红外测距AD值与距离的关系 (4)2.3两车之间通信方法 (4)2.3.1两车之间通信方式 (4)2.3.2通信信息 (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电源子系统框图与电路原理图 (7)3.1.3 传感器电路原理图 (7)3.1.4电机驱动 (8)3.2程序的设计 (8)3.2.1程序功能描述与设计思路 (8)3.2.2程序流程图 (9)4测试方案与测试结果 (10)4.1测试方案 (10)4.2 测试条件与仪器 (10)4.3 测试结果及分析 (11)4.3.1测试结果(数据) (11)4.3.2测试分析与结论 (11)附录1：电路原理图 (12)附录2：源程序 (13)智能小车（C题）【本科组】1系统方案本系统主要由激光模块、红外模块、无线模块、电机驱动模块、电源模块组成。
2011年电子设计竞赛设计报告(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）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。
2011年全国大学生电子设计竞赛
帆板系统支架模型
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单片机选型
根据设计要求，系统输入输出接口小于 个 根据设计要求，系统输入输出接口小于20个，实 现功能有限，响应速度没有太高要求， 现功能有限，响应速度没有太高要求，编制的程 序较小，不需要太大的存储空间。 序较小，不需要太大的存储空间。STC89系列单 系列单 片机32个 接口， 存储空间 通用性广、 存储空间、 片机 个I/O接口，4K存储空间、通用性广、 接口 价格低廉，完全满足要求。 价格低廉，完全满足要求。
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电机驱动模块的论证与比较 方案一： 方案一：传统的功率三极管作为功率放大器的输 出控制直流电机。驱动电路结构和原理简单， 出控制直流电机。驱动电路结构和原理简单，成 本低，采用分立元件，电路可靠性差。 本低，采用分立元件，电路可靠性差。 方案二：采用L298N作为驱动芯片。L298N是 方案二：采用 作为驱动芯片。 是 作为驱动芯片 一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片， 一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，集成度 电路简单，控制方便可靠。 高，电路简单，控制方便可靠。用该芯片作为电 机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。 机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。且由 L298N结合单片机 结合单片机PWM控制可实现直流电机转 结合单片机 控制可实现直流电机转 速精确控制。 速精确控制。 综合考虑分析，采用方案二。 综合考虑分析，采用方案二。
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2011全国大学生电子大赛开关电源模块并联供电系统(A题)论文方案
2011年全国大学生电子设计竞赛开关电源模块并联供电系统（A题）【XX组】2011年9月6日摘要本设计是要求制作一个由两个小功率DC/DC 模块构成的并联供电系统。
综合考虑题目基本部分和发挥部分的要求。
可以看出该供电系统要求有较高的效率和稳定的电压电流输出。
最主要的目的是达到供电系统自动均流的效果。
我们根据以上要点设计了一个模拟电路和数字电路相结合的系统。
模拟电路部分采用双端驱动集成电路——TL494来完成。
数字控制系统由单片机STC12C5A60S2、DA模块、高精度放大模块、以及按键设定模块和1602液晶显示组成人机交互界面。
其组成电路可以实现以下几个功能：1.控制DC/DC模块的输出电流，使其按比例输出2.测试输出电流并显示3.比较两个DC/DC 模块的输出电流并显示比值。
关键词：TL494 单片机STC12C5A60S2 1602液晶显示开关电源模块并联供电系统（A题）【XX组】1系统方案本系统主要由DC/DC 模块、控制模块、DA转换模块、液晶显示模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1 DC/DC模块的论证与选择方案一：采用电压控制脉宽调整技术，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：采用电流控制脉宽调制，此技术相比传统的仅有输出电压反馈的PWM 系统比较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性能有了明显的改善。
一使系统具有快速的瞬态响应及高速的稳定性，二，输出电压精度很高。
三，具有内在的对功率开关电流的控制及限流能力。
四，具有良好的并联运行能力。
综合以上两种方案，选择方案二。
1.2 控制系统的论证与选择方案一、采用AT89C51单片机进行控制。
AT89C51价格低廉，结构简单,且资料丰富；但是51单片机系统资源有限，8位控制器，运算能力有限,无法达到较高的精度。
2011 年全国大学生电子设计竞赛实验报告
利用RC充放电模拟三角波，通过两个电位器分别来调节周期和峰峰值至实验要求的值。达到合理利用现有资源高效达到要求的目的。因此我们采用方案二。
题目要求三角波发生器产生的周期为T=0.5ms，Vpp=4V的类似三角波。我们由公式T=2*R14*C1*ln（1+2*R3/R15）另外运放1端输出电压设为U,则Uo1=（R15/(R15+R1））*U。选取电容为较常见的47nf,计算得R1=2R14；R14=0-5K，所以取R1为0-10k；得到R15=0-10K;
三、实验器材
（一）实验仪器
•万用表
•直流稳压电源
•示波器
•低频函数信号发生器
•电烙铁
（二）实验元件
基本部分：通用电路板一块、LM324一片、电位器4个，电阻，电容，细导线，焊锡丝等若干。
四、实验原理
1. 类似三角波的产生可利用方波产生电路中的RTCT充放电的波形。
2.加法器、滤波器（低通）、比较器电路见模拟电路教材。
2.自制三角波产生器产生T=0.5ms（±5%），Vp-p=4V的类似三角波信号 ，并加至加法器的另一输入端。
3.自制加法器，使其输出电压Ui2= 10Ui1+Uo1。
4.自制选频滤波器，滤除 频率分量，得到峰峰值等于9V的正弦信号 ， 用示波器观察无明显失真。
5.将 和 送入自制比较器，其输出在1KΩ负载上得到峰峰值为2V的输出电压 。
相频响应表达式表明，当=0时， ；当时， 。显然，这是低通滤波电路的特性。由幅频响应表达式可画出不同Q值下的幅频响应，如图3所示。
图3
由图可见，当Q=0.707时，幅频响应较平坦，而当Q>0.707时，将出现峰值，当Q=0.707和 =1情况下， ；当 =10时， 。这表明二阶比一阶低通滤波电路的滤波效果好得多，所以采用此方案。设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率fo=500Hz，试确定电路中有关元件的参数值,根据实验过程中发现仅仅2阶波形会被高频信号干扰，所以在输出再加一个低通滤波。
决战2011全国大学生电子设计竞赛——试题归纳及攻略
决战2011全国大学生电子设计竞赛——试题归纳及攻略全国大学生电子设计竞赛从1994年的首届试点到2009年已经成功地举办了9届。
从9届电子设计竞赛的试题来看，大体上可以归纳成如下几种类别，即：电源类，信号源类，高频无线电类，放大器类，仪器仪表类，控制类。
其中电源，信号源，仪器仪表相类似，放大器，仪器仪表也有相类似处，控制类比较独立，无线电类也较独立。
我们建议队伍的选题应当要以自身专业的优势为主，通信专业的同学可以选择无线电类，自动控制专业的同学可以选择控制类，电气专业的同学可以选择电源类，电子专业的同学可以选择仪器仪表、放大器之类。
当然也不是绝对，但最好是选择自己熟悉的方向，这样可以节省很多宝贵的时间，也更容易上手，毕竟有了相应的知识基础了。
随着时代的前进，现代电子设计理念的更新，大赛题目的难度、手段、涉及的知识点，都是越来越综合，越来越与实际中可能会遇到的难题相类似。
甚至在以后的试题中，完全有可能将一个大的工程项目简单化后，用来作为竞赛题目。
但是不管如何，即使是现在再厉害工程师，他们也都是从小处开始学起，一点一滴积累才会有今天的成就。
很多同学在准备电设的时候，会有感觉，不知道该如何准备，或者说知道大体的方向，知道自己队伍要做什么，但是具体到电路模块的时候，又开始迷糊，不知道这个做了有没有用，不知道那个不做有没有关系。
下面，我们就从历届的题目上展开分析，我们现在究竟该准备那些知识和电路。
对电设来讲，历届的题目类型大致可以分为上述的几类，这个不是一家之言，从很多的辅导书或者辅导帖子上都可以看到。
但是，为什么这样来分类呢？很显然，每一种同类的题目肯定具有内在联系，甚至可以说具有继承发展的关系，其涉及到的知识点，电路，解决思路都是相类似的，这样才有提前准备的可能性。
下面，我们将就上述的几种类型，参考历届题目以及一些优秀的作品，来看看究竟这些类型的题目具有怎样的联系，我们又该如何利用这种关系来准备我们11年的竞赛。
2011全国大学生电子设计竞赛必备知识
2011年全国大学生电子设计竞赛进度安排一、第一阶段（2月至6月），报名、征题工作(1) 2月底-3月上旬召开2011年全国大学生电子设计竞赛启动工作会议，并由全国竞赛组委会发出《关于组织2011年全国大学生电子设计竞赛的通知》。
(2) 3月中旬各赛区按《关于组织2011年全国大学生电子设计竞赛的通知》精神，完善2011年全国大学生电子设计竞赛赛区竞赛组委会和专家组。
各赛区向本地区高校转发有关文件，制定赛区工作计划，组织指导本赛区各高校竞赛准备工作。
(3) 3月底-4月初召开全国专家组工作会议。
(4) 各赛区竞赛组委会根据《2011年全国大学生电子设计竞赛命题原则及要求》，广泛发动各高等学校、科研单位及有关企事业单位征集本届竞赛题目，并经赛区专家组初选之后，于5月30日前通过电子邮件报送全国竞赛组委会秘书处。
(5) 5月底-6月初召开全国专家组工作会议。
(6) 6月上旬各赛区将2011年全国大学生电子设计竞赛赛区竞赛组委会和专家组名单报全国大学生电子设计竞赛组委会秘书处备案，赛区竞赛组委会及专家组名单请注明所有成员的单位、职称、邮编、电话（办公室与住宅）、手机、电子信箱等，以方便联系。
(7) 6月份各赛区组织学生报名，并于6月30日前将本赛区报名情况（填写《2011年全国大学生电子设计竞赛赛区报名汇总表》，网站下载），报全国竞赛组委会秘书处备案。
学生参赛名单以进入赛场时为准。
二、第二阶段（7月至9月），命题、评审工作(1) 7月份，召开全国专家组工作会议，初步确定竞赛题目基本方向，审议竞赛题目基本框架。
(2) 8月13日至8月14日，召开全国大学生电子设计竞赛组织工作会议；部署竞赛事宜，包括宣传竞赛规则及竞赛期间有关注意事项。
(3) 8月20日至8月29日，召开全国专家组命题工作会议，编制并确定2011年全国大学生电子设计竞赛题目，报全国竞赛组委会审批，同时，制定评分标准及有关评分原则、表格等。
电子设计竞赛2011_TIP
2011全国大学生电子设计竞赛TIP2011年7月23日在河南南阳，由河南省教育厅主办的河南省高校全国大学生电子设计竞赛研讨会上，全国大学生电子设计竞赛专家组组长，北京理工大学罗伟雄教授在会上详细谈了今年的全国大学生电子设计竞赛的基本要求及赛题特点。
其相关精神，总结如下：1、赛题数量减少，大概5题；难度有所降低，题型突出基础知识（模拟电路、数字电路，和单片机应用）的综合应用能力的考核，降低专业特性和专业特色，降低直接应用性特性（也是降低专业特色的一个方面）。
原因：今年要回归电子设计竞赛的初衷，即突出基础知识的综合应用能力，主要包括模拟电路、数字电路，和单片机应用。
而不会像2009年及之前的专门为特定专业出题（如自动化控制，通信等）。
所以，今年的题型更具一般性，更能兼顾各专业的基础知识的教学，即能保证任何相关专业的学生都能作的赛题。
过去的恶性循环是，赛题越来越难，原因是赛题一旦公布，许多学校就有大量的后续团队，甚至各大相关的公司都介入竞赛，帮助完成赛题，结果导致下届竞赛不得不加大赛题的难度，结果却脱离了竞赛的初衷。
因此今年的题型和难度都有所变化，但为了滤除可能的作弊，将于9月13号再对得奖队搞一个全封闭型竞赛。
2、由于有飞思卡尔竞赛，及降低专业属性，故小车控制类题不会有（此偏工业控制），无线通信类题不会有（此题偏通信）。
但电路匹配网络、电源设计类题可能有。
3、没有纯数字或纯模拟的题；4、赛题更多偏向于硬件设计，与单片机相关的软件设计内容一定有，但不会多，量也不会大。
因为软件设计量太大，容易导致作弊，或外部协作力量的介入，对竞赛评判不利，所以诸如DSP、嵌入式系统等太偏软件设计的赛题不会有；5、新技术新器件仍然鼓励使用，但并不额外加分。
与数字电路相关的设计可利用FPGA/CPLD及其相关小系统上完成；6、SOPC技术的应用只突出适用性。
即赛题不会提出用什么技术，只要能按要求完成，任何技术都可以。
罗教授特别提到，SOPC实际上就是一个FPGA加一个内部的单片机。
2011年全国电赛E题解析
3 典型方案 ——内容
3.1 m序列的产生
数据率控制 LFSR TTL电平和幅度控制
3.2 曼彻斯特编码
编码的实现 同步问题
3.3 滤波器
运放方案 专用芯片方案 增益级和增益控制
3.4 同步信号提取
锁相环方案
3 典型方案 ——3.1 m序列的产生
数据率控制
在FPGA中，应该使用同步逻辑，工作频率的控制不应采用 “时钟分频”，而应使用“时钟使能”，并尽量让所有模块使 用同一个时钟。
2 题目解析 ——2.2 发挥部分要求
曼彻斯特编码
码率增倍（“1”→“10”、“0”→“01”）； 无直流成分，包含位同步信息（为后面恢复时钟的要求做铺
垫）； 可由原码（NRZ码）与时钟异或得到，在实现时应注意竞争冒
险，采取同步方式。
2 题目解析 ——2.2 发挥部分要求
提取同步信号（恢复时钟）
2 题目解析 ——2.2 发挥部分要求
提取同步信号（恢复时钟）
锁相环
采用双触发器鉴频，锁定范围大
编码输入相位超前时，环路滤波计数器 加计数，数控振荡器计数步进（相角步 进）增加，输出频率增加。 NCO初始化频率取决于环路滤波计数器 的初始值。
曼彻斯特编码的“频率”？
NRZ中的“0”→曼码码元中央的上跳沿 NRZ中的“11”→曼码码元边缘的上跳沿 “0”的出现概率：50% “11”的出现概率：25% 曼码的频率 = 码率×75% 要还原同步信号，需要做4/3倍频
后文有伪随机噪声10Mbps的码率要求，故均采用CPLD/FPGA比 较合适。
允许的码元周期的最大误差：1/100k – 1/101k = 99ns，1/99ns = 10.1MHz，因此CPLD/FPGA的工作时钟大于10.1MHz即可保证 1%的码率误差。
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南京林业大学第二组简易小车（C题）摘要：本设计以设计题目的要求为目的，采用STC单片机（STC12C5604AD）作为智能小车的控制和检测核心，实现小车的路线识别、快慢速行驶等功能，采用SRWF-501无线通信模块实现两辆小车的无线通讯，选择正确的行进路线超车等功能。
采用反射式光电传感器(ITR200001-T)感知与木工板面颜色有较大差别的胶带边框作为引导。
运用高电压大电流的全桥驱动芯片L298N作为电机驱动芯片，驱动电机采用直流减速电机，电机控制方式为单向PWM控制。
整个电路设计简单，可靠性高。
关键词：智能控制光电检测无线通讯 PWM脉宽调制智能小车Simple Intelligentized Electric Motors Automobile Abstract ：This design that focus on the competition task as the purpose, based on the single chip, STC12C5604AD, which is the center of controlling and detection of the intelligent car, to achieve the function of track identification and alterable speed. The design is used the wireless model SRWF-501 to realize two intelligent cars’ wireless communication and choosing the right movement track to overtake. To use the reflected photoelectric sensor and the rubber belt frame which has an obvious distinguish with the wood board as the guidance. The drive dynamo apply the style of direct current and ability of slowing down, the way of controlling dynamo is controlling of PWM. The whole circuit has a clear and simple design and also high quality.Key word: intelligently control, reflecting-infrared sensors, wireless communication ，PWM, intelligent automobile目录1.系统方案选择和论证 (4)1.1 题目要求 (4)1.1.1 基本要求 (4)1.1.2 发挥部分 (4)1.2系统基本方案 (5)1.2.1各模块方案选择和论证 (5)1.2.2 系统各模块的最终方案 (9)2 系统的硬件设计与实现 (10)2.1 系统硬件的基本组成部分 (11)2.2 主要单元电路的设计 (11)2.2.1 检测部分的单元电路设计 (11)2.2.2 智能控制部分的单元电路设计 (12)3 系统的软件设计 (14)3.1寻轨迹子程序 (14)3.2 绕障碍物子程序 (14)3.3 其他子程序 (16)3.4 系统主程序流程图 (16)4 系统测试 (17)4.1 测试仪器 (17)4.2指标测试 (18)4.2.1 光电检测部分测试 (18)4.2.2 前轮驱动电路 (18)4.2.3 系统实现的功能 (19)4.3 结论 (19)5 总结 (19)参考文献 (19)附录 (20)附录1：元器件清单附录2：系统电路图附录3：程序清单附录4：系统使用说明1. 系统方案选择和论证1.1 设计要求1.1.1任务甲车车头紧靠起点标志线,乙车车尾紧靠边界，甲、乙两辆小车同时起动，先后通过起点标志线，在行车道同向而行，实现两车交替超车领跑功能。
跑道如图1.1.2 基本要求（1）甲车和乙车分别从起点标志线开始，在行车道各正常行驶一圈。
（2）甲、乙两车按图1 所示位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车区内实现超车功能，并先于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车超过甲车。
（3）甲、乙两车在完成(2)时的行驶时间要尽可能的短。
1.1.3 发挥部分（1）在完成基本要求(2)后,甲、乙两车继续行驶第二圈，要求甲车通过超车标志线后要实现超车功能，并先于乙车到达终点标志线，即第二圈完成甲车超过乙车，实现了交替领跑。
甲、乙两车在第二圈行驶的时间要尽可能的短。
（2）甲、乙两车继续行驶第三圈和第四圈，并交替领跑；两车行驶的时间要尽可能的短。
（3）在完成上述功能后，重新设定甲车起始位置（在离起点标志线前进方向40cm范围内任意设定），实现甲、乙两车四圈交替领跑功能，行驶时间要尽可能的短。
1.2 系统基本方案对题目分析，可将系统划分为控制部分和信号检测部分。
其中信号检测部分包括：黑线探测模块、障碍检测模块、无线通讯模块，控制部分包括：控制器模块、电机驱动模块，五个基本模块，模块框图如图1.2.1所示。
为实现各模块的功能，分别作了几种不同的设计方案并进行了论证。
图1.2.1 小车的基本模块方框图1.2.1各模块方案选择和论证（1）控制器模块根据题目要求，控制器主要用于各个传感器信号的接收和辨认、控制小车的电机的动作、控制车速与运行的时间以及小车超车的运动状态。
对于控制器的选择有两种方案。
方案一：采用FPGA（现场可编程门列阵）作为系统的控制器。
FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，它具有规模大，密度高，体积小等优点，可应用EDA软件仿真、调试，易于进行功能扩展。
FPGA采用并行的输入输出方式，适合作为大规模实时系统的控制核心。
由检测模块输出的信号并行输入FPGA，FPGA通过程序设计控制小车做出相应的动作，但由于本设计对数据处理的速度要求不高，FPGA的高速处理的优势得不到充分体现，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。
方案二：采用STC12C5604AD作为系统控制器。
单片机有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，而且算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。
故选择方案二，小车单片机控制的方框图如图1.2.2所示。
在本设计中减少了外围设备。
图1.2.2 单片机控制的方框图（2）障碍检测模块障碍检测模块是用来判断甲车前方是否有另一辆小车乙。
为了确保甲车在行驶过程中避免撞到乙车，系统需要利用传感器测出两小车的距离，使甲做出正确的动作，避免与乙车相碰。
对于测距传感器的选择有以下几种方案。
方案一：采用超声波传感器。
由于超声波的波长短，能够反射、折射，也能聚焦，而且遵守几何光学上的定律。
即超声波射线从一种物质表面反射时，入射角等于反射角。
超声波具有较好的指向性，频率越高，指向性越强。
声波在空气中传播的速度约为345m/s，根据公式：2S=V·T（S≤2m）可知T≤1.16×10-2s，这在单片机的机器周期内，易于逻辑判断。
应用单片机发射和接收超声波传感器信号的方框图如图1.2.5所示。
图1.2.3 应用单片机发射和接收超声波传感器信号的方框图超声波虽然具有高灵敏度、耐高、低温度、等优点。
但是超声波漫反射不利于接收，精度较低，成本比较高。
方案二：采用E18-D80NK红外避障传感器。
该传感器是一种集发射与接收于一体的光电传感器，具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等优点。
图1.2.6红外避障电路（3）路面检测控制模块路面检测控制模块实现小车在轨道区域内行驶，在行驶的途中不能超出轨道。
由于轨道有黑色边框，可以利用光电传感器辨认路面两种不同状态。
因为红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在电动车行驶过程中红外发射管不间断地向地面发射红外光，由于红外光电传感器IRT20001是一种光电子扫描，光电二极管发射，三极管接收并输出的装置，它的特点是尺寸小、使用方便、信号高输出、工作状态受温度影响小。
它的外围电路简单，二极管的C端和三极管的E端接地，二极管的A端通过电阻和电源相接，组成偏置电流电路；三极管的C端也通过电阻和电源相接，组成输出电路。
当检测器检测到白色时，其输出低电平；当检测到黑色时，则输出高电平。
图1.2.1IRT20001光电传感器根据以上分析，选择方案二。
采用三个光电传感器，其中两个分别布于小车两侧，分别探测是否超出左右两侧黑线。
中间伸出小车前方，用于探测转弯线和起始信号线。
下表为传感器的状态和小车状态表。
表1.2.2 光电传感器状态表（4）电机驱动模块电机的驱动电路主要通过电机的正转和反转实现小车的前后或者左右的方向选择。
对于电机驱动电路有下面的几种方案。
方案一：采用继电器对电机的开关控制。
图1.2.8中所示，应用光耦将单片机与驱动电路隔开，控制光耦EL817的导通与关闭让小车左转与右转。
此方案简单清晰，但是响应慢，控制不灵活，寿命较短，可靠性也不高。
图1.2.8 继电器式电机驱动电路方案二：采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片，L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。
用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。
使用该芯片驱动的好处是在额定的电压和电流内使用非常方便可靠，可以缩小PCB板。
可以使用PWM调控。
基于上述理论分析，拟定方案三。
本设计中有左右两轮的驱动电路，后轮为万向轮。
图1.2.9L298N电机驱动电路（5）无线通讯模块本方案在使用SRWF-501作为无线发射模块，该模块不仅具有高效FEC前向纠错技术结合高性能的无线射频IC CC1020，而且还是高速微处理器相结合开发出的一款无线通信模块，可与SRWF-505、SRWF-506等进行无线通信。
该无线通信模块具有很强的抗干扰能力, 全透明传输, 体积小,功耗低传输距离远的特点，不需要任何编码技术。
SRWF-501在传输上误码率低，多信道，多速率，采用高性能单片处理器ATMega8L,外围电路少，可靠性高，故障率低。
其接口方式如下图。
1.2.2系统各模块的最终方案经过仔细分析和论证，决定了如下的系统各模块的最终方案：（1）控制器模块：采用STC12C5604AD单片机控制（2）路线检测模块：采用IRT20001光电传感器（3）障碍检测模块：采用E18-D80NK光电传感器（4）电机驱动模块：采用L298N控制电机（5）无线通信模块：采用SRWF-501型无线收发设备。