2014年TI杯大学生电子设计竞赛赛题-G题风洞控制系统V4—专科
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题(8道赛题全)
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题（多省联赛）A题：四旋翼飞行器1.任务设计制作一架能够自主飞行的四旋翼飞行器。
2.要求四旋翼飞行器能够完成以下飞行动作：（1）飞行器能够根据起飞前预置的指令起飞，飞离地面高度应超过30cm，飞行距离（水平）应超过60cm，然后飞行器应能平稳降落。
（30分）（2）飞行器能够根据指定（键盘设定）的飞行高度及降落地点（方向及距离）连续稳定地完成起飞、指定高度水平飞行、平稳降落等动作。
（20分）（3）飞行器能够根据起飞前预置的指令垂直起飞，起飞后能够在50cm以上高度平稳悬停5s以上，然后再平稳缓慢降落到起飞地点；起飞与降落地点水平距离不超过30cm。
（30分）（4）其他自主发挥设计的飞行动作。
（20分）（5）设计报告（20分）项目主要内容分数系统方案方案比较，方案描述 5设计与论证飞行器姿态测量方法飞行控制器控制方法与参数计算8测试测试方法与测试结果 5设计报告结构及规范性摘要，正文结构完整性、内容规范性 2小计203.说明（1）飞行器的姿态检测及飞行控制必须使用TI 公司的TIV A M4、C2000或MSP430等系列控制器。
（2）飞行器在完成每一项飞行动作期间不得以任何方式进行人为干预，如遥控等。
（3）飞行器的尺寸可自行选定。
（4）飞行方向以正北方向为0°、东北方向为45°、正东方向为90°等，以此类推；距离的单位为厘米（cm）。
（5）指定的降落地点是指降落地点距起飞地的水平距离及方向。
（6）平稳降落是指在降落过程中无明显的跌落、弹跳及着地后滑行等情况出现。
（7）能够完成要求（2）时，要求（1）可以免测。
（8）为确保安全，飞行器应在安全网中或在系留方式下工作（即以绳索将飞行器拴在地面固定物上）。
2014年TI 杯大学生电子设计竞赛题B 题：金属物体探测定位器4. 任务设计并制作一个可自主移动的金属物体探测定位器（以下简称探测器），可探测置于玻璃板下的金属物体并给出定位指示。
2014年“电协杯”电子设计题目及评分标准
2014年“电协杯”电子设计题目及评分标准1.智能小车设计一、任务设计并制作一个智能小车。
二、技术要求：1．基本要求1)小车可以自动寻迹：在设计好的线路（黑线，宽1.5cm）上向前或向后跑，转弯等。
2)键盘控制小车的启动、停止。
3)拍手的声音可以启动、停止小车运动。
2．发挥要求（提示：可以按照要求，也可以适当自由发挥）1)线路两端有挡板，当小车向一个方向运行到挡板位置停止，然后向反方向继续运行至挡板位置，如此重复。
2)小车运动速度要控制在0.1m/S以上。
3)实现遥控控制小车的全方位转动。
三、评分方法：2.LED显示棒一、任务设计并制作一个依靠摇动能显示字符、图形的LED显示棒。
二、要求1.基本要求（1）设计一个基于LED的显示棒，LED灯必须线状排列，至少使用16只。
（2）摇动时形成的亮灯扇形区域能够让人分辨出“2014”。
（3）摇动时形成的亮灯扇形区域能够让人分辨出“电子院”。
2.发挥部分（提示：可以按照要求，也可以适当自由发挥）（1）旋转显示“无线电爱好者协会”。
（2）旋转显示实时时间，例如“2014年4月12日08:00”。
（3）时间可以采用遥控方式调整。
（4）其它特色与创新。
三、评分标准3.实时温度控制系统设计一、任务设计并制作实时温度监控系统。
二、要求1.基本要求（1）可以实现监控实时环境温度，并显示。
（2）可以设置温度的上下限。
（3）温度越界后可以声光报警。
2.发挥部分（提示：可以按照要求，也可以适当自由发挥）（1）实现多点温度的采集，并显示。
（2）温度采用语音方式播报。
（3）其它特色与创新。
4.万年历设计一、任务设计并制作一个万年历。
二、要求1.基本要求（1）要求采用12864LCD或其他可显示汉字的LCD进行显示。
（2）可以显示日期、时间和温度。
（3）时间可以调整。
2.发挥部分（提示：可以按照要求，也可以适当自由发挥）（1）时间掉电后不丢失。
（2）可以显示中国传统节日。
（3）其它特色与创新。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛赛题-G题风洞控制系统V4
2014年TI 杯大学生电子设计竞赛题G 题：简易风洞及控制系统（高职）1. 任务设计制作一简易风洞及其控制系统。
风洞由圆管、连接部与直流风机构成，如右所示。
圆管竖直放置，长度约40cm ，内径大于4cm 且内壁平滑，小球（直径4cm 黄色乒乓球）可在其中上下运动；管体外壁应有A 、B 、C 、D 等长标志线，BC 段有1cm 间隔的短标志线；可从圆管外部观察管内小球的位置；连接部实现风机与圆管的气密性连接，圆管底部应有防止小球落入连接部的格栅。
控制系统通过调节风机的转速，实现小球在风洞中的位置控制。
共1页，G-1 2. 要求（1） 小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达BC段，并维持5秒以上。
（20分）（2） 当小球维持在BC 段时，用长形纸板（宽度为风机直径的三分之一）遮挡风机的进风口，小球继续维持在BC 段。
（10分）（3） 以C 点的坐标为0cm 、B 点的坐标为10cm ；用键盘设定小球的高度位置（单位：cm ），启动后使小球稳定地处于指定的高度3秒以上，上下波动不超过±1cm 。
（10分）（4） 以适当的方式实时显示小球的高度位置及小球维持状态的计时。
（10分）（5） 小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达圆管顶部处A 端，且不跳离，维持5秒以上。
（10分）（6） 小球置于圆管底部，启动后30秒内控制小球完成如下运动：向上到达AB 段并维持3~5秒，再向下到达CD 段并维持3~5；再向上到达AB 段并维持3~5，再向下到达CD 段并维持3~5；再向上冲出圆管（可以落到管外）。
（20分）（7） 风机停止时用手将小球从A 端放入风洞，小球进入风洞后系统自动启动，控制小球的下落不超过D 点，然后维持在BC 段5秒以上。
（10分）（8） 其他自主发挥设计。
（10分）（9） 设计报告。
（20分） 项 目主要内容 分数 系统方案方案比较，方案描述 5 设计与论证风洞控制实现方法 电路设计及参数计算 8 测试测试方法与测试结果 5 设计报告结构及规范性摘要，正文结构完整性、内容规范性 2 小计203.说明（1） 题中“到达XX段”是指，小球的整体全部进入该段内；（2） 题中“维持”是指，在维持过程中小球整体全部不越过该段的端线；（3） 小球的位置以其中心点为准（即小球的上沿切线向下移2cm，或下沿切线向上移2cm）；（4） 直流风机的供电电压不得超过24V，注意防止风机叶片旋转可能造成的伤害；可在圆管及其周围设置传感器检测管内小球的位置；可将圆管、连接部与直流风机安装在硬质板或支架上，以便于使圆管保持竖直状态，并保持风洞气流通畅。
2014电子设计大赛F题
2014年TI杯竞赛陕西赛区设计报告封面说明1.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订；2. “参赛队编号”由参赛学校编写，其中“学校编号”应按照巡视员提供的组委会统一编排的编号填写，“组（队）编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排，“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写，例如：“0105B”或“3367F”。
3. 本页允许各参赛学校复印。
无线电能传输装置摘要电能谐振耦合无线传输是一种新的电能传输概念和方法，它能在中距离范围传递能量。
本文基于空间隔离的两线圈，设计制作了一个谐振耦合电能无线传输装置。
系统以MSP430F149单片机控制振荡频率，通过驱动电路与单管逆变电路产生高频功率源，经发射与接收线圈进行无线能量传输，到后级再经整流滤波电路，用来点亮LED。
设计分四个模块:单片机控制模块、驱动与高频逆变模块、发送与接收模块、整流滤波模块。
从输入15V经辅助电源给单片机与驱动电路提供电压，产生的功率源经收发线圈，可以实现DC-AC-DC的无线电能传输。
测试结果表明，空间隔离的两空心线圈达到谐振耦合时，线圈之间的传递能量最大，从而很好的实现了无线电能传输的功能。
关键词：能量无线传输；谐振耦合；单管逆变- 1 -1 引言随着电子技术的快速发展与个人电子设备的普及，无线电能传输装置也应运而生。
无线电能传输解决了传统电能传输的大电能存储和传输材料的问题，若技术成熟，可以广泛的应用到医疗电子产品、个人电子产品、工业电子产品等方面。
而本次题目要求设计一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，因此我们采用单管高频逆变搭建高频功率源。
此次要求要接收端电压至少为8V，电流0.5A，这使得系统中的设计及参数要求更加的精准、严格。
2整体设计本系统设计输入为15V直流，输出为8V以上直流电压，0.5A电流的无线电能传输装置。
整个系统主要采用MSP430F149为主控芯片，12864液晶显示，IR2110驱动，IRF540 MOS管，通过单片机控制频率振荡、稳压和驱动电路、高频单管逆变电路、发射线圈等几部分组成发射部分，再由接收线圈、整流电路、滤波电路等几部分组成接收部分。
2014年TI杯模拟系统设计邀请赛 C题 设计报告 二等奖
全国大学生电子设计竞赛——2014年模拟电子系统邀请赛设计报告竞赛题：C题阻容测试仪参赛队编号：103(C11)一、系统结构及实现方案1.1系统结构系统基于基本电路原理设计，采用分压实现电阻电容的测量。
具体框图如图1。
1.2实现方案电阻测量电路：采用REF3133参考源作为恒压源，纯电阻网络分压，测量待测电阻两侧电压，计算得阻值。
电容测试电路：交流四线制测量。
搭建简单的文氏振荡器产生测量所需正弦波，搭建峰值检波电路实现交流电压量向峰值(及有效值)的转化，供AD采样计算。
量程切换：采用比赛提供的继电器，切换不同的电阻实现。
采样、计算、显示电路：按赛题要求采用ADS1118与MSP-EXP430F5529LP Launchpad实现。
图1 总体设计框图二、电路设计与原理图2.1电阻测量电路图2为电阻测量电路原理图。
参考源REF3133作为恒压源，提供稳定的电压Vs 。
三个继电器通过改变标准分压电阻Rs 实现三个量程的切换。
待测电阻Rx 两端的电压Vx 经一级跟随送AD 采样计算。
显见，待测电阻值Rx 与Vrx 有如下关系： R x=VRxV s−V Rx∗R2.2电容测量电路图2为电阻测量电路原理图。
图中左上为文氏振荡器，设计振荡频率为f=314Hz ，输出电压Vs 。
振荡器经一级跟随送出正弦波给后续电路。
通过继电器切换标准比对电阻阻值实现电容测试量程切换。
待测电容Cx 与标准电阻R 串联，其两端电压Vcx 经一级跟随送峰值检波电路检波，检波实现交流向直流的转化，直流检波输出量经跟随送AD 采样。
对电路进行正弦稳态分析可知，待测电容Cx 与Vcx, Vr 有如下关系： C x =V RωRVCx=√V s 2−V Cx2ωRV Cx2.3 AD 采样电路据题目要求采用ADS1118进行采样，四通道配置为两路差分输入使用，ADS1118采用三线SPI图2 电阻测量原理图图3 电容测量电路（片选接地）与单片机进行通信。
2014电子设计竞赛备选题(南航)
2014南京航空航天大学电子设计竞赛题目参赛说明1.赛题分为：初级组(一、二年级)和高级组(三、四年级)两大类。
2.一、二年级学生可独立组队，完成初级组赛题或完成高级组赛题中的“基本要求”部分，按初级组评奖；3.三、四年级学生组队参赛，完成高级组赛题，按高级组评奖。
不可参加初级组及评奖。
4.如果参赛队伍中有高年级和低年级学生混合组队的情况，则按高级组参赛处理。
低频信号调理电路（A题）•【高级组】一、任务设计并制作一个低频信号调理电路，其组成如图1所示。
包括放大器与滤波器等部分，其中，放大器增益可控；滤波器的类型（低通、高通或带通）以及通带、截止频率等参数可控。
放大器滤波器信号输入参数设置参数设置信号输出R L测试端子图1 低频信号调理电路组成二、要求1. 基本要求（1）调理电路的输入可以从mp3或信号源输入低频（100Hz～100kHz）信号，输出可以带600Ω负载或驱动8Ω喇叭（2～5W）。
（2）放大器部分。
输入低频正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为0～40dB，可扩展到60 dB；增益步进程控可调，步进越小越好；电压增益误差不大于5%；通频带为100Hz～100kHz，接600Ω负载时，放大器输出电压无明显失真。
（3）滤波器部分。
当设置为低通滤波器时，其-3dB截止频率fc分别为3.4kHz、20kHz和50kHz三档程控可调。
当设置为高通滤波器时，其-3dB截止频率fc分别为200Hz、10kHz和30kHz三档程控可调。
当设置为带通滤波器时，其带宽为300Hz～3.4 kHz。
以上滤波器的截止频率的误差均不大于5%。
2. 发挥部分（1）具有AGC功能。
当调理电路的信号输入接mp3信号时，滤波器应设置为带通滤波器，输出负载为8Ω喇叭，此时调理电路的输入信号幅度在10mV～5V 间变化时，调理电路输出默认值保持在2V±0.1V内，波动越小越好。
（2）能够显示输入信号幅度大小及频率高低。
陕西理工学院2014年大学生电子设计竞赛决赛题目要点
陕西理工学院2014年电子设计竞赛题目微弱信号检测装置（A题）一、任务设计并制作一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。
为便于测评比较，统一规定显示峰值。
整个系统的示意图如图1所示。
正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。
噪声源采用给定的标准噪声（wav文件）来产生，通过PC机的音频播放器或MP3播放噪声文件，从音频输出端口获得噪声源，噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。
图中A、B、C、D和E分别为五个测试端点。
图1 微弱信号检测装置示意图二、要求1. 基本要求（1）噪声源输出V N的均方根电压值固定为1V±0.1V；加法器的输出V C =V S+V N，带宽大于1MHz；纯电阻分压网络的衰减系数不低于100。
（2）微弱信号检测电路的输入阻抗R i≥1 MΩ。
（3）当输入正弦波信号V S 的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。
2. 发挥部分（1）当输入正弦波信号V S 的幅度峰峰值在20mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。
（2）扩展被测信号V S的频率范围，当信号的频率在500Hz ~ 2kHz范围内，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。
（3）进一步提高检测精度，使检测误差不超过2%。
（4）其它（例如，进一步降低V S 的幅度等）。
三、说明1.微弱信号检测电路要求采用模拟方法来实现。
常用的微弱信号检测方法有：滤波，锁相放大，取样积分等（仅供参考）。
2.为便于各个模块的测试，所有测试端点（A~E）应做成跳线连接方式。
3.检测并显示正弦波信号的幅度值是指输入正弦波信号V S 的幅度（即峰值）。
4.测评时，应固定使用某一装置（PC机或MP3）来产生噪声源，所有作品均应采用该噪声源进行测试。
四、评分标准简易直流电子负载（B题）一、任务设计和制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。
2014年“TI”杯全国电赛--无线传能作品
2014年天津市TI杯电子设计竞赛电源类设计报告摘要本系统以磁耦合谐振原理为核心，设计了此无线电能传输装置。
本装置采用自激震荡方式触发MOSFET的交替导通，在发射线圈两端产生高频交流电，并通过LC谐振产生电场能和磁场能，接收端线圈通过谐振耦合接收能量，并通过整流滤波变成直流电。
同时利用MSP430对输出能量实时监测。
测试结果表明：当接发线圈相距10cm，接收端电流0.5A时负载的电压为41.5V，系统的效率为53.1%。
当接收端接2W的LED，间距为61.5cm时，LED的电流为1mA。
本设计出色地完成了题目要求，在小功率无线电能传输方向有很好的应用前景。
系统特色：（1）采用自激震荡方式触发MOSFET，实现高频逆变。
（2）电感线圈选择了空心线圈，谐振效果更好。
（3）用单片机显示接收端负载的电流电压值，可实时监测负载的情况。
关键词：磁耦合谐振电路、高频逆变目录1.系统方案论证 (3)1.1发送模块的论证与选择 (3)1.2接收模块的论证与选择 (5)1.3线圈的论证与选择 (7)2.系统理论分析与计算 (8)2.1 无线传电系统的工作原理分析 (8)2.2 无线传电系统的参数计算 (9)3.电路与程序设计 (9)3.1系统主体电路图 (9)3.2电流电压检测图 (10)3.3辅助电源设计 (11)4.测试结果及分析 (12)4.1测试方案 (12)4.2 测试条件与仪器 (12)4.3 测试结果 (12)4.4结果分析与总结 (14)附录：源程序 (14)【F组】1.系统方案论证本系统主要由无线电能发送模块、无线电能接收模块、单片机显示模块三部分组成，经过分析和论证，下面为我们最终的方案框图。
图1 系统方框图目前的磁耦合谐振电路拓扑结构主要有：能量注入型谐振式拓扑、自激振荡式谐振拓扑、E类谐振式拓扑等。
本方案对这三种谐振拓扑结构进行分析，找出最适合本方案发送端要求的谐振拓扑结构；并对无线接收端的高频交流电整流和滤波电路分析和选型。
2014年北京市大学生电子设计竞赛试题(含注释版)
2014年北京市大学生电子设计竞赛试题要求：设计制作一个简易可编程直流电源；说明：可采用两种方案，每种方案满分不一样；每对可根据自己的情况任选一个，电源一律用+8V，msp430开发板电源由7805供给。
方案一用LM317设计可编程电源，具体要求如下：1、用LM317芯片制作稳压电源；要求：(1) 输入电压为直流电压+8V，输出电压，负载电阻为1 KΩ；输出电压+3V到+5V可调。
(2) 电压调整率：在输入电压在+7V到+9V变化时，负载电阻1KΩ，输出电压为+5V上变化不超过0.1V。
(3) 负载调整率：输入电压为+8V，负载电阻由1 KΩ改为10Ω变化时，输出电压为+5V 变化不超过0.1V。
2、上述稳压源和430单片机等组合成可编程电源，在输入电压为+8V，负载电阻为1 K Ω时，要求输出电压自动有3V—4V—5V，每个电压上停留10s；3．测纹波：在此包含有规律无规律的电压总和，要求小于10mV，每增加10mV扣2分；(方案一相对简单，电压调整依赖于LM317，适合数电模电没怎么学过的学生)方案二用低频功放管2SC2073制作可编程电源，具体要求如下：1、用低频功放管2SC2073制作稳压电源；(1) 输入电压为直流电压+8V，负载电阻为1 KΩ；输出电压+1V到+5V可调。
(2) 电压调整率：在输入电压在+7V到+9V变化时，负载电阻1 KΩ，输出电压为+5V上变化不超过0.1V。
(3) 负载调整率：输入电压为+8V，负载电阻由1 KΩ改为10Ω变化时，输出电压为+5V变化不超过0.1V。
2、上述稳压源和430单片机等组合成可编程电源。
要求：在输入电压为+8V，负载电阻为1 KΩ时，要求输出电压自动有1V—3V—5V，每个电压上停留10s；3. 测纹波：在此包含有规律无规律的电压总和，要求小于10mV，每增加10mV扣2分；（方案二相对复杂，电压调整是基于对功率管的控制，适合学完数电、模电的学生）。
2014年辽宁省TI杯大学生电子设计竞赛C题锁定放大器设计报告
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题C题：锁定放大器的设计设计报告摘要本作品基于锁定放大器设计，由前级放大模块,带通滤波器模块，相敏检波模块，触发整形模块和单片机显示模块组成，具有微弱信号锁定放大功能。
在前级放大电路中，信号发生器经过分压网络得到交流放大器的信号来源。
信号通过带通滤波器，加上参考通道得到的方波，一起输入到相敏检波电路，得到整流波形，经过低通滤波器，得到变化极其缓慢的直流信号，经过单片机显示。
本作品进行合理的级联和阻抗匹配，加入单片机设计的示波器显示，从而得到一个完整的锁定放大器系统。
而且综合应用了电容去耦、滤波、旁路电容等抗干扰措施以减少放大器的噪声干扰。
关键词：分压网络交流放大器相敏检波触发整形示波器一、总体方案设计1.1 系统总体方案根据题目要求如图1，要求系统分为三大部分：第一部分信号通道，实现对信号的放大，去噪。
第二部分为参考通道，通过移相器和比较器，得到方波。
第三部分为检波电路，得到信号幅值，并显示。
图1 锁定放大器基本组成结构框图图2 系统方案框图本方案系统总体框图如图2所示，系统由加法器、衰减器、前置放大电路、带通滤波器、同相电路、反相电路、移相器、开关电路和低通滤波器构成；其中由同相放大电路构成的加法器将噪声信号加到待测信号中，使得信号湮灭在噪声中，然后经过衰减器衰减100倍以上，送到由放大电路、带通滤波、同相、反相、移相、比较和低通滤波器构成微信号检测电路中。
本系统以相敏检波器为核心，将参考信号经过移相电路和比较器输出方波驱动开关管乘法器，输出直流信号然后通过单片机A/D转换，最后在液晶上显示出来。
1.2 系统方案设计论证1.2.1 微信号放大设计本题目要求采用锁相放大器检测小信号，噪声强、信号弱，是锁相放大器的工作情况，对此，我们要采用低噪声的精密放大运算放大器OPA2376。
前段放大电路需要有足够的放大倍数，来保证信号的采集。
对此，本方案采用了放大60dBde的设计，以期达到设计需求。
电赛四旋翼飞行器
2014年电子设计竞赛四旋翼自主飞行器（G题）2013年9月11日目录摘要关键词 (1)一系统方案 (2)1.1控制系统的选择 (2)1.2飞行姿态控制的论证与选择 (2)1.3电机的选择 (2)1.4高度测量模块的论证与选择 (2)1.5电机调速模块的选择 (2)1.6循迹模块的方案选择 (2)1.7薄铁片拾取的方案的论证与选择 (2)1.8角速度与角加速度测量模块选择 (3)二设计与论证 (3)2.1控制方法设计 (3)2.1.1降落及飞行轨迹控制设计 (3)2.1.2飞行高度控制设计 (4)2.1.3飞行姿态控制设计 (4)2.1.4铁片拾取与投放控制设计 (4)2.2参数计算 (5)三理论分析与计算 (5)3.1Pid控制算法分析..............................................................................................5.3.2飞行姿态控制单元 (6)四电路与程序设计 (7)4.1系统组成 (7)4.2 原理框图 (7)4.3电路图 (8)4.4系统软件与流程图 (9)五测试方案与测试条件 (11)5.1测试方案 (11)5.2测试条件 (11)六结论 (11)附录 (12)附一：元器件明细表 (12)附二：仪器设备清单 (12)附三：源程序 (12)摘要：本系统由数据采集、数据信号处理和飞行姿态和航向控制部分组成。
系统选用STC89C52单片机作为主控芯片，对从MPU-6050芯片读取到的一系列数据进行PID算法处理并给飞行器的电调给出相应指令从而达到对飞行器的飞行姿态的控制。
采用MPU-6050芯片采集四旋翼飞行器的三轴角速度和三轴角加速度数据。
用红外传感器来检测出黑色指示线，以保证飞行器不脱离指定飞行区域及达到指定圆形区域。
利用超声波传感器来检测飞行器与地面的距离，以保证飞行器能越过一米示高线。
2014Ti杯电子竞赛论文
摘要:为了满足风洞控制系统的要求，经过方案比较和论证，本系统采用增强型单片机STC12C5A60S2，它具有高速、可靠、低功耗和强抗干扰等优点，指令代码完全兼容8051，但速度快8——12倍，能够产生2路PWM，便于对电机控制。
本系统主要采用超声波传感器检测风洞模拟系统中对小球位置，然后编程实现小球位置的控制。
为了提高测量精度，以及更稳定地控制小球运动，采用红外对射传感器配合控制。
另外，本系统采用1602液晶实时显示小球的位置，程序中通过中断，扫描按键，确定按键的位置，合理配置了单片机资源，以12864显示图形画面，使整个系统更加完善。
关键词：STC12C5A60S2 超声波传感器1602液晶显示红外对射传感器1、系统方案的设计与论证1.1 系统总体框架整个系统分为系统模块、位置测量模块、电机驱动模块、显示模块，如图1所示图1 系统总体框架图1.2 方案论证与比较（1）控制模块方案一：传统的51单片机广为应用，具有使用简便、价格便宜等优点，但是其运算能力较低，速度较慢，功能相对单一，难以实现较复杂的任务要求。
方案二：STC12C5A60S2是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代单时钟的单片机，运行速度比一般单片机块8——12倍，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/s）,用于对电机控制、强干扰场合。
基于以上理论分析，我们选择STC12C5A60S2单片机。
(2) 电机驱动模块方案一：L298N驱动采用L298N驱动，L298是一个具有高电压、大电流的全桥驱动芯片，频率高，一片L298N可以控制2个直流电机，带有控制使能端，可以实现无极快速启动、制动和反转等优点。
但是本系统只是对小型风扇电机的驱动，不需要实现电机的正反转以及制动等功能，使用该模块有点浪费资源。
方案二：采用三级管和mos管搭建驱动电路。
该结构简单，驱动效果良好，并且能够实现对电机的控制，符合题目要求。
2014电子设计竞赛题目全(专科组)
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题G题：简易风洞及控制系统（高职高专）1.任务设计制作一简易风洞及其控制系统。
风洞由圆管、连接部与直流风机构成，如右所示。
圆管竖直放置，长度约40cm，内径大于4cm且内壁平滑，小球（直径4cm黄色乒乓球）可在其中上下运动；管体外壁应有A、B、C、D等长标志线，BC段有1cm间隔的短标志线；可从圆管外部观察管内小球的位置；连接部实现风机与圆管的气密性连接，圆管底部应有防止小球落入连接部的格栅。
控制系统通过调节风机的转速，实现小球在风洞中的位置控制。
2.要求（1）小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达BC段，并维持5秒以上。
（20分）（2）当小球维持在BC段时，用长形纸板（宽度为风机直径的三分之一）遮挡风机的进风口，小球继续维持在BC段。
（10分）（3）以C点的坐标为0cm、B点的坐标为10cm；用键盘设定小球的高度位置（单位：cm），启动后使小球稳定地处于指定的高度3秒以上，上下波动不超过±1cm。
（10分）（4）以适当的方式实时显示小球的高度位置及小球维持状态的计时。
（10分）（5）小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达圆管顶部处A端，且不跳离，维持5秒以上。
（10分）（6）小球置于圆管底部，启动后30秒内控制小球完成如下运动：向上到达AB段并维持3~5秒，再向下到达CD段并维持3~5；再向上到达AB段并维持3~5，再向下到达CD段并维持3~5；再向上冲出圆管（可以落到管外）。
（20分）（7）风机停止时用手将小球从A端放入风洞，小球进入风洞后系统自动启动，控制小球的下落不超过D点，然后维持在BC段5秒以上。
（10分）（8）其他自主发挥设计。
（10分）（9）设计报告。
（20分）项目主要内容分数系统方案方案比较，方案描述 5设计与论证风洞控制实现方法电路设计及参数计算8测试测试方法与测试结果 5设计报告结构及规范性摘要，正文结构完整性、内容规范性 2小计203.说明（1）题中“到达XX段”是指，小球的整体全部进入该段内；（2）题中“维持”是指，在维持过程中小球整体全部不越过该段的端线；（3）小球的位置以其中心点为准（即小球的上沿切线向下移2cm，或下沿切线向上移2cm）；（4）直流风机的供电电压不得超过24V，注意防止风机叶片旋转可能造成的伤害；可在圆管及其周围设置传感器检测管内小球的位置；可将圆管、连接部与直流风机安装在硬质板或支架上，以便于使圆管保持竖直状态，并保持风洞气流通畅。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛设计报告
2014年TI杯大学生电子设计竞赛无线电能传输装置（F题）设计报告摘要本设计以TI公司生产的超低功耗MCU MSP43处理器为核心设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置。
该装置主要由驱动电路、发射线圈、接收线圈、电能变换四部分组成。
该无线电能传输装置能够在一定距离条件下无线传输电能。
一定条件下的传输效率与发射线圈与接收线圈的距离为评判设计完成指标。
当前主要的无线能量传输方式中，磁耦合谐振式无线供电技术这种新型的供电方式不但可以使无线供电的距离提升到米级范畴，突破了无线能量传输距离这个瓶颈，同时还会分离开用电设备与供电设备之间的物理连接，这样在提高用电设备的美观，实用性的同时，还可以改善用电设备的安全性。
本设计通过运用关键词：无线电能传输、磁耦合谐振、MSP430传输效率、传输距离目录、引言 (3)设计要求 (3)、系统方案论证与选择 (4)波形选择...................PWM波产生电路| ................ 三、理论分析与参数计算............无线传输系统工作原理...............参数计算.....................四、系统总体设计..................系统总体硬件电路框图.............系统总体软件结构设计框图...........五、测试［..................六、结论及设计感想.................七、附录....................总体电路图.................程序代码................八、参考文献.................驱动电路发射线圈接收线圈电能变换、引言设计要求设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，其结构框图如图1所示图1电能无线传输装置结构框图（1）保持发射线圈与接收线圈间距离x =10cm输入直流电压U=15V时，接收端输出直流电流I2=O.5A，输出直流电压U2>8 V,尽可能提高该无线电能传输装置的效率n。
2014年大学生电子设计竞赛一等奖--电能无线传输装置
全国大学生电子设计竞赛2014年大学生电子设计TI杯竞赛论文设计报告题目：电能无线传输装置（F题）学校：西安交通大学城市学院指导老师：张参赛队员姓名：李佑辰日期：2014年8月15日F题：电能无线传输装置摘要：本文设计了一套基于磁耦合串联谐振原理的无线电能传输装置。
利用具有低功耗、内部资源丰富的单片机4123TM C G作为控制芯片，产生互补的PWM波，通过TPS28225驱动芯片，驱动一个15VDC供电的H桥激励源，将直流电压逆变成方波电压。
经过串联谐振耦合接收线圈，再通过电容滤波的全桥整流电路向负载LED供电。
关键词：磁耦合谐振；无线供电；驱动电路；4123TM C GAbstract:This paper designs a series resonant magnetic coupling-based wireless power transmission system. TPS28225 is used as a control chip due to its low power consumption and rich internal resources. Complementary PWM waves generated by TPS28225 drives a H-bridge circuit, and then inverts the 15V DC voltage into a high-frequency square-wave voltage. The square-wave voltage drives a series LC circuit. The energy is received by the receiving coil and then the AC voltage is rectified into an output DC voltage, which drives a LED.Keyword:magnetic resonant coupling；wireless power supply；driver circuit；4123TM C G一、方案论证与比较1.1 整体方案选择首先，通过单片机TM4C123G输出PWM波，将其输入给一个全桥驱动电路，全桥电路将直流变成交流。
2014TI杯简易风洞设计报告
2.
在本次简易风洞设计中，采用的是Φ39.8mm的乒乓球。根据空气动力学中提出的附面层概念，空气的粘性或摩擦作用只在靠近物体表面很薄的一个区域内起主要作用，离开这个区域，粘性的影响急剧下降。这样一个很小的区域为附面层（边界层）。
要想使乒乓球在圆管内的下落尽可能缓慢，必须要考虑到附面层对球的粘滞力。所以圆管的选择必须是Φ值尽可能接近并大于39.8mm。本设计选取的Φ为41mm透明圆管。
方案二：采用12864液晶显示。该显示器程序易移植，支持并口和串口传输，支持4行汉字显示，占用I/O口较少，符合本次设计要求。
综上所述，故选用方案二。
1.4
方案一：采用独立键盘控制。该键盘编程简单，但占用I/O口较多，浪费资源。
方案二：采用矩阵键盘控制。该键盘占用I/O口少，简洁美观，使用方便，控制范围大。
PID参数设定
(1)比例系数Kp对系统性能的影响
比例系数加大，使系统的动作灵敏，速度加快，稳态误差减小。Kp偏大，振荡次数加多，调节时间加长。Kp太大时，系统会趋于不稳定。Kp太小，又会使系统的动作缓慢。Kp可以选负数，这主要是由执行机构、传感器以控制对象的特性决定的。
(2)积分控制Ti对系统性能的影响
（2）驱动模块上电后能够正常驱动风机的运转，驱动模块正常。
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2014年TI杯大学生电子设计竞赛题
G题：简易风洞及控制系统（高职）
设计制作一简易风洞及其控制系统。
风洞由圆管、连接部与直
流风机构成，如右所示。
圆管竖直放置，长度约40cm，内径大于
4cm且内壁平滑，小球（直径4cm黄色乒乓球）可在其中上下运动；
管体外壁应有A、B、C、D等长标志线，BC段有1cm间隔的短标
志线；可从圆管外部观察管内小球的位置；连接部实现风机与圆管
的气密性连接，圆管底部应有防止小球落入连接部的格栅。
控制系
统通过调节风机的转速，实现小球在风洞中的位置控制。
2.要求
（1）小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达BC
段，并维持5秒以上。
（20分）
（2）当小球维持在BC段时，用长形纸板（宽度为风机直径的
三分之一）遮挡风机的进风口，小球继续维持在BC段。
（10分）
（3）以C点的坐标为0cm、B点的坐标为10cm；用键盘设定小球的高度位置（单位：cm），启动后使小球稳定地处于指定的高度3秒以上，上下波动不超过±
1cm。
（10分）
（4）以适当的方式实时显示小球的高度位置及小球维持状态的计时。
（10分）（5）小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达圆管顶部处A端，且不跳离，维持5秒以上。
（10分）
（6）小球置于圆管底部，启动后30秒内控制小球完成如下运动：向上到达AB段并维持3~5秒，再向下到达CD段并维持3~5；再向上到达AB段并维持3~5，
再向下到达CD段并维持3~5；再向上冲出圆管（可以落到管外）。
（20分）（7）风机停止时用手将小球从A端放入风洞，小球进入风洞后系统自动启动，控制小球的下落不超过D点，然后维持在BC段5秒以上。
（10分）
（8）其他自主发挥设计。
（10分）
（9）设计报告。
（20分）
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3.说明
（1）题中“到达XX段”是指，小球的整体全部进入该段内；
（2）题中“维持”是指，在维持过程中小球整体全部不越过该段的端线；
（3）小球的位置以其中心点为准（即小球的上沿切线向下移2cm，或下沿切线向上移2cm）；
（4）直流风机的供电电压不得超过24V，注意防止风机叶片旋转可能造成的伤害；
可在圆管及其周围设置传感器检测管内小球的位置；可将圆管、连接部与直
流风机安装在硬质板或支架上，以便于使圆管保持竖直状态，并保持风洞气
流通畅。
（5）每一个项目最多进行三次测试；对于任何测试项目，测试专家可要求进行重复测试。
（6）风洞制作方法参考：
圆管长度约40mm，可以选用透明的有机玻璃（或亚克力材料）圆管，也可以选用不透明的PVC圆管。
圆管的内直径必须大于40mm，保证小球（直径为40mm的乒乓球）在管内能够自由运动。
如果选用不透明的PVC圆管，为了能够方便直观地观察管内小球的位置，可以在管臂上沿轴线方向开凿宽度约5mm的长条形槽孔，再用宽的透明胶带贴在槽孔上，保证圆管的气密性。
开凿长条形槽孔后，应清除管壁内的残屑，以免影响小球的运动。
为了防止小球落入连接部，可将一根细铁丝或导线，用AB胶或透明胶带粘在圆管下端口处。
连接部的材料可以采用冰箱保鲜袋。
剪去袋底封口部分，得到一个两端开口的塑料薄膜“软管”。
将“软管”的一端包住圆管的下端口，并用透明胶带将重叠部分缠紧；将软管的另一端包住直流风机出风口的外沿，并用透明胶带将重叠部分缠紧。
注意直流风机的风向，应向连接部方向吹风。
可将风洞的圆管、直流风机部分固定在一块硬质板上，再固定硬质板，使圆管保持竖直状态；也可做一个三脚支架，将风洞的圆管部分固定在支架上并保持竖直状态，直流风机垂挂在圆管下方。
直流风机的进风口处应留有足够的空间，保证气流通畅。
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