2013年全国大学生电子设计大赛题目汇总
2013年全国大学生电子设计大赛(L题)杨
2013年全国大学生电子设计大赛(L题)杨摘要本设计为直流稳压电源及漏电保护装置，系统主要由MSP430-149单片机、升压电路、直流稳压电路、LCD显示电路及漏电保护装置四部分组成。
电路系统设计中以硬件电路为主体，实现了整机系统设计，达到设计任务书要求。
在电路中以电感升压后提供给稳压电路，使输出电压稳定为5V、电流恒定为1A；通过取样电阻对输出电压、电流采样后送入单片机进行A/D转换与计算，将输出功率在1062液晶进行实时显示输出功率；通过取样电阻的来比较电压，使关断元件继电器动作，从而达到漏电保护的目的。
本直流稳压电源及漏电保护装置具有电路结构简单、稳定度好、指标精度高等优点。
关键词：升压；稳压；MSP430单片机；继电器目录1系统方案 (1)1.1直流稳压电源方案论证与选择 (1)1.2升压电路方案论证与选择 (2)1.3电流取样及放大电路方案论证与选择 (4)1.4显示模块方案论证与选择 (5)1.5漏电保护装置实现方案论证与选择 (5)1.6 单片机系统方案论证与选择 (6)2系统理论分析与计算 (6)2.1直流稳压电源电路分析及设计 (6)2.2 漏电保护装置电路分析及设计 (8)2.3电路与程序设计 (9)3程序的设计 (13)3.1程序功能描述与设计思路 (13)3.2程序流程图 (13)4测试方案与测试结果 (14)4.1测试方案 (14)4.2 测试条件与仪器 (14)4.3 测试方法及结论 (15)总结 (16)附录：总电路原理图 (18)1系统方案设计并制作一台线性直流稳压电源和一个漏电保护装置，电路连接如图所示。
图中RL为负载电阻、R为漏电电流调整电阻、A为漏电流显示电流表、S为转换开关、K 为漏电保护电路复位按钮图1 直流稳压电源及漏电保护装置根据设计任务的要求，按图1所示系统结构，直流稳压电源及漏电保护装置主要由直流稳压电源、漏电保护装置、单片机系统控制及显示电路等几部分组成，为突出设计思路，这里分模块、分单元进行方案设计论述。
2013全国大学生电子设计竞赛L题
此处贴密封纸，然后掀起并折向报告背面，最后用胶水在后面粘牢。
2013年全国大学生电子设计竞赛直流稳压电源及漏电保护装置（L题）中山市技师学院参赛队员：林家俊叶伟智郭建华2013年9月7日摘要摘要：这个直流稳压电源以一个通用的MOS三极管为核心，一个资源丰富、低功耗的16位瑞萨MCU（微控制器）是系统的主控制芯片。
电压调节电路由一个基准电压芯片TL1431和一个可调电阻构成。
当装置工作时，MCU通过自带的AD转换器对本装置的电压、电流和功率进行监控、测试和采样。
如果漏电它还启动漏电保护装置，保护操作者和仪器本身。
瑞萨MCU的输入输出功能都很强大、应用灵活，编程界面友好。
经测试，这个装置能达到题目指定的所有的基本的和扩展的要求。
关键词：稳压电源、MOS管、瑞萨16位MCU、漏电保护Abstract:This constant voltage power supply uses a general MOS transistor as the core, and a 16-bit Renesas MCU(Micro Control Unit), which is rich in resources and low in power consumption, works as the main control chip in the system. The voltage regulating circuit is composed by a voltage reference chip, TL1431, and a variable resistor. When the device works, the MCU monitors, tests and samples the voltage, current and power of the device, using its internal AD convertor. In the case of leakage it would set the leakage protection device, which can protect the operator and the device itself. The 16-bit Renesas MCU has powerful functions in both input and output. Its application is very flexible and the programming interface is friendly. After testing, this device can achieve all the basic requirements and the expansion requirements which assigned by the topic.Keyword: voltage power 、Mos、 16-Bit Renesas MCU、 leakage Protection目录绪论 (1)1系统方案 (1)1.1DC/DC的论证与选择 (2)1.2 漏电流保护装置的论证与选择 (4)1.3 电流采样电路芯片的论证与选择 (5)1.4 MOS管辅助电源电路的论证与选择 (7)1.5 控制系统的论证与选择 (9)2系统理论分析与计算 (10)2.1 直流稳压电源的分析 (10) (10)2.2 稳压电源的计算 (11) (11)2.3 直流漏电流传感器的计算 (12) (12)3电路与程序设计 (12)3.1电路的设计 (12)3.1.1系统总体框图 (12)3.1.2 控制器子系统框图与电路原理图 (13)3.1.3 直流稳压电源子系统框图与电路原理图 (13)3.1.4 漏电流保护装置子系统框图与电路原理图 (14)3.2程序的设计 (15)3.2.1程序功能描述与设计思路 (15)3.2.2程序流程图 (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 (18)4.2.1测试环境 (18)4.2.2测试仪器 (18)4.3 测试结果及分析 (18)4.3.1测试结果(数据) (18)4.3.2测试分析与结论 (19)附录1：电路原理图 (20)附录2：源程序 (23)直流稳压电源及漏电保护装置（L题）【高职组】绪论问题的提出随着功率电子技术的发展，电源在各个领域得到了广泛的应用。
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红外光通信装置（F题）2013年9月6日摘要红外光通信装置（F题）一、总体方案设计仔细分析题目要求，红外光通信装置的传输距离需要达到2米、发挥部分中的中继转发点、保证信号无明显失真，是本题最大的难点。
同时，当发射端输入语音信号为800Hz 单音信号时，8Ω电阻负载上的输出电压有效值不小于0.4V；发射端输入信号的幅度为0V时，接收装置输出端噪声电压不大于0.1V也是本题中需要解决的问题。
对此，我们考虑了以下几种方案：1.1系统整体方案的论证与选择方案一：纯51单片机方式，数字传输，即用两块单片机分别完成对红外对管发送和接收的控制。
通过软件实现时序控制，AD端采样后对信号进行编码、调制，经红外对管传输，再解码解调出原信号。
方案二：纯FPGA方式，数字传输，方法同51单片机，通过数字方式对采样信号进行编码和ASK调制解调，占用资源少同时高速高效。
方案三：模拟电路加FPGA方式。
即通过乘法器和压控振荡器实现对音频信号的调制，经过光电对管传输后，再经过乘法器和亚控振荡器解调，直接输出到音响端；FPGA 用于处理温度信息，使用另一路光电对管传输，实现编码和解码的功能。
方案一的最大特点是控制简单，编程逻辑清晰，但是由于51自身的时钟经过分频，对于时钟信号的控制准确度低，而且时序控制需要时刻调用内部时钟中断，非常占资源，大大影响了处理速率，故不选择此方案。
方案二的特点是时钟信号十分精确，处理速度快，但是数字传输传输，速率要求太高，普通光电管接收起来有难度，温度和信号编码的时序要求非常高。
方案三模拟部分工作量较大，需要乘法器、多级放大器、压控振荡器、滤波器等器件，但是可以保证较高的输出功率，同时用FPGA实现对单一温度信息的传输、编码输出难度不大，故采用此方案。
1.2信号调制解调方案的论证与选择方案一：数字调制解调，即将音频信号通过AD采样后，传输给FPGA，在FPGA 内部通过软件实现调制，调制后的信号经过放大电路通过红外传递，接收端接收后，进行数字解调，经过滤波、放大之后得到原信号。
2013电子设计大赛F题-红外通信
2013年全国大学生电子设计竞赛红外光通信装置（F题）2013年9月7日摘要设计红外通信收发系统，该系统由信号产生模块、红外光发送模块和红外光接收模块三部分构成，实现对信号的产生、发送、接收以及实现对信号的功率放大。
掌握系统的原理，用Altium designer软件绘制原理图并生成PCB 板，然后实际操作搭建电路板。
系统主要由信号产生电路，红外光发射系统，红外光接收系统三个模块构成，由音乐芯片构成的信号产生电路发出电信号，通过发送系统转化为光信号发送，通过接收系统接受光信号并将其转化为电信号，再通过喇叭将其重新转化为语音信号，实现红外光通信的全过程。
首先主要用LM386芯片构成音乐产生电路，发出电信号，由于发出的信号比较微弱，所以需要再经过一个分压式共射电路适当放大信号，并通过LED红外发送管转化为光信号发送。
?信号经接收管接收后，通过运放电路得到较高的输出功率，驱动喇叭发出音乐芯片的音乐。
利用放大器LM386、AD623、AD8608可以得到200的增益，驱动喇叭得到所需功率。
AbstractDesign of infrared communication transceiver system, the system module, the infrared light generated by the signal of sending module and infrared receiving module, realize the signal producing, sending, receiving, and realize the signal of power amplifier. The principle of control system, with Altium designer software map principle and generate the PCB, and then practical building circuit boards. System is mainly composed of signal generation circuit, infrared launch system, the infrared receiving system three modules, which composed the music chip issue electrical signal circuit, by sending system is converted into optical signals to send, receive light signals by receiving system and convert it into electrical signals, then convert it to speech signal over the loudspeaker, realize the whole process of infrared communication. First mainly with LM386 circuit chip music, send electrical signals, because the signals are faint, so need to pass a partial pressure type radio appropriate amplified signals, and through the LED infrared transmitting tube into the light signal transmission. Signal after receiving tube, high output power is obtained by op-amp circuit, drive the horn music chip music. Using amplifier LM386, AD623, AD8608 can get the gain of 200, and drive the horn to get the required power.目录1系统方案 (4)1.1 发射管的论证与选择 (4)1.2 输入端运放的论证与选择 (4)1.3 信号传输的论证与选择 (4)1.4 功率放大器的论证与选择 (6)1.5 温度信号的获取与传输 (6)1.6 显示模块 (6)2系统理论分析与计算 (6)2.1 语音信号的放大与接受 (6)2.2 温度信号的接受 (6)2.3 传输距离的测试 (6)3电路与程序设计 (6)3.1电路的设计 (6) (6) (7) (7) (8) (8) (8)3.2程序的设计 (9) (9) (9) (10)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 (10)5总结 (11)附录1：电路原理图 (12)附录2：源程序 (13)红外光通信装置（F题）1、系统方案论证：总体系统由信号产生电路、红外光发射系统、红外光接收系统三个模块构成，由音乐芯片构成的信号产生电路发出电信号，通过发送系统转化为光信号发送，通过接收系统接收光信号并将其转化为电信号，再通过喇叭将其重新转化为语音信号，实现红外光通信的全过程。
2013年全国大学生电子设计竞赛 C题
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】2013年9月4日简易旋转倒立摆及控制装置摘要：本作品采用了TI公司MSP430 单片机作为控制器，实现了简易旋转倒立控制系统。
本作品选择两相四线步进电机作为旋转倒立摆的驱动装置，通过精密导电塑料角位移传感器获取摆杆的角度，实现对摆杆E运动状态的检测，以此角位移传感器的测量值作为反馈量，通过PID算法控制步进电机的运动方向和单位时间内运动的步数，实现对摆杆E角度的控制以及倒立摆的起摆和倒立平衡。
本作品可以实现对E摆杆运动状态的检测、倒立摆、起摆以及倒立摆的倒立平衡控制，具有起摆速度快、倒立摆平衡状态稳定、抗干扰能力强等特点。
关键字：旋转倒立摆步进电机 PID算法Abstract:This paper describes a control based on TI's MSP430 microcontroller simple rotary inverted control system. The system uses the West An Jiusheng 57HS56 08 type two-phase four-wire stepper motor as the power source of the system. In WDS35D4 precision conductive plastic angular displacement sensor as the only sensor to realize the system E pendulum motion detection, and so the sensor feedback value as the amount of feedback through software algorithm to determine E pendulum motion by changing the stepper motor the steering and speed to control the state of motion of the pendulum E. Test results had showed that: the system can realize the E pendulum motion detection and control. And the system also has a simple structure, enabling strong, control and stability advantages.Keywords:Rotating balance handstand tepper motor angular displacement一：系统方案1.1 系统结构：本系统主要由以下几部分构成，包括：MSP430单片机、液晶显示模块、矩阵键盘模块、角位移传感器、步进电机驱动模块以及步进电机。
2013年全国大学生电子设计竞赛F题红外光通信系统
2013年全国大学生电子设计竞赛红外光通信系统（F题）【本科组】2013年9月7日组员：廖伟雄张鑫淼叶志豪摘要该红外光通信系统以STC12C5A60S2单片机作为控制核心，进行信息的采集和处理，利用放大电路以及内置A/D转换芯片实现语音信号的输入，经过红外编码将信号编码调制到465K红外载波上，然后经红外发射电路发射出去，在接收指令时通过红外接收管接受红外信号，经选频放大电路和滤波电路完成解调，通过解码还原数据，同时利用D/A转换和音频放大线路完成语音信号的还原，液晶显示器1602完成显示任务．本设计利用两块STC12C5A60S2单片机分别控制的红外信号的发射与接收，硬件部分包括红外发射模块与红外接收模块，其中红外发射模块主要实现的功能是语音信号输入、红外信号编码和红外发射，语音输入模块与红外发射电路组成，红外接收模块主要实现的功能是红外信号接为收、液晶显示温度，由红外接收电路、液晶显示电路和语音播报电路组成．软件部分根据硬件设计，把系统划分成发射部分与接收部分，其中发射部分主要包括语音A/D转换程序和红外发射程序，接收部分主要包括红外接收子程序、液晶显示子程序和语音D/A程序．通过控制编程与各芯片之间的协调合作，本系统基本实现了单片机红外光通信联络的功能．关键词：红外通信，调制解调，温度传感，语音传输，A/D、D/A转换ABSTRACTThe voice contact system with infrared communication as the foundation, the design with STC12C5A60S2modulator as the core to control, information collection and processing, use V oice input matrix realize instructions, through infrared coding will signal coding modulation to infrared carrier, then by infrared emission circuit launch out, receiving orders through the integration in receiving head complete demodulation, through the decoding reduction data, and to use D/A and LCD1602 type LCD display chip to complete the corresponding speech broadcast and LCD display task. This design using two pieces of STC12C5A60S2 model respectively of the single chip microcomputer control of the infrared signal the emitting and receiving, hardware including infrared emission module and infrared receiving modules, which infrared emission module mainly realizes function is the V oice input, the infrared signal encoding commands and infrared emission, the V oice input module and infrared emission of circuit, infrared receiving module mainly function of the realization of the infrared signal is received, liquid crystal display and speech broadcast, by infrared to receive.Keywords: Infrared communication, modulator and demodulator; temperature;V oice transmission; A/D; D/A目录1系统方案......................................... 错误！未定义书签。
2013年全国大学生电子设计大赛题目汇总
三、说明
1. 图 1 中的变压器由自耦变压器和隔离变压器构成。 P 2.题中交流参数均为有效值，AC-DC 电路效率 o 100% ，其中 Po U o I o ， Ps Ps U s Is 。 3. 本题定义： （1）负载调整率 SI
U o2 U o1 100% ，其中 Uo1 为 Io=0.2A 时的直流 U o1
（1）在输入交流电压 Us=24V、输出直流电流 Io=2A 条件下，使输出直流电压 Uo=36V±0.1V。 （2）当 Us=24V，Io 在 0.2A～2.0A 范围内变化时，负载调整率 SI ≤ 0.5%。 （3）当 Io=2A，Us 在 20V～30V 范围内变化时，电压调整率 SU ≤ 0.5%。 （4）设计并制作功率因数测量电路，实现 AC-DC 变换电路输入侧功率因数的测 量，测量误差绝对值不大于 0.03。 （5）具有输出过流保护功能，动作电流为 2.5A±0.2A。
3
2 20 8 12 12 12 6 50 15 15 15 5 50
A-3/3
2013 年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
（1）9 月 4 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高 职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生 身份的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设 计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违 纪参赛队取消评审资格。 （6）9 月 7 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》 ，由专人封存。
20132013年全国大学生电子设计大赛
D、射频宽带放大器
一、任务 设计并制作一个射频宽带放大器。 二、要求 1．基本要求 （1）电压增益Av ≥20dB，输入电压有效值Ui ≤20mV。Av在0～ 20dB范围内可调。 （2）最大输出正弦波电压有效值Uo≥200mV，输出信号波形无明显失真。 （3）放大器BW-3dB的下限频率fL ≤0.3MHz，上限频率fH≥20MHz， 并要求在1MHz～15MHz频带内增益起伏≤1dB。 （4）放大器的输入阻抗 = 50，输出阻抗 = 50 。
三.说明 1.必须使用普通的单面覆铜板。 a.不得更换其它高电阻率的材料。 b.不得对铜箔表面进行改变电阻率的特殊镀层处理。 c.覆铜板表面的刻度自行绘制。 d.测试时以该刻度为准。 e.考虑到绘制刻度的油墨可能是绝缘的，此处不要求表笔接触刻度线条时也 能具有正确感应能力。 2.覆铜板到电路的连接应满足以下条件 a.只有铜箔四角可连接到电路，除此之外不应有其它连接点（表笔触点除 外）。 b.不得使用摄像头、磁感应等额外传感装置。 3.表笔可选用一般的散装万用表表笔。 4.电源供电必须为单12V供电，系统功耗以电流表显示为准。
F、简易红外光通信
要求设计并制作一个红外光通信装置。用红外发光管和红外光接收模块作为 收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为2m，接收的声音应无明显失 真。 增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。语音信 号和数字信号能同时传输。 设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向90°，延长通信 距离2 m，尽量减小中继转发节点供电电流。
表笔
15x10cm覆铜板 B (12x8cm) A (6x4cm)
X刻度
LCD
电流表
电路
12V电源
Y刻度
二.要求 基本要求： 1.指示功能: 表笔接触铜箔表面时电路接触应能给出 明确指示。 10分 2.坐标定位功能: 覆铜板表面自行绘制纵横坐标以及 6x4cm（高精度区A） 和12x8cm（一般精度区B）两个虚线框。显示表笔接触覆铜板的触点坐标值。 坐标值以预先绘制在铜箔表面的刻度为准。(共40分) 能显示左右位置; 10分 能显示四象限; 10分 能进行必要的坐标变换,显示坐标值;(可用列表法进行坐标变换) 10分 坐标精度达10mm; (误差大于10％ 扣5分,大于20％不给分) 10分 扩展部分： 1.进一步提高坐标精度: 精量每提高2mm给5分,范围为区域A。(误差大于20 ％不给计分) 10分
2013年全国大学生电子设计单相AC-DC变幻电路(A题)详解
2013年全国大学生电子设计竞赛单相AC-DC变幻电路（A题）2013年9月7日目录1系统方案 (4)1.1辅佐电源模块的论证与选择 (4)1.2稳压模块的论证与选择 (4)1.3 过流保护模块的论证与选择 (4)1.4 功率因数测量模块的论证与选择 (4)2系统理论分析与计算 (6)2.1 主控制的分析与计算 (6)2.2提高效率的方法及实现方案 (6)3电路的设计 (9)3.1主电源电路与器件选择 (9)3.2辅助电路的设计 (9)3.3保护电路的设计 (9)4测试方案与测试结果 (11)4.1测试方案 (11)4.2 测试条件与仪器 (11)4.3 测试结果及分析 (11)4.3.1测试分析与结论 ........................................................................ 错误！未定义书签。
摘要根据A题的题目要求，我们将交流220V电压通过变压器降到交流24V，后用整流桥及其滤波电容将其变为直流24V，运用555振荡器模块压升到36V左右，外加稳压与过流保护模块达V0.1V的要求。
我们还利用功率因数的定义电流相位与电压相位的相量脚来求得。
为此我们设计出功率因数测量电路来测AC-DC变换电路输入侧的功率因数，并且通过控制振荡器的频率来调整功率因数输出。
经多次实验，我们通过实验数据与理论值的比较，能较好的得出，当U s=24V，I o在0.2A～2.0A范围内变化时，负载调整率S I ≤ 0.5%；当I o=2A，U s在20V～30V范围内变化时，电压调整率S U ≤ 0.5%；动作电流为2.5A±0.2A。
1系统方案本系统主要由主电源模块、辅佐电源模块、稳压模块、过流保护模块、功率因数测量模块组成，下面分别论证几个模块的选择。
1.1辅佐电源模块的论证与选择方案一:由220V的交流电通过变压器得+5V的辅助电源，它是运用LM7805稳压管以及配套的滤波电容得到的。
2013年全国大学生电子设计竞赛(C题)
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日摘要旋转倒立摆是一个非线性、强耦合、多变量和自然不稳定系统。
通过它能有效地反映控制过程中诸如镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等多种关键问题，是检验各种控制理论的理想模型。
对倒立摆的研究不仅具有深远的理论意义，而且在航天科技和机器人学领域中也有现实指导性意义。
本作品是基于STC89C52单片机作为核心控制器，以L298N作为驱动电路芯片，利用直流电机PWM调速原理，控制旋转臂的转速，从而控制摆杆的频率和振幅，当二者共振时就实现了摆杆在某一固定角度往复运动，能够实现倒立摆的基本功能。
利用加速度传感器获取摆杆的状态，实现摆杆在固定角度摆动，最终实现在竖直方向倒立，即小范围内摆动而不倒下。
关键词：旋转倒立摆，STC89C52，PWM调速，共振目录1系统方案------------------------------------------------ 1 1.1 设计要求 ------------------------------------------1 1.1.1 任务----------------------------------------1 1.1.2 要求----------------------------------------2 1.1.3 说明----------------------------------------2 1.2 总体设计方案---------------------------------------3 1.2.1 设计思路-------------------------------------3 1.2.2 方案论证与比较-------------------------------5 2单元硬件电路设计-----------------------------------------6 2.1 单片机控制系统设计---------------------------------7 2.1.1 STC89C52最小系统-----------------------------6 2.1.2 AD采集模块电路设计---------------------------6 2.1.3 显示模块电路设计-----------------------------7 2.2 加速度传感器的应用---------------------------------7 2.2.1 MMA7361L原理及应用---------------------------7 2.3 电机驱动模块---------------------------------------7 2.3.1 L298N驱动电路设计----------------------------8 3程序结构与设计-------------------------------------------8 3.1 程序流程图-----------------------------------------9 3.1.1 主程序流程图及算法分析-----------------------9 3.1.2 显示程序设计--------------------------------10 4系统测试------------------------------------------------11 4.1 实验摆角测试-------------------------------------114.2 实验结果分析-----------------------------------11 5参考文献----------------------------------------------12 附录1 总程序附录2 电路原理图简易旋转倒立摆及控制装置（C题）【XX组】1系统方案本系统主要由电机驱动模块、显示模块、加速度传感器模块，下面详细介绍各模块的选择与特点。
2013年电子设计大赛报告 F题
2013年全国大学生电子设计竞赛红外光通信装置(F题)【本科组】时间：2013年9月7日摘要：为了满足红外光通信装置的设计要求，进行了各单元电路方案的比较论证及确定。
设计以瑞莎R5F100LEA和AT89S52作为控制核心，并采用红外光信道，利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，以高速AD/DA作为系统的采集、还原信号的装置，以18B20温度传感器作为温度感应模块，加以外围电路组成的红外光通信在特定的程序下实现语音传递的功能。
基于瑞莎R5F100LEA、18B20、红外发送头、红外接收头、高速ADDA等的控制电路能够实现对红外光通信装置的整体控制；电路部分与机械部分的有机结合在特定程序下经过多次的调试便能实现红外光通信的功能。
本设计具有系统体积小、稳定度好、精度高、线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。
关键字：红外光通信装置；瑞莎R5F100LEA；AT89S52；高速AD/DA；18B20目录1 设计要求 (3)1.1 任务 (3)1.2 要求 (3)1.2.1 基本要求 (3)1.2.2 发挥部分 (3)2 系统方案设计与论证 (4)2.1控制器的选择 (4)2.2通信模式选择 (5)2.3 红外收发器的选择 (5)2.4 数模转换器的选择 (6)2.5 电源模块 (6)2.6 最终方案 (6)3 系统理论分析与计算 (6)4 系统硬件设计 (6)3.1 总体设计 (7)3.2 电机驱动电路的设计 (7)3.3 电源模块电路的设计 (7)3.4 控制电路 (7)3.5 光电传感器电路 (7)5 软件程序的设计 (7)4.1 总体流程图 (7)6 系统调试 (7)5.1 测试数据 (7)5.2 测试结果分析 (7)7 结论 (7)8 参考文献 (7)附件一 (7)附件二 (7)1 设计要求1.1 任务设计并制作一个红外光通信装置。
1.2 要求1.2.1 基本要求(1)红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为2m，如图1所示。
2013年全国大学生电子设计竞赛E题：简易频率特性测试仪
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日简易频率特性测试仪摘要：本系统以STM32控制器为核心，采用DDS芯片AD9854产生稳定的正交信号源，通过正交调制的方式完成对被测网络的幅频和相频特性测量，能够实现对被测网络的点频和线性扫频测量，并采用彩色液晶进行数字化的图形显示。
测试结果表明，本设计能够实现在1M～40MHz频率范围内，对被测网络频率特性的测试，正确显示其中心频率和3dB带宽，并且能够任意设置扫频步进和扫频范围，实现频率的粗扫描和精细扫描，其幅度绝对优于0.5dB，相位精度优于5度。
关键字：正交调制、频率特性、DDS目录1方案论证 (1)1.1扫频信号源 (1)1.2特性曲线显示 (1)2理论分析与计算 (1)2.1系统原理 (1)2.2DDS参数设计 (2)2.3低通滤波器设计 (2)2.4ADC设计 (2)2.5被测网络设计 (2)2.6特性曲线显示 (3)3电路与程序设计 (3)3.1DDS电路设计 (3)3.2乘法器电路设计 (3)3.3滤波器设计 (4)3.4程序设计 (4)4测试方案与测试结果 (5)4.1测试仪器 (5)4.2测试方案 (5)4.2.1正交信号源的测试 (5)4.2.2发挥部分的测试 (5)4.3测试结果 (5)5总结 (6)参考文献 (6)一、方案论证1.1 扫频信号源题目要求采用零中频正交解调方案完成频率特性测试，需要在1M ～40MHz 频率范围内产生频率可调的正弦信号。
要求在整个频率范围内具有很好的平坦度、稳定度和正交性的扫频信号源的这些指标是整个扫频仪的关键。
方案一：采用可编程器件产生扫频信号利用可编程器件实现直接数字频率合成(DDS)，采用这种纯数字化的方法，产生信号的频率准确，频率分辨率高产生正交信号源，但需要外接DAC 和滤波电路，难以在题目要求的频带内做到完全正交。
方案二：采用专用的DDS 集成芯片专用的集成DDS 芯片具有外围器件很少，输出相位连续，频率、相位和幅度均可实现程控的特点，根据题目要求选用AD 公司生产的一款DDS 芯片AD9854，它的最高时钟为300MHz ，具有相对带宽宽，转换时间极短、频率分辨率高、功耗低等优点。
2013全国大学生电子设计竞赛
2013年全国大学生电子设计竞赛射频宽带放大器（D题）【本科组】摘要本系统采用TI公司的可控增益放大器VCA810和电流反馈放大器THS3001实现增益可调的射频宽带放大器。
系统主要有三个模块组成：前置放大电路、可控增益放大电路、单片机控制显示模块。
可控增益放大部分由VCA810构成，可实现80dB的动态增益调节范围；前级放大电路使用的THS3001具有420MHz 的-3dB带宽和良好的带内平坦度【1】。
在设计过程中充分考虑了高频小信号的自激和外界干扰的问题，采取了一系列的保护和改善的措施以提高放大器稳定性。
关键词：射频放大器自激振荡增益平坦度AbstractAdopting the controllable gain amplifier --VCA810 produced by the TI and combining with THS3001, the system can achieve a wideband RF amplifier with adjustable gain. The system is mainly constituted by three block: Pre-amplifier circuit，controllable-gain amplifier circuit, MCU display and control module .Constituted by VCA810, the controllable-gain amplifier can achieve 80dB of gain adjustment range .The pre-amplifier circuit is constituted by THS3001,which is a high-speed current-feedback operational amplifier.The THS3001 offers a 420-MHz bandwidth , a good gain flatness ,making it suitable to the requirement . In the progress of the designing ,we take the H. F. small signal fully into account and adopt a series measure to improve the stability of the whole system.Key Words: Radio-frequency amplifier self excited oscillation gain flatness一、系统方案论证经过仔细的分析和论证，最终设计的射频宽带放大器包括3个模块：前置放大电路、可变增益放大电路、增益控制模块，下面针对这些模块分别进行方案论证与选择。
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。
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2. 发挥部分
（1）飞行器摆放在 A 区，飞行器下面摆放一薄铁片，一键式启动，飞行器 拾取薄铁片并起飞。 （2）飞行器携带薄铁片从示高线上方飞向 B 区，并在空中将薄铁片投放到 B 区；飞行器从示高线上方返回 A 区，在 A 区降落并停机。 （3）以上往返飞行时间不大于 30s。 （4）其他。
三、评分标准
图 2.摆杆位置示意图
7．摆杆倒立时施加干扰的方法是，以 15cm 长细绳栓一只 5 克砝码，在摆杆 上方将砝码拉起 15°~45°，释放后用砝码沿摆杆摆动的切线方向撞击摆 杆上端 1~2cm 处；以抗扰动能力强弱判定成绩。 8．测试时，将在摆杆后 1~2cm 处固定一如图 2 所示轻质量角器，以方便观察 摆杆的旋转角度。
项目 系统方案 设计 报告 设计与论证 电路与程序设 计 测试方案与测 试结果 主要内容 方案比较，方案描述 控制方法描述与参数计算 系统组成，原理框图与各部分电路图， 系统软件与流程图 测试方案及测试条件 测试结果完整性
B –2 / 4
满分 3 5 6 3
测试结果分析 摘要 设计报告结构 正文结构完整性 及规范性 图标的规范性 小计 完成（1） 基本要求 完成（2） 小计 完成（1） 完成（2） 完成（3） 其他 小计
三、说明
1．旋转倒立摆机械部分必须自制，结构要求如下：硬质摆杆 E 通过转轴 D 连 接在旋转臂 C 边缘，且距旋转臂 C 轴心距离为 20cm±5cm；摆杆的横截面 为圆形或正方形，直径或边长不超过 1cm，长度在 15cm±5cm 范围内；允 许使用传感器检测摆杆的状态，但不得影响摆杆的转动灵活性；图 1 中支 架 B 的形状仅作参考， 其余未作规定的可自行设计结构； 电动机自行选型。 2．摆杆要能够在垂直平面灵活旋转，检验方法如下：将摆杆拉起至水平位置 后松开，摆杆至少能够自由摆动 3 个来回。 3．除电动机 A 之外，装置中不得有 其他动力部件。 4．摆 杆 自 然 下 垂 状态 是指 摆 角 为 0°位置，见图 2。 5．摆杆倒立状态是指摆杆在 -165 ° 至 165°范围内。 6．基本要求（1） 、 （2）中，超过 30s 视为失败； 发挥部分 （1） 超过 90s 视为失败；发挥部分（3）超过 3 分钟即视为失败；以上各项，完 成时间越短越好。
单相 AC-DC 变换电路（A 题）
【本科组】 一、任务
设计并制作如图 1 所示的单相 AC-DC 变换电路。输出直流电压稳定在 36V，输出 电流额定值为 2A。
IS 220V ~ IO US
变压器
AC - DC 变换 电路
UO
RL
图 1 单相 AC-DC 变换电路原理框图
二、要求 1. 基本要求
简易旋转倒立摆及控制装置（C 题 ）
【本科组】 一、任务
设计并制作一套简易旋转倒立摆及其控制装置。旋转倒立摆的结构如图 1 所 示。电动机 A 固定在支架 B 上，通过转轴 F 驱动旋转臂 C 旋转。摆杆 E 通过转 轴 D 固定在旋转臂 C 的一端， 当旋转臂 C 在电动机 A 驱动下作往复旋转运动时， 带动摆杆 E 在垂直于旋转臂 C 的平面作自由旋转。
三、说明
1. 图 1 中的变压器由自耦变压器和隔离变压器构成。 P 2.题中交流参数均为有效值，AC-DC 电路效率 o 100% ，其中 Po U o I o ， Ps Ps U s Is 。 3. 本题定义： （1）负载调整率 SI
U o2 U o1 100% ，其中 Uo1 为 Io=0.2A 时的直流 U o1
B –1 / 4
示高线
100 200 250 300
250
图 2 飞行区域立体图（图中单位：cm）
二、要求 1. 基本要求
（1）四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图 1 所示的 A 区，一键式 启动飞行器起飞； 飞向 B 区， 在 B 区降落并停机； 飞行时间不大于 45s。 （2）飞行器摆放在 B 区，一键式启动飞行器起飞；飞向 A 区，在 A 区降落 并停机；飞行时间不大于 45s。
A-2/3
四、评分标准
项 目 方案论证 比较与选择 方案描述 提高效率的方法 功率因数调整方法 稳压控制方法 主回路与器件选择 控制电路与控制程序 保护电路 主要内容 满 分 3
理论分析与计算
6
设计 报告
电路与程序设计
6
测试方案及测试条件 测试方案与测试结 测试结果及其完整性 果 测试结果分析 设 计 报 告 结 构 及 规 摘要、设计报告正文结构、公式、 范性 图表的规范性 总分 完成（1） 完成（2） 基本 要求 完成（3） 完成（4） 完成（5） 总分 完成（1） 发挥 部分 完成（2） 完成（3） 其他 总分
（1）在输入交流电压 Us=24V、输出直流电流 Io=2A 条件下，使输出直流电压 Uo=36V±0.1V。 （2）当 Us=24V，Io 在 0.2A～2.0A 范围内变化时，负载调整率 SI ≤ 0.5%。 （3）当 Io=2A，Us 在 20V～30V 范围内变化时，电压调整率 SU ≤ 0.5%。 （4）设计并制作功率因数测量电路，实现 AC-DC 变换电路输入侧功率因数的测 量，测量误差绝对值不大于 0.03。 （5）具有输出过流保护功能，动作电流为 2.5A±0.2A。
输 出 电 压 ， Uo2 为 Io=2.0A 时 的 直 流 输 出 电 压 ； （2）电压调整率
SU
U o 2 U 36
o 1
100% ， Uo1 为 Us =20V 时的直流输出电压，Uo2 为 Us =30V 时的
直流输出电压。 4. 交流功率和功率因数测量可采用数字式电参数测量仪。 5. 辅助电源由 220V 工频供电，可购买电源模块（亦可自制） ，作为作品的组成部 分。测试时，不再另行提供稳压电源。 6. 制作时须考虑测试方便，合理设置测试点，参考图 1。
3
2 20 8 12 12 12 6 50 15 15 15 5 50
A-3/3
2013 年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
（1）9 月 4 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高 职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生 身份的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设 计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违 纪参赛队取消评审资格。 （6）9 月 7 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》 ，由专人封存。
2013 年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专 组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份 的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制 作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队 取消评审资格。 （6）9月7日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
A-1/3
2. 发挥部分
（1）实现功率因数校正，在 Us=24V，Io=2A，Uo=36V 条件下，使 AC-DC 变换 电路交流输入侧功率因数不低于 0.98。 （2）在 Us=24V，Io=2A，Uo=36V 条件下，使 AC-DC 变换电路效率不低于 95%。 （3）能够根据设定自动调整功率因数，功率因数调整范围不小于 0.80~1.00，稳 态误差绝对值不大于 0.03。 （4）其他。
B –3 / 4
示高线
图 3 飞行区域安全网示意图
B –4 / 4
2013 年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
（1）9 月 4 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高 专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份 的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制 作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队 取消评审资格。 （6）9 月 7 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》 ，由专人封存。
C–1/3
2．发挥部分 （1）从摆杆处于自然下垂状态开始，控制旋转臂作往复旋转运动，尽快使 摆杆摆起倒立，保持倒立状态时间不少于 10s； （2）在摆杆保持倒立状态下，施加干扰后摆杆能继续保持倒立或 2s 内恢复 倒立状态； （3）在摆杆保持倒立状态的前提下，旋转臂作圆周运动，并尽快使单方向 转过角度达到或超过 360°； （4）其他。
3 20 25 25 50 3 32 10 5 50
发挥 部分
四、说明：
1．飞行器桨叶旋转速度高，有危险！请务必注意自己及他人的人身安全。 2．飞行器控制板的 MCU 必须使用组委会统一下发的 R5F100LEA，必须安 装在明显位置，以便检查。 3．飞行器可自制或外购，带防撞圈，外形尺寸（含防撞圈）限定为：长度 ≤50cm，宽度≤50cm。飞行器机身必须标注参赛队号。 4．薄铁片为边长 4cm 的正方形，厚度≤0.05cm。 5．飞行区域地面为白色；A 区、B 区形状大小相同，由直径 20cm 黑色实 心圆和直径 75cm 的同心圆组成，同心圆虚线线宽小于 0.1cm；引导线宽 度 4cm，可用黑色胶带；示高线为直径 0.5~0.8cm 的黑色电缆线，横向 悬挂于飞行区中间，距地高 100cm。飞行区域不得额外设置任何标识、 引导线或其他装置。 6．允许测试 2 次，每次测试全程不得更换电池。两次测试之间允许更换电 池，更换电池时间小于 2 分钟。 7．飞行器不得遥控，飞行过程中不得人为干预。 8．飞行器飞行期间，触及地面后自行恢复飞行的，酌情扣分；触地后 5s 内 不能自行恢复飞行视为失败，失败前完成动作仍计分。 9．飞行器起飞，距地面高度 10cm 以上视为飞离地面。 10．一键式启动是指飞行器摆放在 A 区或 B 区后，只允许按一个键启动。 如有飞行模式设置应在飞行器摆放在 A 区或 B 区前完成。 11．为保证安全，可沿飞行区域四周架设安全网（长 500cm，宽 300cm，高 200cm） ，顶部无需架设。若安全网采用排球网、羽毛球网时可由顶向下 悬挂不必触地，不得影响视线。安装示意图如图 3 所示。