电子设计大赛G题总方案原理图程序
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方案二：采用我们此前购买的以STC12系列的单片机带有10位的AD转换作为 主控器件。此方案方便快捷，只需对AD和单片机进行程序编写。
综合考虑，我们将方案一备用，采用方案二。
2
2.1
我们使用单片机控制开关实现对四角测量的通断，通过用第一角电压减去 第二角电压是否大于0来确定上下方向，通过第二角和第三角的压差是否大于0来确定左右方向，然后实现象限位置的确定。
意位置接触，二三方案误差不好处理，故选择方案四。
1.2
由于信号很小采集和放大都需要认真考虑，现考虑以下方案：
方案一：用恒压源进行采集数据，并用2级运算放大器进行放大送入单片机。 这 种方法由于铜板电阻太小，使用恒压源要么电流过大，要么误差很大没法精确测量。
方案二：用恒流源进行采集数据，一级使用电桥进行差分放大，将差值放大后输 入第二级放大，这种方法既便于采集放大，也能提高精度。
实现12V单电源变6V，由6V变5V采用LM2940稳压芯片为核心的电路实现。
3.2
3.2.1程序功能描述与设计思路
1、程序功能描述
程序部分由LCD12864的显示部分，开关的控制部分，AD转换，和电 压数据的计算和处理。
2、程序设计思路
LCD部分用P2口和P0的部分口实现对LCD的控制和写数据。电压值 处理部分事先将测得的数据写入程序，使用P1.0读取电压值在单片机内进行查 表，计算处理后用LCD输出触点的左右侧，象限位置和坐标的信息。开关部分将4个引脚置1,实现MOS管的通断。按键部分使用中断，实现按键特定功能。
1
电源模块组要由恒流源，单电源变双电源电路组成。
恒流源是为铜板提供稳恒电流的，以测量电压信号。单变双电源以TDA2030为
核心的将赛组能提供的12v单电源变为土6v的双电源。在最这个电源的同时， 我们加进了为单片机提供5v电压的电源部分。
1
方案一：采用51系列的单片机作为主控器件，使用自己做的最小系统板，用来 实现要达到的各种要求。但88888888是AD转化需要另外做。此方案规模小， 成本低。
3.2.2程序流程图
1、主程序流程图
Leabharlann Baidu开始
将上面的信息输入到
LCD显示
2、按键子程序流程图
3、MOS管开关和测量子程序流程图
2.3
在板子上画好坐标之后我们根据多次测试的结果以每0.5mm为单位进行多
次采样并取平均值，
然后建立各点的电压值表，电压值表见表一。把这些数据写入单片机，当在表笔 接触铜板时，根据输入的电压值查表找到对应的坐标然后送LCD显示。
3
3.1
3.1.1系统总体框图
系统总体框图如图1所示,
图1系统总体框图
3.1.2信号采集与放大子系统框图与电路原理图
方案二：在铜板背后加电阻，可以增大电阻，但是由于电阻本身大小和要求数量， 没发满足误差的要求。
方案三：利用RC振荡电路，用公式中的1/R对铜板电阻进行放大处理，测量。 但是测算麻烦，误差较大，且不是线性变化。
方案四：直接使用铜板使用恒流源和电桥法测量小电阻，对测量电压多级放大输
出，实现电压测量。
综合以上三种方案以及题目中的要求，方案一不能使表笔在覆铜板上的任
图2信号采集与放大子系统框图
3.1.3单片机控制子系统框图与电路原理图
1、MOS开关子系统框图
图3MOS开关子系统框图
2、单片机子系统电路
图4单片机子系统电路
3.1.4电源
电源由单电源变双电源、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供+5V,
6V，+12V电压，确保电路的正常稳定工作。单电源变双电源采用TDA2030
综上我们选择第二种方案。
1.3
方案一：在铜板4个脚都采用4个采集放大电路，但是由于铜板电阻小，很容易 由于导线长度的增大使铜板采集的信号误差变大。
方案二：只用一个采集放大电路，利用以IRF540n为核心的mos开关模块，让 单片机通过此开关控制模块对测量线路的开闭进行控制。
方案二既简单也容易控制我们，所以我们选择方案二。
2013年全国大学生电子设计竞赛
手写绘图板（G题）
【本科组】
Dut physics
2013年9月7日
本作品以STC12C5A单片机为核心，对铜板这种小电阻在微弱变化下的精 密测量，以实现对触点的精确定位。用恒流源给覆铜板加稳恒电流，利用电桥 和OP07对产生的电压信号进行采集和放大。用单片机控制MOS开关控制覆铜 板四角接线的开闭。制作一个10cm*15cm的手写绘图板，并对板上任意位置进 行坐标读取，分辨率小于10mm，并在12864的LCD显示器上进行显示。
关键字：STC12C5A，精密测量，LCD
1系统方案1
1.1铜板处理的论证与选择1
1.2信号采集和放大的论证与选择1
1.3开关控制模块的论证与选择1
1.4电源模块的论证与选择2
1.5控制系统的论证与选择2
2系统理论分析与计算2
2.1左右方向及象限位置的确定2
2.2坐标点测量的方法2
2.3各点坐标采集的方法错误！未定义书签。
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信号采集与放大子系统框图与电路原理图3
3.1.3单片机控制子系统框图与电路原理图3
3.1.4电源4
3.2程序的设计4
3.2.1程序功能描述与设计思路4
3.2.2程序流程图4
4测试方案与测试结果6
4.1测试方案6
4.2测试条件与仪器6
4.3测试结果及分析6
4.3.1测试结果（数据）6
4.3.2测试分析与结论7
附录1:电路原理图8
附录2:源程序9
手写绘图板（
【本科组】
1
本系统主要由铜板模块、信号采集和放大模块、开关控制模块、电源模块， 控制模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1
由于测得的铜板电阻太小，现考虑以下方案。
方案一：采用在板上腐蚀网格或者有规律的数学图案， 这种方法有利于增大铜板 的测量电阻，利于在测量过程中电压的获取和计算， 但是这种方案会使板面不够 平稳，如果间隙不够小，就会导致分辨率太低，误差较大。
2.2
我们在测试前将铜板用水将铜板上的氧化膜清除掉，但是由于铜板本身的 各种原因，铜板上一点到四角的电阻是不均匀的， 没办法实现根据各点电压计算 距离，于是我们采用事先采集各点电压，在程序中使用查表的方法进行转换坐标， 这样做尽管需要耗费单片机的内存， 但是这种方法简单可行，精确度高，我们采 用此方法。
综合考虑，我们将方案一备用，采用方案二。
2
2.1
我们使用单片机控制开关实现对四角测量的通断，通过用第一角电压减去 第二角电压是否大于0来确定上下方向，通过第二角和第三角的压差是否大于0来确定左右方向，然后实现象限位置的确定。
意位置接触，二三方案误差不好处理，故选择方案四。
1.2
由于信号很小采集和放大都需要认真考虑，现考虑以下方案：
方案一：用恒压源进行采集数据，并用2级运算放大器进行放大送入单片机。 这 种方法由于铜板电阻太小，使用恒压源要么电流过大，要么误差很大没法精确测量。
方案二：用恒流源进行采集数据，一级使用电桥进行差分放大，将差值放大后输 入第二级放大，这种方法既便于采集放大，也能提高精度。
实现12V单电源变6V，由6V变5V采用LM2940稳压芯片为核心的电路实现。
3.2
3.2.1程序功能描述与设计思路
1、程序功能描述
程序部分由LCD12864的显示部分，开关的控制部分，AD转换，和电 压数据的计算和处理。
2、程序设计思路
LCD部分用P2口和P0的部分口实现对LCD的控制和写数据。电压值 处理部分事先将测得的数据写入程序，使用P1.0读取电压值在单片机内进行查 表，计算处理后用LCD输出触点的左右侧，象限位置和坐标的信息。开关部分将4个引脚置1,实现MOS管的通断。按键部分使用中断，实现按键特定功能。
1
电源模块组要由恒流源，单电源变双电源电路组成。
恒流源是为铜板提供稳恒电流的，以测量电压信号。单变双电源以TDA2030为
核心的将赛组能提供的12v单电源变为土6v的双电源。在最这个电源的同时， 我们加进了为单片机提供5v电压的电源部分。
1
方案一：采用51系列的单片机作为主控器件，使用自己做的最小系统板，用来 实现要达到的各种要求。但88888888是AD转化需要另外做。此方案规模小， 成本低。
3.2.2程序流程图
1、主程序流程图
Leabharlann Baidu开始
将上面的信息输入到
LCD显示
2、按键子程序流程图
3、MOS管开关和测量子程序流程图
2.3
在板子上画好坐标之后我们根据多次测试的结果以每0.5mm为单位进行多
次采样并取平均值，
然后建立各点的电压值表，电压值表见表一。把这些数据写入单片机，当在表笔 接触铜板时，根据输入的电压值查表找到对应的坐标然后送LCD显示。
3
3.1
3.1.1系统总体框图
系统总体框图如图1所示,
图1系统总体框图
3.1.2信号采集与放大子系统框图与电路原理图
方案二：在铜板背后加电阻，可以增大电阻，但是由于电阻本身大小和要求数量， 没发满足误差的要求。
方案三：利用RC振荡电路，用公式中的1/R对铜板电阻进行放大处理，测量。 但是测算麻烦，误差较大，且不是线性变化。
方案四：直接使用铜板使用恒流源和电桥法测量小电阻，对测量电压多级放大输
出，实现电压测量。
综合以上三种方案以及题目中的要求，方案一不能使表笔在覆铜板上的任
图2信号采集与放大子系统框图
3.1.3单片机控制子系统框图与电路原理图
1、MOS开关子系统框图
图3MOS开关子系统框图
2、单片机子系统电路
图4单片机子系统电路
3.1.4电源
电源由单电源变双电源、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供+5V,
6V，+12V电压，确保电路的正常稳定工作。单电源变双电源采用TDA2030
综上我们选择第二种方案。
1.3
方案一：在铜板4个脚都采用4个采集放大电路，但是由于铜板电阻小，很容易 由于导线长度的增大使铜板采集的信号误差变大。
方案二：只用一个采集放大电路，利用以IRF540n为核心的mos开关模块，让 单片机通过此开关控制模块对测量线路的开闭进行控制。
方案二既简单也容易控制我们，所以我们选择方案二。
2013年全国大学生电子设计竞赛
手写绘图板（G题）
【本科组】
Dut physics
2013年9月7日
本作品以STC12C5A单片机为核心，对铜板这种小电阻在微弱变化下的精 密测量，以实现对触点的精确定位。用恒流源给覆铜板加稳恒电流，利用电桥 和OP07对产生的电压信号进行采集和放大。用单片机控制MOS开关控制覆铜 板四角接线的开闭。制作一个10cm*15cm的手写绘图板，并对板上任意位置进 行坐标读取，分辨率小于10mm，并在12864的LCD显示器上进行显示。
关键字：STC12C5A，精密测量，LCD
1系统方案1
1.1铜板处理的论证与选择1
1.2信号采集和放大的论证与选择1
1.3开关控制模块的论证与选择1
1.4电源模块的论证与选择2
1.5控制系统的论证与选择2
2系统理论分析与计算2
2.1左右方向及象限位置的确定2
2.2坐标点测量的方法2
2.3各点坐标采集的方法错误！未定义书签。
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信号采集与放大子系统框图与电路原理图3
3.1.3单片机控制子系统框图与电路原理图3
3.1.4电源4
3.2程序的设计4
3.2.1程序功能描述与设计思路4
3.2.2程序流程图4
4测试方案与测试结果6
4.1测试方案6
4.2测试条件与仪器6
4.3测试结果及分析6
4.3.1测试结果（数据）6
4.3.2测试分析与结论7
附录1:电路原理图8
附录2:源程序9
手写绘图板（
【本科组】
1
本系统主要由铜板模块、信号采集和放大模块、开关控制模块、电源模块， 控制模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1
由于测得的铜板电阻太小，现考虑以下方案。
方案一：采用在板上腐蚀网格或者有规律的数学图案， 这种方法有利于增大铜板 的测量电阻，利于在测量过程中电压的获取和计算， 但是这种方案会使板面不够 平稳，如果间隙不够小，就会导致分辨率太低，误差较大。
2.2
我们在测试前将铜板用水将铜板上的氧化膜清除掉，但是由于铜板本身的 各种原因，铜板上一点到四角的电阻是不均匀的， 没办法实现根据各点电压计算 距离，于是我们采用事先采集各点电压，在程序中使用查表的方法进行转换坐标， 这样做尽管需要耗费单片机的内存， 但是这种方法简单可行，精确度高，我们采 用此方法。