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1、,2015,全国大学生电子设计大赛作品赏析E211 刘超 2017.6.12,CONTENTS,目录,01,Part,1,2015大赛题目一览,02,Part,2,A-G题优秀作品赏析（A）,2,A-G题优秀作品赏析（A）,作品3系统结构图：,直流稳压电源,负载,双向DC-DC变换器,电池组,电压检测,PI调节,方向控制,STM32单片机,显示,2,A-G题优秀作品赏析（A）,作品3系统框图：,CPU（STM32）,双向DC-DC变换（Buck模式电路与Boost模式电路）,显示（按键键盘与OLED）,直流稳压电源,电压检测与调节,2,A-G题优秀作品赏析（A）,作品3的系统工作原理：,2,A
2、-G题优秀作品赏析（A）,作品3的关键点：,变换器中的器件的导通损耗较小，在满足题目要求同时，电路结构简单，方便调试。,2,A-G题优秀作品赏析（A）,作品8系统结构图：,直流稳压电源,双向DC-DC变换器,电池组,STM32单片机,按键电路,显示,2,A-G题优秀作品赏析（A）,作品8系统框图：,直流稳压电源,Buck电路,锂电池组,充电,充电,Boost电路,放电,放电,电阻,开关,开关,电阻,开关,按键电路,STM32单片机采样控制,5110显示电路,2,A-G题优秀作品赏析（A）,作品8的系统工作原理：,2,A-G题优秀作品赏析（A）,作品8的关键点：,此作品最大的创新之处在于对芯片的
3、利用，完美的实现了恒压、恒流之间的控制和转换。整个系统电路均采用模拟芯片内置PWM发波控制MOS管开关单片机只实现数值给定、采样对比、实时显示等功能，这样一来，减小了软件程序编写难度且大大提高整个系统的工作效率。,2,A-G题优秀作品赏析（B）,2,A-G题优秀作品赏析（B）,作品1系统结构图：,STM32F407单片机,按键输入,传感器电路,电调电路,电 源,显示,风力摆,2,A-G题优秀作品赏析（B）,作品1系统框图：,CPU（STM32单片机）,按键输入模块,蜂鸣器,OLED显示,电调模块,无刷电机,角度传感器MPU9250,电 源,2,A-G题优秀作品赏析（B）,作品1的系统工作原理：
4、,2,A-G题优秀作品赏析（B）,作品1的关键点：,对于题目规定的每个要求，本系统都能以较高的指标完整展现，并且功能完善、性能稳定可靠、抗干扰能力强。在完成基本要求和发挥部分功能基础上，本系统还实现了一些自由发挥功能，包括实时字符/图形显示、不同运动方式和运动轨迹、并且都达到了设计要求。,2,A-G题优秀作品赏析（B）,作品7系统结构图：,STM32单片机,显示,传感电路,驱动电路,轴流风机,风力摆,2,A-G题优秀作品赏析（B）,作品7系统框图：,CPU（STM32单片机）,传感器MPU9250,直流电机驱动芯片：L298N,轴流风机单片机产生PWM控制,风力摆,蜂鸣器模块,TFT液晶触摸显
5、示器,2,A-G题优秀作品赏析（B）,作品7的系统工作原理：,2,A-G题优秀作品赏析（B）,作品7的关键点：,此系统通过九轴加速度传感器MPU9250实时测量摆杆姿态，并且采用三个闭环的控制算法。,2,A-G题优秀作品赏析（C）,2,A-G题优秀作品赏析（C）,作品1系统结构图：,单片机STM32,RL78/G13,超声波模块,姿态传感模块,继电器模块,航拍摄像头,显示,按键,电 源,2,A-G题优秀作品赏析（C）,作品1系统框图：,单片机STM32F103,RL78/G13,航拍摄像头OV7620,超声波模块US-100,姿态传感器模块MPU-6050,继电器模块,电源（采用线性元器件LM
6、2940构成稳压电路）,按键,屏幕,2,A-G题优秀作品赏析（C）,作品1的系统工作原理：,2,A-G题优秀作品赏析（C）,作品1的关键点：,本系统完成了题目的基本要求，并完成了发挥部分的要求。整个系统的构建来源于软硬件的合理架构，最大的亮点是最大程度地利用了瑞萨单片机的资源，使得四旋翼的结构轻巧，既符合题目要求，又易于控制。,2,A-G题优秀作品赏析（C）,作品3系统结构图：,R5F100LEA,航模锂电池,电源管理模块,4X电子调速器,4X无刷电机,航拍摄像头,电磁挂载模块,陀螺仪,姿态模块,超声波定高模块,电子罗盘模块,激光循迹模块,按键及显示模块,2,A-G题优秀作品赏析（C）,作品3
7、系统框图：,MCU（R5F100LEA）,电源（航模锂电池）,无刷电机（单片机PWM控制）,陀螺仪（L3G4200）,电子罗盘（HMC5883）,激光循迹（15F431AD）,超声波定高（LM393）,按键及显示模块,姿态模块（MPU6050）,单片机,2,A-G题优秀作品赏析（C）,作品3的系统工作原理：,2,A-G题优秀作品赏析（C）,作品3的关键点：,作品达到了预期效果，飞行姿态非常稳定，可以实现竞赛要求的动作。,2,A-G题优秀作品赏析（D）,2,A-G题优秀作品赏析（D）,作品2系统结构图：,单片机,按键,显示,前级放大电路,中间级程控放大电路,滤波器,功放电路,负载,DA转换,2,
8、A-G题优秀作品赏析（D）,作品2系统框图：,单片机（MSP430）,DA转换,前级放大电路OPA847,中间级程控放大电路VCA821,带通滤波器组合无源RLC+OPA847,功放电路THS3201*2,负载50欧,按键,显示液晶显示屏,2,A-G题优秀作品赏析（D）,作品2的系统工作原理：,2,A-G题优秀作品赏析（D）,作品2的关键点：,本系统设计可实现题目各项要求，并有一定程度提高。本设计使用集成芯片，使系统体积大大减小并降低成本，性价比较高，输出波形不失真。,2,A-G题优秀作品赏析（D）,作品4系统结构图：,单片机,按键,显示,前级低噪声放大,程控增益放大器,滤波器,数字步进衰减器
9、,功率放大,信号输入,信号输出,2,A-G题优秀作品赏析（D）,作品4系统框图：,单片机（MSP430）,程控增益放大器由AD8369和ADA4937组成,滤波器组合（7阶高通和10阶低通组合）,程控衰减电路PE4302,功率放大电路ECG003,按键键盘,显示（LCD显示）,前级放大器ABA53563,负载200欧,2,A-G题优秀作品赏析（D）,作品4的系统工作原理：,2,A-G题优秀作品赏析（D）,作品4的关键点：,本系统由低噪声射频放大器ABA53563、数控增益放大器AD8369、数字步进衰减器PE4302、射频功率放大器ECG003构成。经理论分析和实测，本系统可达到题目基本要求和
10、部分发挥部分，其中，通频带可达30-231MHZ，输出最大幅度可达2.7Vrms，增益步进可分为0.5dB、1dB、4dB、10dB共4档，优化了指标。,2,A-G题优秀作品赏析（E）,2,A-G题优秀作品赏析（E）,作品1系统结构图：,单片机,按键,本振信号,压控放大,混频器,显示,A/D,有效值检波,滤波器,输入信号,2,A-G题优秀作品赏析（E）,作品1系统框图：,单片机,A/D,有效值检波AD637,本振信号ADF4351,压控放大VCA821,混频器AD835,滤波器8阶低通,按键键盘,320240显示,信号源,2,A-G题优秀作品赏析（E）,作品1的系统工作原理：,2,A-G题优秀
11、作品赏析（E）,作品1的关键点：,系统能够稳定产生基于锁相环的可控幅度的信号，并且将该信号作为频谱仪的本振信号对输入信号进行频谱分析，能在屏幕上显示频谱及其幅度等重要参量。除完成所有基本要求与发挥要求外，本系统还能设置频谱仪的中心频率与频谱范围。,2,A-G题优秀作品赏析（E）,作品2系统结构图：,单片机,本振源,混频,显示,待测信号,BPF,放大检波,2,A-G题优秀作品赏析（E）,作品2系统框图：,单片机（STM32自带A/D）,放大检波AD637,本振源ADF4351,混频AD835,滤波器(带通)陶瓷滤波器,液晶显示,信号源,2,A-G题优秀作品赏析（E）,作品2的系统工作原理：,2,
12、A-G题优秀作品赏析（E）,作品2的关键点：,经理论与实测，基础与发挥部分基本能够实现，本振源输出有一定的偏移但基本稳定；系统能够在比较精确的精度上实现对频谱分量的测量。,2,A-G题优秀作品赏析（F）,2,A-G题优秀作品赏析（F）,作品1系统结构图：,A通道信号源,B通道信号源,宽带放大器,宽带放大器,高速比较器,高速比较器,FPGA,单片机,显示,2,A-G题优秀作品赏析（F）,作品1系统框图：,FPGA（Altera Cylone IV EP4CE15F17C8FPGA）,单片机（MSP430）,液晶屏显示,A通道信号源,宽带放大器OPA847,高速比较器TLV3501,B通道信号源,
13、宽带放大器OPA847,高速比较器TLV3501,2,A-G题优秀作品赏析（F）,作品1的系统工作原理：,2,A-G题优秀作品赏析（F）,作品1的关键点：,本系统好的实现了测量100HZ-1MHZ时间间隔要求，能测量100ns-10ms的时间差，相对误差低于1%。1Hz-5MHz方波占空比测量基本达到题目要求，占空比相对误差不超过1%。,2,A-G题优秀作品赏析（F）,作品8系统结构图：,信号输入,宽带放大器,整形电路,单片机,FPGA,显示,2,A-G题优秀作品赏析（F）,作品8系统框图：,信号源,高速放大器THS3201,超高速比较器ADCMP553,FPGA（EP4CEIBAF7C8）,
14、单片机MSP430,显示TFT屏幕,2,A-G题优秀作品赏析（F）,作品8的系统工作原理：,2,A-G题优秀作品赏析（F）,作品8的关键点：,整形电路使用ADCMP553差分比较器，具有单电源供电、高速、差分输出的优点，并且传播时延仅为500ps。但考虑到由于放大后的正弦信号为交流信号，进行输入比较时还需要在输入输出端加上合适的直流偏置，使其在比较器最优判别电压上进行比较。同时为了防止信号在中值附近变化缓慢，会影响频率测量，还需要在反向输入端上引入合适的反馈，使得整形后的波形更接近于标准方波，更利于后续FPGA的处理。,2,A-G题优秀作品赏析（G）,2,A-G题优秀作品赏析（G）,作品3系统
15、结构图：,节点BPAL彩制摄像,同步信号提取电路,视频叠加电路,无线发射电路,节点CPAL彩制摄像,同步信号提取电路,视频叠加电路,无线发射电路,A节点显示,无限接收电路,频道选择电路,2,A-G题优秀作品赏析（G）,作品3系统框图：,单片机MSP430F5529,节点BPAL彩制摄像头,字符叠加模块LM1881TS5A3159,无线发射模块TX24017,接收机模块ZI2188,节点CPAL彩制摄像头,字符叠加模块LM1881TS5A3159,无线发射模块TX24017,接收机模块ZI2188,A节点显示,无线通信模块用于频道选择,2,A-G题优秀作品赏析（G）,作品3的系统工作原理：,2,A-G题优秀作品赏析（G）,作品3的关键点：,B、C传输视频较为清晰，无明显色彩失真，基本符合题目要求。,2,A-G题优秀作品赏析（G）,作品4系统结构图：,摄像头,摄像头,LM1881,LM1881,单片机,单片机,加法器,加法器,无线发射模块,无线发射模块,无线接收模块,电视屏幕,2,A-G题优秀作品赏析（G）,作品4系统框图：,摄像头,摄像头,字符叠加模块LM1881uPD6450,字符叠加模块LM1881uPD6450,单片机MSP430G2,单片机MSP430G2,加法器OPA2354,加法器OPA2354,无线发射模块RTC6701,
