20##年全国大学生电子设计竞赛
风力摆控制系统（B题）
20##年8月15日
摘 要
轴流风机已有悠久的历史，它以其通流范围大、全风压范围宽，尺寸小和驱动功率要求不高的特点而在电力、冶金、建筑、采矿、航空等重要领域发挥着积极的作用。因此，继续发展、研究轴流风机具有十分重要的现实意义。
本课题要设计的是风力摆控制系统，通过PWM控制4台轴流风机的转速，使其能够按照所设定的方向运动，并按照设定的距离而运动。
设计的风力摆运动范围是半径为30CM的圆内，通过激光头在地面照射点的移动距离来测量运动范围。并带有四种工作模式，通过12864液晶显示屏和矩阵键盘来选择，运动的角度也可在液晶屏上一并显示。
（示例）电容已经成为电路设计的常用原器件之一，有它不可取代的地位，而最常用的是电解电容，它在使用一段时间之后将会产生偏差，为了能得到它得正确电容值，在使用时往往要测量一下其电容值。因此就用到了电容测量仪 。
本课题要设计的是数字式电容测量仪，使其电容值以十进制的数在数码管上显示出来。从而可以直接的看出电容值，相对比较直观，而且误差相对较小（误差约为1％）。
设计的电容测量仪的测量范围是10uF~990Uf，显示的数值N是00~99，数字显示器所显示的数字N与被测电容量CX的函数关系是 N=Cx/(10μF)。当被测电容值超出量程时数码管呈灭零状态，报警二极管发光。
该电容测量仪将在电容测量方面显示出它独特的优越性。
（小四、宋体）
关键词：脉宽；脉冲；数显；电容（小四、宋体）
目 录
一、系统方案. 1
1、XXXX的论证与选择... 1
2、XXXX的论证与选择... 1
3、控制系统的论证与选择... 1
二、系统理论分析与计算. 1
1、XXXX的分析... 1
（1）XXX.. 1
（2）XXX.. 1
（3）XXX.. 1
2、XXXX的计算... 2
（1）XXX.. 2
（2）XXX.. 2
（3）XXX.. 2
3、XXXX的计算... 2
（1）XXX.. 2
（2）XXX.. 2
（3）XXX.. 2
三、电路与程序设计. 2
1、电路的设计... 2
（1）系统总体框图... 2
（2）XXXX子系统框图与电路原理图... 2
（3）XXXX子系统框图与电路原理图... 2
（4）电源... 3
2、程序的设计... 3
（1）程序功能描述与设计思路... 3
（2）程序流程图... 3
四、测试方案与测试结果. 3
1、测试方案... 3
2、测试条件与仪器... 4
3、测试结果及分析... 4
（1）测试结果(数据) 4
（2）测试分析与结论... 4
五、结论与心得. 4
六、参考文献. 4
附录1：电路原理图. 5
附录2：源程序. 6
风力摆控制系统（B题）
【本科组】
一、系统方案
本系统主要由单片机STC12C5A60S2模块、L298N电机驱动模块、6050角度传感器模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1、单片机的论证与选择
方案一：采用传统的51系列单片机。
传统的51单片机为8位机，价格便宜，控制简单，但是运算速度慢，片内资源少，存储容量小，难以存储大体积的程序和实现快速精准的反应控制。并且受时钟限制，计时精度不高，外围电路也增加了系统的不可靠性。
方案二：采用以增强型80C51内核的STC系列单片机STC12C5A60S2，其片内集成了60KB程序Flash，2通道PWM、16位定时器等资源，操作也较为简单，具有在系统调试功能（ISD），开发环境非常容易搭建。但实际使用了三维角度传感器等对速度要求较高的外设，虽然无法很好地符合设计的需要，但完成基本的四项内容的已经足够。
方案三：采用以ARM Cortex-M3为内核的STM32F1系列控制芯片，STM32系列芯片时钟频率高达72MHz，具有64K字节SRAM，512K字节的FLASH容量，具有极强的处理计算能力，虽然能够很好的完成，但操作及编程比较复杂。
综合以上三种方案，由于方案二容易使用， 且成本较低，选择方案二。
2、电机速度控制的论证与选择
方案一：采用D/A变换电路将数字量转换成控制电机电压的模拟量。再利用电平的高低达到调速的目的。原理框图如图1所示。本方案达到了利用CPU输出的数字量精确控制模拟量的目的。但原电路比较复杂，成本较高。
方案二：采用脉宽调制方式（PWM）从I/O口输出不同占空比的脉冲，经滤波后获得不同高低电平控制电机。本方案可以达到对速度的控制要求，且控制简单易实现。
通过比较明显方案二最单洁清晰、容易实现、速度快、精度高。从系统指标要求来看，对速度要求较高，低速与高速之间差别较大，且准确度要求高，各个速度之间的切换也要求简单、迅速。采用方案二可利用单片机运行速度快的特点进行速度的快速调整，且方案二速度准确度高、级数多容易达到系统指标要求，所以我们选用方案二作为控制部分具体实施的方案。
综合以上两种方案，选择方案二。
3、电机驱动的论证与选择
方案一：采用自搭接的H桥电路
选用大功率达林顿管或场效应管自制H桥电路，电路原理简单，具有高效，低功率等特点，但是性能不够稳定，电路调试复杂。
方案二：采用芯片L298驱动电机，
用单片机控制L298的输入使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。 电子开关的速度很快， 稳定性也极强。 但驱动电流小，无法驱动更大功率的电机，限制了其应用范围。
综合以上分析，电机驱动芯片L298N电路设计简单、抗干扰能力强、可靠性好，所以选择方案二
3、角度传感器的论证与选择
方案一：采用倾角传感器SCA100T-D02。SCA100T-D02是一种静态加速度传感器，当加速度传感器静止时（也就是侧面和垂直方向没有加速度），作用在它上面的重力加速度。重力（垂直）和加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角。它测量的角度为X轴和Y轴正负九十度，能够满足题目的要求。
方案二：采用水平角度传感器AS5040。这款芯片是一种非接触、高分辨力编码、在零度到三百六十度范围内进行角度测量的传感器芯片。AS5040是一个完整的偏上系统解决方案，它将霍尔元件、模拟前端和数值信号处理器、接口检录集成在单个芯片中。它提供磁钢和增量信号和绝对角度位置，可以放在芯片的上面或下面。
经过讨论，虽然这AS5040款传感器能够满足角度的要求，但是实际不好安装到单摆上，安装不好误差非常大，所以我们小组没有采用此芯片。所以我们采用用SCA100T-D02。
方案三：MPU-6050为整合性6轴运动处理组件（三轴陀螺仪 + 三轴加速度），其角速度全格感测范围为±250、±500、±1000与±20##°/sec (dps)，可准确追踪快速与慢速动作。具有精度高。
综合以上三种方案，选择方案三。
二、系统理论分析与计算
1、XXXX的分析
（1）XXX
XXXX
（2）XXX
XXXX
（3）XXX
XXXX
2、XXXX的计算
（1）XXX
XXXX
（2）XXX
XXXX
（3）XXX
XXXX
3、XXXX的计算
（1）XXX
XXXX
（2）XXX
XXXX
（3）XXX
XXXX
三、电路与程序设计
1、电路的设计
（1）系统总体框图
系统总体框图如图X所示，XXXXXX
图X 系统总体框图
（2）XXXX子系统框图与电路原理图
1、XXXX子系统框图
图X XXXX子系统框图
2、XXXXX子系统电路
图X XXXX子系统电路
（3）XXXX子系统框图与电路原理图
1、XXXX子系统框图
图X XXXX子系统框图
2、XXXXX子系统电路
图X XXXX子系统电路
（4）电源
电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供
5V或者
12V电压，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，都采用三端稳压管实现，故不作详述。
2、程序的设计
（1）程序功能描述与设计思路
1、程序功能描述
根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。
1）键盘实现功能：设置频率值、频段、电压值以及设置输出信号类型。
2）显示部分：显示电压值、频段、步进值、信号类型、频率。
2、程序设计思路
（2）程序流程图
1、主程序流程图
2、XXX子程序流程图
3、XXX子程序流程图
4、XXX子程序流程图
四、测试方案与测试结果
1、测试方案
（1）硬件测试
（2）软件仿真测试
（3）硬件软件联调
2、测试条件与仪器
测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。
测试仪器：高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。
3、测试结果及分析
（1）测试结果(数据)
2V档信号测试结果好下表所示： （单位/V）
（2）测试分析与结论
根据上述测试数据，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，由此可以得出以下结论：
1、
2、
3、
综上所述，本设计达到设计要求。
五、结论与心得
（介绍此次课程设计的收获、心得，此部分不能雷同……）
六、参考文献
[1] 谭浩强.C语言程序设计[M].北京:清华大学出版社,2012
附录1：电路原理图
附录2：源程序
第二篇：20xx全国大学生电子设计竞赛设计报告模板 (2)
20##年全国大学生电子设计竞赛
XXXXXXXXXXXXX（X题）
20##年8月15日
摘 要
（示例）电容已经成为电路设计的常用原器件之一，有它不可取代的地位，而最常用的是电解电容，它在使用一段时间之后将会产生偏差，为了能得到它得正确电容值，在使用时往往要测量一下其电容值。因此就用到了电容测量仪 。
本课题要设计的是数字式电容测量仪，使其电容值以十进制的数在数码管上显示出来。从而可以直接的看出电容值，相对比较直观，而且误差相对较小（误差约为1％）。
设计的电容测量仪的测量范围是10uF~990Uf，显示的数值N是00~99，数字显示器所显示的数字N与被测电容量CX的函数关系是 N=Cx/(10μF)。当被测电容值超出量程时数码管呈灭零状态，报警二极管发光。
该电容测量仪将在电容测量方面显示出它独特的优越性。
（小四、宋体）
关键词：脉宽；脉冲；数显；电容（小四、宋体）
目 录
一、系统方案....................................................... 1
1、XXXX的论证与选择..................................................................................... 1
2、XXXX的论证与选择..................................................................................... 1
3、控制系统的论证与选择.................................................................................. 1
二、系统理论分析与计算............................................. 1
1、XXXX的分析................................................................................................. 1
（1）XXX...................................................................................................... 1
（2）XXX...................................................................................................... 1
（3）XXX...................................................................................................... 1
2、XXXX的计算................................................................................................. 2
（1）XXX...................................................................................................... 2
（2）XXX...................................................................................................... 2
（3）XXX...................................................................................................... 2
3、XXXX的计算................................................................................................. 2
（1）XXX...................................................................................................... 2
（2）XXX...................................................................................................... 2
（3）XXX...................................................................................................... 2
三、电路与程序设计................................................. 2
1、电路的设计...................................................................................................... 2
（1）系统总体框图....................................................................................... 2
（2）XXXX子系统框图与电路原理图...................................................... 2
（3）XXXX子系统框图与电路原理图...................................................... 2
（4）电源....................................................................................................... 3
2、程序的设计...................................................................................................... 3
（1）程序功能描述与设计思路................................................................... 3
（2）程序流程图........................................................................................... 3
四、测试方案与测试结果............................................. 3
1、测试方案.......................................................................................................... 3
2、测试条件与仪器.............................................................................................. 4
3、测试结果及分析.............................................................................................. 4
（1）测试结果(数据)..................................................................................... 4
（2）测试分析与结论................................................................................... 4
五、结论与心得..................................................... 4
六、参考文献....................................................... 4
附录1：电路原理图.................................................. 5
附录2：源程序...................................................... 6
XXXXXXXX（X题）
【本科组】
一、系统方案
本系统主要由XXX模块、XXX模块、XXX模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1、XXXX的论证与选择
方案一：XXX。XXXX
方案二：XXX。XXXX
方案三：XXX。XXXX
综合以上三种方案，选择方案三。
2、XXXX的论证与选择
方案一：XXX。XXXX
方案二：XXX。XXXX
方案三：XXX。XXXX
综合以上三种方案，选择方案三。
3、控制系统的论证与选择
方案一：XXX。XXXX
方案二：XXX。XXXX
综合考虑采用XXXXX。
二、系统理论分析与计算
1、XXXX的分析
（1）XXX
XXXX
（2）XXX
XXXX
（3）XXX
XXXX
2、XXXX的计算
（1）XXX
XXXX
（2）XXX
XXXX
（3）XXX
XXXX
3、XXXX的计算
（1）XXX
XXXX
（2）XXX
XXXX
（3）XXX
XXXX
三、电路与程序设计
1、电路的设计
（1）系统总体框图
系统总体框图如图X所示，XXXXXX
图X 系统总体框图
（2）XXXX子系统框图与电路原理图
1、XXXX子系统框图
图X XXXX子系统框图
2、XXXXX子系统电路
图X XXXX子系统电路
（3）XXXX子系统框图与电路原理图
1、XXXX子系统框图
图X XXXX子系统框图
2、XXXXX子系统电路
图X XXXX子系统电路
（4）电源
电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供
5V或者
12V电压，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，都采用三端稳压管实现，故不作详述。
2、程序的设计
（1）程序功能描述与设计思路
1、程序功能描述
根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。
1）键盘实现功能：设置频率值、频段、电压值以及设置输出信号类型。
2）显示部分：显示电压值、频段、步进值、信号类型、频率。
2、程序设计思路
（2）程序流程图
1、主程序流程图
2、XXX子程序流程图
3、XXX子程序流程图
4、XXX子程序流程图
四、测试方案与测试结果
1、测试方案
（1）硬件测试
（2）软件仿真测试
（3）硬件软件联调
2、测试条件与仪器
测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。
测试仪器：高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。
3、测试结果及分析
（1）测试结果(数据)
2V档信号测试结果好下表所示： （单位/V）
（2）测试分析与结论
根据上述测试数据，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，由此可以得出以下结论：
1、
2、
3、
综上所述，本设计达到设计要求。
五、结论与心得
（介绍此次课程设计的收获、心得，此部分不能雷同……）
六、参考文献
[1] 谭浩强.C语言程序设计[M].北京:清华大学出版社,2012