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數(shù)字頻率計(jì)、風(fēng)力擺、雙向DC-DC變換器

2017/08/04

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2017年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽將在8月中旬拉開帷幕，8月2日瑞薩配合組委會及專家組公布了2017年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽儀器和主要元器件清單，如今參數(shù)者們正如火如荼地準(zhǔn)備中，作為2017年的參數(shù)者，看著清單猜題環(huán)節(jié)已經(jīng)進(jìn)行中，本組押寶押了幾題，希望能中，嘿嘿！

下面這個(gè)資料是15年參賽老司機(jī)提供給我們組的，如今借助電路城平臺分享給大家，希望大家在此次大賽中共同進(jìn)步成長。

2015年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽論文1—數(shù)字頻率計(jì)（F題）

數(shù)字頻率計(jì)是數(shù)字測量技術(shù)中的一個(gè)典型應(yīng)用，雖然一些數(shù)字頻率計(jì)的功能復(fù)雜，但是使用起來簡單方便，符合時(shí)代發(fā)展，具有實(shí)用功能。本設(shè)計(jì)與以往單一設(shè)計(jì)不同，實(shí)現(xiàn)了軟件硬件應(yīng)用同步。以單片機(jī)DSP為核心，應(yīng)用單片機(jī)的算術(shù)運(yùn)算和控制功能結(jié)合可變增益放大器、整形以及時(shí)基電路，并運(yùn)用LCD1602將所測數(shù)據(jù)顯示出來。系統(tǒng)簡單理解，操作方便。既保證了系統(tǒng)的測量精度又讓系統(tǒng)具有實(shí)用性。在滿足了電賽基本要求以外，在發(fā)揮部分也有一定提高。

2015年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽論文2—數(shù)字頻率計(jì)（F題）

數(shù)字頻率計(jì)是一種專門對被測信號頻率進(jìn)行測量的電子測量儀器，因其測量精度高、速度快、操作簡便、數(shù)字顯示等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于航天、電子、測控等領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)便是按照題目的要求設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)自動分頻的高精度多功能數(shù)字頻率計(jì)，在測量頻率的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)周期、占空比以及兩路同頻信號的時(shí)間間隔的測量任務(wù)。該數(shù)字頻率計(jì)以STM32為主控器，將輸入信號依次通過放大、整形和分頻模塊處理后再進(jìn)行測量，為了滿足不同頻率和電壓的輸入信號的測量任務(wù)，我們在放大電路和整形電路之間加上了鉗位電路，用于穩(wěn)定電壓值，最后的測量結(jié)果采用液晶顯示的形式輸出，給使用者更加方便快捷的使用體驗(yàn)。通過實(shí)際測試，該數(shù)字頻率計(jì)具有反應(yīng)快、精度高、操作也非常人性化、而且應(yīng)用范圍廣、帶寬大以及成本低廉、小巧方便等優(yōu)點(diǎn)。

2015年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽論文3—數(shù)字頻率計(jì)（F題）

本文設(shè)計(jì)的是一款基于STM32單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)，它具有電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、測量方便、精度較高等特點(diǎn)。數(shù)字頻率計(jì)的電路是由信號運(yùn)放整形、信號分頻、單片機(jī)控制及顯示模塊等部分組成，利用單片機(jī)的定時(shí)器捕獲/比較模式測量頻率,從而實(shí)現(xiàn)對周期信號的頻率、時(shí)間間隔、占空比的測量，結(jié)果在LCD1602液晶顯示器上顯示，并通過軟件設(shè)置來提高測量的精度。通過對測量結(jié)果的對比, 分析測量誤差來源, 提出減小誤差應(yīng)采取的措施。該數(shù)字頻率計(jì)實(shí)現(xiàn)了單片頻率計(jì)、頻率采樣、與單片微機(jī)三者之間與軟件接口，使得測頻量程的選擇、頻率數(shù)據(jù)的測量、采樣以及編碼的邊境轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換存儲均可通過單片微機(jī)的軟件編程自動進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)測頻與采樣工作的智能化。

2015年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽論文4—數(shù)字頻率計(jì)（F題）

數(shù)字頻率計(jì)主要由鉗位放大，整形，程控分頻，控制和液晶顯示等模塊組成，可準(zhǔn)確測量信號頻率周期、占空比和雙路信號時(shí)間間隔，并可自動根據(jù)不同數(shù)量級顯示單位。數(shù)字頻率計(jì)利用鉗位放大模塊高速高精度放大被測信號；整形模塊對信號進(jìn)行高精度整形；程控分頻模塊自動對不同數(shù)量級頻率分頻，提高測量精度；基于STM32的控制模塊對頻率、周期、占空比，以及雙路信號時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)算，并通過液晶顯示模塊顯示在液晶屏上。它具有高精度的特點(diǎn)，頻率范圍在1Hz~20MHz時(shí)，所測頻率和周期的精度可達(dá)10^-4以上，；頻率范圍在20MHz~100MHz時(shí)，所測頻率和周期的精度可達(dá)10^-2以上。測量雙路信號時(shí)間間隔的精度可達(dá)10^-2以上。測量信號占空比的精度可達(dá)10^-2以上。此外，它還具有體積小，刷新速度快（1.5s），顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定等優(yōu)勢。

2015年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽論文1—風(fēng)力擺控制系統(tǒng)（B題）

該作品采用STM32單片機(jī)作為主控芯片，MPU6050作為姿態(tài)采集模塊,LCD12864作為液晶顯示模塊，和風(fēng)力擺機(jī)械結(jié)構(gòu)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。風(fēng)力擺由萬向節(jié)連接碳桿再連接風(fēng)機(jī)組成。位于碳桿最下方的姿態(tài)采集模塊不斷采集風(fēng)力擺當(dāng)前姿態(tài)角，并將數(shù)據(jù)返回給單片機(jī)。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力擺在僅受軸流風(fēng)機(jī)為動力控制下快速起擺、畫線、畫圓、恢復(fù)靜止的功能，并且受風(fēng)力影響后能快速恢復(fù)畫圓狀態(tài)。另外，本系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面，各參數(shù)及測試模塊可由按鍵輸入并通過液晶顯示，智能性好，反應(yīng)速度快。

2015年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽論文2—風(fēng)力擺控制系統(tǒng)（B題）

該系統(tǒng)采用瑞薩RL78/G13開發(fā)套件為核心控制板，對從MPU-6050芯片讀取到的一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行的濾波和分析，并通過在無風(fēng)狀態(tài)下的大規(guī)模數(shù)據(jù)采樣記錄系統(tǒng)期望擺角與期望擺角下取得的速度，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。然后單片機(jī)根據(jù)所采集來的角度變化和電機(jī)速度反饋環(huán)，采用自適應(yīng)算法算出風(fēng)擺此時(shí)轉(zhuǎn)動的角度，通過三維坐標(biāo)系變換，使風(fēng)擺的擺幅傾斜角度滿足風(fēng)機(jī)對風(fēng)擺的作用力（桿的拉力和重力）在水平方向上的分量。繼而根據(jù)風(fēng)機(jī)的調(diào)速，精確地控制不同風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動對空氣的反作用力。結(jié)合MPU-6050三軸加速度與加速度實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)PID控制。運(yùn)用人機(jī)交互方式對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和顯示。該系統(tǒng)布局合理，方案可行，實(shí)際運(yùn)行較為平穩(wěn)，控制精度較高，基本全部達(dá)到了題目的要求。

2015年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽論文—雙向DC-DC變換器（A題）

本文介紹了以降壓式Buck變換器和升壓式Boost變換器為核心的雙向DC-DC變換器。通過Buck模式和Boost模式互相切換實(shí)現(xiàn)電池的充電、放電以及充放電過程。直流穩(wěn)壓源提供輸入電壓，經(jīng)采樣電阻采樣后通過比較器將采樣電壓與參考電壓比較，通過與門控制UC3843或SG3525的切換。主控模塊采用電流型控制芯片UC3843，和電壓型控制芯片SG3525控制電路，通過調(diào)節(jié)占空比使得輸出電壓U2在 24-36V范圍內(nèi)可調(diào)。同時(shí)電路設(shè)有過壓保護(hù)模塊，使充電電池U1超過閾值U1th=24±0.5V 時(shí)及時(shí)切斷電路，實(shí)現(xiàn)過充保護(hù)。微控制器與液晶顯示構(gòu)成了顯示模塊，使充電電流I1在1-2A 范圍內(nèi)步進(jìn)可調(diào)，并通過顯示屏實(shí)現(xiàn)輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。