20xx年全国电子设计大赛基于单片机优秀论文

20xx年全国电子设计大赛基于单片机优秀论文内容摘要：

手写绘图输入设备。 系统构成框图如图 1 所示。 普通覆铜板尺寸为 15cm 10cm，其四角用导线连接到电路，同时，一根带导线的普通表笔连接到电路。 表笔可与覆铜板表面任 意位置接触，电路应能检测表笔与铜箔的接触，并测量触点位置，进而实现手写绘图功能。 覆铜板表面由参赛者自行绘制纵横坐标以及 6cm x4cm（高精度区 A）和 12cm x8cm（一般精度区 B）如图中两个虚线框所示。 图 设计要求 （ 1）指示功能：表笔接触铜箔表面时，能给出明确显示。 （ 2）能正确显示触点位于纵坐标左右位置。 （ 3）能正确显示触点四象限位置。 （ 4）能正确显示坐标值。 （ 5）显示坐标值的分辨率为 10mm，绝对误差不大于 5mm。 发挥部分 （ 1）进一步提 高坐标分辨率至 8mm 和 6mm；要求分辨率为 8mm 时，绝对误差不大于 4mm；分辨率为 6mm 时，绝对误差不大于 3mm。 （ 2）绘图功能。 能跟踪表笔动作，并显示绘图轨迹。 在 A 区内画三个直径分别为 20mm，12mm 和 8mm 不同直径的圆，并显示该圆； 20mm 的圆要求能在 10s 内完成，其它圆不要求完成全国大学生电子设计大赛设计报告 3 时间。 （ 3）低功耗设计。 功耗为总电流乘 12V；功耗越低得分越高。 要求功耗等于或小于。 （ 4）其他。 如显示文字，提高坐标分辨率等。 2 方案 设计 与 论证 根据 设计 的要求，设计任务主要完成 表笔触 点 的精确显示以及手写绘图的 功能 ，并能 达到低功耗的要求， 同时 进行 显示。 为完成相应功能，系统可以划分为以下几个基本模块： 电源模块、主控系统、 手写模块、信号采集 、以及 信息显示模块。 由此可得，本系统的系统总体框图如下所示。 电 源L M 3 S 3 7 4 8信 号放 大A D 信号 转换 采集手 写输 入L C D 液 晶显 示电 流 表 图 2 系统总体框图 系统 方案论证 根据的要求， 设计的覆铜板如下， 设计了 为了精确定位表笔触点 ，可以采取的方案如下： 图 手写板 方案一 : 测量 覆铜 板 四角到表笔间 电容充放电时间。 如图所示，开关置 1 期间为 ton，置 2期间为 toff，周期为 T=ton+toff。 在 ton 期间 E 经 R 向 C 充电至 U1，（如果 ton 足够长，也可以充电至 E）。 在 toff 期间电容 C 中的电荷 Q 以电流 Io 对地放电，电容上的电压 uc 从 U1 下降到Ur 所释放的电荷： delta_Q=C（ U1Ur） =Io*toff （ 1） 所以 offro tUU IC  1 （ 2） 当 U Ur、 Io 已知时测量 toff 就可以得到电容值 C。 而 toff 可以通过比较器 IC1 测 uo 的低电平的时间来 得到。 全国大学生电子设计大赛设计报告 4 R1 2sCIoEU r I C 1uouc 图 电容充放电原理 方案二：采用测 覆铜板四角到表笔间的 电阻 构成电桥，并如 下图所示 将被测 电桥桥臂 电阻 R，放入 恒流源电路中 ， 并用 AD测出 Rx 两端的电压 U。 则 : U=I*R 图 电桥 方案三：测量 覆铜板四角到表笔间 的 电 感 ； 采用开关电路，恒流源向被测电感充电 ,经过一个二极管放电，用 ARM 单片机定时测量稳定放电时间 tD 来测量电感值的原理由式（ 1）给出： 12DPxDULtII  其中 tD 是二极管稳定正向导通的时间段， UDP 是二极管的正向导通电压， I1 与恒流源 Is有关， I2 近似为零，并且稳定放电电流是线性下降的， Lx 为所求电感。 综上所述， 电桥法 测电阻具有测量 电路简单、快速、准确等特点， 通过恒流源测电压信号采集较为简单。 而且经过多次试验发现待测 覆铜板四角到表笔间 电容，电感测量较为复杂可能导致电笔 定位不 精确 ，故选择方案二。 电源 模块 方案一： 采用 稳压芯片 LM7805 稳压电路， 将输入的 12V 降压并稳定在 5V，较为稳定。 缺点是 线性稳压电路 ,所 有有其特有的内部功率损耗大 ,全部压降均转换为热量损失了 ,效率低。 (1) 全国大学生电子设计大赛设计报告 5 图 方案二： 采用 开关电压调节器 LM2596，将输入的 12V 降压并稳定在 5V。 它是 降压型电源管理单片集成电路能够输出 3A 的驱动电流 ， 具有完善的 保护电路 、电流限制 ，而且具有低功耗的工作模式。 图 LM2596 方案三： 选择 DC/DC 电源转换模块 MORNSUN 电源 与开关电源 LM2596 结合的方式，开关电源具有良好的低功率特性，而 MORNSUN 电源 对模拟和数字电路分开使用或完全隔离电源和接地回路可避免数字直流电平的变化和逻辑瞬态过程干扰敏感的模拟电路。 比较上述 三 种方案， MORNSUN 电源 与开关电源 LM2596 结合的方式 ， 能提高信号采集的精度，而且能达到低功耗的要求 故选择方案 三。 主控系统 方案一： 采用 TECHV2410 开发板，因为 S3C2410 是 200 MIPS ARM920T 内核 ， 外部存储器扩展： 64MB， SDRAM、 32MB 的 NANDFlash， 10/100M 自适应以太网接口 ， USB 接口（ Host 或 peripheral）两种模式 ， 标准的 RS232 接口 ， 实时时钟（ RTC）单元 ， 扩展总线接口，。