2010电子设计竞赛论文集

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1、2010年大学生电子设计竞赛论文汇编山东大学教务处山东大学工程训练中心2011年3月130目录瞬态响应测试仪（A题）1瞬态响应测试仪（A题）9电阻电容电感测试仪的设计与制作（B题）16电阻电容电感测试仪的设计与制作（B题）22电阻电容电感测试仪的设计与制作（B题）28电阻电容电感测试仪的设计与制作（B题）34电阻电容电感测量仪（B题）40RFID打卡器和射频卡设计（D题）48RFID打卡器和射频卡设计（D题）55RFID打卡器和射频卡设计（D题）63三相多功能电能表（E题）69宿舍智能防盗防火报警系统（F题）75宿舍智能防盗防火报警系统（F题）81宿舍智能防盗防火报警系统（F题）

2、88宿舍智能防盗防火报警系统（F题）96宿舍智能防盗防火报警系统（F题）103宿舍智能防盗防火报警系统（F题）108宿舍智能防盗防火系统设计（F题）114宿舍智能防盗防火报警系统（F题）121宿舍智能防盗防火报警系统（Ｆ题）129130瞬态响应测试仪参赛队员：丁志飞陈兰强李凯一指导教师：陈言俊秦峰王延伟摘要：本题要求设计一个系统的动态响应测试仪，以EXCD-1开发板为开发平台，辅以必要的外部电路，包括外部直流稳压电源供电、功能选择、信号调理、A/D转换、D/A转换，利用ＶＨＤＬ语言编程，实现了测量设计要求二阶系统的瞬态响应参数的功能，并与MATLAB的响应理论值进行比较，实现了要

3、求误差范围内的测量，并且实现了二阶系统瞬态响应曲线在VGA上的显示。经测试，整体指标良好，并在发挥部分完成了信号源的设计，各项指标均达到设计要求，最后在完成设计的基础上为系统添加了曲线的存储回放的功能和打印功能。关键词：可编程逻辑器件（FPGA）二阶系统瞬态响应VGA显示MATLAB1.系统方案瞬态响应测试仪是一种信号分析仪器，设计要求能对加入单位阶跃信号后二阶系统的产生的响应进行数据采集，通过数据分析得到包括峰值响应时间tp，超调量σp，调节时间ts等相应参数，基本设计要求各个参数的测量误差小于5%。设计集成VGA显示模块、曲线打印模块、可控直流阶跃信号源、可调脉宽单脉冲信号源

4、、三角波信号源等模块。1.1系统设计本系统采用可编程逻辑器件FPGA作为控制和数据处理核心，内部形成A/D转换控制模块对外部A/D进行采样控制，利用D/A控制模块控制外部D/A转换产生要求的多种信号。利用FPGA内部层次化存储器结构，容易地实现了响应曲线的存储。多个功能模块如采样频率控制模块、数据存储模块都集中在单个芯片上，大大简化了外围硬件电路设计，增加了系统的稳定性和可靠性。此方案完全满足设计的基本要求和拓展部分，系统框图如图1。图1系统框图1.2设计与论证1.2.1控制处理器本系统选用组委会要求的北京中教仪装备有限公司的EXCD-1可编程片上系统开发板，开发板采用Xilin

5、xSpartan3EFPGA器件，板上资源丰富，可以方便的设计具有各种功能的数字系统。1.2.2A/D转换模块方案1：采用A/D转换芯片ADC0809。ADC0809是8位CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器。该芯片功耗低，操作相对比较简单。130根据题目基本要求部分稳态响应为±2%，得到需要的A/D转换精度至少为8位，但在实际应用中由于芯片内部以及测量放大带来的噪声，ADC089的精度达不到设计要求。方案2：采用更高精度的MAXIM公司的A/D转换芯片MAX186，MAX186是一个采用逐次逼近A/D转换技术的高速超低功耗模数转换器。分辨率为12位,采样速度达133kHz,可采

6、用内部时钟或外部时钟完成A/D转换。其速度，性能，精度都远在ADC0809之上价格也相对较低，另外MAX186模数转换芯片采用串行数据数据传输方式，可以使用很少的IO口，节省了系统资源。基于以上讨论，我们采用方案2。1.2.3D/A转换模块方案1:采用通用的D/A转换芯片DAC0832，DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。但是在本系统设计要求中，单位阶跃信号的产生要求上升时间小于0.5us，而DAC0832的转换速率最大只有1M，电流保持时间最小为1us，远远不

7、能达到设计要求。所以我们在选择D/A转换芯片时放弃方案1。方案2：模数转换采用了TexasInstruments公司的DAC908，它是一款8位，具有最高165M转换速度的DA芯片。同时在电路设计中，采用了高带宽运放AD8631对信号进行放大。电源直接由核心板提供，无需外接电源；差分输出，输出电压输出范围是0V～1.2V。所以我们选择DAC908作为最终的数模转换的方案。1.2.4显示模块方案1：采用LED数码管显示。按题目要求，至少要用4位动态数码管显示，这样要占去大量的IO资