2012山东大学电子设计竞赛论文集

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1、2012年电子设计竞赛论文汇编山东大学本科生院山东大学工程训练中心2013年4月目录低功耗数字多功能表（A题）1低功耗数字多功能表（A题）8低功耗电波钟（B题）14低功耗电波钟（B题）21低功耗电波钟（B题）29超低功耗倾角测量仪（C题）35超低功耗倾角测量仪（C题)41超低功耗倾角测量仪（C题)47超低功耗倾角测量仪（C题)54车辆会车自动控制系统（D题）61车辆会车自动控制系统（D题）65车辆会车自动控制系统（D题）70车辆会车自动控制系统（D题）75双路低频信号发生分析仪（E题）81双路低频信号发生分析仪（E题

2、）86直流电子负载（F题）101直流电子负载（F题）108直流电子负载（F题）1160低功耗数字多功能表（A题）参赛队员：李强胡蕴琦王振中摘要:该系统以ATmega16单片机为控制核心，以ICL8038自制信号源、直流电压测试电路、AD637交流电压测试电路、三极管测试、RC测试电路电路为主要模块，实现了对直流电压、交流电压、电阻电容和三极管β值的精确测量，同时具有正弦波信号发生功能。采样电路使用12位的模数转换芯片TLC2543对所测电压进行实时采样，通过单片机的计算，得到高精度测量值。各项指标的测试结果均符合题目

3、要求。该系统使用笔段式LCD液晶显示测量结果，此外，该系统支持低功耗按键唤醒模式。关键词:ATmega16ICL8038笔段式LCDRC测量β值测量交直流电压高精度测量低功耗一、系统方案（一）系统总体方案设计本设计由9V方电池、电源变换模块、控制器模块、AD采样模块、直流电压测量模块、交流电压测量模块、RC测量模块、三极管测量模块、键盘输入模块、信号发生模块、液晶显示模块等模块组成。系统总体结构框图如图1所示。图1系统总体结构框图（二）方案设计与论证1.控制器模块方案一：使用STC单片机控制。宏晶STC单片机具有廉价

4、、性能稳定的特点，功耗在其它同类产品中很低。但与AVR和MSP430相比有较高的功耗。方案二：使用MSP430G2553单片机控制。MSP430系列单片机MSP430G2553具有超低功耗的特点。但I/O口较少。方案三：使用ATmega16单片机控制。ATmega16具有较多的I/O口，且支持睡眠模式，功耗也较低。综合考虑，我们选择方案三。1202.电源变换模块⑴9V转±5V电源变换电路方案一：使用电阻分压,中间值为参考地,以获得±4.5V。但本设计中还需±9V电源，若设置不同参考地可能导致电路过于复杂，易出错。且不

5、能达到±5V。方案二：使用三端稳压芯片7805、7905产生±5V。但7805、7905自身功率很大，不满足低功耗的要求。方案三：使用TI提供的TPS54331开关电源芯片将9V变为+5V，再使用TPS60400负压变换芯片将+5V变为-5V。此方案输出电压稳定，且自身功耗很低，电路也较为简单。综合考虑，我们选择方案三。⑵信号功率放大电路方案一：使用电压变换芯片将电源电压变为±9V,然后通过推挽放大电路对信号放大。此方案找不到合适的电源电压变换芯片。方案二：使用TDA1556放大信号功率。TDA1556可使用单电源供

6、电，各项指标均可达到要求，然而该芯片成本较高。方案三：使用分立元件搭建电路，实现大功率信号输出。此方法电路复杂，但是成本低。综合考虑，我们选择方案三。3.显示模块方案一：使用四位七段LED数码管显示。采用LED数码管显示。数码管显示具有亮度高、夜视效果好等优点，但显示信息量小，且自身功耗较大。方案二：使用四位笔段式LCD液晶显示。笔段式LCD液晶具有低功耗的特点，驱动电流在微安级，符合数字多功能表低功耗的设计理念。方案三：使用1602液晶显示模块显示。1602液晶显示模块可轻松实现字母、数字等符号的显示，控制简单。但

7、1602液晶显示模块成本相对较高，功耗较大。综合考虑，我们选择方案二。4.AD采样模块方案一：使用ATmega16单片机内部AD进行实时采样。此方案由于采用了内部的AD转换，总体功耗相对较低，但是单片机本身AD只有10位，分辨率太低。方案二：使用TI公司的12位串行AD转换器TLC2543采样。由于是串行输入结构，能够节省单片机I/O资源；具有11路模拟输入通道，可以测量多点的电压；支持掉电模式；且价格适中，分辨率较高。方案三：使用TI公司的12位串行AD转换器ADS7886进行采样。ADS7886具有超低功耗的特点

8、，同样为串行输入，但是ADS7886仅有一路输入，实际测量中需要测量多点的电压，若采用多芯片测量，不但提高了整体功耗，而且引入了因器件的离散性而造成的误差，增加了电路的复杂程度。综合考虑，我们选择方案二。6.直流电压测量模块方案一：使用AD转换器直接测量。使用AD转换器直接测量具有精度高的特点，但是对于较小的电压量程分辨率较小，达不到测量的精度