全国大学生电子设计竞赛设计报告 单相正弦逆变电源

单相正弦逆变电源

摘要：本作品设计了由STM32输出SPWM信号控制的逆变电源，实现以12V

直流电源输入，36V正弦交流电输出。本电源采用Boost升压和全桥逆变两级变换，在前级Boost升压电路中，采用UC3842芯片进行PWM控制。逆变部分采用IR2110驱动芯片及MOS开关管进行全桥逆变，可直接通过程序进行SPWM调制，从而改变交流输出频率。输出交流信号通过AD637进行有效值转换后，再由STM8单片机进行模数转换，并将电压值等工作状态显示在LCD12864上。在电路保护上，采取了过压过流保护，增强了该电源的可靠性和安全性。经测试，该电源输出信号稳定、效率高，有良好的人机交互界面，是理想的单相正弦逆变电源解决方案。

关键词：单相正弦波逆变、SPWM、Boost升压、全桥逆变

Single Phase Sine Inverter Power Supply

Abstract: this work was designed by STM32 output SPWM control signal of inverter power supply, implementation to the 12 v dc power input, 36 v sinusoidal alternating current output. The power supply adopts the Boost booster and full bridge inverter two-stage transformation, in the first level Boost booster circuit, using UC3842 PWM control chip. Inverter part driven by IR2110 chip to the full bridge inverter and MOS switch tube, can be directly programmed for SPWM modulation, which changes ac output frequency. Output ac signal through the AD637 RMS conversion after, again by STM8 modulus conversion, single-chip and voltage value on work status display LCD12864, etc. On the circuit protection, adopted the over-voltage and over-current protection, enhance the reliability and security of the power supply. After test, the power supply output signal stability, high efficiency, has the good human-computer interaction interface, is the ideal single-phase sine inverter power supply solutions.

Keywords: Single-phase sine wave inverter, SPWM, Boost booster, Full bridge inverter

目录

1. 设计任务及要求 (3)

1.1 设计任务 (3)

1.2 设计要求 (3)

2. 总体方案设计 (4)

2.1 方案论证与选择 (4)

2.1.1 DC-DC变换器方案论证及选择 (4)

2.1.2 DC-AC变换器方案论证及选择 (5)

2.1.3 辅助电源方案论证及选择 (5)

2.2 整体方案 (6)

3. 单元模块设计 (7)

3.1 DC-DC变换器设计 (7)

3.2 DC-AC逆变器设计 (8)

3.3 SPWM设计 (9)

3.3.1 SPWM波的原理 (9)

3.3.2 实现方法 (10)

3.4 真有效值转换电路设计 (11)

3.5 辅助电源设计 (12)

4. 控制程序设计 (13)

4.1 STM8控制及状态显示程序流程 (13)

4.2 STM32 SPWM控制程序流程 (14)

5. 系统调试 (14)

5.1 软件调试 (14)

5.2 硬件调试 (15)

6. 系统功能及指标参数 (16)

6.1 测试仪器 (16)

6.2 测试项目及结论 (16)

7. 设计总结 (16)

参考文献 (17)

1. 设计任务及要求

1.1 设计任务

设计并制作输出电压为36VAC的单相正弦波逆变稳压电源。输入为12VDC电源，负载为阻性。电路结构图如下图1.1所示：

图1.1 电路结构图

1.2 设计要求

a．基本要求

（1）输出电压波形为正弦波。用示波器观察无明显失真。

（2）在额定输入电压（DC）为：10 V～14V，输出电压（AC）为：36V±0.5V, 输出频率为:50HZ,额定满载输出功率50W.

（3）输出正弦波电压,THD≤5%.

（4）满载情况下,逆变器效率η≥70%。

（th）=（15.5±0.5）V；（5）具有过、欠电压保护功能，过压动作电压为U

O

欠压动作电压为U

（th）=（9±0.5）V；

O

（th）=（1.55±0.1）A.

(6) 输出过电流保护功能。过流动作电流为I

O

b．发挥部分

（1）进一步提高逆变器效率η≥90%。

（2）输出正弦波电压,THD≤1%.

（3）输出频率可调,调节范围为: 20HZ～100HZ

（4）设计制作具有测量、显示逆变稳压电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差＜5%.

（5）具有输出保护功能，可自动恢复。具有工作及保护指示。

（6）其他

2. 总体方案设计

2.1 方案论证与选择

2.1.1 DC-DC变换器方案论证及选择

方案1：Boost升压变换器

Boost原理电路如图2.1所示。Boost电路开关的开通和关断受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量。当MOS管导通时，电能以磁能形式储在电感线圈中，同时电容C0放电，电阻RL两端电压为V0。当MOS管关断时，电源电压Uin与电感自感电压Ul串联，以高于V0的电压向电容C0、负载RL供电，因此该电路为升压电路，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。

图2.1Boost升压变换器

方案2：MC34063升压变换器

MC34063组成的升压变换器电路如图2.2所示。MC34063由温度补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器、RS触发器和大电流输出开关电路组成。电感在释放能量期间，由于其两端的电动势极性与电源极性相同，相当于两个电源串联，因而负载上得到的电压高于电源电压。该变换器电路简单，适用于以单片机为基础的电路系统中。

图2.2 MC34063升压变换器

方案选择：以上两种变换器均可实现直流12V 升压至52V ，但MC34063允许的开关频率较小，且采用开环误差放大，占空比不能锁定，造成电感量和电容量计算复杂。相比之下，选择准确性和可行性较高的Boost 电路，选择方案1。

2.1.2 DC-AC 变换器方案论证及选择

方案1：全桥DC-AC 变换器

全桥DC-AC 变换器。全桥电路中互为对角的两个开关同时导通，而同一侧的半桥上下两开关交替导通，将直流电压成幅值为 的交流电压，加在变压器一次侧。改变开关的占空比，也就改变了输出电压 。全桥式电路如图2.3所示。

图2.3 全桥逆变器

方案2：半桥DC-AC 变换器

在驱动电压的轮流开关作用下,半桥电路两只晶体管交替导通和截止,它们在变压器T 原边产生高压开关脉冲,从而在副边感应出交变的方波脉冲,实现功率转换。半桥电路输入电压只有一半加在变压器一次侧，这导致电流峰值增加，因此半桥电路只在500W 或更低输出功率场合下使用，同时它具有抗不平衡能力，从而得到广泛应用。半桥式拓扑结构原理图如图2.4所示。

图2.4 半桥逆变器

方案选择：方案1和方案2都可以作为DC-AC 变换器的逆变桥，由两者的工作原理可知，半桥需要两个开关管，全桥需要四个开关管。半桥和全桥的开关管的耐压都为DC V ,而半桥输出的电压峰值是DC V 21，全桥输出电压的峰值是DC V ，所以在获得同样的输出电压的时候，全桥的供电电压可以比半桥的供电电压低一半。出于这点的考虑，决定采用全桥逆变，即方案1。

2.1.3 辅助电源方案论证及选择 方案1：线性稳压电路

7805是常用的三端稳压集成电路，其典型应用电路如下图2.5所示，这是一个输出正5V 直流电压的稳压电源电路。IC 采用集成稳压器7805，C1、C2分别

为输入端和输出端滤波电容，RL为负载电阻。

图2.5 线性稳压电路

方案2：Buck降压变换器

Buck变换器原理电路如图2.6所示，承担开关切换功能的器件常为功率MOS 管，输出滤波电容由低频滤波性能良好的大容量电解电容Co1和高频滤波特性良好的小容量CBB电容Co2组成。为防止自激，需增加输入滤波电容Ci1、Ci2。

图2.6 Buck变换器

方案比较：方案1的优点在于可以使用很少的元器件构成辅助电源，但是效率较低。方案2的优点在于效率高，可达90%，且带载能力强，缺点是需要的元器件多，且成本较高。由于辅助电源要位单片机及其他芯片供电，会影响到整个系统的效率，所以采用方案2。

2.2 整体方案

经过方案的对比和分析，总结出了整体的设计方案框图，如下图2.7所示。首先采用DC-DC变换器把12V的直流电压升至52V；在DC-AC逆变器中，为保证输出真有效值为36V且无截止失真和饱和失真的正弦波电源信号，输出电压反馈采用SPWM信号脉宽调节的方式；输出电压使用AD637进行有效值转换后，由STM8单片机进行ADC采样后分析，并在LCD12864屏幕上显示。各模块分析将在单元模块设计中介绍。

图2.7 整体框图

3. 单元模块设计

3.1 DC-DC变换器设计

本DC-DC变换器采用Boost拓扑，完整电路如图X所示。

PWM控制电路由UC3842及其外围电路组成，动态稳定输出电压。UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片，内部结构如图。该调制器单端输出，能直接驱动双极型的功率管或场效应管。其主要优点是其管脚效应少，外围电路简单，电压调整率可达0.01%，工作频率最高达500KHz，启动电流小于1mA，正常工作电流为5mA，并可利用高频变压器实现与电网的隔离。该芯片集成了振荡器、具有高温补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾柱输出电流、

输入和基准欠电压锁定电路以及PWM锁存器电路。

图3.1 UC3842内部结构

整体Boost DC-DC变换器如图3.2所示，主要包括自举电路、PWM控制电路、以及电流采样电路。

图3.2 DC-DC变换器

3.2 DC-AC逆变器设计

DC-AC逆变器采用两个半桥驱动芯片分别驱动全桥的两边场效应管，使其按SPWM波驱动信号交替导通，输出包络与SPWM波相同，功率放大的正弦波信号。

其中驱动芯片采用IR2110芯片。IR2110集成度高，可驱动同一桥臂两路，响应快( ton /tof= 120/94 n s )，偏置电压高(< 600 V )，驱动能力强，内设欠压封锁，而且其成本低，易于调试，并设有外部保护封锁端口。尤其是上管驱动采用外部自举电容上电, 使得驱动电源路数目较其他IC 驱动大大减小，从而大大减小了控制变压器的体积和电源数目，降低了产品成本，提高了系统的可靠性。电路如图X所示。

桥臂电路如图3.4所示，场效应管采用

图3.4 桥臂电路

3.3 SPWM设计

3.3.1 SPWM波的原理

在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值

为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小，反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制。

图3.5 与正弦波等效的矩形脉冲序列波形

3.3.2 实现方法

一般情况下, SPWM的控制方案有两种,即单极性调制法和双极性调制法。在本设计中，采用了单极性调制方法。

（1）双极性调制方式

双极性调制时，逆变全桥电路的对角功率管（S1/S4，S2/S3）同时开通和关断，两组互补导通，所有功率管均为高频开关。如图3.4所示，每发生一次开关，逆变桥的输出电压UAB为正输入电压或负输入电压，从而在输出电压的半个周期内，UAB在+Ud和-Ud电平之间切换，即+1/-1（或-1/+1）切换方式，整个输出电压周期内得到两态的输出电压波形。

(2）单极性调制方式

传统的单极性调制方式原理如图3.5所示，逆变桥的两个桥臂分别通过三角载波c与正负正弦调制信号（m、-m）相交截分开调制，当对角功率管开通时（S1/S4或S2/S3），逆变桥输出UAB为+Ud或-Ud；当桥臂上部两只功率管（S1、S2）或下部两只功率管开通时，逆变桥的输出UAB为零。这样，每发生一次开关，输出电压UAB在0与+Ud或0与-Ud之间变化，从而在输出电压的半个周期内，UAB 为+Ud和0或-Ud和0，即+1/0（0/+1）或-1/0（0/-1）切换方式，整个输出电压周期内所得到三态的输出电压波形。

-U u

图3.6 双极性SPWM 生成机制

图3.7 单极性SPWM 生成机制

本设计采用STM32产生SPWM 波形，使用定时器查表的方法，产生四通道两两互补的SPWM 信号，如下图3.8所示。

图3.8 STM32产生的SPWM 波

3.4 真有效值转换电路设计

AD637是一款完整的高精度、单芯片均方根直流转换器，可测量的信号有效值高达7V ，精度优于0.5%，3dB 带宽为8MHz ，可对输入信号的电平以dB 形式表示，其内部结构如图3.9所示。

图3.9 AD637内部结构

AD637应用电路如图3.10 所示。芯片采用双5V供电，即转化为有效值输出为0~4V,能供单片机直接采样。

图3.10 真有效值转换电路

3.5 辅助电源设计

辅助电源采用Buck拓扑的DC-DC变换器，利用输入的12V直流电源降压产生5V的直流电源，给STM8单片机、STM32等芯片供电。电路如图3.11所示。

图3.11 Buck电路

4. 控制程序设计

4.1 STM8控制及状态显示程序流程

图5.1 STM8控制及状态显示程序流程图

4.2 STM32 SPWM控制程序流程

5. 系统调试

5.1 软件调试

（1）MDK软件仿真：通过软件仿真中的逻辑分析仪测试STM32输出的SPWM

信号。STM32通过定时器查表的方式，产生四路两两互补的SPWM信号，如图5.1所示。

图5.1 SPWM软件仿真波形

5.2 硬件调试

DC-AC逆变器采用两个半桥驱动芯片分别驱动全桥的两边场效应管，使其按SPWM波驱动信号交替导通，输出包络与SPWM波相同，功率放大的正弦波信号。通过示波器观察输出信号，如图5.2所示。

图5.2 SPWM示波器波形

6. 系统功能及指标参数

6.1 测试仪器

6.2 测试项目及结论

6.2.1 输出电压波形

如图6.2所示，经SPWM调制，输出的电压信号无明显失真，为标准正弦波信号。

结论：输出波形符合第一项基本要求。

6.2.2 输出信号电压

经测试，输出信号在有负载和无负载的情况下，输出电压有效值接近36V，频率值稳定为50Hz

结论：输出信号频率稳定为50Hz，符合第二项基本要求。

6.2.3 逆变器效率

6.2.4 过压、欠压保护，输出过流保护

本设计有输入过压、欠压保护和输出过流保护，经测试能正常工作。

6.2.5 电压、电流、频率、功率测量及显示误差

经测试，用示波器测量结果与单片机测量及显示误差小。

7. 设计总结

（1）经调试及测试后，题目的大部分要求都已完成。输出信号为标准正弦波，有过压、欠压、过流保护，在输出功率XXW的情况下，效率为XX。在重载输出时

（2）SPWM控制信号由STM32产生，相比于传统的SPWM芯片，STM32主频高、输出频率可由程序编程改变、输出信号稳定。

(3) 由于直流转换芯片AD637的输入信号较大（V级），所以输入输出基本成线性比例关系，输出的直流电压用STM8单片机AD采集及状态显示，测量及显示的误差小。

本设计仍有需要改进的地方。如，由于DC-DC变换器现在，无法输出大功率；无设置空载保护。以后我们将会在这两方面改善该逆变器，事情保护功能更好、输出功率更大。

经过几个星期对开关电源和逆变电源的学习，我们团队收获了许多。其实开关电源是一门特别需要耐心和细心的学科，首先器件的选择很重要，我们通过了经过了多次计算才确定了选用的元器件，如磁芯、漆包线、二极管、电阻电容的选择，在做出了实物后，仍要反复试验，从而提高效率，降低THD。经过这次设计，我们学会了开关电源类产品设计的一般流程，对以后的学习和工作有很重要的作用。

参考文献

[1]黄智伟，全国大学生电子设计竞赛技能训练[M].北京.北京航天航空大学出版社，2007.

[2]潘永雄，STM8S系列单片机原理与应用[M].西安.西安电子科技大学出版社，2011

[3]Sanjaya Maniktala，精通开关电源设计[M].北京.人民邮电出版社，2012

[4]童诗白华英成，模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]龚立堇，开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，2004.

[6]周洁敏，开关电源理论及设计[M].北京：北京航天航空大学出版社，2012.

全国大学生结构设计竞赛赛题

第六届全国大学生结构设计竞赛赛题 1．命题背景 吊脚楼是我国传统山地民居中的典型形式。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。 重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。近年来的工程实践和科学研究表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。自然灾害是这种建筑的天敌。 相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等地质灾害的频率更大。因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是工程师们应该想方设法去解决的问题。本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。 2．赛题概述 本次竞赛的题目考虑到可操作性，以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚楼框架结构模型的一层楼面，如图2.1所示。四层吊脚楼框架结构模型由参赛各队在规定的时间内现场完成。模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板实现。主办方提供器材将模型与加载装置连接固定（加载台座倾角均为o 30θ=），并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。 图2.1.第六届全国大学生结构设计竞赛赛题简图 配重1M 配重2M 配重2M 后固定板 前撞击板 螺杆 钢底座 钢架A 钢架B 不锈钢半圆滑槽 模型部分（含部分加载装置） 加载台座 θ θ 加速度传感器 螺杆 硬橡胶

3．模型要求 图3.1.模型要求示意图 图 3.1模型设计参数取值表 q o 30 0L 20cm > —— H 1cm 99± L < 24cm —— q 配重1M 配重2M 配重2M 前撞击板 后固定板 底板 模型平面尺寸要求示意图 要求平整，且与前撞击板端头有效接触面积不小于22cm 要求平整，且与后固定板端头有效接触面积不小于22cm 底板示意图 允许固定区域 硬橡胶

电子设计实验报告

电子技术课程设计报告

目录 1. 电子琴 (2) （1.1 ）设计要求 (2) （1.2 ）设计的作用. 目的 (2) （1.3 ）设计的具体实现 (3) （1.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (7) （1.5）附录 (8) （1.6 ）参考文献 (9) （1.7 ）附图 (9) 2. 温度控制电路 (10) 2.1 ）设计要求 (10) （2.2 ）设计的作用. 目的 (10) （2.3 ）设计的具体实现 (10) （2.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等12 （2.5）附录 (12) （2.6 ）参考文献 (13) 3. ...................................................... 信号发生器13 （3.1 ）设计要求 (13) （3.2 ）设计的作用. 目的 (13) （3.3 ）设计的具体实现 (14) （3.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (17) （3.5）附录 (17) （3.6 ）参考文献 (17) 4. ...................................................... 音频放大器18 （4.1 ）设计要求 (18) （4.2 ）设计的作用. 目的 (18) （4.3 ）设计的具体实现 (18) 4.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (21) （4.5） .......................................... 附录21

（4.6 ）参考文献 (21) 简易电子琴设计报告 一.设计要求本设计是基于学校实验室的环境，根据实验室提供的实验条件来完成设计任务，设计一个简易电子琴。 （1）．按下不同琴键即改变RC 值，能发出C 调的八个基本音阶，采用运算放大器构成振荡电路，用集成功放电路输出。 （2）．选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数并记录对应不同音阶时的电路参数值、元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（3）．连接安装调试电路。 （4）．写出设计总结报告。 二. 设计的作用、目的 1. 学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。培养创新能力和创新思维，锻炼学生 自学软件的能力，通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能 力。 2. 培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科 学态度和勇于探索的创新精神。 3. 通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准 与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。

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2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告 开关电源模块并联供电系统（A题） 摘要 本次设计的开关电源模块并联供电系统由两个LM2596进行DC/DC变换，用8051单片机作主控芯片。输入DC 24V，输出DC 8.0V，额定输出功率为32W，采用对等互补均流方式进行电流自动分配输出，具有过流和短路保护功能，系统转换效率达到70%以上。 关键词：DC/DC变换，并联供电系统，开关电源 Abstract The design of the switching power supply module consists of two LM2596 in parallel power supply system for DC / DC converter, with 8051 as main chip. Input DC 24V, output DC 8.0V, the rated output power of 32W, the application of the complementary stream are automatically assigned to the current output, with over-current and short circuit protection, system conversion efficiency of 70%. Keywords: DC / DC converter, parallel power supply systems, power

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(1)内框线：平面净尺寸界限，850mr> 550mm；

（2） 中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸， （3） 外框线：屋盖最大边界投影尺寸， 1050mm X750mm 承台板板面标高定义为土 0.00。 2.2支承结构 仅允许在4个柱位处设柱（图-2中阴影区域），其余位置不得设柱。柱的任 何部分（包括柱脚、肋等）必须在平面净尺寸（850mmx 550mm ）之外，且满足 空间检测要求。（即要求柱设置于四角175mm 125mm 范围内。） 柱顶标高不超过+0.425 （允许误差+5mm ），柱轴线间范围内+0.300标高以 下不能设置支撑，柱脚与承台板的连接采用胶水粘结。 2.3屋盖结构 屋盖结构的具体形式不限，屋盖结构的总高度不大于 125mm （允许误差 +5mm ），即其最低处标高不得低于0.300m ，最高处标高不超过0.425m （允许误 差 +5mm ）。 平面净尺寸范围（850mmx 550mm ）内屋盖净空不低于300mm ，屋盖结构 覆盖面积（水平投影面积）不小于900X300mm ，也不大于1050X750mm ,见图-3。 不需制作屋面。 屋盖结 构覆盖面积（水平投 影面积）不小于900>600mm ，也不大于 1050X750m m 。但不限定屋盖平面尺寸是矩形，也不限定边界是直线。 屋盖结构中心点（轴网900X300mm 的中心）为挠度测量点。 2.4剖面尺寸要求 模型高度方向的尺寸以承台板面标高为基准，尺寸详见图 -4、5。 900mm >600mm ； (I ； ② 图-2承台板平面尺寸图 、柱脚内界 口 g □ Trfrii?尺寸范应 （85Gi550} 〔柱脚不睜进入谀范 柱位 12UW

大学毕设论文__单相正弦波逆变电源的设计

第1章概述 任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整正弦波逆变电源是连续控制的线性正弦波逆变电源。这种传统正弦波逆变电源技术比较成熟,并且已有大量集成化的线性正弦波逆变电源模块,具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点、但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都不得和很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。另外,由于调整管上消耗较大的功率,所以需要采用大功率调节器整管并装有体积很大的散热器,很难满足现代电子设备发展的要求。在近半个多世纪的发展过程中，正弦波逆变电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛的应用，正弦波逆变电源技术进入快速发展期。 正弦波逆变电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。它的功耗小，效率高，正弦波逆变电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器，此外，开关工作频率为几十千赫，滤波电容器、电感器数值较小。因此正弦波逆变电源具有重量轻、体积小等优点。另外，于功耗小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为220V±10%,而正弦波逆变电源在电网电压在110～260V范围变化时,都可获得稳定的输出阻抗电压。正弦波逆变电源的高频化是电源技术发展的创新技术,高频化带来的效益是使正弦波逆变电源装置空前的小型化,并使正弦波逆变电源进入更广泛的领域,特别是在高新技术领域的应用,扒动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外正弦波逆变电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具

2017全国大学生电子设计竞赛设计报告

2017年全国大学生电子设计竞赛简易水情检测系统（P题） 2017年8月12日

摘要 本设计的是简易水情检测系统以STC89C52芯片为核心，辅以相关的外围电路，设计了以单片机为核心的水情检测系统。系统主要由5V电源供电。在硬件电路上在，用总线连接PH值传感器和水位传感器，通过传感器收集到的水情数据发送到单片机，单片机存储实时数据，并显示在12864LCD液晶屏上。在软件方面，采用C语言编程。通过对单片机程序设计实现对水情检测系统的水情数据的采集、显示和检测。 关键词：单片机最小系统；PH值传感器；水位传感器；AD模块 Abstract The design is a simple water regime detection system to STC89C52 chip as the core, supplemented by the relevant external circuit, designed to single-chip as the core of the water regime detection system. The system is powered by 5V power supply. In the hardware circuit, with the bus connection PH sensor and water level sensor, through the sensor to collect the water data sent to the microcontroller, single-chip storage of real-time data, and displayed on the 12864LCD LCD screen. In software, the use of C language programming. Through the single-chip program design to achieve the water regime detection system of water data collection, display and detection. Key words:single chip minimum system; PH value sensor; water level sensor; capacitance

黄祖慰-第五届全国大学生结构设计竞赛总结(技术版)

第五届全国大学生结构设计竞赛总结 （技术版） 黄祖慰20080537 5th国赛的作品，是总结了4th国赛的失败教训，以降低模型量为重点的模型设计和制作成果。我们通过不懈努力，终于到达了目标。在这次比赛中，我们研究出了一些先进的模型设计和制作技巧和积累了更多的设计和制作的经验。在此，我将通过模型从无到有的整个过程进行具体的介绍。 一、研读赛题 读懂题目在结构设计竞赛中是一个最基本的要求，要做到对赛题的点点滴滴熟记于心，并且从规则中发掘模型设计的切入点。 要想获得大奖，就要对题目认真分析；努力寻找漏洞显得相当重要，是一条迈向成功的捷径。在本次结构设计竞赛模型中，整体铁块，虚悬挑梁等都是针对题目漏洞而设计的，为模型重量的减轻做出了重要贡献。 二、准备制作工具 所谓公欲善其事必先利其器，要想做好一个模型，一套好的工具是必须的。在制作模型初期，选手可以采用非比赛指定工具来制作模型。虽然赛题中已经明确规定了制作工具，但是由于提供工具的局限性，有些很好的想法不能够在模型上做出来。我的建议是，先使用的工具，把想法尽可能表现出来，等到模型初步定型后，再使用比赛指定工具，寻求达到同样效果的模型的制作

方法。为了提高制作精度，画线笔可采用0.38mm的水笔。 三、研究材料特性 所谓知自知彼方能百战不殆，在制作模型之前，必须先对材料进行分析，了解材料的特性，由此得知材料的实际力学性质和可加工性质。下面我就罗列我对本次比赛的复压竹皮、竹制底板和502胶水的性质研究的一些心得： 1、复压竹皮在顺纹路方向存在连续纤维，利于受拉。但是顺 纹容易被撕裂。 2、规格为0.2mm的竹皮为单层竹皮，应注意竹皮上存在的 竹节的薄弱点，应尽量避开；此种竹皮，一面为光面，一面为 毛面，粘贴时，光面的粘接速度要快于毛面，但是最终粘接紧 密性毛面为优。使用单层竹皮作为拉杆，存在风险，北京交通

2011-年全国大学生电子设计竞赛实验报告

2011 年全国大学生电子设计竞赛实验报告 一、实验目的 1、熟练掌握各种常用实验仪器的使用方法。 2、熟悉LM324运放的典型参数及应用。 3、掌握PDF 资料的查询与阅读方法。 4、掌握电子设计与调试的基本流程及方法。 二、实验内容 设计要求： 使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图见图1，实现下述功能： 1. 使用低频信号源产生100.1sin 2()i U f t V =∏，f 0 =500Hz 的正弦波信号，加至 加法器输入端。 2. 自制三角波产生器产生T=0.5ms （±5%），V p-p =4V 的类似三角波信号1o u ，并加至加法器的另一输入端。 3. 自制加法器，使其输出电压U i2 = 10U i1+U o1。 4. 自制选频滤波器，滤除1o u 频率分量，得到峰峰值等于9V 的正弦信号2o u ，2o u 用示波器观察无明显失真。 5.将1o u 和2o u 送入自制比较器，其输出在1K Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。 方案论证与数值计算： 由于电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给，而

LM324N具有宽的单电源或双电源工作电压范围，单电源：3-30V,双电源：1.5V-15V,经过试验我们选择双电源供电，所以进行电源的搭建

三角波发生部分： 方案一： 三角波发生器电路按照由方波经过积分电路得到，需要两个放大器，不满足实验要求。 方案二： 利用RC充放电模拟三角波，通过两个电位器分别来调节周期和峰峰值至实验要求的值。达到合理利用现有资源高效达到要求的目的。因此我们采用方案二。题目要求三角波发生器产生的周期为T=0.5ms，Vpp=4V的类似三角波。我们由公式T=2*R14*C1*ln（1+2*R3/R15）另外运放1端输出电压设为U,则Uo1=（R15/(R15+R1））*U。选取电容为较常见的47nf , 计算得R1=2R14；R14=0-5K，所以取R1为0-10k；得到R15=0-10K; 加法器部分

单相正弦波变频电源自动化毕业设计(论文)

单相正弦波变频电源 摘要：本设计是通过模拟和数字的方法来产生SPWM信号。采用89C51单片机产生正弦波基波，采用NE555芯片产生高度线性等腰三角波载波。基波和载波通过高速电压比较器LM311比较产生与之对应的SPWM驱动信号。SPWM驱动信号经整形电路、死区电路、驱动功放隔离电路完成对全桥场效应管的开通和关断,从而完成将直流电压逆变成所需频率的正弦交流电。而调压电路采用前级DC-DC独立调压来实现，实现直流稳压。改变单片机正弦波输出频率来实现逆变输出SPWM 交流调频的功能。采用芯片AD637对输出电压、电流进行真有效值变换，经A/DTLC549变换后送单片机处理，实时对逆变输出进行监控，保证输出电压的稳定性。输出电压波形为正弦波，输出频率可变，能够测量和显示电源输出电压、电流、具有过流保护、过压保护电路、空载报警电路等。同时基于UC3845多路隔离反击式开关电源为系统供电。 在研究和设计的基础上制作了样机，完成了大部分的调试工作，达到了预期的目的。 关键词：升压；场效应管；检测电路；逆变

Abstract:The SPWM signal is produced by the way of analog and digita in the design.The fundamental wave is produced by 89C51 chip,and the sine t riangle carrier wave is produced by NE555 chip.SPWM drive signal is generated by the high-speed voltage comparator LM311. The turn-on and turn-off of mosfet are controlled by SPWM drive signal from the shaping circuit, the dead zone circuit, the power am plifier circuit to bring out the required frequency of the sinusoidal alternating current in DC/AC convertion.The voltage regulating circuit uses DC-DC independent voltage regulating to realize, Change the frequence of the sine wave that is the output of the MCU will realize the function of inverse output SPWM AC frequency modulation .Use AD637 to complete voltage and current true effective value transform and then send the result to A/DTLC549. Through AD exchange the output will be send to the MCU to be processed,according to the result to monitor the inverse output and to ensure the stability of the output voltage. The waveform of the output voltage is sine-wave,its frequence can be changed.The voltage and current of the Power source can be e over-current and over-voltage protection circuit, an o-load alarm circuit and smeasured and the result can be displayed on the LCD.The power source include tho on. At the same time use multi-channel isolate Counter type switch power as system power supply. On the basis of research and design,a prototype of principle is produced.the most of debugging of the whole system is completed. Keyword:boost；mosfet；detection circuit；inverter

大学生电子设计竞赛设计报告完整版

大学生电子设计竞赛设 计报告 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

2017年全国大学生电子设计竞赛XXX控制系统（A/B/C题） 2017年8月12日

摘要（小四、宋体，300字以内） 关键词：脉宽；脉冲；数显；电容（小四、宋体）

XXX控制系统（A/B/C题） 【本科组】 一、系统方案 本系统主要由单片机控制模块、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、主控制器件的论证与选择 单片机比较 方案一：采用传统的51系列单片机。 XXXXXX. 方案二：采用以增强型80C51内核的STC系列单片机 XXXXXX 通过比较，我们选择方案二。 方案一：采用在面包板上搭建简易单片机系统 在面包板上搭建单片机系统可以方便的对硬件做随时修改，也易于搭建，但是系统连线较多，不仅相互干扰，使电路杂乱无章，而且系统可靠性低，不适合本系统使用。 方案二：自制单片机印刷电路板 自制印刷电路实现较为困难，实现周期长，此外也会花费较多的时间，影响整体设计进程。不宜采用该方案。 方案三：采用单片机最小系统。 单片机最小系统包含了显示、矩阵键盘、A/D、D/A等模块，能明显减少外围电路的设计，降低系统设计的难度，非常适合本系统的设计。 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

人竞赛抢答器实验报告

数电实验报告 姓名：侯婉思 专业：通信工程 班级：1111 学号： 指导老师：田丽娜 四人竞赛抢答器实验报告 一．前言 现今，形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校、企事业单位及社会团体组织中，它为各种知识竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。 对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。 本文介绍了一种用74系列常用集成电路设计的高分辨率的4路抢答器。该抢答器为全数字集成电路设计，具有分组数多、分辨率高等优点。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有优先能力,定时及复位功能。主持人通过控制开关使抢答器达到复位的功能。 二．实验目的 1. 学习并掌握抢答器的工作原理及其设计方法 2. 熟悉各个芯片的功能及其各个管脚的接法。 3. 灵活运用学过的知识并将其加以巩固，发散思维，提高学生的动手能力和思维的缜密。 三．设计任务与要求 1、设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的竞赛抢答器。选手抢答时，数码显示选手组号。 2.设计要求： 抢答器的基本功能： 1.设计一个智力抢答器，可同时供四名选手或四个代表队参加比赛，编号为一，二，三，四，各用一个抢答按钮，分别用四个按钮S0——S3表示。 2.给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管清零）。 3.抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，此外，要封锁输入电路，实现优先锁存，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

电子设计大赛报告设计书

设计项目：模拟路灯控制系统 学校：辽宁工程技术大学电气与控制工程学院参赛人员：高庆 吴琨 王立强

目录 第一章前言 1 第二章方案论证与论证 2 一系统结构综述 4 二系统结构示意图 5 第三章硬件设计 5 一89C52单片机简述 6 二电源模块设计7 三恒流源电路设计7 四案件及显示模块7 五时钟电路设计8 六光电对射传感器模块设计 8 七比较电路模块设计9 八DA转换模块设计10 九交通状况检测模块设计10 十路灯故障检测及报警模块设计 10 第四章系统软件设计 一系统软件设计综述11 二各模块软件部分分述 12 14 15 第七章参考文献16

模拟路灯控制系统(I题) 【高职高专组】 摘要： 本文介绍了基于STC89C52单片机的模拟路灯控制系统的设计和实现过程，通过交通情况自动调节检测，路灯故障检测及报警检测，环境明暗变化检测，定时开关模块的设计控制以实现题目要求。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍系统的硬件及软件设计部分。 采用的技术主要有： （1）通过软件编程控制定时开关灯时间，报警检测; （2）光电传感器的有效应用; （3）LM311比较器的有效应用； （4）新型时钟芯片DS12C877的有效应用。 关键词： 80C52单片机，光电传感器，路灯控制，亮度调节 Abstract: This paper introduces the STC89C52 based on single-chip microcomputer simulation street lamp control system design and realization process, through the traffic situation automatic adjustment test, street lamp fault detection and alarm test, light and shade environment change detection, timer switch module design in order to achieve the topic request. The whole system of the circuit structure simple, reliable performance is high. The test results meet the requirement, the paper introduces the hardware and software of the system design part. The technique to be used mainly has: 1. Through software programming control timing open to turn off the lights time, alarm detection; 2. Effective application of the photoelectric sensor; 3. LM393 comparator effective application; 4. New clock chip DS12C877 effective application. Key words: 80 C52, photoelectric sensor, street lamp control, brightness to adjust

微弱信号检测装置(实验报告)剖析

2012年TI杯四川省大学生电子设计竞赛 微弱信号检测装置（A题） 【本科组】

微弱信号检测装置（A题） 【本科组】 摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。本设计的优点在于超低功耗 关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134 一系统方案设计、比较与论证 根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。 图1系统设计总流程图 图2微弱信号检测电路子流程图

1 加法器设计的选择 方案一：采用通用的同相/反相加法器。通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。 方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。 2 纯电阻分压网络的方案论证 方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。 方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。这样就可以避免衰减系数达不到或者更换元器件的情况，因此采用此方案。 3 微弱信号检测电路的方案论证 方案一：将纯电阻分压网络输出的电压通过反相比例放大电路。放大后的信号通过中心频率为1kHz的带通滤波器滤除噪声。再经过小信号峰值电路，检测出正弦信号的峰值。将输出的电压信号送给单片机进行A/D转换。此方案的电路结构相对简单。但是，输入阻抗不能满足大于等于1MΩ的条件，并且被测信号的频率只能限定在1kHz，不能实现500Hz~2KHz 可变的被测信号的检测。故根据题目的要求不采用此方案。 方案二：检测电路可以由电压跟随器、同相比例放大器、带通滤波电路以及小信号峰值检测电路组成。电压跟随器可以提高输入阻抗，输入电阻可以达到1MΩ以上，满足设计所需；采用同相比例放大器是为了放大在分压网络所衰减的放大倍数；带通滤波器为了选择500Hz～2KHz的微弱信号；最后通过小信号峰值检测电路把正弦信号的幅度值检测出来。这种方案满足本设计的要求切实可行，故采用此方案。 4 峰值数据采集芯片的方案论证 方案一：选用宏晶公司的STC89C52单片机作为。优点在于价格便宜，但是对于本设计而言，必须外接AD才能实现，电路复杂。

第三届全国大学生结构设计竞赛

第三届全国大学生结构设计竞赛 赛题 第三届全国大学生结构设计竞赛委员会 2009.9.24

一、竞赛模型 定向木结构风力发电塔（如图），塔身高800mm，叶片（数量不限）组成的 A A-A 二、模型介绍 1.塔身 塔身为竞赛主结构，需满足以下要求： （1）塔身高800mm，顶点高度实际误差不大于±3mm。塔身外形不影响叶轮运转，塔身水平截面的外轮廓为正多边形或圆形； （2）具有足够的承载能力； （3）具有规定的刚度； （4）与塔顶标准发电机底座连接可靠； （5）与塔底标准底座连接可靠。 2.叶片和叶轮 安装完成后，叶轮外轮廓直径不得大于800mm。 三、装置说明 1.发电机

发电机采用CFX-03型标准发电机，质量4470g，底板及立面详见附图。2.风叶连接件 连接件质量300g，详见附图。 3.发电功率测量系统 发电功率测量系统由导线、负载、功率计组成。导线所受风力不能传递到塔身，由支架承受。 4.鼓风机 相关参数见下表 名称新型节能低噪声轴流风机 型号SF7-4 厂家上海金蓝机电设备成套有限公司 功率3kW 转速1400n/min 风量2500m3/h 风速23m/s 全压力340Pa 经实测，风叶连接件（距鼓风机1m处）的风速参考值如下： 档位风速（m/s） W1 4.0 W2 6.8 W3 9.0 5.塔架安装底盘详见附图。 6.塔脚与安装底盘连接螺栓：重量2g/套。 四、材料及制作工具 1.木材 （1）尺寸：长度1000mm，截面有50mm×1mm、2mm×2mm、2mm×6mm、6mm×6mm； （2）性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30MPa。2.胶水：502。

A单相逆变电源设计

题目：18KV A 单相逆变器设计与仿真 院系：电气与电子工程学院 专业年级：电气工程及其自动化2010级 姓名：郑海强 学号：1010200224 同组同学：钟祥锣王敢方骞 2013年11月20号

单相逆变器设计一.设计的内容及要求 0.8 1.0,滞后

方案简述 将直流电变成交流电的电路叫做逆变电路。根据交流侧接在电网和负载相接可分为有源逆变和无源逆变，所以本次设计的逆变器设计为无源逆变。换流是实现逆变的基础。通过控制开关器件的开通和关断，来控制电流通过的支路这是实现换流的方法。 直流侧是电压源的为电压型逆变器，直流侧是电流源的为电流型逆变器，综上本次设计为电压型无源逆变器。 三.主电路原理图及主要参数设计 3.1 主电路原理图如图1所示 图1 3.2输出电路和负载计算 3.2.1 负载侧参数设计计算 负载侧的电路结构图如图2所示，根据图2相关经计算结果如下：

图2 负载侧电路结构图 1. 负载电阻最小值： cos ?=1.0时，R=2o V /23 300/(1810)5o P =?W ； cos ?=0.8时，R=2 o V /(o P ?23cos )300/(18100.8) 6.25j =创=W 2. 负载电感最小值： 'L ='L Z /(2f π)=8.3/(2100p 创)=0.0132H μ 3. 滤波电容： 取滤波电容的容抗等于负载电感感抗的2倍，则： C =1/(2πf c Z )=1/(2?π′100′32)=95.92F μ 取电容为100F μ,将10个10F μ的AC 电容进行并联， c() Z 实= 1/(2πf C )=1/6(210010010)p -创创=15.9 W 4.滤波电抗L 的计算 选取主开关器件工作频率K f =N ?O f =32′100=3200Hz 由于移相原因，输出线电压的开关频率变为：2K f =6400HZ 取滤波电路固有谐振频率 'f =1/(2πK f /6=533.3Hz 则：L = 1/（42π2'f C ）= 1/(4?2π?2533?100610-?)=880H μ 实选用 L=900uH 由此 特征阻抗 3.2.2 逆变电路输出电压 3 T Z =

电子设计竞赛设计报告

题目：数控电流源设计 摘要 本设计由两部分构成：自制的稳压、稳流、输出过压保护电路和单片机控制与显示系统。稳压电源部分设置有±12V和+5V电压，为整机供电。采用大功率MOS管作为电流源调整管、用锰铜丝自制取样电阻，具有良好的调控线性和稳定性。采用价格低廉的电脑CPU专用散热器作为稳压电源模块和电流调整管的散热装置，散热效率高、性能可靠。控制核心采用内置12位A/D、D/A转换器的高性能单片机C8051F021，电路简洁、控制精度高、电流控制与测量分辨率达0.5mA。用带背光点阵式LCD显示器同时显示设定电流和实测电流数据，直观、方便。给出了多种测试条件下的实测数据，测试数据表明系统性能指标全面超越了题目的基本要求，除系统自测显示电流误差略大以外，其余发挥部分指标也已满足。另外，还增加了预置电流超限保护功能。 详细说明了系统的结构和工作原理，给出了系统的硬件电路图、元器件参数列表和软件流程图，并附有系统操作说明书。 Abstratct This design is consist of two major parts: The self-made constant voltage power supply and the control system which is consist of singlechip and LCD display. The voltage-stabilized source which is the all machine power supply has ±12V and +5V voltage. We Use the high-power MOSFET as the current regulation device, and use the manganese copper wire self-restraint as a sample resistance, and the system has good regulative linearity and stability. The design Uses the price inexpensive computer CPU sink to take the voltage-stabilized source module and the electric current regulation device heat dissipating. The control system is made up of high performance singlechip C8051F021 which includes 12 A/D & D/A converter inside. The electric circuit is succinct and the control precision is high, the controlling resolution of current is up to 0.5mA rate. The setting current and the actual current data are showedby the lattice type LCD display at the same time. Many kinds of test data are presented under the many kinds of tests condition. The test data indicates that the system performance has achieved the demand of design in an all-round way satisfied. In addition, we have set a protecting function of the ultra limit setup of the electric current. This paper is also present The system structure, the work principle, the system hardware circuit diagram, the device parameter, the software flow chart, and the system operating manual in detail. 一、系统整体结构及方案论证 1．1 系统结构 根据题目要求，要能够实现电流步进控制、显示设定电流和实测电流大小，并且输出最大电压小于等于10伏，系统的结构框图如图1－1。 恒流源输出 图1-1系统结构框图 整个系统由稳压电源、恒流控制、单片机、键盘、显示器及输出过压保护<电压限制）等几部分组成。 各部分作用如下 1）稳压电源：向整个系统提高电源，包括供运放使用的±12V、供单片机使用的+5V，其中恒流源<主要功率部分）电压也由+12V提供。 2）恒流控制部分：是一受控电流源，由单片机提供控制指令电压，将12V电源转换成恒定电流。

第五届全国大学生结构设计竞赛赛题

第五届全国大学生结构设计竞赛赛题： 带屋顶水箱的竹质多层房屋结构 一、竞赛模型 竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶水箱三个部分，模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块通过实现，小振动台系统和屋顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。 图1 模型示意图 二、模型要求 2.1几何尺寸要求 (1) 底板：多层结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm×33cm×8mm的竹板，底板用螺栓固定于振动台上。 (2) 模型大小：模型总高度应为100cm，允许误差为±5mm。总高度为模型底板顶面至屋顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括屋顶水箱的高度。模型底面尺寸不得超过22cm ×22cm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。 (3) 楼层数：模型必须至少具有4个楼层，底板视为模型第一层楼板。除第一层以外，每层楼面范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。 (4) 楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。楼层净高是指该楼层主要横向构件顶部

与其相邻的上一楼层主要横向构件底部之间的最小距离。若底板上设置有地梁，则第一层净高需自地梁顶部开始计算；若无地梁则从底板顶面开始计算。柱脚加劲肋、隅撑及其他外立面构件不影响计算楼层净高。 (5) 使用功能要求：楼层应具有足够的承载刚度，各层空间应满足使用功能要求。在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件。模型底层所有方向的外立面底部正中允许各设置一个12cm×12cm(高×宽)的门洞。 (6) 楼层有效承载面积：楼层范围为各承重分区最外围楼层梁构件所包络的平面，不包括模型内部核心筒区域。在楼层范围内与楼面构件直接接触的铁块的覆盖面积定义为楼层有效承载面积，模型的总有效承载面积应在600cm2至720cm2的范围之内，且每个楼层的有效承载面积不得小于25 cm2。模型顶面为平面，应满足安全放置水箱的要求。 图2 模型立面示意图(单位：mm) 图3 模型底板示意图(单位：mm) 2.2模型及附加铁块安装要求 (1)利用热熔胶将附加铁块固定在模型除底层以外的各个楼层的楼面结构上，可在楼层上设置固定铁块辅助装置，但辅助装置和铁块不能超出楼层范围且不能直接跟柱接触，若辅助装置或铁块与柱子接触，则该层净高以接触点的高度位置开始计算。 (2) 提供大、小两种规格铁块。大铁块长、宽、高约分别为12cm、6cm与3.2cm，重量为1800g。小铁块的长、宽、高约分别为6.0cm、4.5cm与3.2cm，重量为675g。由于加载设备限制，模型中附加铁块总重量不得超过30kg。