凌阳大学计划

凌阳大学计划（精选4篇）

凌阳大学计划 篇1

凌阳大学生计划官网猜题 2011全国电子设计竞赛 最新猜题

1、温度控制系统：

工具：100℃温度计

元器件：大功率电阻（2Ω/36W、10Ω/36W等）、小型直流风扇、小型继电器、滑线变阻器（100Ω/2A、10

Ω/5A）、A/D、D/A转换器

功能：1）设置一定温度；2）通过继电器及小型风扇进行；

有可能也是

1、温室大棚控制系统

工具：100℃温度计

元器件：大功率电阻（2Ω/36W、10Ω/36W等）、小型直流风扇、小型继电器、滑线变阻器（100Ω/2A、10

Ω/5A）、小型步进电机、A/D、D/A转换器、无线收发模块

光电传感器

功能：1）设置一定温度；2）通过继电器及小型风扇进行；3）步进电机与光电传感器控制光线亮度；4）无线收发模块进行远程控制或无线获取温室大棚信息

2、吊车

工具：量角器、秒表

元器件：小型电动车、小型步进电机、角度传感器、无线收发模块、超声传感器

3、信号调制解调

工具：扫频仪（20MHz）

元器件：变容二极管、运算放大器

4、开关电源

漆包线、高频磁芯

5、小信号放大

运算放大器、电压比较器

链接：http://bbs.unsp.com/showtopic-51252.aspx

凌阳大学计划 篇2

随着信息采集与智能计算技术的迅速发展和互联网与移动通信网的广泛应用,大规模发展物联网及相关产业的时机日趋成熟,欧美等发达国家将物联网作为未来发展的重要领域。无线传感网络正是适应这样背景下的全新网络技术。无线传感器网络WSN (Wireless Sensor Networks)是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器、RFID技术、嵌入式计算、现代网络及无线通信和分布式信息处理等技术,能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或监测对象的信息的实时监控、感知和采集,这些信息通过无线方式被发送,之后经过Internet、GPRS、GSM等途径汇聚于网络数据库服务器中,最终信息用户可以通过浏览器、手机、PDA等各种方式随时随地获取这些信息,从而实现物理世界、计算世界以及人类社会这三元世界的连通。

在这样的背景下,2010年10月14日至11月15日,凌阳科技大学计划、凌阳教育本着“为中国数码教育尽份心力”的宗旨,将在全国10个省市召开题为“嵌入式、3G&物联网”前沿技术的巡回发布会。

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凌阳大学计划 篇3

使用ROB0026 Arduino循迹避障小车平台, 小车由3个轮子组成, 前方2个轮子经过齿轮连接2台直流电机 (左右各一台) , 后方由1个钢珠转向轮组成, 能够承受的最大负载是0.8KG (当电机电压达到9V时) 。

跑道说明:如图1所示, 跑道由转弯标志线和边界线组成, 转弯标志线和边界线均为黑色介质。

2 硬件设计

2.1 主控模块

方案一:采用ATEML公司的AT89C51单片机。51单片机价格便宜, 应用广泛, 但是功能单一, 采用MCS-51单片机实现控制和脉冲计数, 转换速度较慢, 并且51单片机需要仿真器来实现软硬件调试, 实现较为繁琐、复杂。

方案二:采用凌阳公司的SPCE061A单片机作为主控单元的核心。该单片机具有丰富的I/O端口, 用并口连接线可以实现在线调试, 大大简化了系统的开发调试复杂度和成本, 集成PWM输出, 产生PWM波简便易行。

这里选择第二种方案, 可以很方便的产生两路PWM波, 控制电机。

2.2 电源模块

方案一:选用6节干电池供电。采用6节干电池供电的电压为9V, 可以直接给电机供电, 但不能给凌阳SPEC061A单片机供电, 凌阳SPCE061A单片机工作电压是3～6V, 因此需要对9V电压降压, 采用LM7805三端稳压器, 将电压降为6V, 给凌阳SPCE061A单片机供电。

方案二:选用蓄电池供电。选用12V的蓄电池给步进电机供电, 电压稳定、时间长, 功耗比起干电池就相当小了, 可以持续供电。

结合题目要求的圈数及上面的方案, 选择方案二。

2.3 电机模块

方案一:采用步进电机来实现。用步进电机来驱动小车的行驶, 可以实现小车转弯角度小, 容易转向, 但是步进电机转速慢, 小车速度太慢。

方案二:采用直流电机来实现。直流电机具有调速特性好、调速方便, 能承受频繁冲击负载, 具有转速快、过载能力强、直流减速电机力矩大等特点。

根据智能小车系统, 使用第二组方案, 采用ROB0026 Arduino 循迹避障小车平台自带的130直流电机, 它的工作电压范围为3～9V。

2.4 电机驱动模块

由于单机片不能直接驱动电机, 所以需要电机驱动电路模块。

方案一:自己搭建驱动电路, 优点是价格便宜;缺点是电路复杂, 实现较为繁琐, 复杂。

方案二:采用电机驱动模块L298N。优点是:很简单的就可以实现电机正反转及调速;启动性能好, 启动转矩大;工作电压可达到36V, 4A;可同时驱动两台直流电机, 控制小车的左右轮, 实现直行、转弯、加减速。缺点是:价格稍贵。

因此, 采用第二种方案。

2.5 寻迹模块

方案一:采用光电传感器ST198搭建外围电路来实现, 缺点是测量距离较近, 范围在2～10mm可调, 感光性不好, 受可见光的影响比较大, 优点是体积小。

方案二:采用红外蔽障传感器来实现。红外蔽障传感器可通过电位器可在3～80cm之间可调, 具有很高的灵敏度, 不受可见光的影响, 可直接连接单片机的I/O口。它有一个发射管和一个接收管, 当遇到障碍物或者是吸光介质 (如黑色) 时, 接收管不能收到发射管发送的红外线, 输出不同的高低电平, 这样可以检测道路上的黑色转弯标志线和边界线。

综上所述, 第二种方案更好, 所以采用第二种方案。

红外蔽障传感器原理如图2所示。

红色:接4.5～5V电源, 黄色:接单片机, 输出数字信号给单片机, 绿色:接电源负极。

红外蔽障传感器可通过电位器, 在3～80cm之间可调, 不受可见光的影响。当前方无障碍物时, 输出口输出高电平;当有障碍物或者是吸光介质 (如黑色) , 输出口输出低电平。红外蔽障传感器对黑色不反射, 智能小车跑道转弯标志线和边界线都是黑色, 可以通过红外蔽障传感器检测黑色转弯标志线和边界线。

本设计中使用3个红外蔽障传感器, 分别检测转弯标志线和左右边界线。表1列出3个红外蔽障传感器的状态。

2.6 PWM调速方法的论证

PWM调速原理如图3所示。

根据改变占空比的方法不同, PWM调速可以分为以下3种:

1) 定宽调频。这种方法是保持T1不变, 只改变T2, 使周期也随之改变。

2) 调频调宽。这种方法是保持T2不变, 而改变T1, 使周期也随之改变。

3) 定频调宽。这种方法是保持周期不变, 而同时改变T1、T2。

前两种方案由于在调速是改变了脉冲频率, 故当控制脉冲频率与系统的固有频率接近时, 将会引起振荡, 因此, 采用定频调宽。

定频调宽时加在电机两端的平均电压为Uo=T1/ (T1+T2) *VCC。可以通过调整 PWM 的占空比, 来改变 T1 和 T2 的比值, 从而改变Uo的大小。这样就可以通过 PWM资源调节加在电机两端的平均电压, 从而改变电机的转速, 最终实现调节小车速度的目的。

凌阳SPCE061A单片机提供了两个16 位的定时/计数器:TimerA和TimerB。TimerA为通用计数器;TimerB为多功能计数器。

定时器发生溢出后会产生一个溢出信号 (TAOUT/TBOUT) 。一方面, 它会作为定时器中断信号传输给CPU中断系统;另一方面, 它又会作为4位计数器计数的时钟源信号, 输出一个具有4位可调的脉宽调制占空比输出信号APWMO或BPWMO (分别从IOB8 和IOB9输出) , 可用来控制马达或其他一些设备的速度。

本设计使用凌阳SPCE061A单片机分别从IOB8 和IOB9口输出两路PWM波, 来控制左右轮电机, 改变两路PWM波的脉宽调制占空比, 实现左右轮的不同转速。

2.7 系统硬件结构

根据上面的分析论证, 设计的系统总体结构如图4所示。

3 电路原理图设计

3.1 红外蔽障传感器接线图

红外蔽障传感器接线图如图5所示。

红外蔽障传感器1、2接入反相器CD4096的1、3管脚, 经2、4管脚输入到SPCE061单片机的IOB2、IOB3口, 分别检测跑道的外边界线和内边界线, 当检测到黑色标志线时, SPCE061A单片机接收到中断信号, 开始中断处理, 实现小车左右转向不跑出跑道。红外蔽障传感器3接单片机的IOA3口, 当检测到行驶道上有黑色转弯标志线时, 小车开始转弯。

4 软件设计

系统软件采用C语言开发, 程序在Windows XP环境下采用unSPIDE3.0.0软件编写, 可以实现小车对红外蔽障传感器状态的查询、输出脉冲占空比的设定、采用中断方式处理左右红外蔽障传感器检测到边界线转向、左右轮电机停止转向等功能。

5 总结

设计采用凌阳公司16位SPCE061A单片机为控制核心, 实现了小车的控制, 通过测试, 系统达到了设计的要求, 能够自动在跑道内行驶。

摘要：小车硬件系统以凌阳公司16位SPCE061A单片机为控制核心, 选用驱动模块L298N驱动直流电机, 以红外蔽障传感器检测道路上的黑色转弯标志线来实现小车的自动转向不跑出跑道的功能。

关键词：智能小车,SPEC061A,红外蔽障传感器,直流电机

参考文献

[1]安岩.自动循迹智能小车的设计[J].苏州科技学院学报 (工程技术版) , 2010, 23 (1) .

[2]凌阳科技大学计划.凌阳单片机在大学电子竞赛中的应用[M].北京航空航天大学出版社, 2005.

[3]陈永真, 宁武, 蓝和慧.新编全国大学生电子设计竞赛试题精解选[M].电子工业出版社, 2009.

凌阳大学计划 篇4

胶质层测定仪是用于烟煤胶质指数(胶质层最大厚度、最终收缩度和体积曲线类型)等指标测定,广泛用于煤炭等部门鉴定煤质量的专用仪器。

传统的胶质层测定仪温度测控系统基本上由三个部分构成:温度传感器、专用的A/D转换芯片、微控制器。系统中温度传感器用热电偶结构简单,使用方便。但热电偶输出电势极其微弱,且与温度之间的关系为非线性关系。因此,在应用时必须进行线性化处理。同时,热电偶输出的热电势为冷端保持为0℃时与测量端的电势差值,而在实际应用中冷端的温度是随着环境温度而变化的,故需进行冷端补偿。这类结构软件实现相对麻烦,硬件上的连线也给设计者带来了很大的不便,使用成本相对较高,给用户带来了潜在的经济损失。

通过凌阳16位单片机SPCE 061A及MAXIM公司推出的K型热电偶串行模数转换器集成芯片MAX 6675,可将复杂的信号放大、A/D转换、查表线性化、温度补偿及数字化输出接口等软硬件设计,通过单芯片来完成信号放大、冷端补偿、线性化及数字化输出功能,大大简化温度测控系统在胶质层测定仪中的应用设计。

1 温度控制系统结构

1.1系统组成

胶质层测定仪温度控制系统的微处理器采用凌阳16位单片机SPCE 061A,测温传感元件采用K型热电偶传感器,通过MAX 6675完成信号放大、冷端补偿、线性化、A/D转换及SPI串口数字化输出功能。采用PID控制算法,计算出控制量后,这些数据通过RS-232接口传送到PC机中进行后续处理,通过控制固态继电器来调功、调温,实现对温度的精确控制。

1.2 SPCE 061A单片机

SPCE 061A是凌阳科技推出的一款16位μ'nSP结构的微控制器。SPCE 061A采用Soc架构,其内核为凌阳科技自主研发的μ'nSP架构内核,内嵌32K字的Flash程序存储器以及2K的SRAM、8通道10bitADC、32位可编程的多功能I/O端口、2路16位定时器、串行SIO接口、UART接口、看门狗、时基输出以及电压监测等模块。该芯片带有硬件乘法器,能够实现乘法运算、内积运算等复杂的运算。它不仅运算能力强,而且处理速度快,单周期最高可以达到49MHz。8通道10位模/数转换输入功能并内置自动增益控制功能的麦克风输入;双通道10位DAC方式的音频输出功能;丰富的外设资源和良好的监控机制使该芯片功能丰富、性能稳定,可作为通用微控制器,广泛应用于工业控制、家居安防、智能家电等众多领域。利用这些特性可以很容易实现温度采集及显示,而且具有语音处理优势,可以实现语音报警功能。

1.3 MAX 6675的应用

MAX 6675是一个集成了热电偶放大器、冷端补偿、A/D转换器及SPI串口的热电偶放大器与数字转换器,可将K型热电偶信号转换成数字信号。MAX 6675对其内部元器件参数进行了激光修正,从而对热电偶的非线性进行了内部修正。MAX 6675内部集成的冷端补偿电路、非线性校正电路、断偶检测电路都给K型热电偶的使用带来了极大方便。采用8引脚SO帖片封装。如图1所示。

T-—热电偶负极;T+—热电偶正极;SCK—串行时钟输入;$\overline{\text{C}\text{S}}$—片选信号;SO—串行数据输出;VCC—电源端;GND—接地端;NC—悬空。

数据输出为12位分辨率,转换器温度分辨率为0.25°C,测温范围为0℃～+1 024℃的。电压为+5 V直流电压,工作温度范围-20℃～+85℃;简单的SPI串行口温度值输出,

热电偶输出的热电势经T+和T-输入端连接到低噪声放大器放大,送至ADC的输入端。转换之前自动对热电偶的冷端温度进行补偿,冷端温度即是MAX6675周围温度与0℃实际参考值之间的差值。对于K型热电偶,电压变化率为41 μV/℃,电压可由线性公式Vout = (41 μV/ °C)×(TR - TAMB)来近似热电偶的特性。上式中,Vout为热电偶输出电压(mV),TR是测量点温度;TAMB是周围温度。热电偶热节点温度可在0℃～+1 024 ℃范围变化。冷端即安装MAX6675的电路板周围温度。当冷端温度波动时,MAX6675仍能精确检测热端的温度变化。MAX6675的测量精度对电源耦合噪声较敏感。为降低电源噪声影响,可在MAX6675的电源引脚附近接入1只0.1 μF陶瓷旁路电容。

1.4 MAX6675与SPCE061A的接口实现

MAX6675采用标准的SPI(Serial Peripheral Interface)串行外设总线与单片机接口。温度控制系统的结构如图2所示。

其串行接口时序如图3所示。测温时, 通过SPCE061A 单片机的IOB2口向译码器输入端输入信号来选择热电偶通道。 使$\overline{\text{C}\text{S}}$变低,停止任何转换过程,并由IOB0提供时钟信号给SCK,由SO将得到的温度数据IOB1串行送给单片机。此数据是经过放大了的A/D转换后的数字量与冷端补偿之和,第1位和第15位是一伪标志位,第14位到第3位为 以MSB到LSB顺序排列的转换温度值。当$\overline{\text{C}\text{S}}$引脚从低电平变到高电平时,将启动一个新的转换过程。一个完整串行接口读操作需16个时钟周期,值得指出的是此芯片的AD转换速度在0.17～0.22 s之间,为开放热电偶检测器操作,T-必须接地。

每次完成测温后, 单片机都将温度数据保存在存储器中。当系统完成温度采集的任务后, 这些数据通过RS-232 接口传送到PC 机中进行后续处理。

2 软件设计

该系统的测量软件设计采用C51语言编程和模块化设计结构。程序主要由温度测量模块和数据通信模块组成。系统上电后,主程序首先进行系统初始化,然后通过相应功能键设定测温周期,设定系统时间等。设置完成后,进入温度测量子程序。图4所示为温度测量子程序的流程图,它表示了测温点温度数据的读取过程。测量到的数据由MAX6675进行A/D转换成16位温度数据,串行输入由单片机进行温度计算、显示及数据保存,以便在测温结束后,发送给PC机进行数据分析和处理。

温度转换及传送部分的程序如下:

3 结论

基于SPCE061A的16位特性、DSP功能以及快速的处理能力,及MAX6675作为测量热电偶的专用芯片的内部冷端补偿和校正电路特点,使得该系统的数据采集和运算处理十分的方便简单, 试验结果误差在1℃左右,对于几百度测量范围的热电偶来说,完全达到了测量精度,另外凌阳IDE支持标准的C语言函数库,使得复杂的数学运算变得轻而易举,大大减小了编程的难度,减轻系统软硬件设计的困难,从而大大减少装置的体积,可构成嵌入式的温度检测系统,提高装置运行的可靠性。该系统亦可用于热电偶自动检定等其他需要使用热电偶测量的场合中。

参考文献

[1]虞致国.MAX6675的原理与应用.国外电子元器件,2002;(12):41—43

[2]翟玉文,艾学忠,郑宝华,等.智能仪表设计中非线性输入信号处理方法.电子测量技术,2002;(4):31—33

[3]罗亚非.凌阳16位单片机应用基础.北京:北京航空航天大学出版社,2006