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2013年全国电子设计大赛G题优秀论文.doc
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2013 年全国大学生电子设计大赛设计报告
- I -
摘 要
在当今的现代化社会,科技发展迅速。尤其是单片机技术的开发应用发展,基于单片机
技术而研发的产品,为我们的生活提供了极大的方便与实用。
本作品基 32 位 ARM 控制器 LM3S3748 设计一个手写绘图输入设备,设计选用
Luminary 微处理器 LM3S3748 为主控芯片,由信号输入、信号采样、算法处理和 LCD 显示
等部分组成,以完成手写绘图的功能,设计的重点在于提高精度以及低功耗。信号调节与 24
位 A/D 配合,保证了测量精度。合理的设计,保证了低功耗。
C 语言进行软件设计,增加了程序的可读性,软件的设计采用模块化结构,使程序设计
的逻辑关系更加简洁明了。
关键词:手写绘图; LM3S3748; 精度; 低功耗
Abstract
In today's modern society, science and technology is developing rapidly. Especially the
development of the single chip microcomputer application development ,based on single chip
microcomputer technology research and development of products ,now which have provided great
convenience and practical for our life.
This system based on the LM3S3748 which is design a handwritten drawing input devices,it
contains a signal modulator , a high-speed A/D converter used sampling signal , a arithmetic
module and the LED demonstration to achieve the function of handwritten drawing, the emphasis
of it is improving the sensitivity and Low power consumption .The signal modulator ensures the
sampling requirements and measurement accuracy with the help of 24 bits A/D converter. The
reasonable design ensures low power consumption.
This system in C language software design,increases the readability of the program the software
design using modular structure, make the program design logical relationship more concise and
clear.
Keywords: handwritten drawing; LM3S3748;accuracy;low power consumption
2013 年全国大学生电子设计大赛设计报告
-1-
目 录
摘 要.................................................................................................................................................I
Abstract..............................................................................................................................................I
1 系统设计任务 .................................................................................................................................2
1.1 设计任务 .............................................................................................................................2
1.2 设计要求 .............................................................................................................................2
1.2.1 基本要求 ...................................................................................................................2
1.2.2 发挥部分 ...................................................................................................................2
2 方案设计与论证 .............................................................................................................................3
2.1 系统方案论证 ......................................................................................................................3
2.2 电源模块 .............................................................................................................................5
2.3 主控系统 ..............................................................................................................................6
3 理论分析与计算 .............................................................................................................................6
3.1 电桥测量法测电阻 .............................................................................................................6
3.2 威尔逊电流源 .....................................................................................................................7
3.3 坐标点的测量方案 .............................................................................................................7
4 电路设计 ........................................................................................................................................8
4.1 Luminary Micro LM3S3748 单片机 ...................................................................................8
4.2 高性能 AD 转换 .................................................................................................................8
4.3 手写板设计 .........................................................................................................................9
4.4 信息显示模块 ....................................................................................................................10
5 软件设计 ......................................................................................................................................10
6 测试结果与误差分析 ...................................................................................................................11
6.1 测试仪器 ............................................................................................................................11
6.2 测试及性能分析 ................................................................................................................11
6.3 结果与误差分析 ..........................................................................................................12
6.3.1 系统测试结果 ................................................................................................................12
6.3.2 低功耗设计 ....................................................................................................................13
6.3.3 系统误差分析 ................................................................................................................13
7 讨论与总结 ..................................................................................................................................13
参考文献 ..........................................................................................................................................13
附录 ..................................................................................................................................................14
全国大学生电子设计大赛设计报告
2
1 系统设计任务
1.1 设计任务
利用普通 PCB 覆铜板设计和制作手写绘图输入设备。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 1.1
1.2 设计要求
1.2.1 基本要求
(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。
1.2.2 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
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