2013年电子设计大赛G题总方案及原理图程序.doc

全国大学生电子设计竞赛是一项旨在提高学生实践能力和创新能力的竞赛，2013年的G题是设计一个手写绘图板，特别关注小电阻变化的精确测量。本项目以STC12C5A单片机作为核心控制器，通过恒流源、电桥和OP07等元件实现对覆铜板电阻变化的检测，从而达到触点定位的目的。 1. 系统方案 1.1 铜板处理的论证与选择：铜板作为小电阻载体，其电阻变化直接影响测量精度。STC12C5A单片机能够处理微弱的电信号，因此选用铜板作为触点，通过恒流源提供稳定的电流，以减少外部因素对电阻的影响。 1.2 信号采集和放大的论证与选择：采用电桥电路连接铜板四角，通过OP07运算放大器放大由铜板电阻变化产生的微小电压差。OP07具有高输入阻抗和低噪声特性，适合微弱信号的放大。 1.3 开关控制模块的论证与选择：MOS开关用于控制铜板四角的连接状态，单片机通过控制MOS开关的通断，改变铜板的连接方式，以获取不同的电压信息。 1.4 电源模块的论证与选择：稳定且低噪声的电源对于精密测量至关重要，设计中需考虑电源的滤波和稳压功能，以确保系统工作在理想的电压环境下。 1.5 控制系统的论证与选择：STC12C5A单片机因其低成本、高性能和易于编程的特性，被选为控制系统的核心，负责整个系统的数据处理和决策。 2. 系统理论分析与计算 2.2 坐标点测量的方法：通过测量铜板各角的电压，根据欧姆定律和电桥平衡原理，可以推算出触点在板上的位置，实现坐标读取。 2.3 各点坐标采集的方法：当触点接触铜板时，会引起电阻变化，进而改变电桥输出的电压。单片机读取这些电压变化，通过算法计算出触点的精确位置，实现小于10mm的分辨率。 3. 电路与程序设计 3.1 电路的设计 3.1.1 系统总体框图：包括单片机控制模块、信号采集与放大模块、电源模块以及MOS开关控制模块，各模块通过接口相互连接，形成完整系统。 3.1.2 信号采集与放大子系统框图与电路原理图：由恒流源、电桥、OP07运算放大器组成，电桥的输出经过放大后送入单片机。 3.1.3 单片机控制子系统框图与电路原理图：包含单片机、LCD显示器和MOS开关驱动电路，单片机处理信号并控制MOS开关，同时将结果显示在12864 LCD显示器上。 3.1.4 电源：包括电源滤波和稳压电路，确保系统稳定运行。 总的来说，这个电子设计项目展示了单片机在精密测量领域的应用，结合了硬件电路设计和软件编程，实现了对覆铜板电阻变化的实时监测和坐标读取，体现了大学生在实践创新方面的技术实力。