全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽高職院校學(xué)生參賽技能培養(yǎng)一、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽高職高專參賽簡(jiǎn)介1．指導(dǎo)思想與目的

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是教育部倡導(dǎo)的四大學(xué)科競(jìng)賽之一，是面向大學(xué)生的群眾性科技活動(dòng)，目的在于推動(dòng)全國(guó)普通高等學(xué)校促進(jìn)信息與電子類學(xué)科面向二十一世紀(jì)課程體系和課程內(nèi)容的改革，促進(jìn)教育也要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)變重要思想的落實(shí)，有助于高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)；有助于學(xué)生工程實(shí)踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力；有助于吸引、鼓勵(lì)廣大青年學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。

2．競(jìng)賽特點(diǎn)與特色

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽努力與課程體系和課程內(nèi)容改革密切結(jié)合，與培養(yǎng)學(xué)生全面素質(zhì)緊密結(jié)合，與理論聯(lián)系實(shí)際學(xué)風(fēng)建設(shè)緊密結(jié)合。競(jìng)賽內(nèi)容既有理論設(shè)計(jì)，又有實(shí)際制作，可以全面檢驗(yàn)和促進(jìn)參賽學(xué)生的理論素養(yǎng)和工作能力。

3．參賽隊(duì)和參賽學(xué)生

每隊(duì)由三名學(xué)生組成，除研究生以外所有具有正式學(xué)籍的在校本科生、?？粕加匈Y格參加。

4．競(jìng)賽時(shí)間和競(jìng)賽周期

從1997年開始，每二年舉辦一屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，即今后凡逢單數(shù)年號(hào)時(shí)舉辦全國(guó)競(jìng)賽。賽期四天5．方式競(jìng)賽

競(jìng)賽采用全國(guó)統(tǒng)一命題、分賽區(qū)組織的方式，競(jìng)賽采用“半封閉、相對(duì)集中”的組織方式進(jìn)行。

從2007年開始大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽分為本科組和高職高專組。2011年，大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽增加了復(fù)測(cè)，以復(fù)測(cè)分加上省賽一等獎(jiǎng)的得分作為評(píng)定全國(guó)獎(jiǎng)項(xiàng)的依據(jù)。

2015年起，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，將以復(fù)測(cè)得分作為評(píng)定全國(guó)獎(jiǎng)項(xiàng)的門檻條件，對(duì)于高職高專的學(xué)生電子電路知識(shí)的廣度和深度有了更高的要求。二、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽命題原則及要求1.命題范圍

以電子技術(shù)(包括模擬低頻、高頻和數(shù)字電路應(yīng)用設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容?？梢陨婕皢纹瑱C(jī)、可編程邏輯器件、EDA軟件工具和PC（主要用于開發(fā)）的應(yīng)用。題目包括“理論設(shè)計(jì)”和“實(shí)際制作與調(diào)試”兩部分。競(jìng)賽題目應(yīng)具有實(shí)際意義和應(yīng)用背景，并考慮到目前教學(xué)基本內(nèi)容和新技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)。2.題目要求

競(jìng)賽題目應(yīng)能測(cè)試學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力、實(shí)際能力和獨(dú)立工作能力。題目包括基本要求部分和發(fā)揮部分，從而使絕大多數(shù)參賽學(xué)生能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成基本要求部分的設(shè)計(jì)工作，又能使一部分優(yōu)秀學(xué)生有發(fā)揮與創(chuàng)新的余地。3.題目類型1.綜合題綜合題應(yīng)涵蓋模—數(shù)混合電路，可涉及單片機(jī)和可編程邏輯器件的應(yīng)用，并盡可能適合不同類型學(xué)校和專業(yè)的學(xué)生選用。2.專業(yè)題專業(yè)題是側(cè)重于某一專業(yè)（如計(jì)算機(jī)、通信、自控、電子技術(shù)應(yīng)用等）的題目。3.電路題電路題是側(cè)重于模擬電路、數(shù)字電路、電力電子線路等的題目。4.新型器件和集成電路應(yīng)用題新型器件和集成電路應(yīng)用題側(cè)重于新型器件的應(yīng)用、新型集成電路的應(yīng)用。5.電子產(chǎn)品和儀器初步設(shè)計(jì)題常用電子產(chǎn)品和電子儀器初步設(shè)計(jì)的題目側(cè)重于某一產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì)。不同類型的題目之間，在難易程度上有差別。三、2007年-2017年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽高職高專題目簡(jiǎn)介一.電源類1.直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置（L題）(2013年)2.LED閃光燈電源（H題）(2015年)二.信號(hào)源類信號(hào)發(fā)生器（H題）(2007年)

總結(jié)歷屆電子競(jìng)賽高職高專賽題，根據(jù)其側(cè)重點(diǎn)的不同進(jìn)行了分類，包括電源類、信號(hào)源類、放大器類、儀器儀表類、數(shù)據(jù)采集與處理類、控制類六個(gè)大類。三.放大器類1.可控放大器（I題）(2007年)低頻功率放大器（G題）(2009年)四.儀器儀表類積分式直流數(shù)字電壓表（G題）(2007年)LED點(diǎn)陣書寫顯示屏（H題）(2009年)簡(jiǎn)易自動(dòng)電阻測(cè)試儀（G題）(2011年)簡(jiǎn)易照明線路探測(cè)儀（K題）（2013年）直流電動(dòng)機(jī)測(cè)速裝置（O題）(2017年)簡(jiǎn)易水情檢測(cè)系統(tǒng)（P題）(2017年)五.數(shù)據(jù)采集與處理類波形采集、存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)(H題)(2011年)管道內(nèi)鋼珠運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置（M題）(2017年)六、控制類電動(dòng)車蹺蹺板（J題）(2007)模擬路燈控制系統(tǒng)(I題)(2009年)帆板控制系統(tǒng)（F題）(2011年)電磁控制運(yùn)動(dòng)裝置（J題）(2013年)風(fēng)板控制裝置（I題）(2015年)小球滾動(dòng)控制系統(tǒng)（J題）(2015年)自動(dòng)泊車系統(tǒng)（L題）(2017年)

涉及到的電子信息類專業(yè)的課程：模擬電路、數(shù)字電路、高頻電路、電子測(cè)量、單片機(jī)、傳感器技術(shù)、EDA技術(shù)等；涉及到的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)：電子線路實(shí)驗(yàn)課、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等；競(jìng)賽中可選用的器件：晶體管、集成電路、單片機(jī)、可編程邏輯器件等。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的試題試題具有實(shí)用性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、技術(shù)水平發(fā)揮余地大的特點(diǎn)。既反映了電子技術(shù)的先進(jìn)水平，又引導(dǎo)高職院校在教學(xué)改革中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽既不是單純的理論設(shè)計(jì)競(jìng)賽也不僅僅是實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，而是由一個(gè)參賽隊(duì)共同設(shè)計(jì)、制作完成一個(gè)有特定工程背景的題目的優(yōu)劣與快慢的競(jìng)賽，它既強(qiáng)調(diào)理論設(shè)計(jì)，更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。它考核了學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，更注重考察學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。題目涉及的內(nèi)容是一個(gè)課程群，而非單一的一門課程。因此，競(jìng)賽的形式與內(nèi)容基本上符合面向21世紀(jì)人才培養(yǎng)的目標(biāo)和需求，是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的一個(gè)挑戰(zhàn)，同時(shí)競(jìng)賽成績(jī)也能從一個(gè)側(cè)面反映這個(gè)課程群的教學(xué)水平和教學(xué)改革的成敗。電動(dòng)車蹺蹺板（J題）(2007)模擬路燈控制系統(tǒng)(I題)(2009年)帆板控制系統(tǒng)（F題）(2011年)電磁控制運(yùn)動(dòng)裝置（J題）(2013年)風(fēng)板控制裝置（I題）(2015年)小球滾動(dòng)控制系統(tǒng)（J題）(2015年)自動(dòng)泊車系統(tǒng)（L題）(2017年)高職高專控制類賽題分析

分析歷屆高職高專題目的命題內(nèi)容發(fā)現(xiàn)，控制類題目的命題具有較強(qiáng)的綜合性。要對(duì)參賽學(xué)生控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合能力進(jìn)行的培養(yǎng)，主要涉及傳感器應(yīng)用、模擬電路制作、功率電路制作、數(shù)字電路制作、控制算法編寫、機(jī)械制作等多方面的知識(shí)。高職高?？刂祁愘愵}分析從歷屆本科“控制類”賽題可以看到，在“控制類”賽題中，控制對(duì)象從一個(gè)的發(fā)展到多個(gè)（例如，2011年C題，智能小車就要求控制2臺(tái)電動(dòng)小車），從地上發(fā)展到天上（例如，2013年B題，四旋翼自主飛行器），從單方向、單軸運(yùn)動(dòng)發(fā)展到多方向、多軸向運(yùn)動(dòng)（例如，2013年C題，簡(jiǎn)易旋轉(zhuǎn)倒立擺及控制裝置）。本科控制類賽題的要求越來(lái)越高。高職高專賽題也有次趨勢(shì)。檢測(cè)電路主要涉及傳感器及其相應(yīng)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)；

電動(dòng)車蹺蹺板（2007年J題高職高專組）等：

光電檢測(cè)器（黑線檢測(cè)），反射式紅外傳感器（黑線檢測(cè)），霍爾傳感器（轉(zhuǎn)速測(cè)量），光電碼盤（轉(zhuǎn)速測(cè)量，路徑檢測(cè)），

超聲波傳感器（障礙物檢測(cè)，距離檢測(cè)），

光敏電阻（光源檢測(cè)），傾角傳感器（傾斜角度檢測(cè)）

模擬路燈控制系統(tǒng)（2009年I題，高職高專組）：紅外光電傳感器（移動(dòng)物體檢測(cè)），光敏電阻（環(huán)境光檢測(cè)），霍爾傳感器（移動(dòng)物體檢測(cè)）。帆板控制系統(tǒng)（2011年F題，高職高專組）：傾角傳感器（帆板角度測(cè)量）電磁控制運(yùn)動(dòng)裝置（2013年J題，高職高專組）：光電編碼器（擺桿角度測(cè)量），

角速度傳感器（擺桿角度測(cè)量）。以上傳感器有些提前做訓(xùn)練。掌握其特性與使用方法?？刂齐娐飞婕皢纹瑱C(jī)、FPGA、ARM等控制器的應(yīng)用；

如：AT89C52、AT89S51、AT89S52、MSP430F、Atmega128、PIC16F628A、等等。Altera公司及STM32等

驅(qū)動(dòng)電路主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)和其他功率電路的設(shè)計(jì)制作；

機(jī)械系統(tǒng)主要包括電機(jī)的應(yīng)用、機(jī)械結(jié)構(gòu)的制作等；

另外根據(jù)具體要求，還可能需要通信電路和其他的擴(kuò)展電路。針對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的知識(shí)結(jié)構(gòu)，完成層次化的訓(xùn)練內(nèi)容，合理分配基本性訓(xùn)練、設(shè)計(jì)性訓(xùn)練、綜合性訓(xùn)練比例，按階段實(shí)施培訓(xùn)計(jì)劃，逐步培養(yǎng)學(xué)生從基礎(chǔ)模塊訓(xùn)練到驅(qū)動(dòng)程序的編寫能力，再到控制算法的編寫與調(diào)試能力，最終使學(xué)生達(dá)到一般控制系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)能力。

相關(guān)的培訓(xùn)可以涵蓋如下5個(gè)方面：①控制系統(tǒng)常用傳感器訓(xùn)練，包括溫度傳感器、光電傳感器、超聲波傳感器、傾角傳感器、角度位移傳感器、音頻信號(hào)檢測(cè)器等；②控制系統(tǒng)常用微控制器訓(xùn)練，包括單片機(jī)、FPGA、ARM；③控制系統(tǒng)常用外圍模塊訓(xùn)練，包括鍵盤和LED控制、液晶顯示器、觸摸屏、ADC和DAC、無(wú)線收發(fā)模塊、語(yǔ)音模塊等；④控制系統(tǒng)常用電機(jī)控制訓(xùn)練，包括舵機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的控制等；⑤控制系統(tǒng)PID控制算法訓(xùn)練，包括增量式PID算法設(shè)計(jì)、位置式PID算法設(shè)計(jì)等。技能訓(xùn)練內(nèi)容整體包含以下層次的訓(xùn)練：①訓(xùn)練學(xué)生掌握電工電子工程實(shí)踐的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能；②訓(xùn)練學(xué)生掌握儀器儀表的使用方法及與單片機(jī)有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)；③訓(xùn)練學(xué)生掌握與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法；④對(duì)學(xué)生知識(shí)面進(jìn)行拓展，訓(xùn)練學(xué)生學(xué)習(xí)與高級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)。高職高專儀器儀表類賽題分析

在6屆高職高專電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題中，“儀器儀表類”賽題是電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中出現(xiàn)的最多類型的賽題之一，每屆都有儀器儀表類賽題，2017屆有2題。

積分式直流數(shù)字電壓表（G題）(2007年)LED點(diǎn)陣書寫顯示屏（H題）(2009年)簡(jiǎn)易自動(dòng)電阻測(cè)試儀（G題）(2011年)簡(jiǎn)易照明線路探測(cè)儀（K題）（2013年）直流電動(dòng)機(jī)測(cè)速裝置（O題）(2017年)簡(jiǎn)易水情檢測(cè)系統(tǒng)（P題）(2017年)

“儀器儀表類”賽題特點(diǎn)：

“儀器儀表類”賽題涉及面廣，需要掌握的測(cè)量（測(cè)試）理論和方法也很多，訓(xùn)練要求教高。電子儀器主要用于測(cè)試其它電子系統(tǒng)的性能指標(biāo)，因此，電子儀器對(duì)技術(shù)指標(biāo)的要求相對(duì)更加嚴(yán)格?；倦娐返脑O(shè)計(jì)是儀器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。儀器類賽題的設(shè)計(jì)最終往往會(huì)化解成為一些基本電子電路的組合，因此電子儀器類賽題的訓(xùn)練一定要建立在基本電路設(shè)計(jì)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上。

儀器儀表類賽題的主要知識(shí)點(diǎn)工頻交流電電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)的測(cè)量方法和電路

幅頻特性的測(cè)試電路和方法相頻特性的測(cè)試電路和方法方波、正弦波信號(hào)的頻率、周期測(cè)量方法和電路脈沖寬度的測(cè)量方法和電路電阻的自動(dòng)化測(cè)量方法和電路

電阻、電容和電感參數(shù)測(cè)試電路和方法,掃頻信號(hào)源的實(shí)現(xiàn)方法和電路正交掃頻信號(hào)源的實(shí)現(xiàn)方法和電路數(shù)字信號(hào)的信號(hào)眼圖與眼幅度測(cè)試方法和電路信號(hào)各頻率分量功率的測(cè)量方法和電路

正弦信號(hào)失真度的測(cè)量方法和電路

實(shí)時(shí)采樣方式的實(shí)現(xiàn)方法和電路“儀器儀表類”賽題培訓(xùn)建議1.從儀器儀表的產(chǎn)品說(shuō)明書和使用手冊(cè)中獲得賽題的基本工原理與測(cè)量和測(cè)試方法。2.注意同一類型的儀器儀表，其工作原理與測(cè)量和測(cè)試方法可能不同。3.選擇已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的一些賽題做一些訓(xùn)練。4.考慮一下：已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的一些賽題，下哪些可能在制作要求方面會(huì)有哪些變化？積分式直流數(shù)字電壓表(2007年G題)

一.題目要求二.題目分析及系統(tǒng)框圖三.方案論證及設(shè)計(jì)一.題目要求1．任務(wù)在不采用專用A/D轉(zhuǎn)換器芯片的前提下，設(shè)計(jì)并制作積分型直流數(shù)字電壓表。2．要求

(1)．基本要求①測(cè)量范圍：10mV～2V；②量程：200mV，2V；

③顯示范圍：十進(jìn)制數(shù)0～1999；

④測(cè)量分辨率：1mV（2V檔）；

⑤測(cè)量誤差：≤±0.5％±5個(gè)字；⑥采樣速率：≥2次/秒；

⑦輸入電阻：≥1M

；

⑧具有抑制工頻干擾功能。

(2)．發(fā)揮部分①測(cè)量范圍：1mV～2V；②量程：20mV，2V；

③顯示范圍：十進(jìn)制數(shù)0～19999；

④測(cè)量分辨率：0.1mV（2V檔）；⑤測(cè)量誤差：≤±0.05％±5個(gè)字；⑥具有自動(dòng)校零功能；

⑦具有自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換功能；

⑧其他。

二.題目分析1．A/D轉(zhuǎn)換電路分析

¤數(shù)字電壓表的核心部分是A/D轉(zhuǎn)換電路。

¤目前A/D轉(zhuǎn)換電路形式有：逐次逼近型、并行比較型、雙積分等?！韪鞣N轉(zhuǎn)換形式各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中雙積分的A/D具有精度高，抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但速度慢，適合測(cè)量靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)信號(hào)。

¤各類均有專用A/D轉(zhuǎn)換器芯片。

題目明確的指出采用雙積分A/D，且不能用專用A/D芯片。2．系統(tǒng)組成

¤程控放大電路：完成輸入信號(hào)的調(diào)理和量程（200mV，2V或更多）的轉(zhuǎn)換。

¤自動(dòng)校零電路：完成自動(dòng)校零功能。

¤積分器電路：由運(yùn)放組成，完成電壓－時(shí)間的轉(zhuǎn)換。

¤控制部分：控制量程轉(zhuǎn)換、自動(dòng)校零和積分器的正常工作，并完成人機(jī)對(duì)話功能。

¤鍵盤、顯示電路：完成人機(jī)對(duì)話。

¤電源電路：為各電路提供電源。三.方案論證及設(shè)計(jì)1．程控放大器

根據(jù)題目要求我們將量程分成三檔：20mV、200mV、2V,其中200mV、2V為題目的要求，20mV為擴(kuò)展量程。當(dāng)輸入信號(hào)小于20mv時(shí)放大100倍，當(dāng)輸入信號(hào)大于20mV但小于200mv時(shí)放大10倍，輸入信號(hào)為200mv～2v時(shí)輸入信號(hào)不放大，這樣處理后使各輸入電壓統(tǒng)一調(diào)理為0～2V。為防止自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換時(shí)的抖動(dòng)，相鄰擋應(yīng)有一定的重疊區(qū)。要求控制芯片根據(jù)采集值能對(duì)量程自動(dòng)化切換，同時(shí)輸入級(jí)要求輸入電阻≥1M

。三.方案論證及設(shè)計(jì)1．程控放大器方案一:采用同相放大器,如下圖：

S1、S2、S3三個(gè)開關(guān)由單片機(jī)控制，分別完成放大1、10、100的功能，S1、S2、S3的閉合情況由單片機(jī)根據(jù)Vo的值自動(dòng)完成，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換功能；同時(shí)采用了同相放大器，輸入阻抗Rif＝Ri×（1＋AF）,滿足輸入電阻≥1M

。此電路的缺點(diǎn)為：不能實(shí)現(xiàn)差分輸入，且抗共模干擾能力還需加強(qiáng)。方案二:采用三運(yùn)放構(gòu)成的儀表放大器，如下圖：

S1、S2開關(guān)由單片機(jī)控制，分別完成放大1、10、100的功能，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換，計(jì)算如下：當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí)：

放大倍數(shù)A1=1+2R1/RG1≈100(選擇合適的RG1)當(dāng)S2閉合、S1斷開時(shí)：放大倍數(shù)A2=1+2R1/RG2≈10(選擇合適的RG2)當(dāng)S1斷開、S2斷開時(shí)，放大倍數(shù)A3=1此電路的輸入電阻高、能實(shí)現(xiàn)差分輸入，且抗共模干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

方案三:采用專用儀表放大器芯片（如INA128等）。此方案除具有方案二的優(yōu)點(diǎn)外，還具有外圍接線簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但成本較高。

上述三種方案均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換和滿足輸入電阻≥1M

的要求。

2．自動(dòng)校零電路

輸入電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路（程控放大等）、雙積分電路等處理，由于外界因素（如溫度等）的影響，即使輸入的電壓信號(hào)等于0，輸出的數(shù)值也不等于0，且數(shù)值隨外界因素（如溫度）的變化而變化，即零點(diǎn)漂移。實(shí)際測(cè)量值必須減除零點(diǎn)值才能反映真實(shí)的輸入。

方案一：手動(dòng)零點(diǎn)調(diào)節(jié)：每次適應(yīng)時(shí)，先將輸入手動(dòng)短路，調(diào)節(jié)相應(yīng)的電位器，使輸出等于0。此方案實(shí)時(shí)性差，當(dāng)環(huán)境（溫度等）發(fā)生變化時(shí)，需要重新校零，且需要手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器，不滿足題目的“自動(dòng)校零”的要求。

方案二：設(shè)置一個(gè)單刀雙擲開關(guān)（CMOS開關(guān)或繼電器），由單片機(jī)控制自動(dòng)完成零值（開關(guān)處于位置3）和實(shí)際輸入（開關(guān)處于位置1）的測(cè)量。不需要手動(dòng)調(diào)節(jié)定位器，能滿足“自動(dòng)校零”的要求。

方案二的零點(diǎn)采集時(shí)間可采用以下方式：方式一：設(shè)置一個(gè)按鍵，在需要校零時(shí)按下按鍵,單片機(jī)檢測(cè)到按鍵時(shí)即進(jìn)行校零,此方案不足之處在于校零時(shí),需要人工按鍵,實(shí)時(shí)性差。

方式二：每次測(cè)量均采集一次零值，然后將每次實(shí)際測(cè)量值減去每次測(cè)量零值，達(dá)到自動(dòng)校零的效果，此方案最具有實(shí)時(shí)性。

方案二的方式一、方式二完成題目的要求。比較而言，方式二最優(yōu)，但測(cè)量速度變慢。3．抗工頻干擾電路

由于是直流電壓檢測(cè)，可用RC低通濾波器進(jìn)行低通濾波，為加強(qiáng)效果，可采用2～3級(jí)RC串聯(lián)；另一方面雙積分的積分時(shí)間設(shè)置成工頻周期20ms的整數(shù)倍，在1個(gè)積分周期內(nèi)，可使周期性的50Hz干擾正負(fù)相互抵消，對(duì)積分的貢獻(xiàn)為0，有效防止了工頻干擾。4．小信號(hào)檢測(cè)

題目要求能對(duì)1mV的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，由于運(yùn)放存在輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流，可能造成輸入1mV的信號(hào)電壓通過(guò)調(diào)理電路后形成負(fù)的電壓送到雙積分電路，這樣雙積分被測(cè)信號(hào)輸入有正有負(fù)，可采用以下方案處理：

方案:將輸入電壓進(jìn)行電平移動(dòng)，疊加1個(gè)直流電平，使得1mV～2V的輸入電壓偏離零點(diǎn)較遠(yuǎn)，例如疊加1V直流電平后，輸入變成1mV+1V～2V+1V在全量程范圍形成正電壓，這樣只需要負(fù)電壓進(jìn)行反向積分。5．雙積分電路

雙積分電路是本系統(tǒng)的核心電路，由模擬開關(guān)、基準(zhǔn)電壓源、積分器和比較器構(gòu)成。其電路原理框圖如下圖所示。到MCU有關(guān)積分器幾個(gè)個(gè)問(wèn)題：

¤分辨率：題目要求顯示范圍為0～19999，測(cè)量分辨率：0.1mV（2V檔）。要求單片機(jī)選擇合理的定時(shí)分頻系數(shù)，使得輸入2V時(shí)，對(duì)應(yīng)的T2的量化值≧20000，才能滿足分辯率的要求。¤S2的作用：每次積分前，S2閉合使積分電容放電，一段時(shí)間后斷開，使每次測(cè)量Vo均從0開始。

¤積分運(yùn)放的選擇：選擇高精度、失調(diào)電壓和電流小的運(yùn)放，例如OP27等。

¤積分電容的選擇：積分電容應(yīng)選擇介質(zhì)損耗小的，例如聚丙烯電容，聚苯乙烯電容。6．軟件設(shè)計(jì)軟件流程圖如下圖所示，主要完成各部分的控制和數(shù)字處理等。四、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽參賽培訓(xùn)四天三夜半封閉國(guó)賽階段

競(jìng)賽的環(huán)節(jié)——三階段省賽專家組測(cè)評(píng)方案設(shè)計(jì)實(shí)物作品論文撰寫八小時(shí)全封閉全新題目信息封閉現(xiàn)場(chǎng)打分國(guó)家集中復(fù)測(cè)作品再測(cè)學(xué)生答辯完成評(píng)定綜合測(cè)試

30分省賽階段120分國(guó)賽專家組測(cè)評(píng)01重視校內(nèi)競(jìng)賽-初選隊(duì)員電氣學(xué)院“創(chuàng)