题目名称：手写绘图板（G题）

参赛队员：

摘要：本手写绘图板以C8051单片机为主控制器，其内置24位AD数据采集。自制恒流源为手写板提供测量电流。通过AD采集口采集表笔与地之间的电压，对采集数据处理计算出表笔所处手写板位置并在高分辨率的LCD屏幕显示相应坐标。该手写板显示坐标值的分辨率为10mm， 绝对误差不大于5mm，功率在1.5W以内，实现了低功耗。测试表明，本作品很好的完成了各项设计指标。

关键词： AD采集 MCU 恒流源 功率

Abstract: The audio signal analyzer is based on a 32-bit MCU controller, through the AD converter for audio signal sampling, the continuous signal discrete, and then through the FFT fast Fourier transform computing, in the time domain and frequency domain of the various audio frequency signal weight and power, and other indicators for analysis and processing, and then through the high-resolution LCD display signals in the spectrum. The system can accurately measure the audio signal frequency range of 20 Hz-10KHz, the range of 5-5Vpp mVpp, resolution of 20 Hz and 100 Hz correspondent. Power measurement accuracy up to 1%, and be able to accurately measuring the periodic signal cycle is the ideal audio signal analyzer solution.

Keyword: AD采集 MCU 恒流源 功率

1 方案论证与比较 ................................................................................................................................ 3

1.1 采样方法方案论证 ..................................................................................................................... 3 1.2 处理器的选择方案论证 ........................................................................... 错误！未定义书签。 1.3 周期性判别与测量方法方案论证 ........................................................... 错误！未定义书签。 2 系统设计 ............................................................................................................................................ 5 2.1 总体设计 ..................................................................................................................................... 5 2.2 单元电路设计 ............................................................................................................................. 5 2.2.1 前级阻抗匹配和放大电路设计 .......................................................................................... 5 2.2.2 AD转换及控制模块电路设计 ............................................................................................ 6 2.2.3 功率谱测量单元电路设计 .................................................................................................. 6 3 软件设计 ............................................................................................................................................ 7 4 系统测试............................................................................................................................................ 8 5 结论 .................................................................................................................................................... 9 参考文献： .............................................................................................................................................. 9 附录： ...................................................................................................................................................... 9 附1：元器件明细表： ....................................................................................................................... 9 附2：仪器设备清单 ........................................................................................................................... 9 附3：电路图图纸 ............................................................................................................................. 10 附4：程序清单 ................................................................................................................................. 11

1 方案论证与比较

1.1 手写板电源比较与选择

方案一、对铜板施加恒压源，通过单片机自带24位AD采集口采集电表与地电压来确定电表所处位置。

用DDS芯片配合FIFO对信号进行采集，通过DDS集成芯片产生一个频率稳定度和精度相当高的信号作为FIFO的时钟，然后由FIFO对A/D转换的结果进行采集和存储，最后送MCU处理。

方案二、对铜板施加恒流源，测量表笔与地之间的电阻，通过欧姆定律U=R*I测量电压。

直接由32位MCU的定时中断进行信号的采集，然后对信号分析。

由于32位MCU -LPC2148是60M的单指令周期处理器，所以其定时精确度为16.7ns,已经远远可以实现我们的40.96KHz的采样率，而且控制方便成本便宜，所以我们选择由MCU直接采样。

1.2 处理器的比较与选择

系统方案一：基于ARMST710的专用芯片的体统方案。基于ARM ST710音频频谱分析

仪系统原理图如下 FLASH USB SDCard SDCard 接口 接口 该方案采用DSP专用芯片ARM ST710进行控制和FFT计算，速度快，且具有波形存储和处理后的波形可以重放功能。还配有输出接口与示波器销量。可以从时域和频域观察波形，非常直观、实用。 系统方案四：基于单片机C8051F060+FPGA构成信号分析仪，该系统原理方框图如图所示。单片机C8051F060独立完成4096点FFT运算和信号的失真度分析。虽然这种方案在速度上不及采用专用DPS芯片快，但采用优化的FFT，并将优化后的FFT再单片机内做实验，利用外扩的128KB RAM运算4096点FFT计算幅度谱，利用FPGA进行测频和控制。其运算时间也

信号输入 LCD LCD ADC DAC 接口 MCU ARMSTTIO SRAM