本帖最后由 wmyan2010 于 2012-10-19 18:07 编辑
赛事：2012年全国大学生电子设计竞赛TI杯模拟电子系统设计专题邀请赛
时间：2012年8月28-31日 院校： 哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院
虽然今年暑假在东南大学比赛的日子渐行渐远，但在TI公司的赞助和东南大学校方的共同招待下，我们在东南的那几天所经历的种种，依然是令人回味重重。今天主要想和大家分享一下我们的比赛经历。那么几天，从头说来。 2012年8月份刚刚参加完黑龙江省电子设计大赛（TI杯），学校老师在赛后告诉我说让我参加TI公司举办的模拟系统专题设计邀请赛。于是我和我的队友们便投入到模拟专题邀请赛的准备中，其实省赛过后我们三个人都回家呆了几天，回来学校的时候，准备比较紧张，因为所剩时间不多。20号左右开始，我们三个人便开始在实验室过着24小时的闭关生活，我们在实验室整整呆了三天三夜。我主要负责TI提供的430开发平台的软件设计。我的两个队友负责硬件设计，他们一直在琢磨黄争老师写的那本模拟器件选型参考指南（写的特别好，很推荐）。 8月25日，我们在学校老师带领下，一早坐火车到从哈尔滨南下到了南京。到南京的第二天我们就入驻东南大学为我们准备的宾馆。27号下午，我们参加了TI公司的430讲座和安捷**司为我们开设的示波器使用教学。 28号早上，我们进入东南大学电工电子教学中心，进行为期两天的封闭式竞赛，竞赛也正式拉开序幕。在选题的时候，我们组综合考虑了我们的实力和之前准备的内容，最后选定了B题（简易电子秤）。我们三个都是大二的学生，第一次参加封闭式的比赛，周围都是来自全国各地著名高校的同学，说真的，心里也挺紧张的。
选完题后我们就进入实验室，我开始琢磨着整个系统的软件框图，并分析着TI提供的可使用的芯片。最后我们组综合了整个系统，敲定使用ADS1114这款16位的I2C接口的ADC芯片，并使用MSP430F5529开发平台，之前我已经将整个平台的各个模块都做好了。本次比赛规定5529开发平台不能外接按键和液晶，于是我将板子上的两个小按键和5个触摸板全部用软件改成了可供使用的“按键”，而那个基于内部ADC的滚轮，我则把它改成了电子秤上面数字输入左右位数的切换键，再加上它本身的低功耗液晶，便构成了我们组的软件开发平台。
此次比赛我们的硬件方案大致如下：
1，压力传感器：是将压力应变片黏贴在悬臂梁上，压力应变片内部是力敏电阻组成的惠斯登电桥。当外界压力改变时，使得电桥平衡被破坏，电桥两输出端电压发生变化
，但是两输出端电压变化很小，大约为0.02mV/10g，所以后端放大电路需要很高的放大倍数。我们设计的放大电路大约10000倍的增益。
2，前级低噪高倍放大：由于前级的压力传感器为两端输出，所以将压力传感器感应出来的微弱信号首先通过高精度低噪的仪表放大器INA333进行合适的放大，再经过10Hz的二阶滤波器进行滤波并放大，最后再加上高倍数的放大电路，即可将压力传感器的微弱信号放得足够大了。故前级的低噪放大由仪表放大电路、二阶反相滤波2倍放大电路、反相50倍放大电路组成。
3，中间级模数转换电路：经过前级高倍数的低噪放大，信号已经可以被ADS1114采样，之所以选择ADS1114原因有几个：首先它的位数是16位，比5529内部ADC12精度高，故精度及灵敏度也提高。16位Δ-Σ型ADS1114，内置PGA，数字滤波器，大大提高了采样准确度，Δ-Σ型ADC也更适合测量直流信号（430内部ADC为SAR型，在与外部运放连接时需做一定处理才能达到理想效果）。当然这也给软件编写带来不少挑战（据后来交流会听说很多个队伍因为ADS1114的软件编写总出问题最后只好退回430内部ADC的使用）。
4，后级单片机处理器：采用MSP430F5529开发板。
关于压力传感器非线性的缺陷，我们的解决方案：
原本我们打算通过线性拟合的数学方法来实现最佳的拟合效果，以达到最精确的重量测量。
后来我们进行了大量的数据，后来发现我们的数据很有规律，基本上就是砝码重量变化时，AD采样电压在某些部分大致呈线性变化，大约为8mV/g。于是我们改用分段线性校正的方法。最后测试精度达到500mg，优于题目要求的1g精度，而且软件复杂度大大降低了。 最后说说这次比赛的感受吧。我感觉东南大学此次提供的环境还是很不错的，（要是住的地方再改进一下就更好了）。我们在实验室里呆了两天一夜，南京确实很闷热，不过我们大家都这么坐下来。第一次参加封闭式的比赛，感觉真的很不一样。比起省赛，时间更短，更具挑战。我们三个人相互配合，在29号晚上比赛结束前一个小时，我还在晚上程序，我的两个队友也一直坐在我旁边，一直给我提建议。最后我们也如愿完成了所有指标，以102分的总成绩（满分110分，含论文10分）获得了全国二等奖的成绩。主办方还带我们去游玩了中山陵，在九龙湖宾馆招待了我们一大餐（平常**在校内食堂吃饭）。我们还参加了赛后交流会，另外TI副总裁为我们做的演讲也很精彩！ 在本次全国比赛中，我不仅收获了知识、了解全国各地学校的同学的学习模式、体会到了公司的文化氛围，我相信这次独特的比赛，是我大学生涯里一次非常难得而精彩的体验！ | 
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