大学生电子设计竞赛暨训练题目.docx
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大学生电子设计竞赛暨训练题目
湖州师范学院2015年大学生电子设计竞赛暨训练题目
点光源跟踪系统(A题)
一、任务
设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的光源跟踪系统,系统示意图如图1所示。
光源B使用单只1W白光LED,固定在一支架上。
LED的电流能够在150~350mA的范围内调节。
初始状态下光源中心线与支架间的夹角θ约为60º,光源距地面高约100cm,支架可以用手动方式沿着以A为圆心、半径r约173cm的圆周在不大于±45º的范围内移动,也可以沿直线LM移动。
在光源后3cm距离内、光源中心线垂直平面上设置一直径不小于60cm暗色纸板。
光源跟踪系统A放置在地面,通过使用光敏器件检测光照强度判断光源的位置,并以激光笔指示光源的位置。
图1光源跟踪系统示意图
二、要求
1.基本要求
(1)光源跟踪系统中的指向激光笔可以通过现场设置参数的方法尽快指向点光源;
(2)将激光笔光点调偏离点光源中心30cm时,激光笔能够尽快指向点光源;
(3)在激光笔基本对准光源时,以A为圆心,将光源支架沿着圆周缓慢(10~15秒内)平稳移动20º(约60cm),激光笔能够连续跟踪指向LED点光源;
2.发挥部分
(1)在激光笔基本对准光源时,将光源支架沿着直线LM平稳缓慢(15秒内)移动60cm,激光笔能够连续跟踪指向光源。
(2)将光源支架旋转一个角度β(≤20º),激光笔能够迅速指向光源。
(3)光源跟踪系统检测光源具有自适应性,改变点光源的亮度时(LED驱动电流变化±50mA),能够实现发挥部分
(1)的内容;
(4)其他。
三、说明
1.作为光源的LED的电流应该能够调整并可测量;
2.测试现场为正常室内光照,跟踪系统A不正对直射阳光和强光源;
3.系统测光部件应该包含在光源跟踪系统A中;
4.光源跟踪系统在寻找跟踪点光源的过程中,不得人为干预光源跟踪系统的工作;
5.除发挥部分(3)项目外,点光源的电流应为300±15mA;
6.在进行发挥部分(3)项测试时,不得改变光源跟踪系统的电路参数或工作模式;
四、评分标准
设计
报告
项目
分数
系统方案
2
理论分析与计算
8
电路与程序设计
9
测试方案与测试结果
8
设计报告结构及规范性
3
小计
30
基本
要求
完成第
(1)项
10
完成第
(2)项
20
完成第(3)项
20
小计
50
发挥
部分
完成第
(1)项
15
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
15
其他
5
小计
50
总分
130
信号波形合成实验电路(B题)
一、任务
设计制作一个电路,能够产生多个不同频率的正弦信号,并将这些信号再合成为近似方波和其他信号。
电路示意图如图1所示:
图1电路示意图
二、要求
1.基本要求
(1)方波振荡器的信号经分频与滤波处理,同时产生频率为10kHz和30kHz的正弦波信号,这两种信号应具有确定的相位关系;
(2)产生的信号波形无明显失真,幅度峰峰值分别为6V和2V;
(3)制作一个由移相器和加法器构成的信号合成电路,将产生的10kHz和30kHz正弦波信号,作为基波和3次谐波,合成一个近似方波,波形幅度为5V,合成波形的形状如图2所示。
图2利用基波和3次谐波合成的近似方波
2.发挥部分
(1)再产生50kHz的正弦信号作为5次谐波,参与信号合成,使合成的波形更接近于方波;
(2)根据三角波谐波的组成关系,设计一个新的信号合成电路,将产生的10kHz、30kHz等各个正弦信号,合成一个近似的三角波形;
(3)设计制作一个能对各个正弦信号的幅度进行测量和数字显示的电路,测量误差不大于5%;
(4)其他。
三、评分标准
设计
报告
项目
分数
系统方案
2
理论分析与计算
9
电路与程序设计
8
测试方案与测试结果
8
设计报告结构及规范性
3
小计
30
基本
要求
完成第
(1)项
12
完成第
(2)项
12
完成第(3)项
26
小计
50
发挥
部分
完成第
(1)项
10
完成第
(2)项
20
完成第(3)项
15
完成第(4)项
5
小计
50
总分
130
电阻电容电感测试仪的设计与制作(C题)
一、任务
设计、制作一个电阻、电容、电感测试仪和测试所用的信号发生器。
二、要求
1.基本要求
(1)自制一个测试用的正弦信号发生器,输出信号的频率范围1Hz~1MHz,峰值Vm≥5V,输出阻抗≤50Ω。
输出信号的频率和峰值都连续可调。
(2)测量范围:
电阻1Ω~5MΩ;电容10pF~10μF;电感10μH~100mH。
(3)测量误差:
各档均≤±5%
(4)显示部分可选用LED或LCD,但应能明确表示出项目和量纲,有效数字4位。
可调出最近十次的测量结果显示,显示内容应包括测试的时间、元件类型、参数。
2.发挥部分
(1)测量并显示电感的Q值,Q值范围20~300。
同时显示测量频率。
(2)能通过键盘设定信号频率、测试对象和量程。
(3)测量量程手动或自动转换。
(4)其它
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计与总结报告:
方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。
50
实际完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
20
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
10
其它
5
高效数控恒流电源(D题)
一、任务
设计并制作以DC-DC变换器为核心的数控恒流电源,电路框图如图1所示。
图1电路框图
二、要求
在输入电压Ui为15V/DC(波动范围12V~18V)及电阻负载条件下,使电源满足:
1.基本要求
(1)输出电流Io可调范围:
200mA~2000mA;最大输出电压Uomax:
10V;
(2)Ui从12V变到18V时,电流调整率SI≤4%(Io=1000mA,负载为5Ω的条件下测试);
(3)改变负载电阻,输出电压在10V以内变化时,负载调整率SR≤4%(Ui=15V,Io=1000mA,负载在1Ω~5Ω条件下测试);
(4)输出噪声纹波电流≤30mA(Ui=15V,Uo=10V,Io=2000mA);
(5)整机效率
≥70%(Ui=15V,Uo=10V,Io=2000mA);
(6)具有过压保护功能,动作电压Uoth=11±0.5V(Ui=15V,Io=1000mA);
2.发挥部分
(1)能数字设定并控制输出电流,步进≤10mA,要求输出电流与给定值的相对误差≤±2%;
(2)输出噪声纹波电流≤15mA(Ui=15V,Uo=10V,Io=2000mA);
(3)整机效率
≥80%(Ui=15V,Uo=10V,Io=2000mA);
(4)排除过压故障后,电源能自动恢复为正常状态;
(5)具有输出电流的测量和数字显示功能;
(6)其它(如:
扩大输入电压波动范围为8V~20V;具有上电前输出开路检测并报警显示功能等。
)。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
(本科30分)
(高职高专10分)
报告内容:
(1)方案比较、设计与论证;
(2)理论分析与计算;
(3)电路图及有关设计文件;
(4)测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。
基本要求(50分)
输出电流Io范围
15
电流调整率SI
5
负载调整率SR
5
输出噪声纹波电流
5
整机效率
15
过压保护功能
5
发挥部分(50分)
数字设定并控制输出电流
15
输出噪声纹波电流
5
整机效率
10
保护自动恢复功能
5
输出电流测量显示功能
5
其它
10
四、说明
1.图1中DC-DC变换器不允许使用成品模块,但可使用开关电源控制芯片。
2.DC-DC变换器、控制、显示电路只能由Ui供电,不得另加辅助电源,但控制器电源允许使用DC-DC成品模块。
3.本题中的输出噪声纹波电流是指输出电流中的所有非直流成分,要求用毫伏表测量输出纹波电压,再换算成输出纹波电流值。
4.本题中电流调整率SI指Ui在指定范围内变化时,输出电流Io的相对变化率,即
;负载调整率SR指输出电压Uo在指定范围内变化(改变负载)时,输出电流Io的相对变化率,即
。
5.整机效率=Po/PI,其中Po=UoIo,PI=UiIi。
E题:
四旋翼飞行器
1.任务
设计制作一架能够自主飞行的四旋翼飞行器。
2.要求
四旋翼飞行器能够完成以下飞行动作:
指令起飞,飞离地面高度应超过30cm,飞行距离(水平)应超过60cm,然后飞行器应能平稳降落。
(30分)
(键盘设定)的飞行高度及降落地点(方向及距离)连续稳定地完成起飞、指定高度水平飞行、平稳降落等动作。
(20分)
50cm以上高度平稳悬停5s以上,然后再平稳缓慢降落到起飞地点;起飞与降落地点水平距离不超过30cm。
(30分)
(20分)
20分)
项目
主要内容
分数
系统方案
方案比较,方案描述
5
设计与论证
飞行器姿态测量方法
飞行控制器控制方法与参数计算
8
测试
测试方法与测试结果
5
设计报告结构及规范性
摘要,正文结构完整性、内容规范性
2
小计
20
微弱信号检测装置(F题)
一、任务
设计并制作一套微弱信号检测装置,用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值,并数字显示出该幅度值。
为便于测评比较,统一规定显示峰值。
整个系统的示意图如图1所示。
正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。
噪声源采用给定的标准噪声(wav文件)来产生,通过PC机的音频播放器或MP3播放噪声文件,从音频输出端口获得噪声源,噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。
图中A、B、C、D和E分别为五个测试端点。
图1微弱信号检测装置示意图
二、要求
1.基本要求
(1)噪声源输出VN的均方根电压值固定为1V0.1V;加法器的输出VC=VS+VN,带宽大于1MHz;纯电阻分压网络的衰减系数不低于100。
(2)微弱信号检测电路的输入阻抗Ri≥1M。
(3)当输入正弦波信号VS的频率为1kHz、幅度峰峰值在200mV~2V范围内时,检测并显示正弦波信号的幅度值,要求误差不超过5%。
2.发挥部分
(1)当输入正弦波信号VS的幅度峰峰值在20mV~2V范围内时,检测并显示正弦波信号的幅度值,要求误差不超过5%。
(2)扩展被测信号VS的频率范围,当信号的频率在500Hz~2kHz范围内,检测并显示正弦波信号的幅度值,要求误差不超过5%。
(3)进一步提高检测精度,使检测误差不超过2%。
(4)其它(例如,进一步降低VS的幅度等)。
三、说明
1.本题必须使用TI的Launchpad(MSP430小开发板)来完成。
2.微弱信号检测电路要求采用模拟方法来实现。
常用的微弱信号检测方法有:
滤波,锁相放大,取样积分等(仅供参考)。
3.为便于各个模块的测试,所有测试端点(A~E)应做成跳线连接方式。
4.检测并显示正弦波信号的幅度值是指输入正弦波信号VS的幅度(即峰值)。
5.赛区测评时,应固定使用某一装置(PC机或MP3)来产生噪声源,所有作品均应采用该噪声源进行测试。
四、评分标准
设计报告
项目
满分
方案论证
5
理论分析与计算
4
电路设计
6
测试方案与测试结果
3
设计报告结构及规范性
2
总分
20
基本要求
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
13
完成第
(2)项
12
完成第(3)项
15
其它
10
总分
50
大
一大二题目<多功能时间控制器>(G题)
1、基本任务:
数字电子钟,能显示“时、分、秒”。
用LED、LCD或其它显示器件均可,对器件及型号不做任何限制可以做实物,可以用PROTEUS仿真,用mutlism或者EWB10等仿真。
用单片机做要求:
有校时、校分功能,要能加、能减。
形式不限,如
用四个键分别实现校时、校分功能;
用三个键实现校时、校分功能等。
在数字钟的基础上
(1)能显示年(闰年)、月(闰月)、星期X,有校准电路(如:
开机显示2000年,校准为2015年);
(2)做“电子秒表”;
(3)能整点报时(如:
17点正);
(4)定时,精度“1分钟”(如13:
23闹钟);
(5)任意时间编程控制,如学校的作息时间“打铃”。
用mutlism或者EWB10做要求:
数码管显示时分,
用数字逻辑电路实现,
有校时、校分功能,要能加、能减。
形式不限,
有定时功能
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- 关 键 词:
- 大学生 电子设计 竞赛 训练 题目