1、 A-1/3 2015 年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项（1）8 月 12 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写登记表内容，填写好的登记表交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。（4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队
2、员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。（6）8 月 15 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及登记表，由专人封存。双向 DC-DC 变换器（A 题）【本科组】一、任务 设计并制作用于电池储能装置的双向 DC-DC 变换器，实现电池的充放电功能，功能可由按键设定，亦可自动转换。系统结构如图 1 所示，图中除直流稳压电源外，其他器件均需自备。电池组由 5 节 18650 型、容量 20003000mAh 的锂离子电池串联组成。所用电阻阻值误差的绝对值不大于 5%。双向DC-DC变换电路U1I1+-RL电池组U2+-直流稳压电源I2+-S1S2US=30RS=5测控电路辅助电源S3DA
3、B 图 1 电池储能装置结构框图 二、要求 1基本要求 接通 S1、S3，断开 S2，将装置设定为充电模式。（1）U2=30V 条件下，实现对电池恒流充电。充电电流 I1在 12A 范围内步进可调，步进值不大于 0.1A，电流控制精度不低于 5%。（2）设定 I1=2A，调整直流稳压电源输出电压，使 U2在 2436V 范围内变化时，要求充电电流 I1的变化率不大于 1%。（3）设定 I1=2A，在 U2=30V 条件下，变换器的效率190%。（4）测量并显示充电电流 I1，在 I1=12A 范围内测量精度不低于 2%。（5）具有过充保护功能：设定 I1=2A，当 U1超过阈值 U1th=24
4、0.5V 时，停止充电。A-2/3 2发挥部分（1）断开 S1、接通 S2，将装置设定为放电模式，保持 U2=300.5V，此时变换器效率295%。（2）接通 S1、S2，断开 S3，调整直流稳压电源输出电压，使 Us在 3238V 范围内变化时，双向 DC-DC 电路能够自动转换工作模式并保持 U2=300.5V。（3）在满足要求的前提下简化结构、减轻重量，使双向 DC-DC 变换器、测控电路与辅助电源三部分的总重量不大于 500g。（4）其他。三、说明 1要求采用带保护板的电池，使用前认真阅读所用电池的技术资料，学会估算电池的荷电状态，保证电池全过程的使用安全。2电池组不需封装在作品内，测
5、试时自行携带至测试场地；测试前电池初始状态由参赛队员自定，测试过程中不允许更换电池。2基本要求（1）中的电流控制精度定义为110ic10100%IIeI，其中 I1为实际电流、I10为设定值。3.基本要求（2）电流变化率的计算方法：设 U2=36V 时，充电电流值为 I11；U2=30V 时，充电电流值为 I1；U2=24V 时，充电电流值为 I12，则111211100%IIISI。4.DC-DC 变换器效率112100%PP、221100%PP，其中111PUI，222PUI。5.基本要求（5）的测试方法：在图 1 的 A、B 点之间串入滑线变阻器，使 U1增加。6辅助电源需自制或自备，可
6、由直流稳压电源（Us处）或工频电源（220V）为其供电。7作品应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。8制作时应合理设置测试点（参考图 1），以方便测试；为方便测重，应能较方便的将双向 DC-DC 变换器、测控电路与辅助电源三部分与其他部分分开。9设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出，在附件中提供作品较清晰的照片。.A-3/3 四、评分标准 项 目 主要内容 满 分 设计报告 方案论证 比较与选择；方案描述。2 电路与 程序设计 双向 DC-DC 主回路与器件选择；测量控制电路、
7、控制程序。5 理论分析 与计算 主回路主要器件参数选择及计算；控制方法与参数计算；提高效率的方法。5 测试方案 与测试结果 测试方案及测试条件；测试结果及其完整性；测试结果分析。5 结构及 规范性 摘要的规范性；设计报告正文的结构；图表的规范性。3 小 计 20 基本要求 完成第（1）项 16 完成第（2）项 10 完成第（3）项 10 完成第（4）项 8 完成第（5）项 6 小 计 50 发挥部分 完成第（1）项 20 完成第（2）项 20 完成第（3）项 5 其他 5 小计 50 总分 120 B-1/3 2015 年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项（1）8 月 12 日 8:00
8、 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写登记表内容，填写好的登记表交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。（4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。（6）8 月 15 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、
9、制作实物及登记表，由专人封存。风力摆控制系统风力摆控制系统（B B 题）题）【本科组】【本科组】一、任务 一长约 60cm70cm 的细管上端用万向节固定在支架上，下方悬挂一组（24 只）直流风机，构成一风力摆，如图 1 所示。风力摆上安装一向下的激光笔，静止时，激光笔的下端距地面不超过 20cm。设计一测控系统，控制驱动各风机使风力摆按照一定规律运动，激光笔在地面画出要求的轨迹。二、要求 1.基本基本要求要求（1）从静止开始，15s 内控制风力摆做类似自由摆运动，使激光笔稳定地在地面画出一条长度不短于 50cm 的直线段，其线性度偏差不大于2.5cm，并且具有较好的重复性；（2）从静止开始，
10、15s 内完成幅度可控的摆动，画出长度在 3060cm 间可设置，长度偏差不大于2.5cm 的直线段，并且具有较好的重复性；（3）可设定摆动方向，风力摆从静止开始，15s 内按照设置的方向（角度）摆动，画出不短于 20cm 的直线段；（4）将风力摆拉起一定角度（3045）放开，5s 内使风力摆制动达到静止状态。图 1 风力摆结构示意 B-2/3 2发挥部分发挥部分（1）以风力摆静止时激光笔的光点为圆心，驱动风力摆用激光笔在地面画圆，30s 内需重复 3 次；圆半径可在 1535cm 范围内设置，激光笔画出的轨迹应落在指定半径2.5cm 的圆环内；（2）在发挥部分（1）后继续作圆周运动，在距离风
11、力摆 12m 距离内用一台 5060W 台扇在水平方向吹向风力摆，台扇吹 5s 后停止，风力摆能够在 5s 内恢复发挥部分（1）规定的圆周运动，激光笔画出符合要求的轨迹；（3）其他。三、说明 1.任务中各项要求，均要考察完成时间及准确性。2.风力摆的制作方法建议：方案 1：如 2 图所示，一组直流风机用细管或棒（如碳素纤维管、PVC 管等）通过万向节固定在一支架上；方案 2：用粗单股导线（减少自旋）将风力摆吊挂在支架上。3.参赛队可以自行选定一方向为 0，以此为起始，顺时针依次为 90、180、270等，详见图 3，测试现场将提供此图。4.直流风机是驱动风力摆的唯一动力，不得以任何其它方式影响
12、风力摆的运动；启动后，不得以任何形式人为影响风力摆运动。5.各项目中，运动到达要求时需有明显声或光提示，以便开始测试及记录。6.发挥部分施加干扰的方式是在12m 的距离，用 5060W 台扇在水 平 方 向 吹 风 力 摆，风 速 在1.02.0m/s 范围内。7.风力摆在圆周运动时的旋转方向不限；测试时考察在 6 个均匀分布点上激光轨迹是否落在圆环内，见图 3。2-4只轴流风机万向节硬质管棒图 2 风力摆实现方案示意 9018020021015022023010003060405070801020110120130140160170190250240260270280290300310320
13、330340350图 3 方向角度示意 B-3/3 8.各项要求中，长度均以厘米（cm）为单位，角度以 10为最小单位。9.赛题中要求的各项动作完成时间越短越好，超过规定时间 1 倍时不计成绩。四、评分标准 设计设计 报告报告 项项 目目 分数分数 方案论证 系统结构及风力摆运动控制方案论证 4 测控方法 风力摆状态测量及运动控制 6 系统设计 系统结构，电路设计 4 系统测试 测试方法及测试数据 3 格式规范 摘要 设计报告内容完整性 公式、图表的规范性 3 小计 20 基本基本 要求要求 完成第（1）项 15 完成第（2）项 15 完成第（3）项 10 完成第（4）项 10 小计 50 发
14、挥发挥 部分部分 完成第（1）项 20 完成第（2）项 20 完成第（3）项 10 小计 50 总分 120 C 1/4 2015 年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项（1）8 月 12 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写登记表内容，填写好的登记表交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。（4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。（5）竞赛期间，可使用各种
15、图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。（6）8 月 15 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及登记表，由专人封存。多多旋翼旋翼自主自主飞行飞行器器（C C 题）题）【本科【本科组组】一、任务一、任务 设计并制作一架带航拍功能的多旋翼自主飞行器。飞行区域俯视图和立体图分别如图 1 和图 2 所示。图 1 飞行区域俯视图（图中长度单位：cm）500 100 A 区 B 区 75 75 75 75 75 指示线 75 75 5 100 指示线 指示线 20 20 示高线 h1、h
16、2 100 C D E F 100 400 C 2/4 图 2 飞行区域立体示意图（图中长度单位：cm）二、要求二、要求 1.1.基本要求基本要求 （1）多旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图 1 所示的 A 区，开启航拍，一键式启动，飞行器起飞；飞向 B 区，在 B 区中心降落并停机；航拍数据记录于飞行器自带的存储卡中，飞行结束后可通过 PC 回放。飞行高度不低于 30cm；飞行时间不大于 30s。（2）飞行器摆放在图 1 所示的 A 区，一键式启动，飞行器起飞；沿矩形 CDEF逆时针飞行一圈，在 A 区中心降落并停机；飞行高度不低于 30cm；飞行时间不大于 45s。（3）制作一个简易电子示高装置，产生示高线 h1、h2(如激光等)，h1、h2位于同一垂直平面，飞行器触碰 h1、h2线时该装置可产生声光报警。示高线 h1、h2的高度在测试现场可以调整。调整范围为 30cm120cm。2.2.发挥部分发挥部分 （1）飞行器摆放在 A 区，飞行器下面摆放一小铁板 M1，一键式启动，飞行器拾取小铁板 M1并起飞。飞行器携带小铁板 M1从示高线 h1、h2间飞向B 区，并在空中将小铁板
