第六届黑龙江科技学院大学生电子设计竞赛题汇总.doc

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1、题目1：智能救援车一、任务设计制作一个智能小车，该小车能按照要求自动运行，通过一个建筑物中曲折的道路，并完成规定的动作。设矩形建筑物有两个门A、B，门宽24厘米，建筑物的墙壁是10厘米高（或与小车高度相同）、2厘米厚的矮墙，建筑物内无引导轨迹（见图示）。二、要求1基本要求（1）要求智能小车从A门进入并开始自动计时，从B门出来，在行进过程中，能自动选择适当的路径，避开墙壁，找到通路，三分钟之内到达B门；（2）到达B门，停5秒，小车自动计时并数字显示AB段所用的时间，并声光报警；2发挥部分：（1） 自B门外，循弧形引导轨迹BC前进（引导轨迹为2厘米宽）；（2） 途中检测到铁片D（铁片D放置在轨迹B

2、C前二分之一段上的任意位置）时停车3秒，并声光报警；（3） 要求小车拾起铁片D，继续沿引导轨迹前进；（4） 到达C点；（5） 在C点处，放下铁片D并停止前进。声光显示救援结束，并停止计时，分别显示BD、DC段所用的时间。铁片为直径2厘米的圆形薄片。题目2：电子密码锁设计任务：设计一个电子密码锁，具有如下功能：(1) 设置4位密码, 密码通过键盘输入,若密码正确, 则将锁打开。(2) 密码可由用户自己修改设定, 锁打开后才能修改密码。(3) 现场报警功能。密码输入错误3次, 则报警。（4）具有显示功能发挥部分： (1) 将密码扩充至6位。 (2) 实现远程报警功能。设计提示1密码锁设计的关键问题

3、是实现密码的输入、清除、激活、更改及电锁解除功能。(1) 数码输入:按下一个数字键,其对应的数字就显示在最右边的数码管或液晶上,同时将先前输入的所有数字向左移动一位。(2) 数码清除:当按下清除键时,清除前面输入的所有值,并显示为“0000”。(3) 密码激活:按下密码激活键,将前面输入的四位数字设为密码,密码锁上锁。(4) 密码更改:将输入的值作为新的密码。(5) 电锁解除:按下电锁解除键,系统将输入与密码进行检查核对,如果正确,电锁开启,否则打不开锁。题目3：数字电子秤设计任务1设计一个数字电子秤，测量范围分成四档，01.999Kg、019.99Kg、0199.9Kg、01999Kg。2用

4、数字显示被测重量，小数点位置对应不同的量程显示。3具有量程自动切换功能。设计提示1设计思路 ：用电子秤称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号。由于这一信号通常都很小，需要进行放大，放大后的模拟信号经模/数变换转换成数字量，再通过显示器显示出重量。由于被测物体的重量相差较大，根据不同的测量范围要求，可由电路自动切换量程，同时显示器的小数点数位对应不同量程而变化，即可实现电子秤的要求。2参考框图见图。数字显示单片机A/D变换放大器传感器 电子秤参考框图3传感器测量电路通常使用电桥测量电路，应变电阻作为桥臂电阻接在电桥电路中。无压力时，电桥平衡，输出电压为零；有压力时，电桥的桥臂电阻值

5、发生变化，电桥失去平衡，有相应电压输出。此信号经放大器放大后输出应满足模数转换的要求。实验室提供电子秤传感器（详见传感器与检测技术参考书）。题目4：电磁引导线随动控制系统一、任务 设计并制作一个频率为20KHz恒流电源给电磁引导线通电，电磁引导线以直线方式穿过矩形桌平面ABCD，与AB段相交于任意点E，与CD边相交于任意点F。制作一个可通过履带或其它牵引装置在桌面上平行移动的指针，运动轨迹与AB和CD边平行。当电磁引导线缓慢运动时，随动控制系统通过检测电磁引导线辐射的交变电磁场，测量引导线的位置，并控制电机拖动指针，跟随引导线移动，保证指针能始终指向正在移动的引导线，位于指针移动轨迹的正下方某

6、处可能放有一小铁片，指针对该铁片进行检测，当指针移过或者停留在铁片处时，发出声光报警，ABCD区域为正方形，边长为50cm，履带或其它牵引装置位于ABCD正方形内部，与AB和CD边平行。小铁片二、要求1、基本要求（1）电磁引导线工作频率20KHz，误差2KHz，工作电流有效值不大于100mA，电流波形无要求；（2）电磁引导线的E和F在AB和CD边缓慢移动，指针位置固定，不跟随电磁引导线移动，当电磁引导线移动到指针正下方时，发出检测到电磁引导线的声音或者光指示信号，当电磁引导线离开指针正下方2cm距离后，撤消指示信号。（4）手动移动小铁片，当小铁片移动到指针正下方时，发出检测到铁片的声音或光指示

7、信号，当移开小铁片，不位于指针下方区域时，撤消指示信号。（5）电磁引导线的E和F以低于0.5米/秒的速度在AB和CD边移动，要求指针能跟随电磁引导线移动；稳定后指针顶部正好位于引导线上方，误差低于2cm；（6）电磁引导线停止移动后，指针必须在3秒内稳定.题目5数字示波器一、任务设计并制作一台数字示波器二、要求1基本要求（1）被测周期信号电压输入范围-30V+30V（2）被测信号的频率范围为10Hz10KHz（3）可以同时测两路信号（4）测量测信号的频率、幅值、有效2发挥部分（1）增加存储/调出功能，即按动一次“存储”键，仪器即可存储当前波形，并能在需要时调出存储的波形予以显示。（2）显示的波形

8、可以上下或左右平移（3）可以将外部接口（如串口）输入数据，显示在屏幕上。（4）其他（如测量信号的频率范围、输入电压范围等）。题目6 智能迷宫车一、任务设计一部智能迷宫车二、要求1、迷宫如下图所示（比赛时轨道可能有变化），将小车放在任意位置，最终都可以到达终点（黑色圆形部分），轨道为黑色胶带制成，宽度为20mm，所有转弯处均为90度。2、小车具有记忆功能：第一次找到终点后，小车记录下正确的行程，第二次再走迷宫是可以快速的到达终点（不可以走错）。3、小车要记录第一行驶时间，第二次行驶时间，并显示两次的是时间和总时间。两次的总行驶时间最短者为本题目的一等奖.(小车只能沿着黑线行驶)4说明：15分钟内

9、没有走到终点者认为失败。可以试走两次。题目7 光电收集充电器一、任务设计并制作一个光能，电能收集充电器，充电器及测试原理示意图如图1。该充电器的核心为直流电源变换器，它从一直流电源和光伏电池中吸收电能，以尽可能大的电流充入一个可充电池。电动势Es在一定范围内缓慢变化，当Es和Eu为不同值时，直流电源变换器的电路结构，参数可以不同。可充电池Ec=12V。图一 原理测试图二、要求1、基本要求（1）光电池充电时具有巡日功能。（2）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能。（3）能向电池充电的Es尽可能低。（4）Es从0逐渐升高时，能自动启动充电功能的Es尽可能低。2、发挥部分（1）Es=0.8V30V时，

10、以尽可能大的电流向电池充电。（2）充电器有电池管理单元，能实现过充，过放，短路保护功能。（3）充电具有软启功能。三、评分标准设计报告项 目主要内容满分系统方案电源变换及控制方法实现方案5理论分析与计算提高效率方法的分析及计算7电路与程序设计电路设计与参数计算启动电路设计与参数计算设定电路的设计10测试结果测试数据完整性测试结果分析3设计报告结构及规范性摘要，设计报告正文的结构图表的规范性5总分30基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项20完成第（2）项20完成第（3）项10总分50题目8 单相正弦波变频电源一、任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源，输出电压有效值为36V，最大负载

11、电流有效值为3A，变频电源框图如下图所示。二、要求 1、基本要求 （1）输出频率范围为20Hz100Hz的单相交流电；（2）输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真；（3）当输入电压为198V242V，负载电流有效值为0.53A时，输出电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于5%；（4）具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、保护时自动切断输入交流电源。2、发挥部分 （1）当输入电压为198V242V，负载电流有效值为0.53A时，输出电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%；（2）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小

12、于5%；（3）其他。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15完成第（2）项30其它5题目9 简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如下： 二、设计要求1基本要求 （1）输出电压：范围09.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；（2）输出电流：500mA； （3）输出电压值由数码管显示； （4）由“”、“”两键分别控制输出电压步进增减； （5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输

13、出15V，5V。2发挥部分 （1）输出电压可预置在09.9V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。三、评分意见 项 目得 分基本要求方案设计与论证、理论计算与分析、电路图30实际完成情况50总结报告20发挥部分完成第一项5完成第二项15完成第三项20题目10 多路数据采集系统一、设计任务 设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下： 主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。具体设计任务是： （1）现场模拟信号产生器。 （2）八路数据采集器。 （3）主控器

14、。二、设计要求1基本要求 （1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应15V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制15V直流电压，第27路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。 （3）主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。采集方式包括循环采集（即1路、2路8路、1路）和选择采集

15、（任选一路）二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。2发挥部分 （1）利用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系；（2）尽可能减少传输线数目； （3）其它功能的改进（例如：增加传输距离，改善显示功能）。三、评分意见 项 目得 分基本要求方案设计与论证、理论计算与分析、电路图30实际完成情况50总结报告20发挥部分完成第一项15完成第二项15完成第三项10题目11 高效低压DC-DC变换器的设计一、要求（在电阻负载条件下）（1）输入电压范围：Vin=1018V（2）输出电压：Vo=1V（3）最大输出电流IOmax=10A；（4）效率：60%（5）输出噪声纹波电压峰

16、-峰值VOPP50mV（Vin=14V,VO=1V,IO=10A）；（6）Vin从10V变到18V时，电压调整率SU2%（IO=10A）（7）IO从0变到10A时，负载调整率SI5%；(UIN=14V)（8）具有过流保护功能，动作电流IO（th）=120.2A；二、说明（1） 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） VIN可由直流可调稳压电源得到，也可由交流调压器经整流滤波后得到，。DC-DC变换器（含控制电路）只能由VIN端口供电，不得另加辅助电源。（3） 本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于20MHz模拟示波器（AC耦合、扫描速度20ms/div）测量UOPP。（4） 本题中电压调整率SU指VIN在指定范围内变化时，输出电压VO的变化率；负载调整率SI指IO在指定范围内变化时，输出电压VO的变化率；DC-DC变换器效率h=PO/ PIN，其中POVOIO，PINVINIIN。（5） 电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）。（6） 制作时应考虑方便测试，合理设置测试点。（7） 设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要的测试结果。完整的电路原理图和完整的测试结果用附件给出。（8） 负载可用5只阻值为0.5、功率为2W的电阻并联代替。