第五电子电路设计大赛通信电子电子设计_通信电子-电子设计.pdf

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1、、远程温湿度测量系统 一、任务 制作一个远程温湿度测量仪，该测试仪具有温湿度测量和远程显示等功能。其结构框图 如下：5:米川 、要求 1、基本要求(1)通过可编程控制器或单片机、变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用 LED 上显 示；(2)温度误差1C，湿度误差5 米；(4)采用外构发射电路和接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收；三、评分标准 内容 得分 设计报告 20 分 基本部分 50 分 发挥部分 自制 50 分 外购 20 分、简易电能质量监测装置 一.任务 设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频率、电压有效值、电流有效值、有功 功率、无功功率、功率因数、谐波等进行测量的数

2、字式电能质量监测装置(图 C-1虚 线框内电路)。为便于本试题的设计与制作，设定待测的交流输入电压 100500V,待测的交流输入电流 210A 均经由相应的变换器转换为对应的 15V 交流电压。0 100-500V Qi-变换器-ko-1-rl 1 0-50 变换骼 -o -T?1-监测装迓 图 C-1 2.1 基本部分(1)测量交流输入电压有效值。频率：50Hz;测量范围：100500V;准确度：土 1%。(2)测量交流输入电流有效值。频率：50Hz;测量范围：210A;准确度：土 1%。(3)测量并显示有功功率 P、无功功率 Q、视在功率 S 及功率因数 PF(4)自制直流电源。2.2

3、发挥部分(1)测量交流输入电压频率，精度为土 0.5%。(2)采用 LCD 显示，能够同时显示一个周期的输入电压、输入电流曲线 下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与制作设定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经

4、由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测(3)测量电压和电流的各次谐波含量 以 N 次电压谐波含有率为例，N 次谐波含有率为 N 次谐波电压的均方根值与基波 电压有效值之比，电流谐波含有率计算方法同电压谐波含有率。测量至 5 次谐波，采 用列表和百分数形式显示，测量误差V 1%。(4)各次电流谐波含有率在列表显示方式中除了能够以百分比显示外，还能够显 示各次谐波的有效值。三、说明 1 调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号；再经移相 输出代表同一路的电流信号，移相网络自制。2 检查

5、交流电压、交流电流有效值、电压和电流谐波时，可采用函数发生器输出 的对称方波信号。电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信 号。3 本题目不得采用电能计量专用芯片实现。四.评分标准 内容 得分 设计报告 20 分 基本部分 50 分 发挥部分 全部 4 项 50 分 第 1 项 5 分 第 2 项 15 分 第 3、4 项 30 分 下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路

6、实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与制作设定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测三、太阳能楼道感应延迟照明灯控制设计 一、任务 设计并制作一个以太阳能为电能源的楼道 LED 路灯照明装置。该装置以太阳能为能 源，铅酸蓄电池为蓄能部件和相关电路工作的电源。实现有人过往时路灯的自动点亮，之后，延时 60 秒关断，LED 路

7、灯在白天关闭、夜间可开启。采用双电源供电，即在太阳 能供电不足情况下自动转为交流 220 伏供电。_ ill,、-二、要求 基本要求（1）设计并制作太阳能光伏板对电池的充电装置。（2）设计并制作以电池为电源的 LED 路灯节能照明装置。（3）设计并制作以太阳能光伏板为传感器的光控电路，控制 LED 灯在白天关闭、夜间开启。2、发挥部分（1）给蓄电池加上充、放电保护装置。防止过充电和过放电。（2）给声控电路增加避免瞬时噪声（如夜间雷电、过往车辆鸣笛等）引起误动 作的功能电路。（3）采取各种措施降低蓄电池的工作电流，延长电池工作时间。（4）采用双电源供电，即在太阳能供电不足情况下自动转为交流 22

8、0 伏供电。三、说明 1、推荐选用 6V，2AH 铅酸蓄电池。2、基于上述蓄电池，建议太阳能光伏板的参数为：峰值电压 8.5V、峰值电流 310mA、峰值功率 2.5W。下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与制作设

9、定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测四、评分标准 下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于

10、本试题的设计与制作设定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测内容 得分 设计报告 20 分 基本部分 50 分 发挥部分 全部完成 50 分 完成 1、2 项各 15 分 完成 3、4 项各 10 分 下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的

11、准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与制作设定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测开始 端线 停止 端线 500 2000 一.任务 如图 B-1所示,有 A、B、C 三个区，A 区为给水区，有给水装置（简称 A 容器），B 区 为输送线路，C 区为存水区，有存水装置（简称 C 容器）。在比赛开始时 A 容器装一定量的水，容器大小、水量

12、及放置方式任意；B 区有一条黑 色引导线，引导线两端有两条与引导线垂直的黑色边界线，线宽不大于 20mm 其尺寸如 图 B-2所示。C 容器的形状、容量及放置方式在固定底板上自定，口径不得大于 100mm 比赛开始把C 容器清空。设计一套自动送水机器人系统，由送水机器人（以下简称小车）将水从 A 区通过 B 区运至 C 区。该系统包括 A 区的自动（或手动）给水装置；往返于 A、C 区之间的小车;四、运水机器人 C 区存水装置；固定底板 图 B-1参考图（单位：mm）下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电

13、通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与制作设定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测图 B-2线路图(单位：mm)一.要求 2.1 基本要求(1)小车能完成运水和自动贮水功能。(2)小车可显示运水量和运水时

14、间。(3)小车上的贮水器水溢出时有自动报警功能。(4)在 1 分钟内运送尽可能多的水。(5)小车及安放的运水容器总垂直高度不得超过 300mm,小车上的储水装置容量小 于等于 600ml,口径小于 100mm。小车所载的水卸到 C 容器采用自动贮水。2.2 发挥部分(1)A 区给水采用自动方式完成。(2)小车在 1 分钟内完成 100ml 定量自动取水、送水和贮水，误差v 5%。(3)小车在尽可能短的时间内，完成 1000ml 自动取水，送水和贮水，误差v 5%。(4)小车在 1 分钟内运送 100ml 水时必须绕过 D 障碍物(放置在 B 区，距黑色引 导线5cm 的任意一点，直径为 5cm

15、，高度 10cm 的黑色园柱体)。(5)其它特色与创新。三、说明 小车运行过程中不得人工参与，小车要自备电源，不得有任何外部引线。四.评分标准 内容 得分 设计报告 20 分 下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与

16、制作设定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测基本部分 50 分 发挥部分 50 分 下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个

17、能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与制作设定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测五、宽带前置放大电路 一.任务 设计一个前置放大电路，使其在较宽的频带范围内具有良好的直流和交流特性。电 路包括输入阻抗匹配、无源衰减网络、有源放大等环节，采用单端输入单端输出方式实 现信号变换，电路方框如图 A-1所示。图A-1 要求 2.1 基本要求(1)输入阻抗：直流输入阻抗 50Q和 1MQ 可选，允许误差 2%。(2)输入过载能力：50 Q阻抗可承受 5V 输

18、入过载，1MQ 阻抗可承受 36V 输入过载，过载时间不低于 1 分钟。(3)直流零点：输入短路时，电路输出直流电压偏离零点在 2mV 范围内。(4)大信号 1 倍放大宽带特性：输入峰值为 1V 的正弦信号，电路的工作带宽为 DC 10MHz，在 1MQ输入阻抗条件下测试，示波器监视无明显失真。(5)大信号衰减 10 倍带宽特性：输入峰值为 5V 的正弦信号，电路的工作带宽为 DC 10MHz，在 1MQ输入阻抗条件下测试，示波器监视无明显失真。(6)用单片机和显示装置显示输入信号频率。2.2 发挥部分 下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误

19、差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与制作设定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测(1)10 倍放大带宽特性：输入峰值为 0.1V 的正弦信号，放大 10 倍，电路的

20、工作带 宽为DC10MHz，示波器监视无明显失真。(2)大信号 1 倍放大扩展宽带特性：输入峰值为 1V 的正弦信号，电路的工作带宽为 DC 35MHz。(3)输入峰值为 0.1V 正弦，设置衰减 10 倍，再放大 10 倍，电路工作带宽为 DC 35MHz，输出信号的幅度过冲可控制在理论输出值的 10%内。(4)在(2)的条件下，输出阻抗尽可能小。(5)特色创新。三、说明 1 该电路要求选用三个以上 TI 公司的器件(单片机和模拟器件)。2.基本部分在放大电路负载开路的条件下测试。发挥部分在放大电路带 1kQ电阻负 载下测试。3.有源放大电路采用正负 5V 电源，电源可由外部直接提供。4.状

21、态的选择可由手动开关实现，禁止输入输出端直通短接。5.电路中设置有必要的测试点。四.评分标准 内容 得分 设计报告 20 分 基本部分 50 分 发挥部分 50 分 下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与制作设定待

22、测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测六、铁轨的倾角和间距测量装置 一、任务 设计并制作一种可对两条铁轨之间的宽度和高度差进行测量的装置。一、要求 基本要求(1)、宽度测量范围：150+20 毫米(样机制作宽度为 50MM),宽度测量误差小于 1 毫 米。(2)、倾角测量范围 030 度，测量误差小于 0.1 度。(3)、可实现运动中测量，即有两个小轮在轨道上运行，实现快速测量，运行速度0.1M/S。(4)、具有数显功能。提高部分(1)、可实现对测量数据的存储和

23、读出，具有微打或 USB 接口。(2)、可记录轨道误差点和原点(可设定)的距离，测量中出现超差时有声音提示。(3)、提高测量精度：宽度测量误差小于 0.5 毫米，倾角测量误差小于 0.06 度。(4)、提高测量速度。三、说明(1)、轨道可用木条制作，宽度为 50 毫米，内侧面可贴铝片，长度为 2 米。(或根据设 计制作)四.评分标准 内容 得分 设计报告 20 分 基本部分 50 分 发挥部分 完成微打接口 10 分 完成 USB 接 口 15 分 完成(2)功能 10 分 下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用

24、电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与制作设定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测完成(3、4)功能 15 分 下米川要求基本要求编程控制器或单片机变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用示温度误差湿度误差温度测量范围湿度测量范围可用电池供电通过可上显发挥部分设计红外二极管发射电路和红外接收电路实现温湿度数据的准确感器无线传输距离米采用外构发射电路和接收电路实现温湿度数据的准确可靠发送和接收三评分标准内容设计报告基本部分发挥部分得分分分自制分简易电能质量监测装置外购分一任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频为便于本试题的设计与制作设定待测的交流输入电压待测的交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的交流电压变换器变换骼监测装迓图基本部分测量交流输入电压有效值频率测量范围准确度土测量交流输入电流有效值频率测