2013年全国大学生电子设计竞赛试题汇总.pdf
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1、A-1/3 2013年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项(1)9月4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员必须迴避,对违纪参
2、赛队取消评审资格。(6)9月7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。单相单相 ACAC-DCDC 变换变换电路电路(A A 题)题)【本科【本科组】组】一、任务一、任务 设计并制作如图 1 所示的单相 AC-DC 变换电路。输出直流电压稳定在 36V,输出电流额定值为 2A。RL220VAC-DCIO变压器USISUO变换电路 图 1 单相 AC-DC 变换电路原理框图 二、要求二、要求 1.基本要求基本要求 (1)在输入交流电压 Us=24V、输出直流电流 Io=2A 条件下,使输出直流电压Uo=36V0.1V。(2)当 Us=24V,Io在 0.2A2.0A 范
3、围内变化时,负载调整率 SI 0.5%。(3)当 Io=2A,Us在 20V30V 范围内变化时,电压调整率 SU 0.5%。(4)设计并制作功率因数测量电路,实现 AC-DC 变换电路输入侧功率因数的测量,测量误差绝对值不大于 0.03。(5)具有输出过流保护功能,动作电流为 2.5A0.2A。A-2/3 2.发挥部分发挥部分(1)实现功率因数校正,在 Us=24V,Io=2A,Uo=36V 条件下,使 AC-DC 变换电路交流输入侧功率因数不低于 0.98。(2)在 Us=24V,Io=2A,Uo=36V 条件下,使 AC-DC 变换电路效率不低于 95%。(3)能够根据设定自动调整功率因
4、数,功率因数调整范围不小于 0.801.00,稳态误差绝对值不大于 0.03。(4)其他。三、说明 1.图 1 中的变压器由自耦变压器和隔离变压器构成。2.题中交流参数均为有效值,AC-DC 电路效率 ,其中 ,。3.本题定义:(1)负载调整率o2o1Io1100%UUSU,其中 Uo1为 Io=0.2A时的直流输 出 电 压,Uo2为 Io=2.0A 时 的 直 流 输 出 电 压;(2)电 压 调 整 率o 2o 1U100%36UUS,Uo1为 Us=20V时的直流输出电压,Uo2为 Us=30V时的直流输出电压。4.交流功率和功率因数测量可采用数字式电参数测量仪。5.辅助电源由 220
5、V 工频供电,可购买电源模块(亦可自制),作为作品的组成部分。测试时,不再另行提供稳压电源。6.制作时须考虑测试方便,合理设置测试点,参考图 1。os100%PPoo oPU Iss sPU IA-3/3 四、评分标准 项项 目目 主要内容主要内容 满满 分分 设计设计 报告报告 方案论证 比较与选择 方案描述 3 理论分析与计算 提高效率的方法 功率因数调整方法 稳压控制方法 6 电路与程序设计 主回路与器件选择 控制电路与控制程序 保护电路 6 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 3 设计报告结构及规范性 摘要、设计报告正文结构、公式、图表的规范性 2
6、 总分总分 2 20 0 基本基本 要求要求 完成(1)8 完成(2)12 完成(3)12 完成(4)12 完成(5)6 总分总分 50 发挥发挥 部分部分 完成(1)15 完成(2)15 完成(3)15 其他 5 总分总分 50 B 1/4 2013 年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项(1)9 月 4 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
7、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)9 月 7 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。四旋翼四旋翼自主自主飞行器飞行器(B 题)题)【本科题】【本科题】一、任务一、任务 设计并制作一架四旋翼自主飞行器。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(图中单位:cm)300 500 1 米示高线 100 A
8、 区 B 区 100 75 75 70 70 75 指示线 75 150 10 4 150 150 指示线 指示线 20 20 B 2/4 图 2 飞行区域立体图(图中单位:cm)二、要求二、要求 1.1.基本要求基本要求 (1)四旋翼自主飞行器(下简称飞行器)摆放在图 1 所示的 A 区,一键式启动飞行器起飞;飞向 B 区,在 B 区降落并停机;飞行时间不大于 45s。(2)飞行器摆放在 B 区,一键式启动飞行器起飞;飞向 A 区,在 A 区降落并停机;飞行时间不大于 45s。2.2.发挥部分发挥部分 (1)飞行器摆放在 A 区,飞行器下面摆放一薄铁片,一键式启动,飞行器拾取薄铁片并起飞。(
9、2)飞行器携带薄铁片从示高线上方飞向 B 区,并在空中将薄铁片投放到B 区;飞行器从示高线上方返回 A 区,在 A 区降落并停机。(3)以上往返飞行时间不大于 30s。(4)其他。三、评分标准三、评分标准 项目项目 主要内容主要内容 满分满分 设计设计 报告报告 系统方案 方案比较,方案描述 3 设计与论证 控制方法描述与参数计算 5 电路与程序设计 系统组成,原理框图与各部分电路图,系统软件与流程图 6 测试方案与测试结果 测试方案及测试条件 测试结果完整性 3 100 300 250 200 250 示高线 B 3/4 测试结果分析 设计报告结构及规范性 摘要 正文结构完整性 图标的规范性
10、 3 小计小计 20 基本要求基本要求 完成(1)25 完成(2)25 小计小计 50 发挥发挥 部分部分 完成(1)3 完成(2)32 完成(3)10 其他 5 小计小计 50 四、四、说明:说明:1飞行器桨叶旋转速度高,有危险!请务必注意自己及他人的人身安全。2飞行器控制板的 MCU 必须使用组委会统一下发的 R5F100LEA,必须安装在明显位置,以便检查。3飞行器可自制或外购,带防撞圈,外形尺寸(含防撞圈)限定为:长度50cm,宽度50cm。飞行器机身必须标注参赛队号。4薄铁片为边长 4cm 的正方形,厚度0.05cm。5飞行区域地面为白色;A 区、B 区形状大小相同,由直径 20cm
11、 黑色实心圆和直径 75cm 的同心圆组成,同心圆虚线线宽小于 0.1cm;引导线宽度 4cm,可用黑色胶带;示高线为直径 0.50.8cm 的黑色电缆线,横向悬挂于飞行区中间,距地高 100cm。飞行区域不得额外设置任何标识、引导线或其他装置。6允许测试 2 次,每次测试全程不得更换电池。两次测试之间允许更换电池,更换电池时间小于 2 分钟。7飞行器不得遥控,飞行过程中不得人为干预。8飞行器飞行期间,触及地面后自行恢复飞行的,酌情扣分;触地后 5s 内不能自行恢复飞行视为失败,失败前完成动作仍计分。9飞行器起飞,距地面高度 10cm 以上视为飞离地面。10一键式启动是指飞行器摆放在 A 区或
12、 B 区后,只允许按一个键启动。如有飞行模式设置应在飞行器摆放在 A 区或 B 区前完成。11为保证安全,可沿飞行区域四周架设安全网(长 500cm,宽 300cm,高200cm),顶部无需架设。若安全网采用排球网、羽毛球网时可由顶向下悬挂不必触地,不得影响视线。安装示意图如图 3 所示。B 4/4 图 3 飞行区域安全网示意图 示高线 C 1/3 2013 年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项(1)9 月 4 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,
13、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)9 月 7 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。简易简易旋转倒立摆旋转倒立摆及及控制控制装置装置(C C 题题 )【本科组】【本科组】一、任务 设计并制作一套简易旋转倒立摆及其控制装置。
14、旋转倒立摆的结构如图 1 所示。电动机 A 固定在支架 B 上,通过转轴 F 驱动旋转臂 C 旋转。摆杆 E 通过转轴 D 固定在旋转臂 C 的一端,当旋转臂 C 在电动机 A 驱动下作往复旋转运动时,带动摆杆 E 在垂直于旋转臂 C 的平面作自由旋转。二、要求 1基本要求基本要求(1)摆杆从处于自然下垂状态(摆角 0)开始,驱动电机带动旋转臂作往复旋转使摆杆摆动,并尽快使摆角达到或超过-60+60;(2)从摆杆处于自然下垂状态开始,尽快增大摆杆的摆动幅度,直至完成圆周运动;(3)在摆杆处于自然下垂状态下,外力拉起摆杆至接近 165位置,外力撤除同时,启动控制旋转臂使摆杆保持倒立状态时间不少于
15、 5s;期间旋转臂的转动角度不大于 90。图 1 旋转倒立摆结构示意图 C 2/3 2发挥部分发挥部分(1)从摆杆处于自然下垂状态开始,控制旋转臂作往复旋转运动,尽快使摆杆摆起倒立,保持倒立状态时间不少于 10s;(2)在摆杆保持倒立状态下,施加干扰后摆杆能继续保持倒立或 2s 内恢复倒立状态;(3)在摆杆保持倒立状态的前提下,旋转臂作圆周运动,并尽快使单方向转过角度达到或超过 360;(4)其他。三、说明 1旋转倒立摆机械部分必须自制,结构要求如下:硬质摆杆 E 通过转轴 D 连接在旋转臂 C 边缘,且距旋转臂 C 轴心距离为 20cm5cm;摆杆的横截面为圆形或正方形,直径或边长不超过 1
16、cm,长度在 15cm5cm 范围内;允许使用传感器检测摆杆的状态,但不得影响摆杆的转动灵活性;图 1 中支架 B 的形状仅作参考,其余未作规定的可自行设计结构;电动机自行选型。2摆杆要能够在垂直平面灵活旋转,检验方法如下:将摆杆拉起至水平位置后松开,摆杆至少能够自由摆动 3 个来回。3除电动机 A 之外,装置中不得有其他动力部件。4摆杆自然下垂状态是指摆角为0位置,见图 2。5摆杆倒立状态是指摆杆在-165至 165范围内。6基本要求(1)、(2)中,超过 30s视为失败;发挥部分(1)超过 90s视为失败;发挥部分(3)超过 3分钟即视为失败;以上各项,完成时间越短越好。图 2.摆杆位置示
17、意图 7摆杆倒立时施加干扰的方法是,以 15cm 长细绳栓一只 5 克砝码,在摆杆上方将砝码拉起 1545,释放后用砝码沿摆杆摆动的切线方向撞击摆杆上端 12cm 处;以抗扰动能力强弱判定成绩。8测试时,将在摆杆后 12cm 处固定一如图 2 所示轻质量角器,以方便观察摆杆的旋转角度。C 3/3 四、评分标准 设计设计 报告报告 项项 目目 主要内容主要内容 分数分数 系统方案 系统结构、方案比较与选择 4 理论分析与计算 电动机选型、摆杆状态检测,驱动与控制算法 6 电路与程序设计 电路设计 程序结构与设计 5 测试方案与测试结果 测试结果及分析 3 设计报告结构及规范性 摘要 设计报告正文
18、的结构 公式、图表的规范性 2 总分 20 基本基本 要求要求 完成(1)15 完成(2)15 完成(3)20 总分 50 发挥发挥 部分部分 完成(1)20 完成(2)10 完成(3)15 完成(4)5 总分 50 D 1/3 2013 年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项(1)9 月 4 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
19、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)9 月 7 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。射频射频宽带宽带放大器放大器(DD 题)题)【本科组】【本科组】一、任务 设计并制作一个射频宽带放大器。二、要求 1基本要求基本要求(1)电压增益 Av 20dB,输入电压有效值 Ui 20mV。Av在 020dB 范围内可调。(2)最大输出正弦波电压有效值
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