2012 TI杯 广西电子设计大赛试题汇总.docx

LED照明用恒流电源变换器（本科组）(A题)一、任务 设计并制作LED照明用具有直流恒流输出特性的电源变换器，为串联的5个LED（单管额定功率1W）供电，结构如下图所示。二、要求1基本要求（1）负载条件下，电源变换器为直流恒流输出特性，且输出电流IO可在150mA350mA范围内可调； （2）电压调整率Su5%：负载为5个LED， U2在16V20V范围内变化时，IO变化不超过5%；（3）负载调整率SL5%：U2=18V，负载由3个LED增加至5个，IO变化不超过5%；（4）效率50%：U2=18V、负载为5个LED、IO=300mA，电源变换器效率50%；（5）具有输出过压保护功能，动作电压为UO=（）V。2发挥部分（1）使变换器具有恒流限压特性：UO小于18V时为恒流输出；UO达到18V后为恒压输出，将UO稳定在（）V；待UO降至18V以下则恢复恒流输出；（2）LED亮度可随环境光线增强而自动降低：暗环境，负载为5个LED、IO=300mA条件下，环境变亮后IO减小至不大于200mA以下；（3）具有输出电流的步进调整和测量、显示功能：步进值10mA，测量精度优于2%；（4）尽量提高电源变换器的效率。（5）其它。三、评分标准项目主要内容分数设计报告设计与总结报告：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基本要求（50分）完成基本部分（1）项10完成基本部分（2）项10完成基本部分（3）项10完成基本部分（4）项10完成基本部分（5）项10发挥部分（50分）完成发挥部分（1）项10完成发挥部分（2）项10完成发挥部分（3）项15完成发挥部分（4）项10完成发挥部分（5）项5四、说明1. 不得采用各种电源产品改制。整个作品由一路直流电源供电，不得使用任何其它电源为控制电路或驱动环节供电。2. 制作时考虑测试方便，须合理设置测试点。5支LED应安装在通用板（或PCB）上，做串联连接，并可方便改变接入个数（5个或3个）。3电源变换器效率指直流输出（U0处）功率与直流输入（U2处）功率之比。4. 如果能完成发挥部分（1），基本要求（5）自然得分。在做基本要求（5）或发挥部分（1）测试时，建议使用滑线变阻器作为负载。5. 在发挥部分（2）中，只需改变对光敏元件的照度，自行设置明、暗两种照度即可。数字式RLC测量仪（本科组）（B题）一、任务设计制作一个数字式RLC、品质因素和损耗系数测量仪，参考系统框图如下。二、要求1、基本要求（1）电阻测量范围：100W1MW，测量精度：5；（2）电容测量范围：100pF10uF，测量精度：5；（3）电感测量范围：100mH10mH，测量精度： 5；（4）具有自动切换量程功能；（5）利用按键设置RLC测量类型，利用液晶显示测量类型、测得数值和单位；2. 发挥部分（1）测试信号源频率为100Hz、120Hz、1kHz和10kHz，测试信号电平为0.6Vrms（有效值），信号源内阻100W；（2）进一步扩展量程，并提高测量精度。测量电阻范围：10W10MW，测量精度：1；测量电容范围：20pF100mF，测量精度：1；测量电感范围：10mH100mH，测量精度： 1；（3）品质因素Q测量范围：0.11000，测量精度：10；（4）损耗系数D测量范围：0.110，测量精度：10；（5）其它。三、评分标准项目主要内容分数设计报告设计与总结报告：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基本要求（50分）完成基本部分（1）项12完成基本部分（2）项15完成基本部分（3）项15完成基本部分（4）项4完成基本部分（5）项4发挥部分（50分）完成发挥部分（1）项12完成发挥部分（2）项24完成发挥部分（3）项5完成发挥部分（4）项5完成发挥部分（5）项4四、说明1、测试信号源预留输出测试端子；2、测试时，各测试结果以成品RLC测量仪为标准 水位控制装置（本科组）（C题）一、任务利用透明容器（直径不能小于10cm）、直流双向水泵、传感器和胶管等制作一个水位控制装置，用单片机设计控制系统实现水位的精确控制，水源自备，控制装置供电为12V单电源，水位控制装置参考框图如下。二、要求1基本要求（1）控制器能显示当前水位值、给定水位值和水泵工作状态。（2）水位给定范围：10200mm；在给定水位范围内，任意设置水位值，控制系统调整水位高度，使系统测量的水位显示值与实际值误差2mm； （3）重新给定新的水位值（新水位值与原水位值之差不小于50mm），水泵启动进行抽水或放水，水位到达设定值后水泵停止工作，设定水位值与实际值误差4mm，水位调整时间小于5分钟；2发挥部分设计并制作主从式控制系统，从机是水位控制器，主机不允许使用PC机或笔记本电脑，主机能通过串行通信口对从机进行远程控制。（1）主机能对从机的水位给定值和当前水位值进行读取与显示，也能对从机的水位给定值进行远程修改；（2）提高控制性能达到：水位显示值与实际值误差1mm，设定水位值与实际值误差2mm；（3）尽量缩短水位调整时间；（4）在水泵位置设计一个能显示水泵转向的显示装置；（5）其他。三、评分标准项目主要内容分数设计报告设计与总结报告：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基本要求（50分）完成基本部分（1）项20完成基本部分（2）项20完成基本部分（3）项10发挥部分（50分）完成发挥部分（1）项10完成发挥部分（2）项15完成发挥部分（3）项15完成发挥部分（4）项5其他5智能消防救援车(本科组)（D题）一、任务 设计并制作一个智能消防救援车，能到火源区任意地点进行灭火作业并寻找到呼救的被困人员（即求救声源），火源在火源区内的位置任意，救援区和火源区内的障碍物位置任意，整个示意图如图所示。救援区80cm障碍区80cm火源区80cm 障碍物发车区障碍物40cm2火源2障碍物50cm40cm1.2m3110cm求救声源4cm火源142.4m 示意图二、要求1. 基本要求（1）在火源区内,随意放置两个火源和一个障碍物。智能消防救援车从发车区开始， 朝箭头方向前进并能避开障碍物后顺利到达火源区。（2）智能消防救援车进入火源区，自动寻找火源，找到火源后才能打开灭火器进行灭火作业，火灭后必须关闭灭火器，同时发出声光提示。要求完成两个火源的寻找和灭火时间不超过5分钟。（3）实时显示整个灭火过程的时间。2. 发挥部分（1）小车灭火后进入救援区，救援区有3个任意放置的障碍物，小车绕开障碍物找到声源，要求小车标杆与声源中心距离小于20厘米。（2）小车从出发到灭火再寻找声源，找到声源后停车，并有声光提示。整个过程时间越短越好。（3）其他。三、说明1. 消防场地地面为浅色地板砖，消防场地尺寸为240cm120cm，场地四周按图中所示用黑色线条围起来，线条宽度为4cm10%。救援车驶出消防场地为失败。2. 发车区前面的障碍物为白色，尺寸为：长高=50cm12cm，厚度小于10cm。障碍物按图所示固定在场地上。消防车前进过程中，不允许碰到障碍物或火源。3.消防救援车允许用玩具车改装，但不能由人工遥控，其外围尺寸（含车体上附加装置）的限制为：长度40cm，宽度25cm。电池供电，在测试中不允许更换电池。4.火源使用蜡烛，火源的直径不超过6cm。5.使用吹风方式进行灭火。6.救援区内的声源自制，发出人耳能听见的声音，声源频率不能大于10KHz，必须用电池供电。声源的长宽高分别不超过8cm，不允许使用其他辅助方式进行声源定位。7.消防救援车靠近声源时停车并发出声光提示即可认为完成了救援工作，测量声源中心与消防救援车的标志杆的距离，根据测量的距离给分，距离超过20cm不得分。8.火源区的障碍物和救援区内的三个障碍物的直径6cm10cm，推荐使用550ml的矿泉水瓶。9.消防救援车在火源区和救援区均不能碰到障碍物。10.要求消防救援车能在测试环境中正常工作。四、评分标准 项 目 满分 基本要求 完成基本要求（1）项 15 完成基本要求（2）项 30 完成基本要求（3）项5发挥部分 完成第（1）项 25 完成第（2）项 20 其它 5无线通信接收与发射机（本科）（E题）一、任务 设计并制作一个以分立元器件及单功能集成电路組成的接收发射机。（不允许使用接收机、发射机集成模块以及市售成品改装）。二、要求1、基本要求(1)设计与制作一个点频调频超外差接收机,接收的调频信号为载波频率fS，fS在2628MHz范围内任选一点 (频率稳定度优于10-4)。调制信号频率为50Hz15kHz,，最大频偏为75kHz。接收机要求为超外差式, 中频频率为fI=10.70.1MHz,，接收灵敏度1mV，输入阻抗50,，输入端用特性阻抗为50的插座作为信号输入端。(2)解调器后要有低频电压和功率放大，负载电阻8，在接收机输入信号幅值为1mV条件下, 输岀功率100mW, 波形无明显失真。(3)接收机要求有独立的接收天线(1m拉杆天线) 以便进行空间接收；(注: 天线与接收机的连接要采用50的高频插座)。(4) 设计与制作一个调频发射机, 要求载波频率fS为自制接收机的中心频率, 频率稳定度优于10-4, 调制信号频率为50Hz15kHz, 在调制信号振幅为1V时，最大频偏为75kHz, 发射机负载阻抗为50，输岀功率50mW； 2、发挥部分(1)提高接收机灵敏度100V； (2)发射机和接收机均采用1m拉杆天线，当发射机输岀功率50mW（在50负载电阻上测得）时，接收机收到的50Hz15kHz信号波形无明显失真，要求通信距离4m；(3)发射机效率35%(在50负载电阻上输岀功率为50mW条件下测得)；(4)发射机与接收机能进行语言和音乐的无线通信, 通信距离4m；(5)接收机扩展接收频率范围为2530MHz, 能够自动搜索电台并能显示接收频率，误差5%；(6)其它扩展功能。三、说明1、 中频频率固定为10.70.1MHz。2、 不允许选用接收机、发射机专用集成电路，不允许用成品接收机和发射 机改装。3、 为便于测量电路的性能指标，本振信号、中频输岀端等应留出相关的测量端子。4、 高频信号源的输出电阻为50，输出端口为通用标准插座，测试时请自备信号源至接收机的电缆线及标准插头（50）。5、 接收机灵敏度：在接收机8负载电阻获得100mW输出功率，且信号与噪声电压比12dB条件下, 测得的接收机的最小输入电压峰值。6、 测试前应完成整机调整，测试中不允许进行任何手动调节以及软件更改。7、 文中所有电压值为峰值。四、评分标准项 目满分设计与总结报告方案比较、设计与论证5总体方案及各部分电路原理12硬件总图及元器件表、软件流程图及程序5测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析8合计30基本要求完成第（1）(2) (3)项35完成第（4）项15合计50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项12完成第（3）项8完成第（4）项8完成第（5）项8完成第（6）项4合计50光源自动跟踪系统F题 高职高专组一、任务设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的模拟光伏发电太阳光自动跟踪系统，系统示意图如图1所示。80CM光敏器件图1 光源跟踪系统示意图光源B使用单只1W白光LED（不得使用任何聚光装置），固定在一可调速循迹小车上，循迹小车沿半径r =80cm的半圆黑色循迹线（线宽20mm）自C点运动到D点，在D点停留5S后关掉LED灯并自动返回C点，表示一天周期的结束。循迹小车的速度以自C点运动到D点的时间为2050S可调节。在循迹小车上设置一个激光笔的靶牌，靶牌为同心圆周，中心圆点为直径1mm圆点，外围为5个间距1cm的同心圆，圆圈线条宽度1mm。光源跟踪系统放置在A点，通过使用光敏器件检测光照强度判断光源的位置，并用激光笔照射到循迹小车上的靶牌上以指示光源的位置。 二、要求1基本要求（1）小车置于C点，将激光笔光点调偏离点光源中心5cm时，激光笔能够尽快指向靶牌中心（10S内完成）。（2）在激光笔基本对准光源时，以A为圆心，将循迹小车沿着圆周从C到D移动，激光笔能够连续跟踪指向LED点光源（20S内完成）。（3）跟踪完毕，小车在D点停留5S后关闭LED。（4）灭LED后小车自动返回到C点（10S内）。 2发挥部分（1）将光敏板，转向D点，小车放于C到D圆弧的任一位置，光敏板和激光笔能自动旋转，将激光点指向靶牌。（10S内完成）。（2）在基本部分2中，可以显示小车运行时间。（3）能适时显示靶牌旋转的角度，以A为圆心，C点为0度，D点为180度。（4）其他。三、评分标准基本要求完成第（1）项10完成第（2）项20完成第（3）项10完成第（4）项10小计50发挥部分完成第（1）项20完成第（2）项10完成第（3）项15其他5小计50 总分100实用开关稳压电源 G题【高职高专组】一、任务设计并制作如图1所示的开关稳压电源。DC-DC变换器IINU2=18V DC+-UoRLIO+-图1开关稳压电源框图二、要求在电阻负载条件下，使电源满足以下要求：1基本要求（1） 输出电压UO可调范围：20V30V，最大输出电流IOmax：0.5A。（2） U2从15V变到25V时，电压调整率SU5%（IO=0.5A）（3） IO从0变到0.5A时，负载调整率SI5%（U2=18V）（4） 输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP0.5V（U2=20V,UO=30V,IO=0.5A）（5） DC-DC变换器的效率50%（U2=20V,UO=30V,IO=0.5A）2发挥部分（1） 具有过流保护功能，动作电流IO（th）=1.50.1A，当排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态。（2） 能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值小于等于1V，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。（3） 尽量提高变换器的效率。（4） 其它。三、调试说明（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） U2可直流稳压电源来调整。DC-DC变换器（含控制电路）只能由UIN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U2在指定范围内变化时，输出电压UO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UO的变化率；DC-DC变换器效率h=PO/ PIN，其中POU