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文档简介

1、2011年山东科技大学大学生电子设计竞赛试题数控电压源(A题)一、任务设计并制作一个简易数控稳压电源。 二、要求(一)基本要求在输入直流电压变化范围+3V+12V 的条件下: (1)输出要求: a. 输出电压:0V到+10V/DC可调,步进为0.1V,误差的绝对值小于1%; b. 最大输出电流:1A; c. 电压调整率小于1%(输入电压变化范围+3V+12V,满载); d. 负载调整率小于1%(输出电压为+9V,负载电流变化范围0.1A1A); e. 纹波电压(峰-峰值)小于输出电压的0.5%(满载时); (2) 电路效率大于70%(满载时) 。 (二)发挥部分 (1) 电路效率大于85%,纹

2、波电压(峰-峰值)小于输出电压的0.2%; (2) 增加输出过载保护(大于1.2A)、输入过压保护(大于+13V),均提供报警指示;(3) 设计并制作一个输出电压、输出电流的测量电路,并能实时显示测量值,要求测量误差的绝对值小于1%; 皮(4) 其它特色与创新。三、评分标准项 目应包括的主要内容或考核要点满 分设计报告方案论证DC-DC主电路的拓扑结构;控制方法及实现方案;提高效率的方法及实现方案8电路设计与参数计算主电路器件的选择及参数计算;控制电路设计;效率的分析及计算;保护电路设计与参数计算;人机接口的设计20测试方法与数据测试方法;测试仪器;测试数据(着重考查方法的正确性以及数据是否全

3、面、准确)10测试结果分析与设计指标进行比较、分析,并提出改进方法5电路图及设计文件重点考查完整性、规范性7总分50基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第(1)项15完成第(2)项15完成第(3)项15其他特色与创新5总分50四、说明基本要求b中输出电流的测量以10欧负载为准,在满电压10V的输出情况,10欧负载下,输出的电流为1A。需要测量仪器:高频交流毫伏表(测量纹波电压)、电流表(测量输出电流)、10欧电阻负载(基本要求b测量);测量负载调整率需要一个功率10W以上,阻值为100欧可调的滑动电阻器或者电阻箱。程控音频滤波器(B题)一、任务设计并制作一个音频滤波器。放大器增益、边界频率

4、等参数可设置。二、要求1基本要求(1)输入信号幅度为100mV,电压增益3dB步进可调,可调增益范围-1818dB。(2)滤波器为低通滤波器,其-3dB通带截止频率fc在1KHz10kHz范围内可调,调节的频率步进为1KHz,2fc处衰减大于30dB, RL=1kW。(3)电压增益与截止频率的误差均不大于10%。(4)有参数设置和显示功能。2. 发挥部分(1)输入信号幅度为100mV,电压增益1dB步进可调,可调增益范围-2020dB。(2)滤波器为带通滤波器,其-3dB通带截止频率fc1在100Hz500Hz范围内可调,频率步进为100Hz,-3dB通带截止频率fc2在1KHz5kHz范围内

5、可调,频率步进为1KHz;0.5 fc1和2fc2处衰减大于30dB, RL=1kW。(3)其他。三、评分标准设计报告项 目主要内容满分系统方案方案比较、设计与论证10理论分析与计算10电路设计10测试方案与测试结果(1)测试仪器(2)测试方法(3)测试数据与分析10设计报告结构及规范性(1)摘要(2)内容完整、层次清楚、重点突出、详略得当(3)图、表、公式的规范性10总分50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其他特色和创新10总分50四、说明1电源可用成品,其它硬件部分可自制,也可用单元模块。2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

6、、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序、完整的测试结果用附件给出。电子防丢器(C题)一、基本要求1制作无线发射、接收装置各一个,其中一个置于钱包(或手机)(假设为A部分),另一个随身携带(假设为B部分)。正常条件下,不报警。当发射接收模块相距大于某范围(35米)时,表示钱包或手机已经被人偷走,另一半装置报警,在该范围内则不报警。2A、B部分工作电压不大于5V,工作电流不超过20mA。3天线长度不超过25cm。4发射功率不得超过20mW。二、扩展功能1制作多套装置(实际制作两套),要求不同的发射模块能唯一识别对应的接收模块,而不受其它模块干扰。2采用3V纽扣电池供电。3报警距离可调。4

7、提出论证并实现低功耗方案。(要求方案合理可行。例如采用间歇工作方式,就需要提出有效的同步措施和握手规范等)。三、评分标准设计报告项 目主要内容满分系统方案总体方案设计6理论分析与计算收发电路的通讯方式发射电路分析接收电路分析9电路与程序设计发射电路设计计算接收电路设计计算总体电路图通讯协议和工作模式设计19测试方案与测试结果调试方法与仪器测试方法和步骤测试结果分析8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8总分50基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第(1)项10完成第(2)项10完成第(3)项10完成第(4)项10其他特色和创新10总分50四、说明1、验收时需要测量电流,请

8、在电源处预留出测试端。2、发射功率在50欧假负载上测定。3、扩展功能第一部分要求识别ID可变,即:假设目前装置甲的发射模块A能识别接收模块B,装置乙的发射模块能C别接收模块D;要求通过按键或者其它设定能使模块D能识别模块A,模块B能识别模块C。4、不得采用现成的无线发射接收的模块。IC卡智能水表(D题)一、任务设计、制作一个可采集水表流量的IC卡预付费水表。二、要求1基本要求(1)机械与电子同时计量,计量误差小于0.1%;(2)显示功能:显示剩余水量、累计用水量、累计购水量、电池欠压提示、阀开、阀关;显示位数一位小数,不低于四位整数;具有错误提示功能(错误信息提示如下表所示);故障编号故障名称

9、处理流程说明01水量采集装置损坏关阀02水量采集装置干扰关阀用户卡可清除,清除前判断故障是否已排除03水流反向关阀04电源欠压关阀用户卡可清除,清除前判断故障是否已排除05插卡错误报警06非有效卡报警07卡密码错报警08达到报警水量报警/关阀延时开用户卡可清除,清除前判断故障是否已排除(可用水量>报警水量)09达到关阀水量报警/关阀用户卡可清除,清除前判断故障是否已排除(可用水量>关阀水量)(3)低功耗设计,元器件选型及控制原理满足低功耗设计要求;(4)控制功能:开关阀功能,根据剩余水量实现开阀、关阀功能。报警提示功能,设置两级报警功能,能够通过设置卡设置一级报警水量,当用户剩余水

10、量到达一级报警水量时,关阀并常显提示用户余量到达一级报警值,用户插入用户卡可用完剩余水量,直至到达剩余水量为0(二级报警水量),关阀。电池电压低于规定值,自动关阀,并作相应提示更换电池。2发挥部分(1)设置防磁攻击功能,当有外强磁靠近水表时自动关阀,去除强磁后插入用户卡可恢复;(2)具有电子时钟,可实现阶梯水价计量(可分两级,中午11:30-13:00及下午5:30-7:00为一级水价,其它时间段为二级水价);(3)每周自动开关阀一次,以防锈蚀及保养电池;(4)其他。三、评分标准设计报告项 目主要内容分数系统方案比较与选择方案描述5理论分析与计算低功耗设计15电路与程序设计电路设计程序设计10

11、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测试结果分析12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8总分50基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第(1)项10完成第(2)项20完成第(3)项10其他10总分50四、说明1不能购买市场销售的成品。2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、和完整的测试结果用附件给出。单相功率因数监测与补偿实验系统(E题)一、设计任务制作一个单相功率因数监测与补偿实验系统。能够对负载补偿前后的电压、电流、功率、功率因数进行测量,并能按要求进行功率因数补偿。 模拟感性负载额

12、定电压为220V,由电阻、电感并联构成, P=20100W, QL=20100VAR,电阻、电感分段可调。二、要求1基本要求(1)自制感性模拟负载额定电压为220V,由电阻、电感串联构成, P=20100W, QL=20100VAR可调。(2)监测单元的具体要求如下:测量并显示自制负载电压、电流、误差的绝对值小于2%;测量并显示电源频率,误差的绝对值小于0.5%;测量并显示无补偿时实验系统的功率因数、有功和无功功率,误差的绝对值小于3%。(3)功率因数补偿单元能在自制负载变化的情况下自动进行功率因数补偿,使功率因数大于满足:0.851。补偿效果越精确越好。2发挥部分(1)补偿后功率因数目标自动

13、设定0.750.95之间;(2)测量实验系统的有功功率,无功功率和功率因数,误差绝对值小于2%;(3)补偿电容在投入时无明显冲击;(4)测量、记录并显示补偿电容变化时电流的瞬间响应,要求采样频率大于3kHz,记录长度不小于0.3秒;(5)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实际制作完成情况50发挥部分完成第(1)项15完成第(2)项15完成第(3)项10完成第(4)项10完成第(5)项5太阳能LED路灯照明系统(F题)一、任务设计一种太阳能LED路灯控制器,具有太阳能对蓄电池

14、充电和LED路灯照明功能,且具过充电、过放电保护、根据白天晚上亮度自动启动和关闭LED灯、LED准恒流控制等功能。二、要求1基本要求采用小型太阳能板、12V蓄电池、LED路灯和控制器构成太阳能LED灯照明系统。1)控制器制作,要求控制器具有以下基本功能:(1)太阳能对蓄电池充电,效率越高越好。充电电流最大1A,调试时,可用电压与电阻串联来模拟天阳能电池板。(2)控制LED灯,实现准恒流供电照明,指标自定。测试时,在在不同电压下测试恒流效果。LED灯电流0.12A。(3)过充电保护,保护值:蓄电池电压=14.3V±0.1V(4)过放电保护,保护值:蓄电池电压=10.5V±0.

15、1V(5)根据白天和晚上亮度自动启动和关闭LED灯。2)自制LED灯,要求LED灯额定电压12V,0.12A。3)实验测试:(1)根据测试数据画出充电曲线: u(t) = f(t)i(t) = f(t)(以同一时间轴画在同一张图上)(2)接入LED灯后的放电曲线:u(t) = f(t)i(t) = f(t)(以同一时间轴画在同一张图上)(3)测试过充电保护动作值。(4)测试过放电保护动作值。2发挥部分(1)提高LED灯恒流精度,要从理论和测试数据两方面说明。(2)提高充电和供电效率,要从理论和测试数据两方面说明。(3)增加定时控制功能。(4)增加遥控功能。三、评分标准项 目满分基本要求设计与总

16、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实际制作完成情况50发挥部分完成第(1)项15完成第(2)项15完成第(3)项10完成第(4)项10基于FPGA技术的乒乓球游戏(G题)一、任务用FPGA平台结合SOPC技术构造一个乒乓球游戏机。FPGA通过两条I/O信号输出两组脉宽调制波,经过低通滤波器提取脉宽调制的均值电压,均值电压采用ADC采集后,通过LED点阵(64*16或更大)或LCD显示其轨迹,如下图示。二、要求1基本要求 (1)构造两组无源低通滤波器,使得FPGA可以用脉宽调制方式控制球的位置;(2)用给定的运放制作一放大器,使光点运动范围在示波器的X轴,Y轴方向上可调;(3)乒乓球可按抛物线自动在屏幕上左右弹射,球的落点为屏幕两侧边的中间。2发挥部分 (1)使用两个按钮分别作为左侧击球按钮和右侧击球按钮。当乒乓球靠近屏幕左边时按下左侧击球按钮,可将球击回右侧。右侧击球按钮也可以;(2)建立成败机制,即球抵达边沿而未按下击球按钮,记为击球失败,用LED灯光表示;(3)建立记分机制

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