2012长春工业大学电子设计校赛题目

PAGEPAGE5参赛注意事项（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。（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5人，开赛后不得中途更换队员。（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，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）2012年6月29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。非接触式不同材质的厚度计量装置（A）一、任务设计并制作一个非接触式不同材质厚度的计量装置。实现单个非接触式不同材质的厚度、累计厚度和非同类材质的个数及类别的计量、显示和语音播报。料块的测量状态包括静态和动态，其结构原理如下图所示。单片机单片机语音播报变换电路数据存取数据存取传感器1#传感器2#传感器1#传感器2#数据打印数据打印B料AB料A料显示键盘料块显示键盘料块直线运动滑槽二、要求1．基本要求（1）能够实现对任一规整平板材料的厚度的非接触式检测，具有数据显示、毫米/厘米转换功能。（2）能够实现对0～50mm间的材料厚度的检测，其数据显示值与实际测量值精度≤2.5mm。（3）能够实现对两种不同材料的厚度检测，并具有能区分金属和非金属材料的分类功能。（4）能够实现对其材料厚度的平面进行平均厚度的检测，即具有平均厚度计算统计功能。（5）能够实现对材料厚度的检测数据存储/数据回放功能。2．发挥部分（1）能够实现对0～50mm（5厘米）间的材料厚度的检测，其数据显示值与实际测量值精度≤0.5mm。（2）能够实现对两种以上不同材料厚度的检测，并具有能对其不同材料种类的分类功能。（3）能够实现对透明体材料中的有机材料和硅酸盐玻璃厚度的检测，并具有能区分两种材料的功能。（4）能够实现其动态检测，具有声音播报及打印功能。（5）创新性及其它。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完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10完成第（5）项实际制作完成情况（包括工艺结构及经济性）10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完成第（5）项创新性（包括外观、原理、结构及经济性）10总分150四、说明1．板块材质采用金属及非金属材料,厚度为0～5厘米间。长度5～20cm。2．滑槽采用水平放置，表面明光滑的板材制作，长度约为1003．单个料块通过滑槽的时间小于3秒钟。4．厚度度计量不允许使用接触式光栅尺。5.料块运动方式不允许使用任何电拖动和电牵引装置，可采用弹性绳或弹簧等手动方法驱动料块。参赛注意事项（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。（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5人，开赛后不得中途更换队员。（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，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）2012年6月29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。补偿式光伏发电逆变器（B）一、任务设计并制作一个带有稳压补偿功能的小功率光伏发电单相逆变装置。其结构原理如图1所示。其中：负载变化范围，逆变交流电频率范围，交流电输出电压有效值。图1结构原理图二、要求1．基本要求（1）当电阻一定，负载电阻在范围内调节以及随着光电池输出的变化，通过控制AC-DC整流器输出，使维持为45V，且相对偏差绝对值不大于1%。（2）当负载电阻一定，电阻在范围内变化，通过控制AC-DC整流器输出，使维持为40V，且相对偏差的绝对值不大于1%。（3）当时，对应逆变器输出电压频率变化范围内的某一指定点，其实际逆变频率相对偏差的绝对值不大于2%。（4）当时，DC-AC逆变器的效率。（5）当时，输出电压的失真度。2．发挥部分（1）当时，DC-AC逆变器的效率。（2）当时，输出电压的失真度；（3）当时，逆变电压频率时，相对偏差的绝对值小等于1%。（4）具有光伏发电欠压保护功能，动作电压；（5）其它功能。三、评分标准项目满分基本要求设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。50完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10完成第（5）项10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5完成第（5）项5总分150四、说明1．光电池板可采用光伏电池串并联形式组成，最大输出电压不小于10V，功率不小于10W。2．DC-AC逆变器效率为逆变器的输出功率与输入功率比的百分值。3．相对偏差=[(目标值-实测值)/目标值]*100%。参赛注意事项（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。（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5人，开赛后不得中途更换队员。（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，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）2012年6月29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。家用热水器的无线控制(C)一、任务设计并制作一个智能家居中的淋浴热水器温度的无线控制与实现。其结构原理如图所示。二、要求1．基本要求（1）具有对传感器的数据采集、处理功能；（2）具有无线通信功能；（3）具有短信接收、识别、控制、发送功能；（4）具有通过短信控制热水器加热功能。2．发挥部分（1）具有手动控制，使普通热水器增加人工预设功能，并有LCD显示；（2）具有控制热水器的信息掉电保护功能，语音播报当前温度功能；（3）具有用户短信身份安全识别功能；（4）创新性。三、评分标准项目满分基本要求设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。50完成第（1）项15完成第（2）项10完成第（3）项15完成第（4）项实际制作完成情况（包括工艺结构及经济性）10发挥部分完成第（1）项20完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10总分150四、说明1.家用淋浴热水器可以用现有的加热容器装置替代其功能，装置形式和容量自定。2.热水器的设置一般包括待加热温度和加热时间。参赛注意事项（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。（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5人，开赛后不得中途更换队员。（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，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）2012年6月29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。无线光通信装置(D)一、任务设计并制作一个无线光通信装置，其结构原理如下图所示。发射发射元件接收元件发射控制模块接收控制模块数据显示模块数据输入模块二、要求1．基本要求（1）具有在大气中以光波为传输介质进行数据通信的功能；（2）具有数据输入、数据输出显示功能；（3）具有开始、停止数据传输等功能；（4）传输距离不小于0.5m；（5）误码率不大于10％。2．发挥部分（1）传输距离大于2m；（2）误码率不大于5％；（3）具有双向数据通信功能；（4）创新性。三、评分标准项目满分基本要求设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。50完成第（1）项20完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项20完成第（4）项10总分150四、说明1．发光元件可采用半导体发光二极管、半导体激光器、红外发射、紫外发射等光电子元件，不得采用光纤通信；2．接收元件采用与发光元件对应的传感器；3．为了增加传输距离，可采用光学聚焦等方法；4．传输的数据可以是字符、数字或符号；5.误码率以一组20个数据计算。参赛注意事项（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。（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5人，开赛后不得中途更换队员。（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，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）2012年6月29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。数字式音频功率放大器(E)一、任务以模拟车载12V电瓶电源提供电能量，设计并制作一个数字式音频功率放大器，实现音频信号的数字放大功能，并达到相应的技术指标。其结构原理如下图所示：负载数字式音频功率放大器音源负载数字式音频功率放大器音源电源电源图中，功率放大器为设计作品。其它，音源用正弦波信号发生器替代，电源用线性可调直流稳压电源代换，负载用8Ω大功率电阻模拟扬声器。二、要求1．基本要求（1）能够实现音频信号的数字放大功能；输入阻抗不低于20KΩ，信号发生器输出不高于0.775V时，可以达到最大输出功率。（2）-3dB频率响应125-6300Hz，波形无明显失真；（3）在最大输出功率时，效率达到70%。（4）电源电压在10-14V变化时，放大功能不受影响2．发挥部分（1）进一步提高效率，最大功率时达到85%；（2）进一步展宽频率响应，达到20-20KHz的音域范围；（3）具有自恢复过温保护功能，阈值温度用30度模拟。（4）具有自恢复输出短路保护功能，阈值电流2A。（5）其它创新性。三、评分标准项目满分基本要求设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。50完成第（1）项，实际制作完成情况（包括工艺结构及经济性）20完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10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完成第（5）项10总分150四、说明1．数字式功率放大器，指末级功率元件工作在数字（开关）状态，具有效率高、功率密度大等优点，应用广泛。2．频率响应及效率指标，在稳压电源提供12V、波形无明显失真的满功率条件下测试。3．如需辅助电源需自行制作，并计入效率测试。4．信号处理与变换电路，不得使用数字功放专用的集成元件，合理安排电路板布局方便波形检测用。参赛注意事项（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。（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5人，开赛后不得中途更换队员。（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，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）2012年6月29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。智能竞速小车（F）一、赛道基本参数图1跑道示意图1．赛道路面用专用白色基板制作，所占面积在8m×102．赛道宽度不小于45cm3．跑道表面为白色，两边有黑线作为引导线。4．赛道中心下铺设有直径0.1-0.8mm漆包线，其中通有20KHz，100mA的交变电流。频率范围20K±1K，电流范围(100±20mA)。5．跑道最小曲率半径不小于50cm6.铺设赛道地板颜色不作要求，它和赛道之间可以但不一定有颜色差别。7.跑道有交叉，交叉角为90°。8.赛道有一个长为1m的出发区，图2所示，计时起始点两边分别有一个长度10cm黑色计时起始线，赛车前端通过起始线作为比赛计时开始或者结束时刻。在黑色计时起始线中间安装有永久磁铁，每一边各三只。磁铁参数：直径7.5-15mm，高度1-3mm，表面磁场强度3000-5000高斯。图2起跑区示意图二、要求1.基本要求（1）使用传感器的规定：允许使用光学传感器、图像传感器以及电磁传感器获取道路信息进行路径检测。（2）摄像头组车模尺寸不能超过250mm宽和400mm长。光电组车模尺寸不能超过350mm宽和400mm长。电磁组车模尺寸宽度不超过250mm，长度没有限制。（3）小车必须经过所有跑道，在跑道交叉处不允许抄近路。（4）小车在行驶过程中不允许偏出跑道，若小车偏出跑道后能自行调整回跑道可以继续比赛。2.发挥部分（1）小车到达终点线后，能停在超过终点线2m以内。（2）小车有计时显示功能，要求将计时显示部分安装在车身上，并且与裁判计时误差小于2s。（3）创新性。三、评分标准项目满分基本要求设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。50实际制作完成情况（包括工艺结构及经济性）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150四、说明1．小车在行驶过程中不得与外部有电缆（电源、通讯等）或机械连接。2．每个小车有三次比赛机会，取成绩最好一次作为最后成绩。3．图1仅为示意图，比赛赛道实际布局将在比赛当日揭示，可能与示意图不同。参赛注意事项（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。（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5人，开赛后不得中途更换队员。（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，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）2012年6月29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。高分辨率A/D转换器的设计(G)一、任务设计一个具有高分辨率A/D转换器，实现对模拟电压的测量和显示。系统组成框图如下。输入电压A/D转化电路控制单元显示器信号（自行设计）键盘电源要求基本要求（1）采用普通元器件（不允许使用任何专用A/D芯片）设计一个具有12位分辨率的A/D转换电路，转换速度不低于10次/S，线性误差小于2%。（2）设计并制作一个具有测量和显示功能的仪器或装置，将该A/D转换电路的结果显示出来，有转换结束信号，显示器可采用LED或LCD。（3）要求有一个A/D转换结束后的输出信号。（4）自行设计一个可以从0—1V连续调节的模拟电压信号作为该系统的被测信号源，以便对A/D转换电路的分辨率进行测试。例如输入1V电压时显示器显示值不低于4095。发挥部分（1）分辨率为16位，线性误差小于1%。（2）转换速度不低于20次/S。（3）将A/D转换电路与测量显示部分实现电气隔离。（4）其他。三、评分标准项目满分基本要求设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。50完成第（1）项20完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项实际制作完成情况（包