首届学生科技节之电子设计大赛参考题目 第一题 点阵电子显示屏制作 一、任务 设计并制作一台简易LED电子显示屏,16行*32列点阵显示,原理示意图如下: PC机LED电子显示屏原理框图 二、要求 1、基本要求:设计并制作LED电子显示屏和控制器. 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏; 自制显示屏控制器,扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制,显示屏显示数字和字母亮度适中,应无闪烁. 显示屏通过按键切换显示数字和字母; 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子,通过按键切换显示内容; 能显示4组特定汉字组成的句子,通过按键切换显示内容. 2、发挥部分: 自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏; LED显示屏亮度连续可调. 实现信息的左右滚屏显示,预存信息的定时循环显示; 实现实时时间的显示,显示屏数字显示: 时∶分∶秒(例如 18∶38∶59); 增大到10组(每组汉字8个或16个数字和字符)预存信息,信息具有掉电保护; 实现和PC机通讯,通过PC机串口直接对显示信息进行更新(须做PC机客户程序); 其他发挥功能. 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20 完成第(2)项15 完成第(3)项5完成第(4)项5完成第(5)项5发挥部分 完成第(1)项7完成第(2)项8完成第(3)项10 完成第(4)项5完成第(5)项5完成第(6)项5完成第(7)项10 四、说明 显示格式和显示信息可以自定义. 电子显示屏LED显示灯只允许使用8*8 LED点阵显示模块. 显示屏的显示控制方案和控制器的选择方案任选. 不允许使用LED集成驱动模块. 第二题 消防智能电动车 一、任务 设计制作一个消防智能小车模型,能到指定区域进行抢险灭火工作.以蜡烛模拟火源,随机分布在场地中,场地如图所示: 二、要求 1、基本要求 (1)智能小车从安全区域启动,自动寻找到火源并显示. (2)除安全区外,场地随机出现2个火源,要求智能小车能够发现其中一个火焰并将其完全扑灭. (3)能够发现并扑灭第二个火焰. (4)扑灭二个火焰的总时间不超过5分钟. (5)能够自动计算和显示扑灭的火源数. 2、发挥部分 (1)抢险完毕后智能小车能够返回到安全区域(原位). (2)能够自动计算和显示路程. (3)能够用不同声音对不同的状态进行报警. (4)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 完成第(1)项10 完成第(2)项10 完成第(3)项10 完成第(4)项5完成第(5)项10 工艺 5 总分 50 发挥部分 完成第(1)项20 完成第(2)项10 完成第(3)项10 其他创新 10 总分 50 四、说明 1、小车尺寸小于30cm*30cm,所用电源电压小于等于24V. 2、控制电机类型不限,其安装位置及安装方式自定. 3、灭火方式不限,但不允许碰倒蜡烛. 4、小车不能完全离开场地. 5、允许一次重启动机会. 6、蜡烛高度:15—20厘米.蜡烛置于方框的中间位置. 7、障碍物尺寸15cm*15cm*15cm,且位置固定. 8、试验场地可采用黑胶皮,网格线可采用宽度为2.5—3.0cm的白色单面胶纸,测试时可自带. 第三题 高分辨率A/D转换电路的设计 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 单片机 显示器 信号 (自行设计) 键盘 电源 要求 基本要求 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15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1%. 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. 要求有一个A/D转换结束后的输出信号. 自行设计一个可以从0—100mV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100mV电压时显示器显示值不低于32767. 发挥部分 分辨率为16位,线性误差小于0.5%. 转换速度不低于20次/S. 将A/D转换电路与测量显示部分实现电气隔离. 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 完成第(1)项10 完成第(2)项5完成第(3)项10 完成第(4)项20 工艺 5 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 四、说明 设计高分辨率的A/D转换电路时,不允许使用任何A/D集成芯片,只可以使用普通元器件;例如:运算放大器、数字逻辑电路、时基电路或比较器等. 第四题 简易超市收银机 任务 采用广州周立功单片机发展有限公司赞助的ARM2138实验开发仪为主机板,设计制作一个简易超市收银机.系统组成框图如下: 二.要求 基本要求 本题必须采用广州周立功单片机发展有限公司赞助的ARM2138实验开发仪为主机板;并扩展显示器、键盘、打印机等相应接口;超市的物品使用13位数字编码(每件物品均有相对应的条形码). 简易超市收银机具有可设置100个商品价目表(PLU),并具有掉电保护.商品的数字编号、品名(数字或英文字母)、单价等信息可输入;具有200条销售日志. 扩展键盘实现数字和英文字符输入; 扩展打印机打印商品销售记录(包括售货日期、时间、商品名称、单价、合计等); 显示器上可通过键盘切换显示环境的温度,并可进行温度超限报警;(温度误差:<±0.5℃). 发挥部分 简易超市收银机具有可设置1000个商品价目表(PLU),并具有掉电保护.具有2000条销售日志. 扩展条形码输入设备,实现商品的条形码输入; 扩展键盘可实现全拼汉字、中英文和数字输入; 具有多功能销售操作,实现单次销售、多件批发、退货销售、单向折扣等销售; 汉字打印每笔交易的商品名、商品单价、销售数量、销售金额、小计金额、商店店名、单据流水号、交易日期和时间等等; 其它发挥功能. 三.评分意见 项目满分基本要求 设计与总结报告:方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析 50 完成第(1)项20 完成第(2)项5完成第(3)项10 完成第(4)项10 工艺 5 发挥部分 完成第(1)项5完成第(2)项10 完成第(3)项5完成第(4)项10 完成第(5)项5完成第(6)项15 第五题 简易数字显示交流毫伏表 任务 设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表,示意图如图1所示. 图1 简易数字显示交流毫伏表示意图 要求 基本要求 电压测量 测量电压的频率范围100Hz~500KHz. 测量电压范围100mV~100V(可分多档量程). 要求被测电压数字显示. 电压测量误差±5%±2个字. 输入阻抗≥1MΩ,输入电容≤50pF(本项可不做测试,在电路设计中给予保证) 具有超量程自动闪烁功能. 输出 输出正弦波电压,电压值1Vrms ,波形无明显失真. 输出电压值误差≤±10%. 输出电压频率范围10Hz~200KHz. 输出电压频率可预置. 输出电压频率误差≤±5%. 设计并制作该仪表所需要的直流稳压电源. 发挥部分 将测量电压的频率范围扩展为10Hz~1MHz. 将测量电压的范围扩展到10mV~200V. 交流毫伏表具有自动量程转换功能. 电压输出频率可步进调节,频率步进值可预置为1Hz、10Hz、100Hz、1KHz. 其他. 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20 完成第(2)项20 完成第(3)项5工艺 5 合计 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 完成第(5)项10 合计 50 第六题 自动控制升降旗系统 一. 设计任务 设计一个自动控制升降旗系统,该系统能够自动控制升旗和降旗,升旗时,在旗杆的最高端自动停止;降旗时,在最低端自动停止. 自动控制升降旗系统的机械模型如图所示.旗帜的升降由电动机驱动,该系统有两个控制按键,一个是上升键,一个是下降键. 二. 设计要求 (一)基本部分 按下上升按键后,国旗匀速上升,同时流畅地演奏国歌;上升到最高端时自动停止上升,国歌停奏;按下下降按键后,国旗匀速下降,降旗的时间不放国歌,下降到最低端时自动停止. 能在指定的位置上自动停止. 为避免误动作,国旗在最高端时,按上升键不起作用;国旗在最低端时,按下降键不起作用. 升降旗的时间均为43秒钟,与国歌的演奏时间相等,同时,旗从旗杆的最下端上升到顶端.降旗不演奏国歌,同时,旗从旗杆的最上端下降到底端. 数字即时显示旗帜所在的高度,以厘米为单位,误差不大于2厘米. (二)发挥部分 增设一个开关,由开关控制是否是半旗状态,该状态由一发光二极管显示. 1. 半旗状态(根据《国旗法》).升旗时,按上升键,奏国歌,国旗从最低端上升到最高端之后,国歌停奏,然后自动下降到总高度的2/3高度处停止;降旗时,按下降键,国旗先从2/3高度处上升到最高端,再自动从最高端下降到底之后自动停止,国歌停奏. 2. 不论旗帜是在顶端还是在底端,关断电源之后重新合上电源,旗帜所在的高度数据显示不变. 3. 要求升降旗的速度可调整,旗杆高度不变的情况下,升降旗时间的调整范围是30—120秒钟,步进1秒.此时国歌停奏. 4. 具有无线遥控升、降旗及停止功能. 说明:旗帜用大于100克的重物代替. 三. 评分标准: 项目 得分 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分 完成第1项10分 完成第2项10分 完成第3项10分 完成第4项10分 完成第5项10分 发挥部分 完成第1项10分 完成第2项10分 完成第3项10分 完成第4项10分 其它创新 10分 滑轮 最高点 1.8米 电动机 起始点 第七题 液位自动控制装置 一、任务 ? 设计并制作一个水位监测与控制装置,示意图如下图所示. 二、要求 1、基本要求 通过键盘可以设定B瓶里的液位(0-25cm内的任意值),并通过控制电磁阀(或类似于电磁阀的装置)使B瓶的液位达到设定值. 液位误差不超过±0.3cm. 液位超过25cm或液位低于2cm时发出警报. 显示器能实时显示当前液位状态和瓶内液体重量,以及阀门状态. 2、发挥部分 设计并制作一个由主站控制8个从站的有线监控系统.8个从站中,只有一个从站是按基本要求制作的一套液位监控装置,其它从站为模拟从站 (仅要求制作一个模拟从站). (1)主站功能: a.具有所有基本要求里的功能. b.可显示从站传输过来的从站号和液位讯息,可控制从站液位. c.在巡回检测时,主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的液位讯息. d.收到从站发来的报警信号后,能声光报警并显示相应的从站号;可自动调整从站液位为20cm. (2)从站功能: a.能输出从站号、液位讯息和报警信号;从站号可以任意设定. b.接收主站设定的液位控制信息并显示. c.对异常情况进行报警和自动调整. (3)主站和从站间的通信方式不限,通信协议自定,但应尽量减少信号传输线的数量. (4)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15 完成第(2)项10 完成第(3)项5完成第(4)项15 工艺 5 发挥部分 完成第(1)项16 完成第(2)项24 其它创新 10 四、说明 1、电磁阀类型不限或采用类似装置替代,其安装位置及安装方式自定. 2、储液瓶和受液瓶可用2.25升可乐瓶(透明容器、容器中为无色透明液体). 3、测试时,仅提供医用移动式点滴支架,其高度约1.8m,也可自带支架;测试所需其它设备自备. 第八题 简易程序控制器(A) 设计任务 设计并制作简易程序控制器,控制执行机构按一定程序并行工作. 二、设计要求 基本要求 (1)完成如下程序步骤: 程序一:(30分) 闭合启动开关SW1; 第一步:执行机构X1立刻动作并持续3分钟; 第二步:SW1闭合1分钟后,执行机构Y1动作并持续1分钟; 第三步:执行机构X1动作结束后,执行机构X2立刻动作并持续1秒钟; 第四步:执行机构X2动作结束后2分钟,重复1-3步,重复3次后,执行机构X3动作1分钟,重复1-4步直到SW1断开. 闭合启动开关SW2,同样执行上述过程,只有Y1相应的换成Y2. 程序二:(20分) 第一步:闭合启动开关SW1,2分钟后执行机构X5开始闪烁,闪烁频率为2Hz; 第二步:X5闪烁5次后,X5停止工作,同时执行结构X6开始工作,持续1分钟,程序二结束. (2)执行机构为DC48V/2A.(10分) (3)执行结构具有工作状态指示灯.(5分) (4)控制器有自诊断功能,在运行中如果出现故障,可以判断是驱动器的故障还是执行机构的故障.(15分) 发挥部分 把启动开关SW1、SW2换成由电脑串口控制的命令CMD1-CMD4. CMD1=0x10 0x01 0x00 0x01 0x16,SW1断开; CMD2=0x10 0x01 0x01 0x02 0x16,SW1闭合; CMD3=0x10 0x02 0x00 0x02 0x16,SW2断开; CMD4=0x10 0x02 0x01 0x03 0x16,SW2闭合; 其中0x10表示命令帧起始,0x16表示命令帧结束,第二位为地址,第三位是数据,第四位是地址和数据的和(校验和),其它数据帧不响应. 三、评分标准 1、满足基本要求为70分. 2、满足发挥部分要求为20分. 3、各种方案比较分析为10分 第九题 数字式波形发生器(A) 一、设计任务 设计并制作频率和幅值都可调的方波发生器,具有高稳定度. 二、设计要求 1.基本要求 频率范围为0.01Hz~100kHz,频率调节分度为0.01Hz(20分). 频率稳定度为106/天(10分). 具有输出频率设定与显示功能,显示位数为9位,显示格式举例如下:F100000.00表示为频率100kHz,F000000.01表示为频率0.01Hz(10分). 输出波形的占空比在47%~53%之间(10分). 输出幅度为0~12V,以128级分级可调,且能显示幅度,显示格式举例如下:U00.09375表示幅度为0.09375V,U11.906250表示幅度为11.90625V(20分). 输出信号上升时间和下降时间<100ns(5分). 输出阻抗<100Ω(5分). 2.发挥部分 设计频率和幅值都可调的正弦波发生器,同时满足上述技术指标(10分). 三、评分标准 1、满足基本要求为80分. 2、满足发挥部分要求为10分. 3、各种方案比较分析为10分 第十题 波形发生器(A) 一、设计任务 设计制作一个波形发生器,该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形.示意图如下: 二、设计要求 1.基本要求 (1)具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能. (2)用键盘输入编辑生成上述三种波形(同周期)的线性组合波形. (3)具有波形存储功能. (4)输出波形的频率范围为100Hz~20kHz(非正弦波频率按10次谐波计算);重复频率可调,频率步进间隔≤100Hz. (5)输出波形幅度范围0~5V(峰-峰值),可按步进0.1V(峰-峰值)调整. (6)具有显示输出波形的类型、重复频率(周期)和幅度的功能. 2.发挥部分 (1)输出波形频率范围扩展至100Hz~200kHz. (2)用键盘或其他输入装置产生任意波形. 第十一题 数字式交流电压控制器(A) 一、设计任务 设计数字式交流电压控制器,使得输出电压在0~220V或0~380V量程内可调. 二、设计要求 1.基本要求 (1)0~220V/0~380V量程可通过按键设置,并用指示灯指示量程 (2)交流电压信号采集显示,反馈控制双向晶栅管进行电压输出. (3)双排共六位数码管显示,上排三位显示目前测得电压,下排显示设置的控制输出电压值. (4)可通过按键进行输出电压边界设定及电压输出快速设定. (5)输出电压与设定电压误差不大于1V. (6)设置上电重置按键. 2.发挥部分 (1)设定数据掉电保存 (2)RS485通讯功能及上位数据采集软件 三、评分标准 1.满足基本要求为70分2.完成发挥部分为20分3.具有方案比较分析10分 第十二题 单相多功能数字式电力表(A) 一、设计任务 设计单相多功能数字式电力表,可测量单相交流电的电压、电流、有功、无功、功率因素及频率. 二、设计要求 1.基本要求 (1)电压电流为220V、10A或380V、15A两种量程,可通过按键设置,并用指示灯指示量程 (2)双排共八位数码管显示,可通过按键选择进行电压、电流或有功、无功或频率、功率因数三组数据的切换显示,并用指示灯指示当前显示参数类型. (3)测量精度达到0.5级. (4)设置上电重置按键. 2.发挥部分 (1)设定数据掉电保存 (2)RS485通讯功能及上位数据采集软件 三、评分标准 (1)满足基本要求为70分(2)完成发挥部分为20分(3)具有方案比较分析10分 第十三题 宽带放大器(A) 一、任务 设计并制作一个宽带放大器. 二、要求 1、基本要求 (1)输入阻抗≥1kΩ;单端输入,单端输出;放大器负载电阻600欧姆. (2)3dB通频带10kHz~4MHz,在20kHz~2MHz频带内增益起伏≤1dB. (3)最大增益≥20dB,增益调节范围10dB~20dB. (4)最大输出电压有效值≥3V,数字显示输出正弦电压有效值. (5)自制放大器所需的稳压电源. 2、发挥部分 (1)最大输出电压有效值≥6V. (2)最大增益≥40dB (3dB通频带10kHz~4MHz,在20kHz~2MHz频带内增益起伏≤1dB),增益调节范围10dB~40dB(增益值5级可调,步进间隔6dB,增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB),需显示预置增益值. (3)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 实际完成情况 50 发挥部分 完成第(1)项15 完成第(2)项15 其它 10 四、说明 1、基本要求部分第(3)项和发挥部分第(2)项的增益步进级数对照表如下: 增益步进级数 1 2 3 4 5 6 预置增益值(dB) 10 16 22 28 34 40 2、宽带放大器幅频特性测试框图如下图所示: 第十四题 具有预置功能的电机绕线控制器的设计(A B) 对电动机线圈绕制的记数一般机械记数来完成的,并不能够对绕线的匝数进行预设.本设计要求实现一个具有预置功能的电机绕线机的设计对绕线的记数可以预置,一旦达到预置的匝数,控制器给出一个信号,可以去控制电动绕线机,使得绕线机停止绕线. 设计基本实现功能: 1.给出一个完整的设计思路和方案; 2.对相应的功能原理进行分析; 3.给出整个控制器设计的元件清单. 4.可以采用数电和模电来实现,也可以采用单片机来实现, 5.可以设置要绕的匝数,还可以显示绕过的匝数; 6.复位前或中途具有记忆功能. 7.完成预置的匝数,给出一个控制信号,使得绕线电机停止工作, 扩展功能:能够区别绕线的正转和反转.反转的在显示上应该线少匝数. 设计要求: 四位显示,实际匝数和显示控制在一匝的误差上;尤其是控制电机的停止上.频率最高为50Hz. 注: 适用于大三和大二的学生,大三的学生要求采用单片机实现. 第十五题 家用红外现场报警器(B) 设计任务 红外现场防盗报警器由红外探测电路及报警电路组成,是一种实用的自卫性威慑报警工具.在防范的区域装上报警器后,一旦有盗贼进入红外探测电路的防范区域,报警器立即周期性发出刺耳的警报声,起威慑及警示作用. 设计要求 1.基本要求 (1)工作电压:DC6V,即4节7号干电池;工作电流:静态<0.072mA;报警电流:10mA;使用环境:相对温度-20~+38度;相对湿度<80%;输出音频功率 >85db (2)报警器装上4节7号干电池,将它挂在离地面约2米处(室内),使透镜对准监视场所,打开开关,延时一分钟后,立即进入工作状态.这时如有人进入,红色指示灯亮,并周期性发出刺耳的警报声10秒,间歇6秒. 2.发挥部分 可使用手动遥控器打开、关闭报警装置 评分标准 1.满足基本要求为70分2.完成发挥部分为10分3.具有方案比较分析10分4.设计方案中没有使用单片机10分 第十六题 微小电容测量电路(B) 一、设计任务:设计一个能完成微小电容测量的电路. 二、设计要求: 1.电路测量范围0.01pf~1pf,测量误差<5%,分辨率5ff,电路具有抗杂散能力 2.单片机控制测量,显示测量结果. 第十七题 智能电动车(A B) 一、设计任务 设计制作智能电动车. 二、设计要求 1、基本要求: (1)参赛小车在30秒内完成以下动作:前进、左转、后退、右转;小车的控制器要预设好时间,小车停止后,利用LED数码管显示行驶花费的时间和最终的行驶距离.预定时间内,完成所有动作的前提下,行驶距离远者得分较高. (2)参赛小车完成在前方与遇到障碍物的情况下,能自动躲避障碍物的功能. 2、发挥部分 并用语音播报最终的行驶距离. 三、评分标准 项目 满分 基本要求 设计与总结报告:方案比较,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 50 第十八题 智能电压表(A B) 一、设计任务 设计制作智能电压表. 二、设计要求 1、基本要求: (1)要求利用AD芯片对电压进行实时采集,并用显示器实时显示电压的测量结果. (2)实现电压保存的功能,将采集的电压保存到专用存储芯片中,并可随时查看以前测量的10组数据. 2、发挥部分 扩展语音播报功能或量程自动转换功能之一. 三、评分标准 项目 满分 基本要求 设计与总结报告:方案比较,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 50 第十九题 数字密码锁(B) 一、设计任务 设计制作一个数字密码锁. 二、设计要求 1.基本要求 (1)根据设定好的密码,当密码输入正确之后,锁就打开,如果输入的三次的密码不正确,就锁定按键3秒钟,同时发现报警声,直到没有按键按下3种后,才打开按键锁定功能;否则在3秒钟内仍有按键按下,就重新锁定按键3秒时间并报警. (2)液晶显示,在输入密码时,显示"*" 2.发挥部分 自行发挥. 三、评分标准 项目满分基本要求 设计与总结报告:方案比较,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 50 第二十题 简易电子琴(B) 一、设计任务 设计制作一个电子琴. 二、设计要求 1.基本要求 (1)、要求达到电子琴的基本功能,可以用弹奏出简单的乐曲. (2)、用键盘作出电子琴的按键,每键代表一个音符,且要有高、中、低各个音段. (3)、可以切换播放固定音乐. (4)、配合灯光显示. 2.发挥部分 其他自由发挥部分 三、评分标准 项目满分基本要求 设计与总结报告:方案比较,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 50 第二十一题 电子温度计台历(A B) 一、设计任务 设计并制作一个实用的带温度显示的电子台历. 二、设计要求 1.基本要求 显示室内温度,精度0.5度;显示实时时钟,可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,且具有闰年补偿功能,可调整时间日期;设置闹钟三个以上; 2.发挥部分 (1)充电电池供电,含充电电路 (2)断电后时钟继续走时 (3)俄罗斯方块游戏, (4)计算器 (5)温度报警器 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10 完成第(3)项10 完成第(4)项10 完成第(5)项5其它 5 适用于大三和大二的学生,大三的学生要求实现发挥部分. 第二十二题 电子硬币储钱罐(A B) 一、设计任务 设计并制作一个实用的可显示硬币总额的储钱罐. 二、设计要求 1.基本要求 具备储钱功能,并能显示罐子里面硬币的总额. 硬币种类:1元,5角,1角(大),1角(小) 2.发挥部分 (1)识别真假钱币 (2)密码提款 (3)语音提示硬币种类和数额 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50 完成第(2)项30 完成第(3)项20 其它 5 适用于大三和大二的学生,大三的学生要求实现发挥部分. 第二十三题 音频信号发生器(A B) 一、设计任务 设计并制作一个由正弦波信号发生器和6位数字频率计两部分组成的音频信号发生器. 二、设计要求 1.基本要求 频率范围20Hz~100KHz 6位数显示频率精度:±(3%±1KHz ) 正弦波的失真小于0.1% 正弦波频率响应大于0.6dB 输出幅度大于6.5Vrms (开路时) 输出阻抗600? 衰减器: 0dB、-20dB、-40dB 输出幅度连续可调 2.发挥部分 输出频率范围1Hz~1MHz 衰减器:10 dB步进,1 dB步进 输出幅度显示 频率计可外接测频,频率计测频范围10Hz~10MHz 频率计测频灵敏度小于100mV 失真更小(400Hz-20KHz时) 对数扫频方式,扫频比1:1000;扫频时间1秒-20秒,连续可调. 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20 完成第(2)项20 完成第(3)项20 完成第(4)项20 完成第(5)项20 完成第(6)项20 完成第(7)项20 其它 5 适用于大三和大二的学生,大三的学生要求实现发挥部分. 第二十四题 单相正弦波变频电源(A) 一、任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源,输出电压有效值为15~36V可调,最大负载电流有效值为1A,负载为电阻负载.变频电源框图如下图所示. 二、要求 1.基本要求 (1)输出频率范围为20Hz~100Hz,且输出电压有效值为15V~36V可调的单相交流电; (2)输出电压波形应尽量接近正弦波,用示波器观察无明显失真; (3)当输入电压为198V~242V,负载电流有效值为0.5~1A时,输出电压有效值应保持在15V,误差的绝对值小于5%; (4)具有过流保护(输出电流有效值达1.5A时动作),保护时自动切断输入交流电源. 2.发挥部分 (1)当输入电压为198V~242V,负载电流有效值为0.5~1A时,输出电压有效值应保持在15V,误差的绝对值小于2%; (2)设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路,测量误差的绝对值小于5%; (3)其它. 三、说明 1.不能使用产生SPWM(正弦波脉宽调制)波形的专用芯片; 2.必要时,可以在隔离变压器前使用自耦变压器调整输入电压;可用滑动变阻器或电阻箱模拟负载; 3.输出功率可通过电流、电压的测量值计算. 四、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 实际完成情况 50 发挥部分 完成第(1)项20 完成第(2)项24 其它 6 第二十五题 液体转移监控装置(B) 一、任务 设计并制作一个液体转移监控装置,示意图如下图所示: 放置两个盛水容器,分别为A容器和B容器,A容器盛有足量的水,B容器为空,底部中心挖一个出水圆孔.从A容器转移水到B容器,使B容器中的水的重量达到预设值,并保持该状态60秒钟. 二、要求 1.基本要求 (1)制作一个数显装置,当系统开始执行抽水任务时,能实时显示B容器中水的重量和任务执行时间,任务结束后,计时停止; (2)通过键盘任意设定转移到B容器中的水的重量,设定范围为500克~1000克,调整时间范围为≤3分钟; (3)B容器中的水达到预设值后,保持该状态60秒钟.要求能发出短暂的声音提示信号; (4)控制误差范围为10克. 2.发挥部分 设计并制作一个主站监控系统. (1)主站能预设应转移到B容器中水的重量值,并控制系统运行; (2)B容器中的水临近溢出时启动报警,并停止系统运行; (3)主站能实时显示B容器中水的重量变化曲线; (4)其它. 三、说明 1.控制泵类型及水的重量的测量方法不限,其装置安装位置及安装方式自定; 2.A容器大小不限,能够装入足够的水即可,B容器为3.3升矿泉水桶; 3.B容器底部中心制作一个直径≥3毫米的圆孔; 4.现场控制不能用系统机;水的重量预设值由评委当场给出. 四、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10 完成第(2)项5完成第(3)项25 其它 10 2006年吉林省大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 (1)2006年9月19日8:00竞赛开始,每支参赛队限定在下列题中任选一题;填写《登记表》,由赛场巡视员暂时保管. (2)每队严格限制3人,不得中途更换队员;参赛队员必须是有正式学籍的在校本、专科学生,应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件(学生证)随时备查. (3)竞赛期间,可使用各种图书资料和网络资源,但不得以任何方式与他人交流,包括教师在内的非参赛队必须回避,对违纪参赛队员取消评审资格,并视情节予以严肃处理. (4)2006年9月22日晚8:00竞赛结束,封题. (5)2006年9月23日早8:00-9:00到组委会指定的测试地点交封箱物品. 第二十六题 简易智能液体加注装置(C) 一、任务 设计并制作一个简易智能液体加注装置,其参考结构示意图如下,水杯可用纸杯. 二、要求 1.基本要求 (1)从A号杯开始,依次向A、B、C、D、E、F号纸杯内加注水,使纸杯中的水达到指定量; (2)纸杯中水的多少由键盘输入,范围为0~20ml,误差不大于0.1ml; (3)在不同纸杯内的水量应不同; (4)加注完成后小车回到A号杯位置,并给出声光报警. 2.发挥部分 (1)当原纸杯中有水且水量少于设定的量时,则只加入所缺少的部分; (2)当原纸杯中有水且水量大于设定的量时,则从纸杯中把多余的水抽走; (3)当水桶中的水量过少时(高度小于0.5cm),能够给出报警; (4)其它. 三、说明 1.题图仅供参考,可以不采用天桥、天车的形式,只要能完成液体加注即可. 2.容器可不采用纸杯,但容积必须足够,以使加液量能达到20ml. 四、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5其它,每多加一种功能加5分,最高不超过15分15 第二十七题 便携式气象仪(D) 一、任务 设计并制作一个便携式气象检测仪(包括测量装置和接收装置,通过无线方式通信). 二、要求 1.基本要求 (1)测量并显示风向、风速、温度、湿度、气压等基本气象要素. (2)提供测试点的位置(经纬度、海拔高度),时间参数. (3)范围及精度: 温度范围:-40~60℃(测量精度在20℃时为±0.2℃); 相对湿度:0~100%(测量精度在20℃时为±1%); 风向风速:0.4~75m/s(测量精度为±0.17m/s); 气压:95~105kpa(测量精度为±0.1 kpa). 2.发挥部分 (1)采用GSM短信模式传输当时的天气实况数据和报文.接收装置发出请求测量的命令,测量装置回复各项参数. (2)接受装置可定时、手动查询当前及历史记录,具备打印功能. (3)尽量减少测量功耗. (4)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 实际制作完成情况 50 发挥部分 完成(1)项25 完成(2)项15 完成(3)项5其它 5 第二十八题 程控高增益选频放大器设计(E) 一、任务 1.设计一个程控高增益选频放大器. 2.自制一个幅度按指数规律衰减的正弦波信号源. 二、要求 1.基本要求 (1)增益:80dB~100dB程控,调整步长:6dB (2)中心频率调整范围:1.3KHz~3.1 KHz (3)中心频率调整步长:不大于50Hz (4)通频带宽度:不大于100 Hz (5)增益与中心频率程控方法:键盘输入增益(dB)与中心频率(Hz),同时显示之. 2.发挥部分 (1)增益:有较大改进(大于10dB) (2)中心频率调整步长:1Hz (3)自制信号源——衰减正弦波如下图所示: 正弦波频率1KHz~4 KHz可调;调整步长1Hz;初始相位为零;幅度按指数规律衰减;手动触发一次发出一个衰减正弦波;衰减到初始幅度的10%需延续时间100ms~1000 ms. (4)注意电磁兼容. (5)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 实际制作完成情况 50 发挥部分 完成(1)项6完成(2)项6完成(3)项25 完成(4)项5其它 8 第二十九题 简易无线竞赛系统(F) 一、任务 为幼儿园小朋友设计一套训练十以内加、减法的无线竞赛系统,该系统包括两大部分,如下图所示: 第一部分为无线竞赛手持器:无线竞赛手持器是可以发射0到9数字的手持装置,其用途是小朋友用它发送计算结果. 第二部分为无线竞赛控制器:无线竞赛控制器是一台能接收(小朋友们的)无线竞赛手持器发射的无线信号的计算机,它的主要功能有以下三点: 1.在计算机屏幕上随机产生十以内加、减法题目(供小朋友们计算). 2.接收小朋友们用无线竞赛控制器发送的计算结果. 3.对小朋友们用无线竞赛手持器发送的结果进行判定(正确或错误). 多次计算后,对每个小朋友的对错情况进行统计,并在计算机屏幕上显示. 二、要求 1. 基本要求 (1)完成无线竞赛手持器. 要求用电池供电,至少应有0到9十个数字键,发射的无线信号有效距离不小于10米.至少完成两台无线竞赛手持器. (2)设计无线竞赛控制器和无线竞赛手持器之间的通信协议,并求出在该协议下无线竞赛控制器最多能与多少台无线竞赛手持器进行通信. (3)完成无线竞赛控制器.要求如下: a.能与无线竞赛手持器进行通信; b.能在计算机屏幕上随机产生十以内加、减法题目.十个题目为一组,题目与题目之间的时间间隔可在1到10秒内调节; c.能正确判定小朋友们的计算结果. 2.发挥部分 (1)无线竞赛控制器能记录每个小朋友每一道题的答辩情况并列表显示; (2)系统增加抢答功能,无线竞赛手持器增加一个抢答键,无线竞赛控制器能快速响应第一个按下抢答键的小朋友,并能在计算机屏幕上显示该小朋友的无线竞赛手持器的号码; (3)无线竞赛控制器能统计出每个小朋友每组题目的平均响应时间; (4)其它. 三、典型用法说明 设有十个小朋友,每人手中一台无线竞赛控制器,无线竞赛控制器的计算机每隔十秒钟随机产生一道十以内的加、减法题目,小朋友每人用手中的无线竞赛手持器发送计算结果.十道题后,计算机把每个小朋友的计算结果统计情况显示在屏幕上. 四、评分标准 项目 得分 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5完成第(2)项15 完成第(3)项20 其它 10 第三十题 射频功率放大器(G) 一、任务 (1)设计一个射频功率放大器. (2)可采用分立元件也可采用相应的射频模块. (3)功率控制部分可采用连续调整也可采用分档,但必须包含在电路设计中,而不能采用在功率输入或输出端加现成的可变衰耗器的方式完成. (4)上交成果时应包括电源部分. 二、要求 1.基本要求 (1)频率范围:100MHz~1000MHz之间任选一频点. (2)放大器输出功率:Pmax≥ 1W. (3)输入信号不变时,输出功率可调,可调范围 ≥ 20dB .调整方式可以为连续,也可为分档,当采用分档方式时,必须分为4档以上. (4)放大器的3dB带宽 ≥5MHz. (5)放大器的输出特性阻抗:50欧姆(或75欧姆). 2.发挥部分 (1)设计一个与上述放大器相对应的信号源.信号源最好应为VCO形式,以便于调制信号的加入. (2)用音频信号对信号源进行频率调制并接入功率放大器后,可通过无线接收或相关仪器将调制信号还原. 三、说明 考虑到各类高频仪表的功能限制,相关的功能测试既可采用开路方式,也可采用闭路加衰耗器模拟空间传播方式进行. 四、评分标准 项目 得分 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 实际完成情况(包括频率,功率,带宽等指标) 50 发挥部分 信号源完成情况 25 音频信号的FM调制功能 20 其它 5 第三十一题 三角波斜率测量仪(H) 一、任务 (1)设计占空比可调(即图2中AO/AB可调)的三角波发生器,作为三角波测量仪的信号输入. (2)设计三角波测量电路,能够完成三角波幅度、频率、斜率的测量. (3)设计显示电路,能够完成波形和测量数据的显示. (4)能够测量由外部信号发生器产生的任意波形. 系统框图见图1所示. 图1 二、要求 1.基本要求 (1)自行设计三角波发生器电路.要求频率、占空比、幅度连续可调.变化范围要求如下: 频率范围10KHz~100KHz; 占空比范围(即图2中AO/OB)30%~60%; 幅度范围(即图2 中OC)0.5V到4V. (2)三角波幅度测试:要求测试电路完成三角波幅度的测量并显示出测量结果.测量误差不大于10%; (3)三角波频率测试: 要求测试电路完成三角波频率的测量并显示出测量结果.测量误差不大于10%; (4)三角波斜率测试: 要求测试电路完成三角波斜率的测量(即CO/AO)并显示出测量结果.测量误差不大于10%. 2.发挥部分 (1)三角波发生器电路的频率范围可以扩展到1KHz~300KHz; 占空比变化范围(即图2中AO/OB)可以扩展到20%~80%. (2)将三角波测量电路的频率误差减小到不大于5%; (3)将三角波测量电路的斜率误差减小到不大于5%; (4)将三角波测量电路的幅度误差减小到不大于5%; (5)可测量其它波形及相应参数. 三、说明 三角波测量电路与三角波发生电路的连接只允许存在信号线与地线,不允许在两个模块之间存在其他连线. 四、评分标准 项目 得分 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 实际完成情况 50 发挥部分 完成第(1)项15 完成第(2)项10 完成第(3)项10 完成第(4)项10 完成第(5)项5第三十二题 温度及水位控制系统(I) 一、任务 设计并制作温度及水温自动控制系统.控制对象为能盛1升水的容器. 二、要求 1.基本要求 (1)温度设定范围为40℃~90℃,最小区分度为1℃,标准温差≤1℃. (2)环境温度降低时(例如用电风扇或加入冷水降温)温度控制的静态误差≤1℃. (3)用十进制数码显示水的实际温度. (4)水温采用发光二极管以光柱形式和数码形式显示. (5)当水温低于设定水位时,能自动补水,防止烧干而损坏电热管. 2.发挥部分 (1)采用适当的控制方式,当设定温度突变(由40℃提高到60℃)时,减少系统的调节时间和超调量. (2)温度控制的静态误差≤0.5℃. (3)在设定温度发生突变(由40℃提高到60℃)时,自动打印水温随时间变化的曲线. (4)采用两根导线来同时测量水温度与水位. 三、说明 1.控制水温可以在一定范围内人工设定,并能在环境温度降低时实现自动调整,以保持设定的温度基本保持不变. 2.加热器可用500瓦~1000瓦电炉或电热管(自行选配). 3.水位控制可以采用小型水泵、电磁阀以及外加容器补水和蓄水. 4.测量水温时只要求在容器内任意设置一个测试点. 四、评分标准 项目 得分 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10 完成第(2)项10 完成第(3)项10 完成第(4)项10 其它(特色与创新) 10
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首届学生科技节之电子设计大赛参考题目 第一题 点阵电子显示屏制作 一、任务 设计并制作一台简易LED电子显示屏,16行*32列点阵显示,原理示意图如下: PC机LED电子显示屏原理框图 二、要求 1、基本要求:设计并制作LED电子显示屏和控制器. 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏; 自制显示屏控制器,扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制,显示屏显示数字和字母亮度适中,应无闪烁. 显示屏通过按键切换显示数字和字母; 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子,通过按键切换显示内容; 能显示4组特定汉字组成的句子,通过按键切换显示内容. 2、发挥部分: 自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏; LED显示屏亮度连续可调. 实现信息的左右滚屏显示,预存信息的定时循环显示; 实现实时时间的显示,显示屏数字显示: 时∶分∶秒(例如 18∶38∶59); 增大到10组(每组汉字8个或16个数字和字符)预存信息,信息具有掉电保护; 实现和PC机通讯,通过PC机串口直接对显示信息进行更新(须做PC机客户程序); 其他发挥功能. 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20 完成第(2)项15 完成第(3)项5完成第(4)项5完成第(5)项5发挥部分 完成第(1)项7完成第(2)项8完成第(3)项10 完成第(4)项5完成第(5)项5完成第(6)项5完成第(7)项10 四、说明 显示格式和显示信息可以自定义. 电子显示屏LED显示灯只允许使用8*8 LED点阵显示模块. 显示屏的显示控制方案和控制器的选择方案任选. 不允许使用LED集成驱动模块. 第二题 消防智能电动车 一、任务 设计制作一个消防智能小车模型,能到指定区域进行抢险灭火工作.以蜡烛模拟火源,随机分布在场地中,场地如图所示: 二、要求 1、基本要求 (1)智能小车从安全区域启动,自动寻找到火源并显示. (2)除安全区外,场地随机出现2个火源,要求智能小车能够发现其中一个火焰并将其完全扑灭. (3)能够发现并扑灭第二个火焰. (4)扑灭二个火焰的总时间不超过5分钟. (5)能够自动计算和显示扑灭的火源数. 2、发挥部分 (1)抢险完毕后智能小车能够返回到安全区域(原位). (2)能够自动计算和显示路程. (3)能够用不同声音对不同的状态进行报警. (4)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 完成第(1)项10 完成第(2)项10 完成第(3)项10 完成第(4)项5完成第(5)项10 工艺 5 总分 50 发挥部分 完成第(1)项20 完成第(2)项10 完成第(3)项10 其他创新 10 总分 50 四、说明 1、小车尺寸小于30cm*30cm,所用电源电压小于等于24V. 2、控制电机类型不限,其安装位置及安装方式自定. 3、灭火方式不限,但不允许碰倒蜡烛. 4、小车不能完全离开场地. 5、允许一次重启动机会. 6、蜡烛高度:15—20厘米.蜡烛置于方框的中间位置. 7、障碍物尺寸15cm*15cm*15cm,且位置固定. 8、试验场地可采用黑胶皮,网格线可采用宽度为2.5—3.0cm的白色单面胶纸,测试时可自带. 第三题 高分辨率A/D转换电路的设计 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 单片机 显示器 信号 (自行设计) 键盘 电源 要求 基本要求 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15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1%. 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. 要求有一个A/D转换结束后的输出信号. 自行设计一个可以从0—100mV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100mV电压时显示器显示值不低于32767. 发挥部分 分辨率为16位,线性误差小于0.5%. 转换速度不低于20次/S. 将A/D转换电路与测量显示部分实现电气隔离. 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 完成第(1)项10 完成第(2)项5完成第(3)项10 完成第(4)项20 工艺 5 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 四、说明 设计高分辨率的A/D转换电路时,不允许使用任何A/D集成芯片,只可以使用普通元器件;例如:运算放大器、数字逻辑电路、时基电路或比较器等. 第四题 简易超市收银机 任务 采用广州周立功单片机发展有限公司赞助的ARM2138实验开发仪为主机板,设计制作一个简易超市收银机.系统组成框图如下: 二.要求 基本要求 本题必须采用广州周立功单片机发展有限公司赞助的ARM2138实验开发仪为主机板;并扩展显示器、键盘、打印机等相应接口;超市的物品使用13位数字编码(每件物品均有相对应的条形码). 简易超市收银机具有可设置100个商品价目表(PLU),并具有掉电保护.商品的数字编号、品名(数字或英文字母)、单价等信息可输入;具有200条销售日志. 扩展键盘实现数字和英文字符输入; 扩展打印机打印商品销售记录(包括售货日期、时间、商品名称、单价、合计等); 显示器上可通过键盘切换显示环境的温度,并可进行温度超限报警;(温度误差:<±0.5℃). 发挥部分 简易超市收银机具有可设置1000个商品价目表(PLU),并具有掉电保护.具有2000条销售日志. 扩展条形码输入设备,实现商品的条形码输入; 扩展键盘可实现全拼汉字、中英文和数字输入; 具有多功能销售操作,实现单次销售、多件批发、退货销售、单向折扣等销售; 汉字打印每笔交易的商品名、商品单价、销售数量、销售金额、小计金额、商店店名、单据流水号、交易日期和时间等等; 其它发挥功能. 三.评分意见 项目满分基本要求 设计与总结报告:方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析 50 完成第(1)项20 完成第(2)项5完成第(3)项10 完成第(4)项10 工艺 5 发挥部分 完成第(1)项5完成第(2)项10 完成第(3)项5完成第(4)项10 完成第(5)项5完成第(6)项15 第五题 简易数字显示交流毫伏表 任务 设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表,示意图如图1所示. 图1 简易数字显示交流毫伏表示意图 要求 基本要求 电压测量 测量电压的频率范围100Hz~500KHz. 测量电压范围100mV~100V(可分多档量程). 要求被测电压数字显示. 电压测量误差±5%±2个字. 输入阻抗≥1MΩ,输入电容≤50pF(本项可不做测试,在电路设计中给予保证) 具有超量程自动闪烁功能. 输出 输出正弦波电压,电压值1Vrms ,波形无明显失真. 输出电压值误差≤±10%. 输出电压频率范围10Hz~200KHz. 输出电压频率可预置. 输出电压频率误差≤±5%. 设计并制作该仪表所需要的直流稳压电源. 发挥部分 将测量电压的频率范围扩展为10Hz~1MHz. 将测量电压的范围扩展到10mV~200V. 交流毫伏表具有自动量程转换功能. 电压输出频率可步进调节,频率步进值可预置为1Hz、10Hz、100Hz、1KHz. 其他. 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20 完成第(2)项20 完成第(3)项5工艺 5 合计 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 完成第(5)项10 合计 50 第六题 自动控制升降旗系统 一. 设计任务 设计一个自动控制升降旗系统,该系统能够自动控制升旗和降旗,升旗时,在旗杆的最高端自动停止;降旗时,在最低端自动停止. 自动控制升降旗系统的机械模型如图所示.旗帜的升降由电动机驱动,该系统有两个控制按键,一个是上升键,一个是下降键. 二. 设计要求 (一)基本部分 按下上升按键后,国旗匀速上升,同时流畅地演奏国歌;上升到最高端时自动停止上升,国歌停奏;按下下降按键后,国旗匀速下降,降旗的时间不放国歌,下降到最低端时自动停止. 能在指定的位置上自动停止. 为避免误动作,国旗在最高端时,按上升键不起作用;国旗在最低端时,按下降键不起作用. 升降旗的时间均为43秒钟,与国歌的演奏时间相等,同时,旗从旗杆的最下端上升到顶端.降旗不演奏国歌,同时,旗从旗杆的最上端下降到底端. 数字即时显示旗帜所在的高度,以厘米为单位,误差不大于2厘米. (二)发挥部分 增设一个开关,由开关控制是否是半旗状态,该状态由一发光二极管显示. 1. 半旗状态(根据《国旗法》).升旗时,按上升键,奏国歌,国旗从最低端上升到最高端之后,国歌停奏,然后自动下降到总高度的2/3高度处停止;降旗时,按下降键,国旗先从2/3高度处上升到最高端,再自动从最高端下降到底之后自动停止,国歌停奏. 2. 不论旗帜是在顶端还是在底端,关断电源之后重新合上电源,旗帜所在的高度数据显示不变. 3. 要求升降旗的速度可调整,旗杆高度不变的情况下,升降旗时间的调整范围是30—120秒钟,步进1秒.此时国歌停奏. 4. 具有无线遥控升、降旗及停止功能. 说明:旗帜用大于100克的重物代替. 三. 评分标准: 项目 得分 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分 完成第1项10分 完成第2项10分 完成第3项10分 完成第4项10分 完成第5项10分 发挥部分 完成第1项10分 完成第2项10分 完成第3项10分 完成第4项10分 其它创新 10分 滑轮 最高点 1.8米 电动机 起始点 第七题 液位自动控制装置 一、任务 ? 设计并制作一个水位监测与控制装置,示意图如下图所示. 二、要求 1、基本要求 通过键盘可以设定B瓶里的液位(0-25cm内的任意值),并通过控制电磁阀(或类似于电磁阀的装置)使B瓶的液位达到设定值. 液位误差不超过±0.3cm. 液位超过25cm或液位低于2cm时发出警报. 显示器能实时显示当前液位状态和瓶内液体重量,以及阀门状态. 2、发挥部分 设计并制作一个由主站控制8个从站的有线监控系统.8个从站中,只有一个从站是按基本要求制作的一套液位监控装置,其它从站为模拟从站 (仅要求制作一个模拟从站). (1)主站功能: a.具有所有基本要求里的功能. b.可显示从站传输过来的从站号和液位讯息,可控制从站液位. c.在巡回检测时,主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的液位讯息. d.收到从站发来的报警信号后,能声光报警并显示相应的从站号;可自动调整从站液位为20cm. (2)从站功能: a.能输出从站号、液位讯息和报警信号;从站号可以任意设定. b.接收主站设定的液位控制信息并显示. c.对异常情况进行报警和自动调整. (3)主站和从站间的通信方式不限,通信协议自定,但应尽量减少信号传输线的数量. (4)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15 完成第(2)项10 完成第(3)项5完成第(4)项15 工艺 5 发挥部分 完成第(1)项16 完成第(2)项24 其它创新 10 四、说明 1、电磁阀类型不限或采用类似装置替代,其安装位置及安装方式自定. 2、储液瓶和受液瓶可用2.25升可乐瓶(透明容器、容器中为无色透明液体). 3、测试时,仅提供医用移动式点滴支架,其高度约1.8m,也可自带支架;测试所需其它设备自备. 第八题 简易程序控制器(A) 设计任务 设计并制作简易程序控制器,控制执行机构按一定程序并行工作. 二、设计要求 基本要求 (1)完成如下程序步骤: 程序一:(30分) 闭合启动开关SW1; 第一步:执行机构X1立刻动作并持续3分钟; 第二步:SW1闭合1分钟后,执行机构Y1动作并持续1分钟; 第三步:执行机构X1动作结束后,执行机构X2立刻动作并持续1秒钟; 第四步:执行机构X2动作结束后2分钟,重复1-3步,重复3次后,执行机构X3动作1分钟,重复1-4步直到SW1断开. 闭合启动开关SW2,同样执行上述过程,只有Y1相应的换成Y2. 程序二:(20分) 第一步:闭合启动开关SW1,2分钟后执行机构X5开始闪烁,闪烁频率为2Hz; 第二步:X5闪烁5次后,X5停止工作,同时执行结构X6开始工作,持续1分钟,程序二结束. (2)执行机构为DC48V/2A.(10分) (3)执行结构具有工作状态指示灯.(5分) (4)控制器有自诊断功能,在运行中如果出现故障,可以判断是驱动器的故障还是执行机构的故障.(15分) 发挥部分 把启动开关SW1、SW2换成由电脑串口控制的命令CMD1-CMD4. CMD1=0x10 0x01 0x00 0x01 0x16,SW1断开; CMD2=0x10 0x01 0x01 0x02 0x16,SW1闭合; CMD3=0x10 0x02 0x00 0x02 0x16,SW2断开; CMD4=0x10 0x02 0x01 0x03 0x16,SW2闭合; 其中0x10表示命令帧起始,0x16表示命令帧结束,第二位为地址,第三位是数据,第四位是地址和数据的和(校验和),其它数据帧不响应. 三、评分标准 1、满足基本要求为70分. 2、满足发挥部分要求为20分. 3、各种方案比较分析为10分 第九题 数字式波形发生器(A) 一、设计任务 设计并制作频率和幅值都可调的方波发生器,具有高稳定度. 二、设计要求 1.基本要求 频率范围为0.01Hz~100kHz,频率调节分度为0.01Hz(20分). 频率稳定度为106/天(10分). 具有输出频率设定与显示功能,显示位数为9位,显示格式举例如下:F100000.00表示为频率100kHz,F000000.01表示为频率0.01Hz(10分). 输出波形的占空比在47%~53%之间(10分). 输出幅度为0~12V,以128级分级可调,且能显示幅度,显示格式举例如下:U00.09375表示幅度为0.09375V,U11.906250表示幅度为11.90625V(20分). 输出信号上升时间和下降时间<100ns(5分). 输出阻抗<100Ω(5分). 2.发挥部分 设计频率和幅值都可调的正弦波发生器,同时满足上述技术指标(10分). 三、评分标准 1、满足基本要求为80分. 2、满足发挥部分要求为10分. 3、各种方案比较分析为10分 第十题 波形发生器(A) 一、设计任务 设计制作一个波形发生器,该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形.示意图如下: 二、设计要求 1.基本要求 (1)具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能. (2)用键盘输入编辑生成上述三种波形(同周期)的线性组合波形. (3)具有波形存储功能. (4)输出波形的频率范围为100Hz~20kHz(非正弦波频率按10次谐波计算);重复频率可调,频率步进间隔≤100Hz. (5)输出波形幅度范围0~5V(峰-峰值),可按步进0.1V(峰-峰值)调整. (6)具有显示输出波形的类型、重复频率(周期)和幅度的功能. 2.发挥部分 (1)输出波形频率范围扩展至100Hz~200kHz. (2)用键盘或其他输入装置产生任意波形. 第十一题 数字式交流电压控制器(A) 一、设计任务 设计数字式交流电压控制器,使得输出电压在0~220V或0~380V量程内可调. 二、设计要求 1.基本要求 (1)0~220V/0~380V量程可通过按键设置,并用指示灯指示量程 (2)交流电压信号采集显示,反馈控制双向晶栅管进行电压输出. (3)双排共六位数码管显示,上排三位显示目前测得电压,下排显示设置的控制输出电压值. (4)可通过按键进行输出电压边界设定及电压输出快速设定. (5)输出电压与设定电压误差不大于1V. (6)设置上电重置按键. 2.发挥部分 (1)设定数据掉电保存 (2)RS485通讯功能及上位数据采集软件 三、评分标准 1.满足基本要求为70分2.完成发挥部分为20分3.具有方案比较分析10分 第十二题 单相多功能数字式电力表(A) 一、设计任务 设计单相多功能数字式电力表,可测量单相交流电的电压、电流、有功、无功、功率因素及频率. 二、设计要求 1.基本要求 (1)电压电流为220V、10A或380V、15A两种量程,可通过按键设置,并用指示灯指示量程 (2)双排共八位数码管显示,可通过按键选择进行电压、电流或有功、无功或频率、功率因数三组数据的切换显示,并用指示灯指示当前显示参数类型. (3)测量精度达到0.5级. (4)设置上电重置按键. 2.发挥部分 (1)设定数据掉电保存 (2)RS485通讯功能及上位数据采集软件 三、评分标准 (1)满足基本要求为70分(2)完成发挥部分为20分(3)具有方案比较分析10分 第十三题 宽带放大器(A) 一、任务 设计并制作一个宽带放大器. 二、要求 1、基本要求 (1)输入阻抗≥1kΩ;单端输入,单端输出;放大器负载电阻600欧姆. (2)3dB通频带10kHz~4MHz,在20kHz~2MHz频带内增益起伏≤1dB. (3)最大增益≥20dB,增益调节范围10dB~20dB. (4)最大输出电压有效值≥3V,数字显示输出正弦电压有效值. (5)自制放大器所需的稳压电源. 2、发挥部分 (1)最大输出电压有效值≥6V. (2)最大增益≥40dB (3dB通频带10kHz~4MHz,在20kHz~2MHz频带内增益起伏≤1dB),增益调节范围10dB~40dB(增益值5级可调,步进间隔6dB,增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB),需显示预置增益值. (3)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 实际完成情况 50 发挥部分 完成第(1)项15 完成第(2)项15 其它 10 四、说明 1、基本要求部分第(3)项和发挥部分第(2)项的增益步进级数对照表如下: 增益步进级数 1 2 3 4 5 6 预置增益值(dB) 10 16 22 28 34 40 2、宽带放大器幅频特性测试框图如下图所示: 第十四题 具有预置功能的电机绕线控制器的设计(A B) 对电动机线圈绕制的记数一般机械记数来完成的,并不能够对绕线的匝数进行预设.本设计要求实现一个具有预置功能的电机绕线机的设计对绕线的记数可以预置,一旦达到预置的匝数,控制器给出一个信号,可以去控制电动绕线机,使得绕线机停止绕线. 设计基本实现功能: 1.给出一个完整的设计思路和方案; 2.对相应的功能原理进行分析; 3.给出整个控制器设计的元件清单. 4.可以采用数电和模电来实现,也可以采用单片机来实现, 5.可以设置要绕的匝数,还可以显示绕过的匝数; 6.复位前或中途具有记忆功能. 7.完成预置的匝数,给出一个控制信号,使得绕线电机停止工作, 扩展功能:能够区别绕线的正转和反转.反转的在显示上应该线少匝数. 设计要求: 四位显示,实际匝数和显示控制在一匝的误差上;尤其是控制电机的停止上.频率最高为50Hz. 注: 适用于大三和大二的学生,大三的学生要求采用单片机实现. 第十五题 家用红外现场报警器(B) 设计任务 红外现场防盗报警器由红外探测电路及报警电路组成,是一种实用的自卫性威慑报警工具.在防范的区域装上报警器后,一旦有盗贼进入红外探测电路的防范区域,报警器立即周期性发出刺耳的警报声,起威慑及警示作用. 设计要求 1.基本要求 (1)工作电压:DC6V,即4节7号干电池;工作电流:静态<0.072mA;报警电流:10mA;使用环境:相对温度-20~+38度;相对湿度<80%;输出音频功率 >85db (2)报警器装上4节7号干电池,将它挂在离地面约2米处(室内),使透镜对准监视场所,打开开关,延时一分钟后,立即进入工作状态.这时如有人进入,红色指示灯亮,并周期性发出刺耳的警报声10秒,间歇6秒. 2.发挥部分 可使用手动遥控器打开、关闭报警装置 评分标准 1.满足基本要求为70分2.完成发挥部分为10分3.具有方案比较分析10分4.设计方案中没有使用单片机10分 第十六题 微小电容测量电路(B) 一、设计任务:设计一个能完成微小电容测量的电路. 二、设计要求: 1.电路测量范围0.01pf~1pf,测量误差<5%,分辨率5ff,电路具有抗杂散能力 2.单片机控制测量,显示测量结果. 第十七题 智能电动车(A B) 一、设计任务 设计制作智能电动车. 二、设计要求 1、基本要求: (1)参赛小车在30秒内完成以下动作:前进、左转、后退、右转;小车的控制器要预设好时间,小车停止后,利用LED数码管显示行驶花费的时间和最终的行驶距离.预定时间内,完成所有动作的前提下,行驶距离远者得分较高. (2)参赛小车完成在前方与遇到障碍物的情况下,能自动躲避障碍物的功能. 2、发挥部分 并用语音播报最终的行驶距离. 三、评分标准 项目 满分 基本要求 设计与总结报告:方案比较,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 50 第十八题 智能电压表(A B) 一、设计任务 设计制作智能电压表. 二、设计要求 1、基本要求: (1)要求利用AD芯片对电压进行实时采集,并用显示器实时显示电压的测量结果. (2)实现电压保存的功能,将采集的电压保存到专用存储芯片中,并可随时查看以前测量的10组数据. 2、发挥部分 扩展语音播报功能或量程自动转换功能之一. 三、评分标准 项目 满分 基本要求 设计与总结报告:方案比较,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 50 第十九题 数字密码锁(B) 一、设计任务 设计制作一个数字密码锁. 二、设计要求 1.基本要求 (1)根据设定好的密码,当密码输入正确之后,锁就打开,如果输入的三次的密码不正确,就锁定按键3秒钟,同时发现报警声,直到没有按键按下3种后,才打开按键锁定功能;否则在3秒钟内仍有按键按下,就重新锁定按键3秒时间并报警. (2)液晶显示,在输入密码时,显示"*" 2.发挥部分 自行发挥. 三、评分标准 项目满分基本要求 设计与总结报告:方案比较,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 50 第二十题 简易电子琴(B) 一、设计任务 设计制作一个电子琴. 二、设计要求 1.基本要求 (1)、要求达到电子琴的基本功能,可以用弹奏出简单的乐曲. (2)、用键盘作出电子琴的按键,每键代表一个音符,且要有高、中、低各个音段. (3)、可以切换播放固定音乐. (4)、配合灯光显示. 2.发挥部分 其他自由发挥部分 三、评分标准 项目满分基本要求 设计与总结报告:方案比较,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 50 第二十一题 电子温度计台历(A B) 一、设计任务 设计并制作一个实用的带温度显示的电子台历. 二、设计要求 1.基本要求 显示室内温度,精度0.5度;显示实时时钟,可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,且具有闰年补偿功能,可调整时间日期;设置闹钟三个以上; 2.发挥部分 (1)充电电池供电,含充电电路 (2)断电后时钟继续走时 (3)俄罗斯方块游戏, (4)计算器 (5)温度报警器 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10 完成第(3)项10 完成第(4)项10 完成第(5)项5其它 5 适用于大三和大二的学生,大三的学生要求实现发挥部分. 第二十二题 电子硬币储钱罐(A B) 一、设计任务 设计并制作一个实用的可显示硬币总额的储钱罐. 二、设计要求 1.基本要求 具备储钱功能,并能显示罐子里面硬币的总额. 硬币种类:1元,5角,1角(大),1角(小) 2.发挥部分 (1)识别真假钱币 (2)密码提款 (3)语音提示硬币种类和数额 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50 完成第(2)项30 完成第(3)项20 其它 5 适用于大三和大二的学生,大三的学生要求实现发挥部分. 第二十三题 音频信号发生器(A B) 一、设计任务 设计并制作一个由正弦波信号发生器和6位数字频率计两部分组成的音频信号发生器. 二、设计要求 1.基本要求 频率范围20Hz~100KHz 6位数显示频率精度:±(3%±1KHz ) 正弦波的失真小于0.1% 正弦波频率响应大于0.6dB 输出幅度大于6.5Vrms (开路时) 输出阻抗600? 衰减器: 0dB、-20dB、-40dB 输出幅度连续可调 2.发挥部分 输出频率范围1Hz~1MHz 衰减器:10 dB步进,1 dB步进 输出幅度显示 频率计可外接测频,频率计测频范围10Hz~10MHz 频率计测频灵敏度小于100mV 失真更小(400Hz-20KHz时) 对数扫频方式,扫频比1:1000;扫频时间1秒-20秒,连续可调. 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20 完成第(2)项20 完成第(3)项20 完成第(4)项20 完成第(5)项20 完成第(6)项20 完成第(7)项20 其它 5 适用于大三和大二的学生,大三的学生要求实现发挥部分. 第二十四题 单相正弦波变频电源(A) 一、任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源,输出电压有效值为15~36V可调,最大负载电流有效值为1A,负载为电阻负载.变频电源框图如下图所示. 二、要求 1.基本要求 (1)输出频率范围为20Hz~100Hz,且输出电压有效值为15V~36V可调的单相交流电; (2)输出电压波形应尽量接近正弦波,用示波器观察无明显失真; (3)当输入电压为198V~242V,负载电流有效值为0.5~1A时,输出电压有效值应保持在15V,误差的绝对值小于5%; (4)具有过流保护(输出电流有效值达1.5A时动作),保护时自动切断输入交流电源. 2.发挥部分 (1)当输入电压为198V~242V,负载电流有效值为0.5~1A时,输出电压有效值应保持在15V,误差的绝对值小于2%; (2)设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路,测量误差的绝对值小于5%; (3)其它. 三、说明 1.不能使用产生SPWM(正弦波脉宽调制)波形的专用芯片; 2.必要时,可以在隔离变压器前使用自耦变压器调整输入电压;可用滑动变阻器或电阻箱模拟负载; 3.输出功率可通过电流、电压的测量值计算. 四、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 实际完成情况 50 发挥部分 完成第(1)项20 完成第(2)项24 其它 6 第二十五题 液体转移监控装置(B) 一、任务 设计并制作一个液体转移监控装置,示意图如下图所示: 放置两个盛水容器,分别为A容器和B容器,A容器盛有足量的水,B容器为空,底部中心挖一个出水圆孔.从A容器转移水到B容器,使B容器中的水的重量达到预设值,并保持该状态60秒钟. 二、要求 1.基本要求 (1)制作一个数显装置,当系统开始执行抽水任务时,能实时显示B容器中水的重量和任务执行时间,任务结束后,计时停止; (2)通过键盘任意设定转移到B容器中的水的重量,设定范围为500克~1000克,调整时间范围为≤3分钟; (3)B容器中的水达到预设值后,保持该状态60秒钟.要求能发出短暂的声音提示信号; (4)控制误差范围为10克. 2.发挥部分 设计并制作一个主站监控系统. (1)主站能预设应转移到B容器中水的重量值,并控制系统运行; (2)B容器中的水临近溢出时启动报警,并停止系统运行; (3)主站能实时显示B容器中水的重量变化曲线; (4)其它. 三、说明 1.控制泵类型及水的重量的测量方法不限,其装置安装位置及安装方式自定; 2.A容器大小不限,能够装入足够的水即可,B容器为3.3升矿泉水桶; 3.B容器底部中心制作一个直径≥3毫米的圆孔; 4.现场控制不能用系统机;水的重量预设值由评委当场给出. 四、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10 完成第(2)项5完成第(3)项25 其它 10 2006年吉林省大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 (1)2006年9月19日8:00竞赛开始,每支参赛队限定在下列题中任选一题;填写《登记表》,由赛场巡视员暂时保管. (2)每队严格限制3人,不得中途更换队员;参赛队员必须是有正式学籍的在校本、专科学生,应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件(学生证)随时备查. (3)竞赛期间,可使用各种图书资料和网络资源,但不得以任何方式与他人交流,包括教师在内的非参赛队必须回避,对违纪参赛队员取消评审资格,并视情节予以严肃处理. (4)2006年9月22日晚8:00竞赛结束,封题. (5)2006年9月23日早8:00-9:00到组委会指定的测试地点交封箱物品. 第二十六题 简易智能液体加注装置(C) 一、任务 设计并制作一个简易智能液体加注装置,其参考结构示意图如下,水杯可用纸杯. 二、要求 1.基本要求 (1)从A号杯开始,依次向A、B、C、D、E、F号纸杯内加注水,使纸杯中的水达到指定量; (2)纸杯中水的多少由键盘输入,范围为0~20ml,误差不大于0.1ml; (3)在不同纸杯内的水量应不同; (4)加注完成后小车回到A号杯位置,并给出声光报警. 2.发挥部分 (1)当原纸杯中有水且水量少于设定的量时,则只加入所缺少的部分; (2)当原纸杯中有水且水量大于设定的量时,则从纸杯中把多余的水抽走; (3)当水桶中的水量过少时(高度小于0.5cm),能够给出报警; (4)其它. 三、说明 1.题图仅供参考,可以不采用天桥、天车的形式,只要能完成液体加注即可. 2.容器可不采用纸杯,但容积必须足够,以使加液量能达到20ml. 四、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5其它,每多加一种功能加5分,最高不超过15分15 第二十七题 便携式气象仪(D) 一、任务 设计并制作一个便携式气象检测仪(包括测量装置和接收装置,通过无线方式通信). 二、要求 1.基本要求 (1)测量并显示风向、风速、温度、湿度、气压等基本气象要素. (2)提供测试点的位置(经纬度、海拔高度),时间参数. (3)范围及精度: 温度范围:-40~60℃(测量精度在20℃时为±0.2℃); 相对湿度:0~100%(测量精度在20℃时为±1%); 风向风速:0.4~75m/s(测量精度为±0.17m/s); 气压:95~105kpa(测量精度为±0.1 kpa). 2.发挥部分 (1)采用GSM短信模式传输当时的天气实况数据和报文.接收装置发出请求测量的命令,测量装置回复各项参数. (2)接受装置可定时、手动查询当前及历史记录,具备打印功能. (3)尽量减少测量功耗. (4)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 实际制作完成情况 50 发挥部分 完成(1)项25 完成(2)项15 完成(3)项5其它 5 第二十八题 程控高增益选频放大器设计(E) 一、任务 1.设计一个程控高增益选频放大器. 2.自制一个幅度按指数规律衰减的正弦波信号源. 二、要求 1.基本要求 (1)增益:80dB~100dB程控,调整步长:6dB (2)中心频率调整范围:1.3KHz~3.1 KHz (3)中心频率调整步长:不大于50Hz (4)通频带宽度:不大于100 Hz (5)增益与中心频率程控方法:键盘输入增益(dB)与中心频率(Hz),同时显示之. 2.发挥部分 (1)增益:有较大改进(大于10dB) (2)中心频率调整步长:1Hz (3)自制信号源——衰减正弦波如下图所示: 正弦波频率1KHz~4 KHz可调;调整步长1Hz;初始相位为零;幅度按指数规律衰减;手动触发一次发出一个衰减正弦波;衰减到初始幅度的10%需延续时间100ms~1000 ms. (4)注意电磁兼容. (5)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 实际制作完成情况 50 发挥部分 完成(1)项6完成(2)项6完成(3)项25 完成(4)项5其它 8 第二十九题 简易无线竞赛系统(F) 一、任务 为幼儿园小朋友设计一套训练十以内加、减法的无线竞赛系统,该系统包括两大部分,如下图所示: 第一部分为无线竞赛手持器:无线竞赛手持器是可以发射0到9数字的手持装置,其用途是小朋友用它发送计算结果. 第二部分为无线竞赛控制器:无线竞赛控制器是一台能接收(小朋友们的)无线竞赛手持器发射的无线信号的计算机,它的主要功能有以下三点: 1.在计算机屏幕上随机产生十以内加、减法题目(供小朋友们计算). 2.接收小朋友们用无线竞赛控制器发送的计算结果. 3.对小朋友们用无线竞赛手持器发送的结果进行判定(正确或错误). 多次计算后,对每个小朋友的对错情况进行统计,并在计算机屏幕上显示. 二、要求 1. 基本要求 (1)完成无线竞赛手持器. 要求用电池供电,至少应有0到9十个数字键,发射的无线信号有效距离不小于10米.至少完成两台无线竞赛手持器. (2)设计无线竞赛控制器和无线竞赛手持器之间的通信协议,并求出在该协议下无线竞赛控制器最多能与多少台无线竞赛手持器进行通信. (3)完成无线竞赛控制器.要求如下: a.能与无线竞赛手持器进行通信; b.能在计算机屏幕上随机产生十以内加、减法题目.十个题目为一组,题目与题目之间的时间间隔可在1到10秒内调节; c.能正确判定小朋友们的计算结果. 2.发挥部分 (1)无线竞赛控制器能记录每个小朋友每一道题的答辩情况并列表显示; (2)系统增加抢答功能,无线竞赛手持器增加一个抢答键,无线竞赛控制器能快速响应第一个按下抢答键的小朋友,并能在计算机屏幕上显示该小朋友的无线竞赛手持器的号码; (3)无线竞赛控制器能统计出每个小朋友每组题目的平均响应时间; (4)其它. 三、典型用法说明 设有十个小朋友,每人手中一台无线竞赛控制器,无线竞赛控制器的计算机每隔十秒钟随机产生一道十以内的加、减法题目,小朋友每人用手中的无线竞赛手持器发送计算结果.十道题后,计算机把每个小朋友的计算结果统计情况显示在屏幕上. 四、评分标准 项目 得分 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5完成第(2)项15 完成第(3)项20 其它 10 第三十题 射频功率放大器(G) 一、任务 (1)设计一个射频功率放大器. (2)可采用分立元件也可采用相应的射频模块. (3)功率控制部分可采用连续调整也可采用分档,但必须包含在电路设计中,而不能采用在功率输入或输出端加现成的可变衰耗器的方式完成. (4)上交成果时应包括电源部分. 二、要求 1.基本要求 (1)频率范围:100MHz~1000MHz之间任选一频点. (2)放大器输出功率:Pmax≥ 1W. (3)输入信号不变时,输出功率可调,可调范围 ≥ 20dB .调整方式可以为连续,也可为分档,当采用分档方式时,必须分为4档以上. (4)放大器的3dB带宽 ≥5MHz. (5)放大器的输出特性阻抗:50欧姆(或75欧姆). 2.发挥部分 (1)设计一个与上述放大器相对应的信号源.信号源最好应为VCO形式,以便于调制信号的加入. (2)用音频信号对信号源进行频率调制并接入功率放大器后,可通过无线接收或相关仪器将调制信号还原. 三、说明 考虑到各类高频仪表的功能限制,相关的功能测试既可采用开路方式,也可采用闭路加衰耗器模拟空间传播方式进行. 四、评分标准 项目 得分 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 实际完成情况(包括频率,功率,带宽等指标) 50 发挥部分 信号源完成情况 25 音频信号的FM调制功能 20 其它 5 第三十一题 三角波斜率测量仪(H) 一、任务 (1)设计占空比可调(即图2中AO/AB可调)的三角波发生器,作为三角波测量仪的信号输入. (2)设计三角波测量电路,能够完成三角波幅度、频率、斜率的测量. (3)设计显示电路,能够完成波形和测量数据的显示. (4)能够测量由外部信号发生器产生的任意波形. 系统框图见图1所示. 图1 二、要求 1.基本要求 (1)自行设计三角波发生器电路.要求频率、占空比、幅度连续可调.变化范围要求如下: 频率范围10KHz~100KHz; 占空比范围(即图2中AO/OB)30%~60%; 幅度范围(即图2 中OC)0.5V到4V. (2)三角波幅度测试:要求测试电路完成三角波幅度的测量并显示出测量结果.测量误差不大于10%; (3)三角波频率测试: 要求测试电路完成三角波频率的测量并显示出测量结果.测量误差不大于10%; (4)三角波斜率测试: 要求测试电路完成三角波斜率的测量(即CO/AO)并显示出测量结果.测量误差不大于10%. 2.发挥部分 (1)三角波发生器电路的频率范围可以扩展到1KHz~300KHz; 占空比变化范围(即图2中AO/OB)可以扩展到20%~80%. (2)将三角波测量电路的频率误差减小到不大于5%; (3)将三角波测量电路的斜率误差减小到不大于5%; (4)将三角波测量电路的幅度误差减小到不大于5%; (5)可测量其它波形及相应参数. 三、说明 三角波测量电路与三角波发生电路的连接只允许存在信号线与地线,不允许在两个模块之间存在其他连线. 四、评分标准 项目 得分 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 实际完成情况 50 发挥部分 完成第(1)项15 完成第(2)项10 完成第(3)项10 完成第(4)项10 完成第(5)项5第三十二题 温度及水位控制系统(I) 一、任务 设计并制作温度及水温自动控制系统.控制对象为能盛1升水的容器. 二、要求 1.基本要求 (1)温度设定范围为40℃~90℃,最小区分度为1℃,标准温差≤1℃. (2)环境温度降低时(例如用电风扇或加入冷水降温)温度控制的静态误差≤1℃. (3)用十进制数码显示水的实际温度. (4)水温采用发光二极管以光柱形式和数码形式显示. (5)当水温低于设定水位时,能自动补水,防止烧干而损坏电热管. 2.发挥部分 (1)采用适当的控制方式,当设定温度突变(由40℃提高到60℃)时,减少系统的调节时间和超调量. (2)温度控制的静态误差≤0.5℃. (3)在设定温度发生突变(由40℃提高到60℃)时,自动打印水温随时间变化的曲线. (4)采用两根导线来同时测量水温度与水位. 三、说明 1.控制水温可以在一定范围内人工设定,并能在环境温度降低时实现自动调整,以保持设定的温度基本保持不变. 2.加热器可用500瓦~1000瓦电炉或电热管(自行选配). 3.水位控制可以采用小型水泵、电磁阀以及外加容器补水和蓄水. 4.测量水温时只要求在容器内任意设置一个测试点. 四、评分标准 项目 得分 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10 完成第(2)项10 完成第(3)项10 完成第(4)项10 其它(特色与创新) 10