A低功耗數(shù)字多功能表.doc

低功耗數(shù)字多功能表的設計制作（A題）【本科】一、任務設計并制作一款多功能數(shù)字測量儀表，其示意圖如圖1所示。圖1 低功耗數(shù)字多功能表系統(tǒng)示意圖二、要求1. 基本要求（1）采用9V方電池供電。自行設計保證該儀表正常工作的低功耗供電電源系統(tǒng)。（2）三位半數(shù)字顯示，最大讀數(shù)1999。（3）測量直流電壓量程：0.2V、2V、20V；精度(1%+2個字)；輸入阻抗：10M。（4）測量交流電壓量程：0.2V、2V、20V；精度(1.5%+5個字)；頻率范圍：40Hz400Hz；輸入阻抗：10M。（5）測量電阻量程：200、2k、20k；精度(1%+5個字)。（6）測量電容量程：100nF、100uF；精度(5%+10個字)。（7）晶體三極管參數(shù)測試：測量類型 NPN或PNP，顯示范圍01000， 精度(2%+2個字)；測試條件：基極電流約10uA，VCE約3V。2. 發(fā)揮部分（1）增加“自動關機”功能，即在測量模式下，若1分鐘內無任何按鍵按下，儀表將自動關閉供電電源并進入低功耗狀態(tài)；再按下任意鍵，儀表將自動返回“自動關機”前的狀態(tài)。（2）增加正弦波信號源功能：要求輸出正弦波信號的頻率為10Hz100kHz，且可調；非線性失真3%。（3）要求在負載為600時，輸出正弦波的最大值（有效值）5V；輸出正弦波的幅值可調，調節(jié)范圍100mV5V。（4）其他特色（例如：擴展其他功能、提高測量精度、減少失真等）三、說明1、不允許采用數(shù)字萬用表專用A/D轉換器或成品。2、單片機建議采用MPS430單片機。四、評分標準項 目主要內容滿 分設計報告方案論證比較與選擇方案描述5理論分析與計算直流供電系統(tǒng)DC/DC電路選擇與參數(shù)計算直流電壓測量電路設計交流電壓測量電路設計電阻測量電路設計電容測量電路設計晶體三極管測量電路設計正弦波信號產生電路設計顯示電路設計15電路與程序設計總體控制電路設計及程序設計流程圖10測試方案與測試結果測試方案及測試條件測試結果及其完整性測試結果分析10設計報告結構及規(guī)范性摘要設計報告正文的結構圖標的規(guī)范性5總分50基本要求實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項15完成第（2）項20完成第（3）項10其他5總分50低功耗電波鐘的設計制作（B題）【本科題】一、任務 設計并制作一臺低功耗電波鐘。 二、要求 1基本要求 （1）自行設計制作天線、選頻放大，使其能接受中國碼(BPC)電波授時數(shù)據、并輸出包絡。 （2）作品上電后盡可能快的完成授時信號的接受、處理。并顯示時間（精確到秒）、日期和星期。 （3）以休眠方式（內部計時不停）盡可能降低整機功耗，支持鍵喚醒。（4）支持自動、手動授時，并使按鍵數(shù)量盡可能的少。2發(fā)揮部分 （1）太陽能供電系統(tǒng)，不使用任何外部電源及一次、二次電池，并盡可能提高供電續(xù)航能力，并預留供電電壓測試端子。（2）系統(tǒng)在不受光情況下關閉輸出，整機休眠，支持可見光喚醒。（3）使用ACG盡可能提高信噪比，并可以顯示當前信號強度。（4）可在后臺同時運行秒表計時、倒數(shù)計時功能。三、作品說明 1不允許使用電波鐘成品模塊、支持長波接受的其他無線電接受芯片和成品天線。 2留出包絡信號測試端子。不得采用單片機或其他數(shù)字電路輸出模擬包絡。3、留出整機功耗測試端子，系統(tǒng)不得使用實時時鐘。 4、建議使用MPS430單片機。四、評分標準設計報告項 目主要內容滿分系統(tǒng)方案比較與選擇、方案描述15理論分析與計算電波鐘原理，低功耗方案10電路與程序設計電路設計及程序設計10 測試方案與測試結果測試方案及測試條件 測試結果完整性 測試結果分析10設計報告結構及規(guī)范性摘要 設計報告正文的結構 圖表的規(guī)范性5總分50基本要求實際制作完成情況 50 發(fā)揮部分完成第（1）項 15完成第（2）項 15完成第（3）項10完成第（4）項10總分50超低功耗傾角測量儀的設計制作(C題)【本科組】一、任務設計并制作一個超低功耗傾角測量儀。測量儀由儲有電能的電解電容供電，尺寸不能超過150150mm，高度不限。作品每按一下測試按鍵進行一次斜面傾角的測量并顯示；測角范圍090度。超低功耗傾角測量儀示意圖如圖1所示（傾角測量儀包含顯示器件和測試按鍵，不包含電解電容C1，特此說明）。圖1 超低功耗傾角測量儀示意圖二、要求1.基本要求（1）傾角測量儀的測角范圍為090度，要求每按一下測試按鍵進行一次測量，顯示分辨率為0.1度，精度為5度。（2）電容C1的容量為2200F，充電到25V后接入測量儀系統(tǒng)。當以每5秒一次的頻率進行測量時，測量儀至少可以正常工作60秒。（3）增加可以測量并顯示沿X、Y、Z方向重力加速度分量的功能，要求測量精度為5%，單位為m/s2。2.發(fā)揮部分（1）進一步提高傾角測量儀的測量精度，使精度達到1度。（2）電容C1的容量改為100F電容，充電到25V后接入系統(tǒng)。并盡可能地延長使用時間。（3）自制為電容C1充電的充電裝置（充電電壓為25V），該充電裝置要求使用1.5V干電池（電池可方便拆裝）供電。（充電裝置中使用的電容容量不限）（4）其他三、說明1. 傾角測量儀不能內置電池和發(fā)電裝置，傾角測量儀內部電容容量的總和不能超過20F。2. 整個測試過程中顯示器件必須一直顯示前一次的測試結果，不能為了省電而在顯示數(shù)秒后關閉，顯示器件的功耗也要計算在總功耗內。3. 要求電容C1可以方便的安裝、拆下，A點處可接一個開關。A、B兩點處要預留電壓測量點，測試點使用鱷魚夾引出。4. 電容C1的誤差要求為5%，測試時由組委會提供測試專用電容。5. 使用萬用表測試電容電壓時測量時間要盡可能短，以免萬用表10M的輸入電阻引起電容電壓的下降。充滿電的電容要盡快使用，以盡量減小電解電容漏電流的影響。6選用2200F電容和100F電容的漏電流要盡可能小。7. 測試時盡量選擇平整的地面（用氣泡水平儀測量）以免影響測試結果。四、評分標準設計報告項目主要內容滿分系統(tǒng)方案方案比較與選擇，系統(tǒng)結構10理論分析與計算傾角的計算方法理論功耗分析15電路與程序設計電路設計程序結構與設計12測試方案與測試結果測試方案測試結果及分析8設計報告結構及規(guī)范性摘要設計報告正文的結構圖表的規(guī)范性5總分50基本要求實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項12完成第（2）項20完成第（3）項14其他4總分50車輛會車自動控制系統(tǒng)的設計（D題）本科題一 、任務A、B 兩輛汽車相對開行，并能按指定要求到達對方的發(fā)車點。行車道路示意圖如圖1所示，道路兩側各有1.52厘米寬的黑色邊沿線；道路的寬度為A、B兩車的寬度之和的1.1倍；會車區(qū)路段的寬度為A、B兩車的寬度之和的1.6倍，會車區(qū)路段的長度是兩車車長之和的2倍；道路中間不允許有任何導行線。二、要求：1.基本要求（1）甲乙兩車分別從各自從發(fā)車區(qū)出發(fā)，正常行駛至對方的發(fā)車區(qū)停止。要求兩車分別能在50秒之內到達終點。（2）兩車同時發(fā)車，以對方的發(fā)車點為終點行進（會車時可以在非會車區(qū)域會車）。要求兩車在60秒之內到達各自的道路終點，且無碰撞或刮擦。（3）兩車同時發(fā)車，以對方的發(fā)車點為終點行進。其中A車首先進入號會車區(qū)避讓，待B車通過后再繼續(xù)前進.要求兩車在60秒之內到達各自的道路終點，且無碰撞或刮擦。2.發(fā)揮部分（1）A車先開行，B車后開行，且使之在2號路段相遇；相遇后，后出發(fā)的B車后退進入II號會車區(qū)避讓，會車后兩車繼續(xù)前進，要求兩車在90秒之內到達各自的道路終點，且無碰撞或刮擦。（2）任意指定一輛車先開行，另外一輛車后開行。相遇后，要求兩輛汽車能根據各自離開會車區(qū)的距離進行避讓，即離會車區(qū)距離近的車輛后退進入會車區(qū)避讓，進行會車，兩車應在90秒之內到達各自的道路終點，且無碰撞或刮擦。（3）其他。三、說明：1.道路兩側各有1.52厘米寬的黑色邊沿線，道路的寬度包括邊沿線在內。2.A、B 兩輛汽車必須是四輪車，且車輛寬度以車輛左右兩輪外側所占最大尺寸，如圖2所示。車輛的長度為車輛前后兩輪所占最大尺寸，如圖3所示。車輛的高度不限。3.競賽開始后，A、B兩車不可互換。4.刮擦是指兩車側面發(fā)生接觸，碰撞是指任兩車前后發(fā)生接觸。會車時兩車不應發(fā)生刮蹭或碰撞，每發(fā)生一次刮擦蹭減1分，每發(fā)生一次碰撞減3分。5.車輛開行后任何車輪駛出道路邊線之外即為失敗。6.車輛不允許遙控。7.道路自行制作，道路尺寸不符合要求者將被取消競賽資格。8建議使用MSP-EXP430開發(fā)板四、評分標準項 目主要內容滿分設計報告系統(tǒng)方案比較與選擇；方案描述10測試與控制方案分析與器件選擇測量原理控制原理15電路與程序設計電路設計及程序設計12測試和控制結果測試方案及測試條件；測試結果完整性；測試結果分析8設計報告結構及規(guī)范性摘要；設計報告正文的結構5總分50基本要求實際制作與完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項 20完成第（2）項 25其它5總分50雙路低頻信號發(fā)生及分析儀的設計制作（E題）本科題一、任務設計并制作一個雙路低頻信號發(fā)生器，以及一個能對信號進行頻域分析的儀器。電路結構框圖示意圖如圖1所示。圖1 電路結構框圖示意圖二、要求1基本要求（1）兩路信號均可程控選擇輸出正弦波、矩形波、三角波和鋸齒波，頻率可預置，范圍為1000Hz到2000Hz，設置的步進值不大于10Hz，頻率準確度不低于1%，且每路信號的波形及頻率都可以單獨預置。（2） 兩路輸出信號最大幅度不低于2.5V，幅度可預置，設置的步進值不大于100mv，且每路信號的幅度都可以單獨預置。（3）能產生兩路頻率相同相位差可預置的雙相正弦信號，相位差預置范圍為0360度，設置步進值為10度，精度為10度。（4）輸出矩形波的占空比能在1%99%范圍內預置，設置步進值為1%，精度為1%。( 5 ) 儀表低功耗分析。2發(fā)揮部分（1）信號疊加電路能對信號發(fā)生器輸出的兩路正弦信號（頻率和幅度可以不相同）進行合成，合成后的疊加信號波形正確。（2）分析儀能對信號疊加電路輸出的疊加信號進行頻域分析，并分別顯示原兩路正弦信號的頻率和幅度，其誤差絕對值不大于10%；（3）能在顯示器顯示疊加信號頻譜圖，； （4）其他三、說明1作品中不得使用集成DDS芯片。2題目中所指的幅度均為峰峰值。3工作電源可用成品，也可自制。四、評分標準設計報告項 目主要內容分數(shù)系統(tǒng)方案比較與選擇；方案描述10理論分析與計算信號發(fā)生原理；信號頻域分析原理；采樣頻率的設定依據10電路與程序設計主控制器電路模擬電路 ；程序設計15測試方案與測試結果測試方案及測試條件測試結果完整性；結果分析10設計報告結構及規(guī)范性摘要；設計報告正文的結構圖表的規(guī)范性5總分50基本要求實際制作情況50發(fā)揮部分完成第（1）項15完成第（2）項15完成第（3）項15其他5總分50直流電子負載的設計制作（F題）【本科組】一、任務電子負載用于測試直流穩(wěn)壓電源、蓄電池等電源的性能。設計并制作一臺電子負載，有恒流和恒壓兩種方式，可手動切換。恒流方式時要求不論輸入電壓如何變化（在一定的范圍內），流過該電子負載的電流恒定，且電流值可設定。工作于恒壓方式時，電子負載端電壓保持恒定，且可設定，流入電子負載的電流隨被測直流電源的電壓變化而變化。示意圖二、要求1基本要求（1）負載工作模式：恒壓（CV）、恒流（CC）兩種模式可選擇（2）電壓設置及調節(jié)范圍：1.00V-20.0V，相對誤差小于5%，調節(jié)時間小于3S。（3）電流設置及調節(jié)范圍：100mA-2.00A，相對誤差小于5%，調節(jié)時間小于3S。2. 發(fā)揮部分（1）增加恒阻模式（CR），測量精度5%；（2）擴大負載參數(shù)的設置及調節(jié)