2014年TI杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題(8道賽題全

1、2014年TI杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題（多省聯(lián)賽）A題：四旋翼飛行器1. 任務(wù)設(shè)計(jì)制作一架能夠自主飛行的四旋翼飛行器。 2. 要求四旋翼飛行器能夠完成以下飛行動(dòng)作：（1） 飛行器能夠根據(jù)起飛前預(yù)置的指令起飛，飛離地面高度應(yīng)超過(guò)30cm，飛行距離（水平）應(yīng)超過(guò)60cm，然后飛行器應(yīng)能平穩(wěn)降落。（30分）（2） 飛行器能夠根據(jù)指定（鍵盤(pán)設(shè)定）的飛行高度及降落地點(diǎn)（方向及距離）連續(xù)穩(wěn)定地完成起飛、指定高度水平飛行、平穩(wěn)降落等動(dòng)作。（20分）（3） 飛行器能夠根據(jù)起飛前預(yù)置的指令垂直起飛，起飛后能夠在50cm以上高度平穩(wěn)懸停5s以上，然后再平穩(wěn)緩慢降落到起飛地點(diǎn)；起飛與降落地點(diǎn)水平距離不超過(guò)30cm。（

2、30分）（4） 其他自主發(fā)揮設(shè)計(jì)的飛行動(dòng)作。（20分）（5） 設(shè)計(jì)報(bào)告（20分）項(xiàng) 目主要內(nèi)容分?jǐn)?shù)系統(tǒng)方案方案比較，方案描述5設(shè)計(jì)與論證飛行器姿態(tài)測(cè)量方法飛行控制器控制方法與參數(shù)計(jì)算8測(cè)試測(cè)試方法與測(cè)試結(jié)果5設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要，正文結(jié)構(gòu)完整性、內(nèi)容規(guī)范性2小計(jì)203. 說(shuō)明（1） 飛行器的姿態(tài)檢測(cè)及飛行控制必須使用TI 公司的TIVA M4、C2000或MSP430等系列控制器。（2） 飛行器在完成每一項(xiàng)飛行動(dòng)作期間不得以任何方式進(jìn)行人為干預(yù)，如遙控等。（3） 飛行器的尺寸可自行選定。（4） 飛行方向以正北方向?yàn)?、東北方向?yàn)?5、正東方向?yàn)?0等，以此類(lèi)推；距離的單位為厘米（cm）。（

3、5） 指定的降落地點(diǎn)是指降落地點(diǎn)距起飛地的水平距離及方向。（6） 平穩(wěn)降落是指在降落過(guò)程中無(wú)明顯的跌落、彈跳及著地后滑行等情況出現(xiàn)。（7） 能夠完成要求（2）時(shí)，要求（1）可以免測(cè)。（8） 為確保安全，飛行器應(yīng)在安全網(wǎng)中或在系留方式下工作（即以繩索將飛行器拴在地面固定物上）。2014年TI杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題B題：金屬物體探測(cè)定位器4. 任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)可自主移動(dòng)的金屬物體探測(cè)定位器（以下簡(jiǎn)稱探測(cè)器），可探測(cè)置于玻璃板下的金屬物體并給出定位指示。該探測(cè)器需采用TI公司LDC1000電感/數(shù)字轉(zhuǎn)換器評(píng)估板（AY-LDC1000）作為金屬物體探頭，探頭上應(yīng)有定位指針，以給出明顯定位指示。探頭可

4、在水平放置的玻璃板上移動(dòng)。用直徑2（mm）的鐵絲圍成約50cm50cm的正方形閉合框作為探測(cè)區(qū)邊界置于玻璃板下，示意圖見(jiàn)圖1。玻璃板下鐵絲方框玻璃板下金屬物體圖1 金屬物體探測(cè)環(huán)境示意圖無(wú)色透明普通玻璃板或有機(jī)玻璃板探頭進(jìn)入?yún)^(qū)50cm50cm5. 要求（6） 在探測(cè)區(qū)域內(nèi)某處（距探測(cè)邊界5cm）玻璃下放置一枚直徑約19mm的鍍鎳鋼芯1角硬幣（第五套人民幣的1角硬幣）。探頭能從“探頭進(jìn)入?yún)^(qū)”一側(cè)任意指定位置和方向自行進(jìn)入探測(cè)區(qū)（鐵絲框包圍區(qū)域）。通過(guò)探測(cè)，定位指針應(yīng)指在硬幣邊沿之內(nèi)，探測(cè)定位速度越快越好，且探測(cè)定位總時(shí)間應(yīng)不超過(guò)2分鐘。完成定位時(shí)給出聲-光指示，此后探頭不得再移動(dòng)。（30分）（7

5、） 將1角硬幣更換成直徑約25mm的鍍鎳鋼芯1元硬幣（第五套人民幣1元硬幣），重復(fù)要求（1）的探測(cè)過(guò)程。定位完成后，定位指針與硬幣圓心之間的定位誤差應(yīng)控制在5mm以內(nèi)；探測(cè)定位速度越快越好，探測(cè)定位總時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2分鐘。完成定位時(shí)給出聲-光指示，此后探頭不得再移動(dòng)。（30分）（8） 將硬幣改為自制圓鐵環(huán)（用2鐵絲繞制），鐵環(huán)外直徑4cm。重復(fù)要求（1）的探測(cè)過(guò)程，應(yīng)使定位指針盡可能指向鐵環(huán)圓心，定位誤差應(yīng)控制在5mm以內(nèi)；完成定位時(shí)給出聲-光指示，此后探頭不得再移動(dòng)，探測(cè)定位總時(shí)間應(yīng)不超過(guò)3分鐘。（30分）（9） 其他自主發(fā)揮功能。（10分）（10） 設(shè)計(jì)報(bào)告。（20分）項(xiàng) 目主要內(nèi)容分?jǐn)?shù)系統(tǒng)

6、方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、方案比較與選擇 4理論分析與計(jì)算探測(cè)器組成方案與工作原理分析、檢測(cè)與控制算法6電路與程序設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)，程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)5測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果及分析3設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要，設(shè)計(jì)報(bào)告正文的結(jié)構(gòu)，公式、圖表的規(guī)范性2總分206. 說(shuō)明（1） 金屬物體探測(cè)定位裝置探頭采用AY-LDC1000板（由TI公司提供），可直接用AY-LDC1000板上的覆銅線圈，也可自制線圈；不得安裝其他傳感與攝像裝置。探測(cè)開(kāi)始后，不得手動(dòng)或遙控探測(cè)器。（2） 玻璃板可采用普通無(wú)色玻璃（玻璃邊沿需貼上膠帶以防劃傷），也可用無(wú)色透明有機(jī)玻璃板；玻璃板長(zhǎng)寬尺寸應(yīng)大于50cm、厚度約3mm。（3） 探頭從“探

7、頭進(jìn)入?yún)^(qū)”一側(cè)進(jìn)入時(shí)探頭的起始位置和擺放方向，以及探測(cè)區(qū)域內(nèi)的被測(cè)金屬物體擺放位置均由測(cè)試專(zhuān)家在現(xiàn)場(chǎng)指定。2014年TI杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題C題：鎖定放大器的設(shè)計(jì)1任務(wù)設(shè)計(jì)制作一個(gè)用來(lái)檢測(cè)微弱信號(hào)的鎖定放大器（LIA）。鎖定放大器基本組成框圖見(jiàn)圖1。圖1 鎖定放大器基本組成結(jié)構(gòu)框圖交流放大器相敏檢波器直流放大器低通濾波器帶通濾波器觸發(fā)整形移相器方波驅(qū)動(dòng)參考輸出r(t)信號(hào)x(t)信號(hào)通道參考通道S(t)顯示R(t)2要求（1）外接信號(hào)源提供頻率為1kHz的正弦波信號(hào)，幅度自定，輸入至參考信號(hào)R(t)端。R(t)通過(guò)自制電阻分壓網(wǎng)絡(luò)降壓接至被測(cè)信號(hào)S(t)端，S(t)端幅度有效值為 10V1m

8、V。（5分）（2）參考通道的輸出r(t)為方波信號(hào)，r(t)的相位相對(duì)參考信號(hào)R(t)可連續(xù)或步進(jìn)移相180度，步進(jìn)間距小于10度。（20分）（3）信號(hào)通道的3dB頻帶范圍為900Hz1100Hz。誤差小于20%。（10分）（4）在鎖定放大器輸出端，設(shè)計(jì)一個(gè)能測(cè)量并顯示被測(cè)信號(hào)S(t)幅度有效值的電路。所測(cè)量的顯示值與S(t)有效值的誤差小于10%。（15分）（5）在鎖定放大器信號(hào)S(t)輸入端增加一個(gè)運(yùn)放構(gòu)成的加法器電路，實(shí)現(xiàn)S(t)與干擾信號(hào)n(t)的1:1疊加，如圖2所示。（5分）交流放大器帶通濾波器信號(hào)x(t)鎖定放大器圖2 鎖定放大器疊加噪聲電路圖S(t)加法器n(t)n(t)S(t

9、)+n(t)n(t)（6）用另一信號(hào)源產(chǎn)生一個(gè)頻率為10502100Hz的正弦波信號(hào)作為n(t)，將其疊加在鎖定放大器的輸入端，信號(hào)幅度等于S(t)。n(t)亦可由與獲得S(t)同樣結(jié)構(gòu)的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)得到。鎖定放大器應(yīng)盡量降低n(t)對(duì)S(t)信號(hào)有效值測(cè)量的影響，測(cè)量誤差小于10%。（20分）（7）增加n(t)幅度，使之等于10S(t)，鎖定放大器對(duì)S(t)信號(hào)有效值的測(cè)量誤差小于10%。（20分）（8）其他自主發(fā)揮。（5分）（9）設(shè)計(jì)報(bào)告。（20分）項(xiàng) 目主要內(nèi)容滿分系統(tǒng)方案總體方案設(shè)計(jì)4理論分析與計(jì)算鎖定放大器各部分指標(biāo)分析與計(jì)算6電路與程序設(shè)計(jì)總體電路圖,程序設(shè)計(jì)4測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果測(cè)

10、試數(shù)據(jù)完整性,測(cè)試結(jié)果分析4設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要,設(shè)計(jì)報(bào)告正文的結(jié)構(gòu)、圖表的規(guī)范性2總分203說(shuō)明（1）各信號(hào)輸入、輸出端子必須預(yù)留測(cè)量端子，以便于測(cè)量。（2）要求（1）和（6）中的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓比例自行定義。由于V級(jí)信號(hào)常規(guī)儀器難以測(cè)量，可通過(guò)適合加大輸入信號(hào)幅度的方法，測(cè)量并標(biāo)定其分壓比。（3）關(guān)于鎖定放大器的原理可參考微弱信號(hào)檢測(cè)。高晉占編著，清華大學(xué)出版社2004年。2014年TI杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽D題：帶嘯叫檢測(cè)與抑制的音頻功率放大器1任務(wù) 基于TI的功率放大器芯片TPA3112D1，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)帶嘯叫檢測(cè)與抑制功能的音頻放大器，完成對(duì)臺(tái)式麥克風(fēng)音頻信號(hào)的放大，通過(guò)功率放

11、大電路送喇叭輸出。電路示意圖如圖1所示。嘯叫檢測(cè)嘯叫抑制拾音電路接信號(hào)源功率放大電路ABK1音頻功率放大器K2DCRL8WVo圖1 電路示意圖2要求 （1）設(shè)計(jì)并制作圖1中所示的“拾音電路”和“功率放大電路”，構(gòu)成一個(gè)基本的音頻功率放大器。要求： （25分）a）在輸入音頻信號(hào)有效值為20mV時(shí)，功率放大器的最大不失真功率（僅考慮限幅失真）為5W，誤差小于10；b）在輸入音頻信號(hào)有效值為20mV時(shí)，程控設(shè)置功率放大器的輸出功率，功率范圍為50mW5W；c）功率放大器的頻率響應(yīng)范圍為200Hz 10kHz。（2）系統(tǒng)采用12V直流單電源供電，所需其他電源應(yīng)自行制作。 （10分）（3）在功率放大器輸

12、出功率為5W時(shí)，電路整體效率80%。 （10分）（4）將臺(tái)式麥克風(fēng)與喇叭相隔1m背靠背放置，見(jiàn)圖2（a），使用電腦播放音樂(lè)作為音頻信號(hào)源。音頻功率放大器能通過(guò)麥克風(fēng)采集信號(hào)，經(jīng)功率放大電路送喇叭輸出，輸出的音頻信號(hào)清晰。 （5分）（5）設(shè)計(jì)并制作圖1所示的嘯叫檢測(cè)電路和嘯叫抑制電路，完善音頻功率放大器。要求： （15分）a）在不進(jìn)行嘯叫抑制時(shí)（圖1的選擇開(kāi)關(guān)K1連接A端，K2連接C端），將麥克風(fēng)與喇叭相隔1m面對(duì)面放置，見(jiàn)圖2（b），從小到大調(diào)整功率放大器的輸出功率，直到產(chǎn)生嘯叫時(shí)停止；b）嘯叫檢測(cè)電路能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所產(chǎn)生嘯叫，并計(jì)算嘯叫的頻率。實(shí)時(shí)顯示嘯叫頻率和相應(yīng)的功率放大器輸出功率；c）啟動(dòng)

13、嘯叫抑制電路（圖1的選擇開(kāi)關(guān)K1連接B端，K2連接D端），音頻功率放大器應(yīng)能有效抑制嘯叫，并正常播放音頻信號(hào)。（6）進(jìn)一步改進(jìn)嘯叫抑制電路。在保障無(wú)嘯叫的前提下，盡量提高音頻功率放大器的輸出功率；如果輸出功率達(dá)到5W功率，嘯叫抑制電路仍能正常工作，進(jìn)一步縮短面對(duì)面放置的麥克風(fēng)與喇叭之間的距離。 （30分）（7）其他。 （5分）（8）設(shè)計(jì)報(bào)告 （20分）項(xiàng) 目主要內(nèi)容滿分方案論證比較與選擇,方案描述3理論分析與計(jì)算系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)5電路與程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)組成，原理框圖與各部分的電路圖，系統(tǒng)軟件與流程圖5測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果完整性，測(cè)試結(jié)果分析5設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要，正文結(jié)構(gòu)規(guī)范，圖表的完整

14、與準(zhǔn)確性2總 分203說(shuō)明（1） 作品使用的麥克風(fēng)應(yīng)為臺(tái)式全向麥克風(fēng)，其靈敏度要大于 -45dBV/P，插頭直徑為3.5mm，輸出阻抗為1kW 2.2kW。關(guān)于麥克風(fēng)靈敏度的定義是饋給1Pa（94dB）的聲壓時(shí)，麥克風(fēng)輸出端的電壓（dBV）。有些麥克風(fēng)給出的靈敏度單位為dB/Bar，注意之間的轉(zhuǎn)換。（2） 作品使用的喇叭應(yīng)為組合紙盆方式的電動(dòng)式喇叭，額定功率為5W，額定阻抗為8W。（3） 麥克風(fēng)和喇叭可以直接購(gòu)買(mǎi)，在設(shè)計(jì)報(bào)告中必須附有所購(gòu)買(mǎi)的麥克風(fēng)和喇叭的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)或性能參數(shù)。（4） 作品要求拾音電路的輸入接口，以及功率放大電路連接到喇叭的接口必須外露，可方便進(jìn)行連接，以便測(cè)試時(shí)使用。（5）

15、作品評(píng)測(cè)由賽區(qū)統(tǒng)一準(zhǔn)備測(cè)試平臺(tái)，并統(tǒng)一使用由測(cè)試專(zhuān)家準(zhǔn)備的臺(tái)式麥克風(fēng)和喇叭進(jìn)行測(cè)試。（6） 作品要求（1）、（2）和（3）的指標(biāo)測(cè)試，使用音頻信號(hào)源外加正弦信號(hào)和外加8W純電阻負(fù)載的方式進(jìn)行測(cè)試。要求TPA3112D1的功率放大電路帶有LC濾波，輸出的正弦信號(hào)無(wú)明顯失真。（7） 作品要求（4）、（5）和（6）的指標(biāo)測(cè)試，使用電腦USB喇叭（功率不超過(guò)1W）播放音樂(lè)作為信號(hào)源，放置在距麥克風(fēng)20cm的位置。具體測(cè)試的框圖如圖2所示。電腦喇叭20cm 100cm功放喇叭電腦喇叭20cm 80cm功放喇叭（a） 作品基本部分（4）的測(cè)試（b）作品發(fā)揮部分的測(cè)試圖2：嘯叫抑制性能測(cè)試框圖2014 年T

16、I杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽E題：-型A/D轉(zhuǎn)換電路1任務(wù)設(shè)計(jì)并制作1階-調(diào)制器，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并制作-型A/D轉(zhuǎn)換電路，電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖1 - 型A/D轉(zhuǎn)換電路框圖2要求（1）設(shè)計(jì)并制作1階-調(diào)制器，具體電路框圖如圖2所示。圖中為2V。要求-調(diào)制器輸出的1位數(shù)據(jù)流為T(mén)TL電平，時(shí)鐘頻率自定。（12分）（2）利用（1）中制作的1階-調(diào)制器，設(shè)計(jì)并制作- 型A/D轉(zhuǎn)換電路。要求A/D轉(zhuǎn)換電路可設(shè)置工作于下列兩種模式： （32分）l 模式1，采樣頻率為100Hz，采樣位數(shù)為12位；l 模式2，采樣頻率為1600Hz，采樣位數(shù)為8位。（3）設(shè)計(jì)并制作-型A/D轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)顯示裝置。要求可以

17、顯示A/D轉(zhuǎn)換電路連續(xù)采樣數(shù)據(jù)波形，顯示的波形數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)不少于200點(diǎn)。同時(shí)，在波形上顯示一個(gè)光標(biāo)，移動(dòng)光標(biāo)時(shí)能顯示相應(yīng)波形點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)。 （6分）（4）改進(jìn)- 型A/D轉(zhuǎn)換電路的顯示裝置，要求能計(jì)算A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的采樣數(shù)據(jù)的方差，并實(shí)時(shí)顯示。方差的計(jì)算使用連續(xù)1秒的采樣數(shù)據(jù)直接計(jì)算。 （10分）（5）改進(jìn)-型 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)，盡量減小A/D轉(zhuǎn)換電路的本底噪聲和量化噪聲，提高- 型A/D轉(zhuǎn)換電路的采樣精度。實(shí)現(xiàn)- 型A/D轉(zhuǎn)換電路能工作于下列模式： （20分）l 模式3，采樣頻率為100Hz，采樣位數(shù)為16位，有效位數(shù)不少于13位。圖2 1階-調(diào)制器的結(jié)構(gòu)框圖（6）進(jìn)一步提高-型A/D

18、轉(zhuǎn)換電路的采樣速度。實(shí)現(xiàn)- 型A/D轉(zhuǎn)換電路能工作于下列模式： （15分）l 模式4，采樣頻率為1600Hz，采樣位數(shù)為16位，有效位數(shù)不少于13位。（7）其他自主發(fā)揮。 （5分）（8）設(shè)計(jì)報(bào)告 （20分）項(xiàng) 目主要內(nèi)容滿分方案論證比較與選擇，方案描述3理論分析與計(jì)算系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)5電路與程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)組成，原理框圖與各部分的電路圖，系統(tǒng)軟件與流程圖5測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果完整性，測(cè)試結(jié)果分析5設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要，正文結(jié)構(gòu)規(guī)范，圖表的完整與準(zhǔn)確性2總 分203說(shuō)明（1） 要求（1）中，要求減法器、積分電路、比較器和1位DAC分別用獨(dú)立電路實(shí)現(xiàn)，并在A、B、C、D信號(hào)處應(yīng)留有測(cè)試口，以

19、便對(duì)信號(hào)波形進(jìn)行觀察。圖3給出了各點(diǎn)的信號(hào)參考波形示意。圖3 1階-調(diào)制器中各點(diǎn)信號(hào)的波形示意（2） 要求（3）設(shè)計(jì)并制作采樣數(shù)據(jù)顯示裝置，可以使用自制的液晶顯示；也可以借助外部顯示設(shè)備，如示波器。但必須能顯示- 型A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的連續(xù)采樣數(shù)據(jù)，并能顯示采樣信號(hào)的波形。（3） 采樣數(shù)據(jù)的方差計(jì)算：將- 型A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的一組采樣數(shù)據(jù)，記為，計(jì)算其均值，則方差為：。2014年TI杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題F題：無(wú)線電能傳輸裝置1、 任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸裝置，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1 電能無(wú)線傳輸裝置結(jié)構(gòu)框圖2、 要求 （1）保持發(fā)射線圈與接收線圈間距離x =10cm

20、、輸入直流電壓U1=15V時(shí)，接收端輸出直流電流I2=0.5A，輸出直流電壓U28 V，盡可能提高該無(wú)線電能傳輸裝置的效率。（45分）（2）輸入直流電壓U1=15V，輸入直流電流不大于1A，接收端負(fù)載為2只串聯(lián)LED燈（白色、1W）。在保持LED燈不滅的條件下，盡可能延長(zhǎng)發(fā)射線圈與接收線圈間距離x。（45分）（3）其他自主發(fā)揮（10分）（4）設(shè)計(jì)報(bào)告（20分）項(xiàng) 目主要內(nèi)容分?jǐn)?shù)系統(tǒng)方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、方案比較與選擇 4理論分析與計(jì)算無(wú)線傳輸系統(tǒng)工作原理分析及計(jì)算6電路設(shè)計(jì)相關(guān)電路設(shè)計(jì)5測(cè)試測(cè)試結(jié)果及分析3設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要，正文結(jié)構(gòu)，公式與圖表的規(guī)范性2總分203、 說(shuō)明 （1） 發(fā)射與接收線

21、圈為空心線圈，線圈外徑均202cm；發(fā)射與接收線圈間介質(zhì)為空氣。（2） I2應(yīng)為連續(xù)電流。（3） 測(cè)試時(shí)，除15V直流電源外，不得使用其他電源。（4） 在要求（1）效率測(cè)試時(shí)，負(fù)載采用可變電阻器；效率。（5） 制作時(shí)須考慮測(cè)試需要，合理設(shè)置測(cè)試點(diǎn)，以方便測(cè)量相關(guān)電壓、電流。2014年TI杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題G題：簡(jiǎn)易風(fēng)洞及控制系統(tǒng)（高職）7. 任務(wù)設(shè)計(jì)制作一簡(jiǎn)易風(fēng)洞及其控制系統(tǒng)。風(fēng)洞由圓管、連接部與直流風(fēng)機(jī)構(gòu)成，如右所示。圓管豎直放置，長(zhǎng)度約40cm，內(nèi)徑大于4cm且內(nèi)壁平滑，小球（直徑4cm黃色乒乓球）可在其中上下運(yùn)動(dòng)；管體外壁應(yīng)有A、B、C、D等長(zhǎng)標(biāo)志線，BC段有1cm間隔的短標(biāo)志線；可

22、從圓管外部觀察管內(nèi)小球的位置；連接部實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)與圓管的氣密性連接，圓管底部應(yīng)有防止小球落入連接部的格柵?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)小球在風(fēng)洞中的位置控制。8. 要求（11） 小球置于圓管底部，啟動(dòng)后5秒內(nèi)控制小球向上到達(dá)BC段，并維持5秒以上。（20分）（12） 當(dāng)小球維持在BC段時(shí)，用長(zhǎng)形紙板（寬度為風(fēng)機(jī)直徑的三分之一）遮擋風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口，小球繼續(xù)維持在BC段。（10分）（13） 以C點(diǎn)的坐標(biāo)為0cm、B點(diǎn)的坐標(biāo)為10cm；用鍵盤(pán)設(shè)定小球的高度位置（單位：cm），啟動(dòng)后使小球穩(wěn)定地處于指定的高度3秒以上，上下波動(dòng)不超過(guò)1cm。（10分）（14） 以適當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)時(shí)顯示小球的高度位置及小球維持

23、狀態(tài)的計(jì)時(shí)。（10分）（15） 小球置于圓管底部，啟動(dòng)后5秒內(nèi)控制小球向上到達(dá)圓管頂部處A端，且不跳離，維持5秒以上。（10分）（16） 小球置于圓管底部，啟動(dòng)后30秒內(nèi)控制小球完成如下運(yùn)動(dòng)：向上到達(dá)AB段并維持35秒，再向下到達(dá)CD段并維持35；再向上到達(dá)AB段并維持35，再向下到達(dá)CD段并維持35；再向上沖出圓管（可以落到管外）。（20分）（17） 風(fēng)機(jī)停止時(shí)用手將小球從A端放入風(fēng)洞，小球進(jìn)入風(fēng)洞后系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，控制小球的下落不超過(guò)D點(diǎn)，然后維持在BC段5秒以上。（10分）（18） 其他自主發(fā)揮設(shè)計(jì)。（10分）（19） 設(shè)計(jì)報(bào)告。（20分）項(xiàng) 目主要內(nèi)容分?jǐn)?shù)系統(tǒng)方案方案比較，方案描述5設(shè)計(jì)

24、與論證風(fēng)洞控制實(shí)現(xiàn)方法電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算8測(cè)試測(cè)試方法與測(cè)試結(jié)果5設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要，正文結(jié)構(gòu)完整性、內(nèi)容規(guī)范性2小計(jì)209. 說(shuō)明（1） 題中“到達(dá)XX段”是指，小球的整體全部進(jìn)入該段內(nèi)；（2） 題中“維持”是指，在維持過(guò)程中小球整體全部不越過(guò)該段的端線；（3） 小球的位置以其中心點(diǎn)為準(zhǔn)（即小球的上沿切線向下移2cm，或下沿切線向上移2cm）；（4） 直流風(fēng)機(jī)的供電電壓不得超過(guò)24V，注意防止風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)可能造成的傷害；可在圓管及其周?chē)O(shè)置傳感器檢測(cè)管內(nèi)小球的位置；可將圓管、連接部與直流風(fēng)機(jī)安裝在硬質(zhì)板或支架上，以便于使圓管保持豎直狀態(tài)，并保持風(fēng)洞氣流通暢。（5） 每一個(gè)項(xiàng)目最多進(jìn)行三次測(cè)試；對(duì)于任何測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)試專(zhuān)家可要求進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。（6） 風(fēng)洞制作方法參考：圓管長(zhǎng)度約40cm，可以選用透明的有機(jī)玻璃（或亞克力材料）圓管，也可以選用不透明的PVC圓管。圓管的內(nèi)直徑必須大于40mm，保證小球（直徑為40mm的乒乓球）在管內(nèi)能夠自由運(yùn)動(dòng)。如果選用不透明的PVC圓管，為了能夠方便直觀地觀察管內(nèi)小