合肥學(xué)院第十屆愛默爾杯電子設(shè)計競賽題目(DOC)

1、合肥學(xué)院第十屆“愛默爾杯”電子設(shè)計競賽題目合肥學(xué)院第十屆電子設(shè)計競賽于2014年4月25日8:004月28日16:00進行，參賽隊從附件中 任選一題 完成實物的制作及設(shè)計報告書。A 題 UPS 不間斷供電系統(tǒng)的設(shè)計B 題 射頻寬帶放大器C 題 正弦信號失真度儀D 題遙控調(diào)光控制器E 題 雙翼平衡桿F 題 基于單片機的紙張點數(shù)器的設(shè)計與實現(xiàn)G 題 函數(shù)信號發(fā)生器H 紅外莫爾斯密碼鎖A UPS 不間斷供電系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個不間斷UPS供電系統(tǒng)，輸入電源為24V交流電，經(jīng)過整流、蓄電池 充電，在輸入端斷電的情況下，仍然能夠輸出穩(wěn)定的交流電供給負載。圖1 UPS結(jié)構(gòu)示意圖一要求1.基本要求1）負載

2、端與市電輸入端處于優(yōu)良的”電隔離 狀態(tài)之中、輸出波形好、輸出電壓 質(zhì)量高、無論負載突變或負載穩(wěn)定時均呈現(xiàn)優(yōu)異的帶載特性。2）市電經(jīng)過降壓轉(zhuǎn)變?yōu)?4V交流電，輸出端輸出12V,頻率為50Hz的交流電。3）輸入端斷電后，輸出持續(xù)穩(wěn)定供電時間為20分鐘。負載為50歐姆的純電阻。2.發(fā)揮部分1）在輸入電壓不變的情況下，輸出電壓為24V，頻率為50Hz ,2）要求UPS的效率為50%以上，輸出電壓的頻率范圍為49.9Hz-50.1Hz。3）輸出端持續(xù)供電時間為30分鐘。4）其它三說明1、可以使用整流和逆變的芯片，但不能使用整流和逆變現(xiàn)成的模塊。2、市電供電時要用隔離變壓器降壓到24V。四.評分標準項目得

3、分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證，理 論分析與計算，電路圖及有關(guān)設(shè)計文件，測試 方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析50輸出端輸出12V,頻率為50Hz的交流電20輸出持續(xù)穩(wěn)定供電時間為20分鐘20經(jīng)過降壓轉(zhuǎn)變?yōu)?4V交流電10輸入-輸出市電正常 一市電故障總分100發(fā)揮部分完成第（1）項10完成第（2）項20完成第（3）項10其它10總分50主要器件：蓄電池、整流模塊，逆變模塊，24V 的隔離變壓器B 射頻寬帶放大器一、 任務(wù)設(shè)計并制作一個射頻寬帶放大器。二、 要求1. 基本要求(1) 電壓增益Av20dB,輸入電壓有效值Ui200mV輸出信號波形無明顯失真。(3) 放大器BW-

4、3dB的下限頻率fL20MH?并要求在1MH15MHZ頻帶內(nèi)增益起伏w1dB0(4) 放大器的輸入阻抗=50,輸出阻抗=50。2. 發(fā)揮部分(1) 電壓增益Av40dB,輸入電壓有效值Uiw10mV Av在040dB范圍內(nèi)可 調(diào)。(2) 在Av40dB時，輸出端噪聲電壓的峰峰值UoNpW100mV(3) 放大器BW-3dB的下限頻率fLw0.3MHz,上限頻率fH60MH?并要求在1MH50MHz頻帶內(nèi)增益起伏w1dB。該項目要求在Av40dB (或可達到的最高 電壓增益點)，最大輸出正弦波電壓有效值Uo1V,輸出信號波形無明顯失真條 件下測試。(4) 最大輸出正弦波電壓有效值Uo1V,輸出信

5、號波形無明顯失真。(5)其他(例如進一步提高放大器的增益、帶寬等)。三、 說明1.要求負載電阻兩端預(yù)留測試端子。最大輸出正弦波電壓有效值應(yīng)在R_=50條件 下測試(要求RL阻值誤差w5%,如負載電阻不符合要求，該項目不得分。2.評測時參賽隊自備一臺220V交流輸入的直流穩(wěn)壓電源。3.建議的測試框圖如圖1所示，可采用點頻測試法。射頻寬帶放大器幅頻特性 示意圖如圖2所示。圖 2 幅頻特性示意圖四、評分標準設(shè)計 報告項目主要內(nèi)容分數(shù)系統(tǒng)方案比較與選擇 方案描述2理論分析 與計算寬帶放大器設(shè)計 頻帶內(nèi)增益起伏控制 射頻放大器穩(wěn)定性 增益調(diào)整8電路與程 序設(shè)計電路設(shè)計 程序設(shè)計4測試方案 與測試結(jié)果測試

6、方案及測試條件 測試結(jié)果完整性 測試結(jié)果分析4設(shè)計報告 結(jié)構(gòu)及規(guī) 范性摘要設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu) 圖表的規(guī)范性2總分20基本要求完成(1)19完成(2)10完成(3)21總分50發(fā)揮 部分完成(1)18完成(2)2完成(3)16完成(4)6其他8總分50C 正弦信號失真度儀一、任務(wù)設(shè)計并制作一臺正弦信號失真度儀。一、要求1.基本要求(1) 被測輸入正弦信號的頻率范圍為20Hz100Hz;(2) 輸入信號的峰峰值范圍為0.5v2.5v;(3) 測量失真度范圍為0.1%99.9%分辨率為0.1%;(4) 測量輸入正弦信號的頻率，范圍為20.0Hz100Hz,分辨率為0.1Hz2.發(fā)揮部分(1)擴大測量

7、失真度的頻率范圍：10Hz100KHz(2) 與計算機連接，信號波形和測試結(jié)果可以在計算機上顯示；(3) 同時接收兩路信號，并將其定義某一負載的電壓信號和電流信號，測試出平均功率和功率因數(shù)；(4) 能夠有效值的方式顯示輸入信號的幅值；(5) 其它。三、評分標準項目得分設(shè)計報告設(shè)計方案與論證5分理論分析與軟件說明5分主要電路說明、測試方法6分數(shù)據(jù)、結(jié)果分析4分合計20分基本部分完成1項：25分完成2項：10分完成3項：5分完成4項5分合計50分發(fā)揮部分完成1項15分完成2項10分完成3項10分完成4項10分其它5分合計50分D 遙控調(diào)光控制器一、任務(wù)設(shè)計并制作一個帶遙控器的智能調(diào)光控制系統(tǒng),實現(xiàn)

8、要求中給定的控制功能。系統(tǒng)框圖如下圖 1 系統(tǒng)框圖一、要求1、基本要求1、 遙控器的遙控距離大于 7 米。2、 遙控器不少于 6 個感應(yīng)觸摸按鍵。3、 負載 L 為 40W/60W 白熾燈。4、 各個按鍵的功能及調(diào)光效果，如表1 所示。5、 根據(jù)自然光照強度自動調(diào)節(jié)調(diào)光百分比，自然光暗時可自動調(diào)亮，自然光亮?xí)r刻自動調(diào)暗或關(guān)閉。（該功能可使能/屏蔽）。6、 可任意設(shè)置軟啟動時間（軟啟動時間：燈光從 0%（ 100%）漸變到 100%（ 0%）的 時間。單位：s 時間范圍：0-100 秒，參數(shù)設(shè)置方式自定）7、 可任意設(shè)置最小亮度值，當漸變調(diào)暗至最小門限值時燈光保持在最小亮度值。（參數(shù)設(shè)置方式自定

9、）2、發(fā)揮部分1、 增加負載回路數(shù)，至少 3 路白熾燈，實現(xiàn)分別設(shè)置參數(shù)和控制。2、 設(shè)計調(diào)光部分的保護電路（提供原理圖）。3、 漸變過程燈光變化平滑。4、 其他發(fā)揮部分。表 1 :按鍵功能及對應(yīng)調(diào)光效果按鍵 1白熾燈打開，亮度 100%按鍵 2白熾燈關(guān)閉，亮度 0%按鍵 3白熾燈打開，亮度 60%按鍵 4白熾燈打開，亮度 30%按鍵 5按著按鍵白熾燈漸變暗，松開按鍵后亮度為當前松開按鍵時的亮度按鍵 6按著按鍵白熾燈漸變亮，松開按鍵后亮度為當前松開按鍵時的亮度三、評分標準項目得分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證， 理論分析與計算，電路圖及有關(guān)設(shè)計文件， 測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測

10、試結(jié)果分 析50實際制作完成情況(基本要求)50發(fā)揮部分完成第 1 項20完成第 2 項15完成第 3 項5完成第 4 項10四、供參考選擇的元器件(1) STC89S52 1 片(2)HC0038 1 個(3)BTA161 個(4) 電阻、電容、導(dǎo)線若干E.雙翼平衡桿一.任務(wù)設(shè)計一種雙翼平衡桿，按照要求控制雙翼風(fēng)機，達到平衡桿平衡、以及按照 設(shè)定角度傾斜平衡。雙翼平衡桿示意圖如下：一要求1.基本要求（1） 雙翼電機自靜止狀態(tài)啟動，達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（調(diào)節(jié)時間不超過30秒），并保 持水平平衡。（2）能顯示左右風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。（3） 在平衡桿任意點加載砝碼后，能恢復(fù)雙翼水平平衡態(tài)（調(diào)節(jié)時間不超過30秒），

11、并保持平衡。（3）可有三次啟動機會，執(zhí)行任務(wù)限時為5分鐘，超過時間即為失敗。2.發(fā)揮部分（1）可設(shè)定平衡桿傾斜角度（角度范圍：0度60度）。（2）在設(shè)定角度處雙翼達到平衡態(tài)（調(diào)節(jié)時間不超過30秒），并保持平衡。（3）顯示達到平衡態(tài)的時間。（4） 隨機在平衡桿加入沖激擾動，雙翼能自動恢復(fù)平衡態(tài)（調(diào)節(jié)時間不超過30秒），并保持平衡。（5）其他三說明1.平衡桿長度自擬，不大于120CM2.支撐桿高度自擬。3.不能使用人工遙控四.評分標準項目得分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證，理 論分析與計算，電路圖及有關(guān)設(shè)計文件，測試 方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析50雙翼電機自靜止狀態(tài)啟動，達到

12、穩(wěn)定轉(zhuǎn)速(調(diào)節(jié) 時間不超過 30 秒)，并保持水平平衡。20顯示左右風(fēng)機的轉(zhuǎn)速10在平衡桿任意點加載砝碼后，能恢復(fù)雙翼水平平 衡態(tài)(調(diào)節(jié)時間不超過 30 秒)，并保持平衡。20總分100發(fā)揮部分完成第(1)項10完成第(2)項10完成第(3)項10完成第(4)項15其它5總分50F 基于單片機的紙張點數(shù)器的設(shè)計與實現(xiàn)一、任務(wù)紙張的清點在許多場合下都是必須要做的一項工作，又快又準確地清點紙張 的數(shù)量對于任何人來說都不是一件輕松的事情。 因此有必要設(shè)計一個能夠自動清 點紙張的裝置，來代替人們的這項工作，從而使人們從這項枯燥的工作中解脫出 來。一、要求筆尖劃過一疊錯開的紙的邊緣是會產(chǎn)生聲音的， 通過

13、對這種聲音進行分析可 以看出，每劃過一張紙，都會產(chǎn)生一組聲音脈沖。利用單片機對聲音脈沖組進行 計數(shù)，就可以知道劃過的紙張的數(shù)目。基于以上原理，該裝置要滿足下述要求：1.基本要求(1數(shù)碼管或液晶屏顯示紙張的數(shù)目；(2) 誤差在5%以內(nèi)。2.發(fā)揮部分(1該裝置盡可能的小巧輕便；(2) 能夠語音播報紙張的數(shù)目；(3) 能用其他方法實現(xiàn)紙張的自動清點。三、說明（1）所有的元器件自由選擇；（2）設(shè)計報告正文中應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程 圖、主要的測試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的 測試結(jié)果用附件給出。四、評分標準項目基本內(nèi)容分數(shù)設(shè)計報告設(shè)計報告結(jié)構(gòu)4設(shè)計報告格式2設(shè)計報告

14、正文14小計20基本要求實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項10完成第（2）項20完成第（3）項（原理正確即可，不必做出實物）15其他5小計50總分120G 函數(shù)信號發(fā)生器、任務(wù)設(shè)計并制作一臺函數(shù)信號發(fā)生器，在給定2V 電源電壓條件下，設(shè)計 并制作一個正弦波信號源。其系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1函數(shù)信號發(fā)生器方框圖一、要求1基本要求(1) 函數(shù)信號發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波周期性波形；(2) 輸出信號頻率在100Hz100kHz范圍內(nèi)可調(diào),輸出信號頻率穩(wěn)定度優(yōu) 于10-3;(3) 在1k負載條件下，輸出信號的電壓峰-峰值Vopp在05V范圍內(nèi)可 調(diào)；(4) 可實時顯示輸出信號的類型、幅度、頻率和頻率

15、步進值；(5) 輸出信號波形無明顯失真；(6) 自制穩(wěn)壓電源。2發(fā)揮部分(1)將輸出信號頻率范圍擴展為100KHz10MHz，輸出信號頻率可分段 調(diào)節(jié)：在100Hz1kHz范圍內(nèi)步進間隔為1Hz；在1kHz10MHz范 圍內(nèi)步進間隔為100Hz。頻率值可通過鍵盤進行設(shè)置；(2) 在501負載條件下，輸出信號的電壓峰-峰值Vopp在05V范圍內(nèi)可 調(diào)，調(diào)節(jié)步進間隔為0.1V，輸出信號的電壓值可通過鍵盤進行設(shè)置；(3) 可顯示輸出信號的波形；使之能產(chǎn)生三角波、鋸齒波和方波信號，(4) 其他。三、說明(1) 設(shè)計制作中不能夠采用DDS芯片。(2) 設(shè)計報告正文應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要

16、流程圖和 主要的測試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結(jié) 果可用附件給出。四、評分標準項目滿分設(shè)計報告系統(tǒng)方案10理論分析與計算10電路與程序設(shè)計(最好用Multisim軟件)20測試方案與測試結(jié)果5設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性5總分50基本要求部分實際制作完成完成第（1）（2）項20完成第（3）項10完成第（4）項10完成第（5）項5完成第（6）項5發(fā)揮 部分完成第（1）項20完成第（2）項10完成第（3）項15其他5總分50H 紅外莫爾斯密碼鎖一、任務(wù)設(shè)計制作一個基于紅外傳輸?shù)哪獱査姑艽a鎖。 先在接收端預(yù)置2位BCD密碼, 發(fā)射端通過莫爾斯碼輸入兩位十進制數(shù)字密碼，經(jīng)紅外調(diào)制輸出，接

17、收端接收紅 外信號后解調(diào)，若與所設(shè)密碼一致，則綠色指示燈亮表明處于開鎖狀態(tài)， 否則紅 色指示燈亮表明處于鎖定狀態(tài)。其系統(tǒng)方框圖如下：發(fā)射端:、要求1.基本要求（1）發(fā)射端由自制+12V電源供電，接收端由電池供電（2）該密碼鎖密碼由兩位十進制數(shù)字組成，密碼設(shè)定端具有密碼設(shè)定輸入開 始和結(jié)束按鍵。密碼鎖的初始密碼由接收端的0和1兩個按鍵以BCD碼形式設(shè)定， 設(shè)系統(tǒng)初始密碼為11。（3） 自制正弦信號發(fā)生器， 產(chǎn)生的載波頻率為40kHz（允許土1kHz誤差），通過 紅外發(fā)光管發(fā)射。（4） 接收端由紅外二極管接收紅外信號， 經(jīng)過解碼，使輸出能夠正確指示開鎖。 若使發(fā)射端振蕩器停振，則接收器輸出指示為鎖

18、定狀態(tài)。接收距離大于20cm。2、發(fā)揮部分（1） 任意預(yù)設(shè)2位的數(shù)字密碼，密碼設(shè)定范圍為00-99。由接收端的0和1兩 個按鍵以BCD碼形式設(shè)定，密碼設(shè)定應(yīng)具有輸入開始和結(jié)束按鍵。（2）發(fā)射端密碼輸入具有輸入開始和結(jié)束按鍵。密碼鎖通過在發(fā)射機輸入端設(shè)置兩個按鍵分別輸入莫爾斯電碼的點和劃來實現(xiàn)兩位數(shù)字密碼的輸入。綠色輸入指示燈亮表示可開始進行一次1位數(shù)字輸入，每個數(shù)字的輸入時間不超過6秒。要求按鍵自動產(chǎn)生“點”的波形為0.1ms低電平，“劃”為0.3 ms低電平， 一個數(shù)字中的點和劃間隔為0.2 ms高電平；數(shù)字之間的間隔為0.4 ms高電平。（3） 將莫爾斯密碼信號對自制40kHz（允許土500Hz誤差）載波進行ASK調(diào)制。 可自定義信號傳輸協(xié)議，每幀信號不超過50bit。（4） 將已調(diào)制的信號通過紅外發(fā)光管發(fā)射。（5）接收端接收紅外信號，經(jīng)放大，可觀測經(jīng)莫爾斯電碼調(diào)制后的輸入波形。（6） 接收端接收紅外信號后解調(diào)，若與所設(shè)密碼一致，則綠色指示燈亮表明處 于開鎖狀態(tài)，否則紅色指示燈亮表明處于鎖定狀態(tài)。增加接收距離，要求大于1m。允許三次輸入密碼測試。（7）其他。三、說明1、紅外收發(fā)不得使用成品的紅外收發(fā)模塊，只能使用紅外收發(fā)管。2、發(fā)揮部分（2）中莫爾斯密碼采用短碼形式，密碼對應(yīng)表如下，數(shù)字12345密碼數(shù)字67890密碼* iB 1四、評分