電子大賽命題

1、2011年山東科技大學(xué)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽試題數(shù)控電壓源（A題）一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡易數(shù)控穩(wěn)壓電源。 二、要求（一）基本要求在輸入直流電壓變化范圍+3V+12V 的條件下： （1）輸出要求： a. 輸出電壓：0V到+10V/DC可調(diào)，步進(jìn)為0.1V，誤差的絕對值小于1%； b. 最大輸出電流：1A； c. 電壓調(diào)整率小于1%（輸入電壓變化范圍+3V+12V，滿載）； d. 負(fù)載調(diào)整率小于1%（輸出電壓為+9V，負(fù)載電流變化范圍0.1A1A）； e. 紋波電壓（峰-峰值）小于輸出電壓的0.5%（滿載時(shí)）； （2） 電路效率大于70%（滿載時(shí)） 。 （二）發(fā)揮部分 （1） 電路效率大于85%，紋

2、波電壓（峰-峰值）小于輸出電壓的0.2%； （2） 增加輸出過載保護(hù)（大于1.2A）、輸入過壓保護(hù)（大于+13V），均提供報(bào)警指示；（3） 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)輸出電壓、輸出電流的測量電路，并能實(shí)時(shí)顯示測量值，要求測量誤差的絕對值小于1%； 皮（4） 其它特色與創(chuàng)新。三、評分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng) 目應(yīng)包括的主要內(nèi)容或考核要點(diǎn)滿 分設(shè)計(jì)報(bào)告方案論證DC-DC主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；控制方法及實(shí)現(xiàn)方案；提高效率的方法及實(shí)現(xiàn)方案8電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算主電路器件的選擇及參數(shù)計(jì)算；控制電路設(shè)計(jì)；效率的分析及計(jì)算；保護(hù)電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算；人機(jī)接口的設(shè)計(jì)20測試方法與數(shù)據(jù)測試方法；測試儀器；測試數(shù)據(jù)(著重考查方法的正確性以及數(shù)據(jù)是否全

3、面、準(zhǔn)確)10測試結(jié)果分析與設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較、分析，并提出改進(jìn)方法5電路圖及設(shè)計(jì)文件重點(diǎn)考查完整性、規(guī)范性7總分50基本要求實(shí)際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項(xiàng)15完成第（2）項(xiàng)15完成第（3）項(xiàng)15其他特色與創(chuàng)新5總分50四、說明基本要求b中輸出電流的測量以10歐負(fù)載為準(zhǔn)，在滿電壓10V的輸出情況，10歐負(fù)載下，輸出的電流為1A。需要測量儀器：高頻交流毫伏表（測量紋波電壓）、電流表（測量輸出電流）、10歐電阻負(fù)載（基本要求b測量）；測量負(fù)載調(diào)整率需要一個(gè)功率10W以上，阻值為100歐可調(diào)的滑動電阻器或者電阻箱。程控音頻濾波器（B題）一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)音頻濾波器。放大器增益、邊界頻率

4、等參數(shù)可設(shè)置。二、要求1基本要求（1）輸入信號幅度為100mV，電壓增益3dB步進(jìn)可調(diào)，可調(diào)增益范圍-1818dB。（2）濾波器為低通濾波器，其-3dB通帶截止頻率fc在1KHz10kHz范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)的頻率步進(jìn)為1KHz，2fc處衰減大于30dB, RL=1kW。（3）電壓增益與截止頻率的誤差均不大于10%。（4）有參數(shù)設(shè)置和顯示功能。2. 發(fā)揮部分（1）輸入信號幅度為100mV，電壓增益1dB步進(jìn)可調(diào)，可調(diào)增益范圍-2020dB。（2）濾波器為帶通濾波器，其-3dB通帶截止頻率fc1在100Hz500Hz范圍內(nèi)可調(diào)，頻率步進(jìn)為100Hz，-3dB通帶截止頻率fc2在1KHz5kHz范圍內(nèi)

5、可調(diào)，頻率步進(jìn)為1KHz；0.5 fc1和2fc2處衰減大于30dB, RL=1kW。（3）其他。三、評分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目主要內(nèi)容滿分系統(tǒng)方案方案比較、設(shè)計(jì)與論證10理論分析與計(jì)算10電路設(shè)計(jì)10測試方案與測試結(jié)果（1）測試儀器（2）測試方法（3）測試數(shù)據(jù)與分析10設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性（1）摘要（2）內(nèi)容完整、層次清楚、重點(diǎn)突出、詳略得當(dāng)（3）圖、表、公式的規(guī)范性10總分50基本要求實(shí)際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項(xiàng)20完成第（2）項(xiàng)20其他特色和創(chuàng)新10總分50四、說明1電源可用成品，其它硬件部分可自制，也可用單元模塊。2設(shè)計(jì)報(bào)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

6、、主要的測試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序、完整的測試結(jié)果用附件給出。電子防丟器（C題）一、基本要求1制作無線發(fā)射、接收裝置各一個(gè)，其中一個(gè)置于錢包（或手機(jī)）(假設(shè)為A部分)，另一個(gè)隨身攜帶(假設(shè)為B部分)。正常條件下，不報(bào)警。當(dāng)發(fā)射接收模塊相距大于某范圍（35米）時(shí)，表示錢包或手機(jī)已經(jīng)被人偷走，另一半裝置報(bào)警，在該范圍內(nèi)則不報(bào)警。2A、B部分工作電壓不大于5V，工作電流不超過20mA。3天線長度不超過25cm。4發(fā)射功率不得超過20mW。二、擴(kuò)展功能1制作多套裝置(實(shí)際制作兩套)，要求不同的發(fā)射模塊能唯一識別對應(yīng)的接收模塊，而不受其它模塊干擾。2采用3V紐扣電池供電。3報(bào)警距離可調(diào)。4

7、提出論證并實(shí)現(xiàn)低功耗方案。（要求方案合理可行。例如采用間歇工作方式，就需要提出有效的同步措施和握手規(guī)范等）。三、評分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目主要內(nèi)容滿分系統(tǒng)方案總體方案設(shè)計(jì)6理論分析與計(jì)算收發(fā)電路的通訊方式發(fā)射電路分析接收電路分析9電路與程序設(shè)計(jì)發(fā)射電路設(shè)計(jì)計(jì)算接收電路設(shè)計(jì)計(jì)算總體電路圖通訊協(xié)議和工作模式設(shè)計(jì)19測試方案與測試結(jié)果調(diào)試方法與儀器測試方法和步驟測試結(jié)果分析8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8總分50基本要求實(shí)際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項(xiàng)10完成第（2）項(xiàng)10完成第（3）項(xiàng)10完成第（4）項(xiàng)10其他特色和創(chuàng)新10總分50四、說明1、驗(yàn)收時(shí)需要測量電流，請

8、在電源處預(yù)留出測試端。2、發(fā)射功率在50歐假負(fù)載上測定。3、擴(kuò)展功能第一部分要求識別ID可變，即：假設(shè)目前裝置甲的發(fā)射模塊A能識別接收模塊B，裝置乙的發(fā)射模塊能C別接收模塊D；要求通過按鍵或者其它設(shè)定能使模塊D能識別模塊A，模塊B能識別模塊C。4、不得采用現(xiàn)成的無線發(fā)射接收的模塊。IC卡智能水表（D題）一、任務(wù)設(shè)計(jì)、制作一個(gè)可采集水表流量的IC卡預(yù)付費(fèi)水表。二、要求1基本要求（1）機(jī)械與電子同時(shí)計(jì)量，計(jì)量誤差小于0.1%；（2）顯示功能：顯示剩余水量、累計(jì)用水量、累計(jì)購水量、電池欠壓提示、閥開、閥關(guān)；顯示位數(shù)一位小數(shù)，不低于四位整數(shù)；具有錯(cuò)誤提示功能（錯(cuò)誤信息提示如下表所示）；故障編號故障名稱

9、處理流程說明01水量采集裝置損壞關(guān)閥02水量采集裝置干擾關(guān)閥用戶卡可清除，清除前判斷故障是否已排除03水流反向關(guān)閥04電源欠壓關(guān)閥用戶卡可清除，清除前判斷故障是否已排除05插卡錯(cuò)誤報(bào)警06非有效卡報(bào)警07卡密碼錯(cuò)報(bào)警08達(dá)到報(bào)警水量報(bào)警/關(guān)閥延時(shí)開用戶卡可清除，清除前判斷故障是否已排除（可用水量>報(bào)警水量）09達(dá)到關(guān)閥水量報(bào)警/關(guān)閥用戶卡可清除，清除前判斷故障是否已排除(可用水量>關(guān)閥水量)（3）低功耗設(shè)計(jì)，元器件選型及控制原理滿足低功耗設(shè)計(jì)要求；（4）控制功能：開關(guān)閥功能，根據(jù)剩余水量實(shí)現(xiàn)開閥、關(guān)閥功能。報(bào)警提示功能，設(shè)置兩級報(bào)警功能，能夠通過設(shè)置卡設(shè)置一級報(bào)警水量，當(dāng)用戶剩余水

10、量到達(dá)一級報(bào)警水量時(shí)，關(guān)閥并常顯提示用戶余量到達(dá)一級報(bào)警值，用戶插入用戶卡可用完剩余水量，直至到達(dá)剩余水量為0（二級報(bào)警水量），關(guān)閥。電池電壓低于規(guī)定值，自動關(guān)閥，并作相應(yīng)提示更換電池。2發(fā)揮部分（1）設(shè)置防磁攻擊功能，當(dāng)有外強(qiáng)磁靠近水表時(shí)自動關(guān)閥，去除強(qiáng)磁后插入用戶卡可恢復(fù)；（2）具有電子時(shí)鐘，可實(shí)現(xiàn)階梯水價(jià)計(jì)量（可分兩級，中午11：30-13：00及下午5：30-7：00為一級水價(jià)，其它時(shí)間段為二級水價(jià)）；（3）每周自動開關(guān)閥一次，以防銹蝕及保養(yǎng)電池；（4）其他。三、評分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目主要內(nèi)容分?jǐn)?shù)系統(tǒng)方案比較與選擇方案描述5理論分析與計(jì)算低功耗設(shè)計(jì)15電路與程序設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)10

11、測試方案與測試結(jié)果測試方案及測試條件測試結(jié)果完整性測試結(jié)果分析12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8總分50基本要求實(shí)際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項(xiàng)10完成第（2）項(xiàng)20完成第（3）項(xiàng)10其他10總分50四、說明1不能購買市場銷售的成品。2設(shè)計(jì)報(bào)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。單相功率因數(shù)監(jiān)測與補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（E題）一、設(shè)計(jì)任務(wù)制作一個(gè)單相功率因數(shù)監(jiān)測與補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。能夠?qū)ω?fù)載補(bǔ)償前后的電壓、電流、功率、功率因數(shù)進(jìn)行測量，并能按要求進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。 模擬感性負(fù)載額

12、定電壓為220V,由電阻、電感并聯(lián)構(gòu)成, P=20100W, QL=20100VAR，電阻、電感分段可調(diào)。二、要求1基本要求（1）自制感性模擬負(fù)載額定電壓為220V,由電阻、電感串聯(lián)構(gòu)成, P=20100W, QL=20100VAR可調(diào)。（2）監(jiān)測單元的具體要求如下:測量并顯示自制負(fù)載電壓、電流、誤差的絕對值小于2%;測量并顯示電源頻率,誤差的絕對值小于0.5%;測量并顯示無補(bǔ)償時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功率因數(shù)、有功和無功功率,誤差的絕對值小于3%。（3）功率因數(shù)補(bǔ)償單元能在自制負(fù)載變化的情況下自動進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償,使功率因數(shù)大于滿足：0.851。補(bǔ)償效果越精確越好。2發(fā)揮部分（1）補(bǔ)償后功率因數(shù)目標(biāo)自動

13、設(shè)定0.750.95之間；（2）測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的有功功率,無功功率和功率因數(shù),誤差絕對值小于2%；（3）補(bǔ)償電容在投入時(shí)無明顯沖擊；（4）測量、記錄并顯示補(bǔ)償電容變化時(shí)電流的瞬間響應(yīng),要求采樣頻率大于3kHz,記錄長度不小于0.3秒；（5）其他。三、評分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng) 目滿分基本要求設(shè)計(jì)與總結(jié)報(bào)告：方案比較、設(shè)計(jì)與論證，理論分析與計(jì)算，電路圖及有關(guān)設(shè)計(jì)文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。50實(shí)際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項(xiàng)15完成第（2）項(xiàng)15完成第（3）項(xiàng)10完成第（4）項(xiàng)10完成第（5）項(xiàng)5太陽能LED路燈照明系統(tǒng)（F題）一、任務(wù)設(shè)計(jì)一種太陽能LED路燈控制器，具有太陽能對蓄電池

14、充電和LED路燈照明功能，且具過充電、過放電保護(hù)、根據(jù)白天晚上亮度自動啟動和關(guān)閉LED燈、LED準(zhǔn)恒流控制等功能。二、要求1基本要求采用小型太陽能板、12V蓄電池、LED路燈和控制器構(gòu)成太陽能LED燈照明系統(tǒng)。1）控制器制作，要求控制器具有以下基本功能：（1）太陽能對蓄電池充電，效率越高越好。充電電流最大1A，調(diào)試時(shí)，可用電壓與電阻串聯(lián)來模擬天陽能電池板。（2）控制LED燈，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)恒流供電照明，指標(biāo)自定。測試時(shí)，在在不同電壓下測試恒流效果。LED燈電流0.12A。（3）過充電保護(hù)，保護(hù)值：蓄電池電壓=14.3V±0.1V（4）過放電保護(hù)，保護(hù)值：蓄電池電壓=10.5V±0.

15、1V（5）根據(jù)白天和晚上亮度自動啟動和關(guān)閉LED燈。2）自制LED燈，要求LED燈額定電壓12V,0.12A。3）實(shí)驗(yàn)測試：（1）根據(jù)測試數(shù)據(jù)畫出充電曲線： u(t) = f(t)i(t) = f(t)(以同一時(shí)間軸畫在同一張圖上)（2）接入LED燈后的放電曲線：u(t) = f(t)i(t) = f(t)(以同一時(shí)間軸畫在同一張圖上)（3）測試過充電保護(hù)動作值。（4）測試過放電保護(hù)動作值。2發(fā)揮部分（1）提高LED燈恒流精度，要從理論和測試數(shù)據(jù)兩方面說明。（2）提高充電和供電效率，要從理論和測試數(shù)據(jù)兩方面說明。（3）增加定時(shí)控制功能。（4）增加遙控功能。三、評分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng) 目滿分基本要求設(shè)計(jì)與總

16、結(jié)報(bào)告：方案比較、設(shè)計(jì)與論證，理論分析與計(jì)算，電路圖及有關(guān)設(shè)計(jì)文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。50實(shí)際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項(xiàng)15完成第（2）項(xiàng)15完成第（3）項(xiàng)10完成第（4）項(xiàng)10基于FPGA技術(shù)的乒乓球游戲（G題）一、任務(wù)用FPGA平臺結(jié)合SOPC技術(shù)構(gòu)造一個(gè)乒乓球游戲機(jī)。FPGA通過兩條I/O信號輸出兩組脈寬調(diào)制波，經(jīng)過低通濾波器提取脈寬調(diào)制的均值電壓，均值電壓采用ADC采集后，通過LED點(diǎn)陣（64*16或更大）或LCD顯示其軌跡，如下圖示。二、要求1基本要求 （1）構(gòu)造兩組無源低通濾波器，使得FPGA可以用脈寬調(diào)制方式控制球的位置；（2）用給定的運(yùn)放制作一放大器，使光點(diǎn)運(yùn)動范圍在示波器的X軸，Y軸方向上可調(diào)；（3）乒乓球可按拋物線自動在屏幕上左右彈射，球的落點(diǎn)為屏幕兩側(cè)邊的中間。2發(fā)揮部分 （1）使用兩個(gè)按鈕分別作為左側(cè)擊球按鈕和右側(cè)擊球按鈕。當(dāng)乒乓球靠近屏幕左邊時(shí)按下左側(cè)擊球按鈕，可將球擊回右側(cè)。右側(cè)擊球按鈕也可以；（2）建立成敗機(jī)制，即球抵達(dá)邊沿而未按下?lián)羟虬粹o，記為擊球失敗，用LED燈光表示；（3）建立記分機(jī)制