2023年光電學(xué)院電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題

長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院

202M耳電3彼花競(jìng)賽駁目

2023年6月

Av正弦波相位發(fā)生器

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)制作一個(gè)由運(yùn)放組成的正弦波形發(fā)生器，產(chǎn)生兩路有相位差的正弦波,

并用顯示屏顯示時(shí)實(shí)波形（如圖結(jié)構(gòu)）

宗油哭蛤涮

二、設(shè)計(jì)規(guī)定與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目重要內(nèi)容分?jǐn)?shù)

設(shè)計(jì)方案工方案比較與論證選擇；

工理論分析與計(jì)算；

設(shè)計(jì)工電路圖及有關(guān)軟件、硬件設(shè)計(jì)文獻(xiàn)；20

工測(cè)試方法與儀器；

制作

工測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析。

作品制作作品制作(焊接、結(jié)構(gòu)等)30

總分50

(1)由運(yùn)放組成一路正弦波發(fā)生器。

工輸出波形具有正負(fù)對(duì)稱電壓；

30

，頻率可調(diào)范圍:30Hz~20kHz；

工顯示屏?xí)r實(shí)顯示波形。

基本(2)產(chǎn)生兩路具有相位差的可調(diào)頻率正弦波。20

工輸出波形具有正負(fù)對(duì)稱電壓；

規(guī)定

1兩路完全相同波形的正弦波，可同時(shí)進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，具有

小于等于90度的相位差；

L顯示屏實(shí)時(shí)顯示波形及頻率與相差位；

總分50

(1)對(duì)顯示波形進(jìn)行放大、縮小、上下移動(dòng)功能的調(diào)節(jié)25

提高

(2)具有波形存儲(chǔ)功能。25

部分

總分50

B、開關(guān)穩(wěn)壓電源

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作如圖所示的開關(guān)穩(wěn)壓電源。

1AN

?Io

Q-------O------------?

整流DC-DC

[71=220VAC濾#UlN變換器

VUco

二、設(shè)計(jì)規(guī)定與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目重要內(nèi)容分?jǐn)?shù)

設(shè)計(jì)方案工方案比較與論證選擇；

i理論分析與計(jì)算；

設(shè)計(jì)工電路圖及有關(guān)軟件、硬件設(shè)計(jì)文獻(xiàn)；20

工測(cè)試方法與儀器；

制作

1測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析。

作品制作作品制作(焊接、結(jié)構(gòu)等)30

總分50

?最大輸出電流/omax>=6A;

?電壓調(diào)整率SuW2%；

?/o從0變到6A時(shí)，負(fù)載調(diào)整率S/W5%(t/2=18V)；

基本?輸出噪聲紋波電壓峰一峰值U°PPW1V(UO=10V,/。=50

6A);

規(guī)定

?口(2—。(2變換器的效率〃270%(。0=10丫,/0=6人)；

?具有過流保護(hù)功能,動(dòng)作電流/o<lh)=6.5±0.2A;

總分50

(1)進(jìn)一步提高電壓調(diào)整率，使SW0.2%(/o=6A);

(2)進(jìn)一步提高負(fù)載調(diào)整率，使SW0.5%)；

(3)進(jìn)一步提高效率，使］285%(Uo=l0V,/o=6A)；

提高(4)排除過流故障后，電源能自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)；50

(5)能對(duì)輸出電壓進(jìn)行鍵盤設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整，步進(jìn)值IV,

部分

同時(shí)具有輸出電壓、電流的測(cè)量和數(shù)字顯示功能。

(6)其他。

總分50

三、說明

1.DC-DC變換器不允許使用成品模塊，但可使用開關(guān)電源控制芯片。

2.UI可通過交流調(diào)壓器調(diào)整。DC-DC變換器（含控制電路）只能由U1N端口供電,

不得另加輔助電源。

3.本題中的輸出噪聲紋波電壓是指輸出電壓中的所有非直流成分，規(guī)定用帶寬不小于

20MHz模擬示波器（AC耦合、掃描速度20ms/div）測(cè)量UOPP。

4.本題中電壓調(diào)整率SU指UI在指定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓UO的變化率；負(fù)載

調(diào)整率SI指10在指定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓UO的變化率;DC-DC變換器效率

n=PO/PIN,其中PO=U0IO,PIN=UINIIN?

5.電源在最大輸出功率下應(yīng)能連續(xù)安全工作足夠長(zhǎng)的時(shí)間（測(cè)試期間，不能出現(xiàn)過熱

等故障）。

6.制作時(shí)應(yīng)考慮方便測(cè)試，合理設(shè)立測(cè)試點(diǎn)。

二、設(shè)計(jì)規(guī)定與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目重要內(nèi)容分?jǐn)?shù)

設(shè)計(jì)方案工方案比較與論證選擇；

』理論分析與計(jì)算；

設(shè)計(jì)工電路圖及有關(guān)軟件、硬件設(shè)計(jì)文獻(xiàn)；20

A測(cè)試方法與儀器；

制作

L測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析。

作品制作作品制作（焊接、結(jié)構(gòu)等）30

總分50

?最大輸出電流/0mx>=6A；

?電壓調(diào)整率S“W2%;

?從0變到6A時(shí)一，負(fù)載調(diào)整率S/<5%（4=18V）;

基本?輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UOPPW1V（UO=10V,/o=650

A）；

規(guī)定

?DC—DC變換器的效率1270%（Uo=l0V,/°=6A）；

?具有過流保護(hù)功能，動(dòng)作電流；o<m=6.5±0.2A;

總分50

(7)進(jìn)一步提高電壓調(diào)整率，使SuWO.2%(/o=6A)；

(8)進(jìn)一步提高負(fù)載調(diào)整率，使S/WO.5%);

(9)進(jìn)一步提高效率，使忤85%(U0=10V,/o=6A);

提高(10)排除過流故障后，電源能自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)；50

(11)能對(duì)輸出電壓進(jìn)行鍵盤設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整,步進(jìn)值IV,

部分

同時(shí)具有輸出電壓、電流的測(cè)量和數(shù)字顯示功能。

(12)其他。

總分50

c、智能小車控制系統(tǒng)

一、設(shè)計(jì)任務(wù)、規(guī)定

（-）設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)一輛具有光電導(dǎo)航功能的智能載物小車,小車可以按規(guī)定指定的路線行駛。

（二）任務(wù)規(guī)定

在指定賽道上從起點(diǎn)2出發(fā)，通過現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)擬定的至少5個(gè)十字或丁字路口（涉及左

轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或直行）后，進(jìn)入指定位置的停車位并停好。結(jié)束后發(fā)出聲光提醒。到達(dá)停車區(qū)后

載物按路線2返回到起點(diǎn)1。

0.5111

Im

5mmax

（三）競(jìng)賽條件:

1）智能車平臺(tái)：可自選，橫向?qū)挾炔淮笥谫惖缹挾?，?qū)動(dòng)能源為自行選擇的電池。

2）比賽場(chǎng)地:地面：水泥地；比賽場(chǎng)地尺寸:5mX3m。

3）競(jìng)賽車道寬度:0.5m,賽道兩邊地面上貼有寬度3cm的紅色道路邊界，競(jìng)賽場(chǎng)地

如圖所

示（圖示途徑僅為賽場(chǎng)可以設(shè)立的其中2條，從4個(gè)起點(diǎn)之一出發(fā)通過5個(gè)十字或丁字

路

口，到達(dá)停車區(qū)的車庫位置的途徑有很多種，比賽時(shí)途徑隨機(jī)擬定）。

4）各參賽隊(duì)自備路口交通標(biāo)志（涉及左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或直行各3個(gè)）和停車位車庫，停車

庫的長(zhǎng)寬應(yīng)是智能車長(zhǎng)寬的1.5倍。

二、設(shè)計(jì)規(guī)定與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目重要內(nèi)容分?jǐn)?shù)

設(shè)計(jì)方案工方案比較與論證選擇；

A理論分析與計(jì)算；

設(shè)計(jì)工電路圖及有關(guān)軟件、硬件設(shè)計(jì)文獻(xiàn)；20

A測(cè)試方法與儀器；

制作

工測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析。

作品制作作品制作（焊接、結(jié)構(gòu)等）30

總分50

小車行車路線圖1所示，規(guī)定控制一輛玩具模型小車從起點(diǎn)2

前進(jìn)，通過光電智能導(dǎo)航的方式，將小車停入停車場(chǎng)中。具體

規(guī)定如下：

1、智能車導(dǎo)航和停車入庫方式均要采用光電技術(shù),嚴(yán)禁采用遙

控方式或在競(jìng)賽場(chǎng)地自行設(shè)立循跡途徑。

基本50

2、智能車從起點(diǎn)出發(fā),到達(dá)停車位準(zhǔn)確進(jìn)入停車區(qū)停車

規(guī)定3、進(jìn)入停車區(qū)發(fā)出聲光信號(hào)

4、顯示從起點(diǎn)2到停車完畢所用時(shí)間

5、小車可以在在車輪及探測(cè)器垂直投影點(diǎn)不軋碰庫位邊線的情

況下將車停正于停車場(chǎng)中；

總分50

小車從停車區(qū)荷載重物返回到起點(diǎn)1,按圖2路線所示，返回到

起點(diǎn)2。具體規(guī)定如下：

1、小車可以在載物、車輪不軋車道邊線情況下調(diào)轉(zhuǎn)方向前進(jìn)

2、小車可以在在載物、探測(cè)器垂直投影點(diǎn)不軋車道邊線情況

提高下返回至起點(diǎn)250

部分3、小車可以在1.5分鐘內(nèi)完畢規(guī)定。

4、小車可以顯示實(shí)時(shí)行車速度

5、顯小車可以示從停車區(qū)到起點(diǎn)1用時(shí)間

6、小車可以荷載重物超過L5Kg

總分50

D、多功能濾波器設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)多功能濾波器。

二、設(shè)計(jì)規(guī)定與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目重要內(nèi)容分?jǐn)?shù)

設(shè)計(jì)方案工方案比較與論證選擇；

位理論分析與計(jì)算；

設(shè)計(jì)工電路圖及有關(guān)軟件、硬件設(shè)計(jì)文獻(xiàn)；20

工測(cè)試方法與儀器；

制作

工測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析。

作品制作作品制作（焊接、結(jié)構(gòu)等）30

總分50

1.放大器輸入正弦信號(hào)電壓振幅為10mV,電壓增益為20dBo

2.濾波器可設(shè)立為帶通濾波器，通頻帶：300Hz--

3.4KIlz,放大器輸出無明顯失真

基本3.濾波器可設(shè)立為低通濾波器，其-3dB截止頻率在300Hz

50

規(guī)定±50Hz

4.濾波器可設(shè)立為高通濾波器,其一3dB截止頻率。在3.4

KHz+0.3KHz

5.電壓增益與截止頻率的誤差均不大于10%

總分50

1、提高帶通通頻帶為：1MHz——10MHz

2、低通、高通、帶通類型可選擇

提高50

3、濾波器可設(shè)立為低通濾波器：低通截止頻率10MHz

部分

4、濾波器可設(shè)立為高通濾波器：高通截止頻率1MHz

總分50

E、多功能光伏充電應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)運(yùn)用太陽能實(shí)現(xiàn)多種充電及應(yīng)用功能的系統(tǒng)，可對(duì)多種電器

或電池充電或應(yīng)急

應(yīng)用，系統(tǒng)結(jié)