2012福建省电子竞赛赛题

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2012年福建省大学生电子设计竞赛赛题（A题）简易信号分析仪设计【本科组】一、设计任务(1)设计信号波形测量电路，能够完成正弦波、三角波、方波幅度和频率的测量；(2)设计显示电路，能够完成正弦波、三角波、方波三种基本信号的波形识别和测量数据的显示；(3)能够采集并显示信号波形；(4)能够测量畸变正弦信号的有效值和失真度。二、设计要求1、基本要求在周期信号频率范围为200Hz～20KHz，幅度变化范围为0.5Vpp～5Vpp的情况下，能完成以下参数测量：(1)对正弦波、三角波、方波（无直流偏置，下同）三种输入信号，系统具备测量和数字显示信号的频率、电压峰峰值的功能；(2)正弦波、三角波、方波频率的测量，测量误差小于1%；(3)正弦波、三角波、方波电压峰峰值的测量，测量误差小于3%；(4)对正弦波、三角波、方波三种输入信号，系统能自动识别波形并用符号指示。2、发挥部分扩大信号频率范围为20Hz～200KHz，输入电压范围为0.05Vpp～10Vpp的情况下，系统能完成以下测量：(1)能够用LCD屏（点阵数不少于纵64*横128）显示信号波形，显示的波形大小适中，纵向应超过半屏，横向应有1至3个周期的波形，波形没有明显失真，同时指示出纵横向满屏的标度；(2)完成信号频率和幅度（峰峰值）测量，误差分别小于1%和3%；(3)能够测量畸变正弦信号的有效值，误差小于3%；(4)能够测量畸变正弦信号的失真度；(5)在保障上述波形采集、频率幅度测量精度要求下，能够自动选择量程。三、设计说明-14- (1)系统自备所需的电源模块才能参加测试评分；(2)系统只有一个信号输入端，基本部分和发挥部分使用同一信号输入端，在信号波形变换（频率和幅度没有改变）时，不能进行手动换档等人工干预；(3)设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要测试结果。三、评分标准项目应包括的主要内容或考核点满分设计报告方案论证比较与选择方案描述5理论分析与计算放大器设计方案频率、幅度测量方案有效值、失真度测量方案信号取样电路设计方案10测试方法与结果分析测试方法测试仪器测试数据结果分析10完整性、规范性摘要设计报告正文的结构图表的规范性5总分30分基本要求完成第（1）项8完成第（2）项12完成第（3）项18完成第（4）项12总分50分发挥部分完成第（1）项20完成第（2）项8完成第（3）项5完成第（4）项4完成第（5）项8其它5总分50分-14- 2012年福建省大学生电子设计竞赛赛题（B题）无线调频单工传输系统【本科组】一、设计任务设计并制作一个无线调频单工传输系统，实现发射机至接收机间的指定波形信号的单工传输，系统框图如图1所示。近似方波产生器调制解调发射接收显示图1系统组成框图二、设计要求1、基本要求(1)设计一个波形信号发生器，生成1KHz，3KHz，5KHz的正弦波合成如图2所示的近似方波，信号幅度小于1V；图2利用基波、3次谐波和5次谐波合成的近似方波(2)设计并制作一个发射机，电源使用电池组，其发射频率在65MHz～85MHz之间选定，发射峰值功率不大于20mW(50W假负载电阻上测定)，能够实现上述近似方波的传输；(3)设计并制作一个接收机，其接收频率与发射机相对应；(4)当传送上述信号时，通过示波器观察接收机接收的波形，波形应无明显失真，输出幅度达到1V；-14- (5)系统室内通信距离3～5米，题目中的通信距离是指发射机、接收机两设备(含天线)间的最近距离。2、发挥部分(1)发射机的载波频率可以步进调节，步进起始频率为65MHz，终止频率为85MHz，步进间隔5.0MHz；(2)发射机的载波频率步进时，接收机可以自动调谐（允许手动微调辅助）接收，接收机接收的波形应无明显失真，输出幅度达到1V；(3)当发射峰值功率不大于20mW时，发射机与接收机间的通信距离达到10米以上；(4)自制接收信号显示器，并能正确显示收到的信号波形；(5)其他。三、设计说明(1)无线收发电路需自制，不得使用专用成品模块；(2)发射机需留出：①传送信号测试点；②末级功率放大器发射功率的测量端，用于接入50W假负载电阻，以测试发射功率；(3)接收机解调输出需留出测试点，以便使用示波器测试输出波形。四、评分标准项目满分设计报告设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。30分基本要求完成基本要求50分发挥部分完成发挥部分第（1）项10完成发挥部分第（2）项15完成发挥部分第（3）项10完成发挥部分第（4）项10其他5总分50分2012年福建省大学生电子设计竞赛赛题-14- （C题）单相正弦波逆变电源【本科组】一、设计任务设计并制作输出电压为26VAC的单相正弦波逆变电源，输入为24VDC电源，负载为阻性。结构框图如下图所示。二、设计要求1、基本要求(1)在额定输入电压Ui=24V下，输出电压有效值UO=26V±0.5V，频率，负载为50Ω和15Ω电阻；(2)15Ω电阻情况下，逆变效率≥70%；(3)输出正弦波电压谐波总含量；(4)过流保护功能，动作电流值为，具有自恢复功能。2、发挥部分(1)进一步提高逆变器效率；(2)进一步减小输出正弦波电压；(3)输出频率可调10～50Hz；(4)具有工作参数显示功能(显示输入输出电压、电流、频率等5项参数)；(5)其他。三、设计说明(1)输入电源可来自直流稳压电源，或者采用调压器+隔离变压器+整流+滤波得到；(2)系统供电全部采用Ui单电源供给，不得另外提供其他电源；(3)注意作品制作工艺，留出测试端口；(4)测试开始后，不允许对电路进行任何调整。-14- 四、评分标准项目评分设计报告1.方案论证2．关键技术指标的设计保证措施及关键技术分析等。3．单元电路的工作原理，必要的理论计算等。4.测试方法及测试数据分析等。5.报告的完整性和规范性30分基本部分完成（1）20完成（2）10完成（3）10完成（4）10总分50分发挥部分完成（1）15完成（2）10完成（3）10完成（4）10完成（5）5总分50分2012年福建省大学生电子设计竞赛赛题-14- （D题）自平衡小车系统【本科组】一、设计任务设计并制作一个自平衡小车。两轮驱动、一轮为万向轮，如图1所示。车体重心必须在驱动轮轴与万向轮之间，小车可以按图2所示场地运行一周。图1小车结构示意图2场地示意图-14- 图3小车直立状态示意二、设计要求1．基本要求(1)三轮着地，万向轮在前，可沿引导线逆时针方向运行一周，全程时间不超过3分钟；(2)引导线A、B点之间为加速区，B、C区为减速区，车速应有明显变化（时间比约1:2）；(3)D、E两点为引导线断开区域，小车经过D点时能正常运行，并能寻迹至E点后继续行驶；(4)E点到F点区域必须按S形路线行驶。2．发挥部分(1)由人手持小车为直立状态（两轮着地）开始保持平衡，放手后沿引导线逆时针方向运行一周；(2)(3)(4)项与基本部分的(2)(3)(4)一致；(5)其他创新功能。三、设计说明(1)场地为4张0号图纸拼接而成，边界线、引导线为黑色1.8cm宽防水电工胶带；(2)小车车体图3所示，宽W、长L比小于1；小车驱动轮不应有水平转向功能；(3)不论在任何时候，小车均不能有伸缩、移动部件等其他任何方式使重心发生变化；(4)小车不能使用外接供电，不能在外力帮助下保持两轮着地平衡；(5)小车任何一个驱动轮超出边界线时，或引导线在两个驱动轮外，或在基本要求中万向轮离地，该次测试失败；(6)测试时小车的运行起点为F、A或C、D之间任意点随机放置。-14- 四、评分标准设计报告项目主要内容分数系统方案比较与选择方案描述2理论分析与计算力学模型的分析、计算数学模型的建立控制方案设计9电路与程序设计电路图及有关设计文件8测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果分析8设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构图表的规范性3总分30分基本要求完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项15完成第（4）项10“性价比”与“系统功耗”指标5总分50分发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项15完成第（4）项10其他5总分50分-14- 2012年福建省大学生电子设计竞赛赛题（E题）智能小车【专科组】一、设计任务设计并制作一个智能小车。两轮驱动、一轮为万向轮，如图1所示。小车可以按图2所示场地运行一周。图1小车结构示意图图2场地示意图二、设计要求1．基本要求(1)万向轮在前，可沿引导线逆时针方向运行一周，全程时间不超过3分钟；(2)引导线A、B点之间为加速区，B、C区为减速区，车速应有明显变化（时间比为1:2）；-14- (3)D、E两点为引导线断开区域，小车经过D点时能正常运行，并能寻迹至E点后继续行驶；(4)E点到F点区域必须按S形路线行驶。2．发挥部分(1)万向轮在前，可沿引导线逆时针方向运行两周，并且每周E到F必须经过不同的S形路径；(2)继续(1)的运行，检测到G点（三条间距为2cm的垂直于引导线的黑色标志线）时，小车可以沿顺时针方向运行一周，再次到达G点小车停止运行，车身不离开标志线；(3)完成(1)(2)全程时间不超过8分钟；(4)其他创新功能。三、设计说明(1)场地为4张0号图纸拼接而成，边界线、引导线、标志线为黑色1.8cm宽防水电工胶带；(2)小车车体宽W、长L比小于1；小车驱动轮不应有水平转向功能；(3)小车不能使用外接供电；(4)小车任何一个驱动轮超出边界线时，或引导线在两个驱动轮外该次测试失败；(5)测试时小车的运行起点为F、A或C、D之间任意点随机放置。四、评分标准设计报告项目主要内容分数系统方案比较与选择方案描述3理论分析与计算力学模型的分析、计算数学模型的建立控制方案设计2电路与程序设计电路图及有关设计文件10测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果分析2设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构图表的规范性3总分20分基完成第（1）项10-14- 本要求完成第（2）项10完成第（3）项15完成第（4）项10电路设计美观程度5总分50分发挥部分完成第（1）项20完成第（2）项20完成第（3）项5其他5总分50分-14- 2012年福建省大学生电子设计竞赛赛题（F题）简易智能家居系统实现【专科组】一、设计任务设计并制作一个简易的智能家居控制系统，实现对家居内温度、湿度、光照检测，并对电器控制。该装置由2个控制模块和3个探测节点组成。监测终端和探测节点均可含无线收发电路，并具有语音控制功能。二、设计要求1、基本要求(1)制作一个温湿度探测节点，温度测量范围为0度至+50度。并将温湿度测量值无线传输至终端并显示。温度绝对误差小于2度；(2)制作一个灯光控制装置，可根据光照检测节点控制灯光的开关；(3)制作一个电风扇控制装置，可根据温湿度检测节点控制电风扇开关。2、发挥部分(1)能根据设定的参数与室内光照度控制灯光的亮度变化；-14- (2)能根据设定的参数与室内温度控制电风扇的转速；(3)能接收语音命令控制灯光的亮暗和电风扇的开关。三、设计说明(1)可用LED代替电灯；(2)设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出；(3)温湿度传感器可以一体也可以分开；(4)语音命令：如“灯亮、灯灭；风扇开、风扇关”。四、评分标准设计报告项目应包括的主要内容分数系统方案比较与选择、方案描述5理论分析与计算光照度与灯光亮暗的关系；温度与电风扇开关的关系10电路与程序设计电路设计、程序设计6测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果分析5设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构、图表的规范性4总分30分基本要求完成第（1）项10完成第（2）项15完成第（3）项10完成第（4）项10完成第（5）项5总分50分发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10完成第（5）项10总分50分-14-