ti杯大學生電子設計競賽題目.doc

2016年TI杯大學生電子設計競賽A題：降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源1任務 以TI公司的降壓控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS場效應管為核心器件，設計并制作一個降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源。額定輸入直流電壓為時，額定輸出直流電壓為，輸出電流最大值為 。測試電路可參考圖1。圖1 電源測試連接圖2要求（1）額定輸入電壓下，輸出電壓偏差：； （10分）（2）額定輸入電壓下，最大輸出電流：； （10分）（3）輸出噪聲紋波電壓峰峰值：； （10分）（4）從滿載變到輕載 時，負載調(diào)整率：； （10分）（5）變化到17.6V和13.6V，電壓調(diào)整率：（10分）（6）效率； （15分）（7）具有過流保護功能，動作電流； （10分）（8）電源具有負載識別功能。增加1個2端子端口，端口可外接電阻R(1k-10k)作為負載識別端口，參考圖1。電源根據(jù)通過測量端口識別電阻R的阻值，確定輸出電壓，； （10分）（9）盡量減輕電源重量，使電源不含負載的重量。 （15分）（10）設計報告 （20分）項 目主要內(nèi)容滿分方案論證比較與選擇方案描述3理論分析與計算降低紋波的方法DC-DC變換方法穩(wěn)壓控制方法6電路與程序設計主回路與器件選擇其它控制電路與控制程序(若有)6測試方案與測試結(jié)果測試方案及測試條件測試結(jié)果及其完整性測試結(jié)果分析3設計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要、報告正文結(jié)構(gòu)、公式、圖表的完整性和規(guī)范性2總分203說明（1） 該開關(guān)穩(wěn)壓電源不得采用成品模塊制作。（2） 穩(wěn)壓電源若含其它控制、測量電路都只能由端口供電，不得增加其他輔助電源。（3） 要求電源輸出電壓精確穩(wěn)定，或，作品不參與測試。2016年TI杯大學生電子設計競賽題B題：物品分揀搬送裝置1任務 在一個以木條（截面不大于3cm4cm，木質(zhì)本色）圍成的100cm150cm的A區(qū)域內(nèi)，散落著邊長均為4cm的正方體。設計一自動物體搬運系統(tǒng)，能夠快速將這些正方體移至指定區(qū)域。A區(qū)域的顏色為白色，B區(qū)域為黑色，C區(qū)域為紅色。2要求 （1） 在A區(qū)域內(nèi)任意放置了12只黑色正方體，以最快的速度將這些正方體移送到B區(qū)域，完成時間不得超過180秒； （24分）（2） 將A區(qū)域的12只黑色正方體以最快的速度移送到紅色C區(qū)域；完成時間不得超過180秒； （26分）（3） A區(qū)域12只正方體中有桔黃色與黑色兩種顏色，以最快的速度將桔黃色正方體移送到紅色C區(qū)域； （20分）（4） 將A區(qū)域中的正方體改為乒乓球，仍然有桔黃與黑色兩種顏色，以最快的速度將桔黃色乒乓球移送到紅色C區(qū)域； （25分）（5） 其他。 （5分）（6） 設計報告 （20分）項 目主要內(nèi)容滿分方案論證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)方法論證3理論分析與計算機械機構(gòu)及電路設計5電路與程序設計物品辨識及搬運機構(gòu)運動控制方法5測試方案與測試結(jié)果系統(tǒng)測試5設計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要，正文結(jié)構(gòu)規(guī)范，圖表的完整與準確性2總 分203.說明（1） A、B、C各區(qū)域地面及圍欄的高度都是3cm，A與B之間無間隔，C與A之間的邊界木條有一個長度為20cm的缺口；（2） 搬運物品過程中不得人為干預（如遙控等）；（3） 開始搬運物品前，不得設置搬運物體的數(shù)量；運動機構(gòu)需從右上方指定位置D處開始啟動；（4） 正方體可采用木質(zhì)PVC、泡沫或其他輕質(zhì)非金屬材料，不得含磁性物質(zhì)，重量不超過40克；（5） 不限制移送物品執(zhí)行機構(gòu)的形式及搬運方式；執(zhí)行機構(gòu)可以進入A、B、C各區(qū)域； （6） 在要求（3）及（4）中，誤搬黑色物體或乒乓球到C區(qū)扣分；（7） B、C區(qū)域的顏色如下：紅色（R=255、G=0、B=0），黑色（R=0、G=0、B=0）； （8） 乒乓球采用彩色乒乓球中桔黃色和黑色（或比賽用標準桔黃及用黑色噴涂的乒乓球）；正方體的顏色盡量接近乒乓球的顏色，。（9） 測試時，場地和被搬運物自備。2016年TI杯大學生電子設計競賽D題：單相正弦波變頻電源1 任務設計并制作一個單相正弦波變頻電源，其原理框圖如圖1所示。變壓器輸入電壓U1=220V，變頻電源輸出交流電壓UO為36V，額定負載電流IO為2A，負載為電阻性負載。圖1 單相正弦波變頻電源原理框圖2 要求（1） 輸出頻率范圍為20Hz100Hz，UO=360.1V的單相正弦波交流電。 （15分）（2） 輸出頻率fO=500.5Hz，電流IO=20.1A時，使輸出電壓UO=360.1V。 （10分） （3） 負載電流IO在0.22A范圍變化時，負載調(diào)整率SI0.5%。 （15分）（4） 負載電流IO=2A，U1在198V242V范圍變化時，電壓調(diào)整率SU0.5%。 （15分）（5） 具有過流保護，動作電流IO(th)=2.50.1A，保護時自動切斷輸入交流電源。（10分）（6） IO=2A，UO=36V時，輸出正弦波電壓的THD2%。 （15分）（7） IO=2A，UO=36V時，變頻電源的效率達到90%。 （15分）（8） 其他。 （5分）（9） 設計報告 （20分）項 目主要內(nèi)容滿分方案論證設計與論證，方案描述3理論分析與計算電路結(jié)構(gòu)設計，器件選擇，仿真分析5電路與程序設計電路圖及有關(guān)設計文件5測試方案與測試結(jié)果測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析5設計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要，正文結(jié)構(gòu)規(guī)范，圖表的完整與準確性2總 分203 說明（1） 變頻電源系統(tǒng)（包括輔助電源）供電僅由變壓器輸出U2提供。（2） 題中交流參數(shù)均為有效值。（3） 本題定義：負載調(diào)整率，其中 UOI1為IO=0.2A 時的輸出電壓；UOI2為IO=2.0A 時的輸出電壓。（4） 本題定義：電壓調(diào)整率，UOU1為U1=198V時的輸出電壓；UOU2為U1=242V時的輸出電壓。（5） 輔助電源可購買電源模塊（亦可自制），作為作品的組成部分，測試時，不再另行提供穩(wěn)壓電源。（6） 效率測量時，可采用功率分析儀或電參數(shù)測量儀測量，損耗應包括輔助電源損耗，效率，PO為變頻電源輸出功率，P2為變壓器輸出功率。（7） 制作時需考慮測試方便，合理設置測試點。2016年TI杯大學生電子設計競賽E題：脈沖信號參數(shù)測量儀1.任務設計并制作一個數(shù)字顯示的周期性矩形脈沖信號參數(shù)測量儀，其輸入阻抗為50。同時設計并制作一個標準矩形脈沖信號發(fā)生器，作為測試儀的附加功能。2.要求（1）測量脈沖信號頻率，頻率范圍為10Hz2MHz，測量誤差的絕對值不大于0.1%。 （15分）（2）測量脈沖信號占空比D，測量范圍為1090，測量誤差的絕對值不大于2%。 （15分）（3）測量脈沖信號幅度，幅度范圍為0.110V，測量誤差的絕對值不大于2%。（15分）（4）測量脈沖信號上升時間，測量范圍為50.0999ns，測量誤差的絕對值不大于5%。 （15分）（5）提供一個標準矩形脈沖信號發(fā)生器，要求： （30分）a) 頻率為1MHz，誤差的絕對值不大于0.1%；b) 脈寬為100ns，誤差的絕對值不大于1%；c) 幅度為50.1V（負載電阻為50W）；d) 上升時間不大于30ns，過沖不大于5%。（6）其他。 （10分）（7）設計報告。 （20分）項 目主要內(nèi)容滿分方案論證比較與選擇,方案描述3理論分析與計算系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)設計5電路與程序設計系統(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測試方案與測試結(jié)果測試結(jié)果完整性，測試結(jié)果分析5設計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要，正文結(jié)構(gòu)規(guī)范，圖表的完整與準確性2總 分203.說明（1）脈沖信號參數(shù)的定義如圖1所示。其中，上升時間是指輸出電壓從上升到所需要的時間；過沖是指脈沖峰值電壓超過脈沖電壓幅度 的程度，其定義為。圖1 脈沖信號參數(shù)的定義（2） 被測脈沖信號可采用基于DDS的任意波形信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號。2016年TI杯大學生電子設計競賽F題：位同步時鐘提取電路1. i 。.任務設計并制作一個從二進制基帶信號中提取位同步時鐘的電路，并能測定和顯示提取出的位同步時鐘頻率，設計制作的電路組成框圖如圖1所示。圖1 設計制作的電路組成框圖（TTL電平）二階有源低通濾波與衰減器基帶信號產(chǎn)生電路外輸入ck信號位同步時鐘提取電路位同步時鐘頻率數(shù)顯A位同步時鐘輸出Bm序列發(fā)生器2要求（1）設計制作“基帶信號產(chǎn)生電路”，用來模擬二進制數(shù)字通信系統(tǒng)接收端中被抽樣判決的非邏輯電平基帶信號。要求： （15分） m序列發(fā)生器的反饋特征多項式（本原多項式）為，其序列輸出信號及外輸入ck信號均為TTL電平。設計制作3dB截止頻率為300kHz的無限增益多路負反饋二階有源低通濾波器，對m序列輸出信號進行濾波，并衰減為峰-峰值0.1V的基帶模擬信號（A信號）。（2）當m序列發(fā)生器外輸入ck信號頻率為200kHz時，設計制作可從A信號中提取出位同步時鐘（B信號）的電路，并數(shù)字顯示同步時鐘的頻率。 （30分）（3）改進位同步時鐘提取電路，當m序列發(fā)生器外輸入ck信號頻率在200kHz240kHz之間變化時，能從A信號中自適應提取位同步時鐘，并數(shù)字顯示同步時鐘的頻率。（30分）（4）降低位同步時鐘（B信號）的脈沖相位抖動量，要求1個位同步時鐘周期的10%。 （15分）（5）其他。 （10分）（6）設計報告。 （20分）項 目主要內(nèi)容滿分方案論證比較與選擇，方案描述3理論分析與計算系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)設計5電路與程序設計系統(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測試方案與測試結(jié)果測試結(jié)果完整性，測試結(jié)果分析5設計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要，正文結(jié)構(gòu)規(guī)范，圖表的完整與準確性。2總分203說明（1）位同步是數(shù)字同步傳輸?shù)幕A同步技術(shù)，是指接收端提取的位同步時鐘與發(fā)送端位時鐘在頻率上嚴格相等、相位差固定的信號同步狀態(tài)。接收端位時鐘需從收到的基帶數(shù)據(jù)序列中提取，并將作為接收端的抽樣判決脈沖及進一步實現(xiàn)其他同步使用。數(shù)字通信系統(tǒng)中的“位”指的是最基本的碼元，發(fā)送端位時鐘（題目中m序列發(fā)生器外輸入時鐘ck）是數(shù)據(jù)序列的碼元時鐘。（2）要求“基帶信號產(chǎn)生電路”必須制成單獨的電路板，只能用兩條輸出信號線（A信號線、地線）與位同步時鐘提取電路部分連接。（3）無限增益多路負反饋二階有源低通濾波器類型（如切比雪夫型或巴特沃斯型）不限。2016年TI杯大學生電子設計競賽G題：簡易電子秤2. i 。.任務設計并制作一個以電阻應變片為稱重傳感器的簡易電子秤，電子秤的結(jié)構(gòu)如右圖所示。如右圖所示，鐵質(zhì)懸臂梁固定在支架上，支架高度不大于40cm，支架及秤盤的形狀與材質(zhì)不限。懸臂梁上粘貼電阻應變片作為稱重傳感器。2要求（1）電子秤可以數(shù)字顯示被稱物體的重量，單位克（g）； （10分）（2）電子秤稱重范圍5.00g500g；重量小于50g，稱重誤差小于0.5g；重量在50g及以上，稱重誤差小于1g； （50分）（3）電子秤可以設置單價（元/克），可計算物品金額并實現(xiàn)金額累加； （15分）（4）電子秤具有去皮功能，去皮范圍不超過100g； （15分）（5）其他。 （10