A低功耗數(shù)字多功能表

1、低功耗數(shù)字多功能表的設(shè)計(jì)制作（A題）【本科】一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一款多功能數(shù)字測(cè)量儀表，其示意圖如圖1所示。圖1 低功耗數(shù)字多功能表系統(tǒng)示意圖二、要求1. 基本要求（1）采用9V方電池供電。自行設(shè)計(jì)保證該儀表正常工作的低功耗供電電源系統(tǒng)。（2）三位半數(shù)字顯示，最大讀數(shù)1999。（3）測(cè)量直流電壓量程：0.2V、2V、20V；精度±(1%+2個(gè)字)；輸入阻抗：10M。（4）測(cè)量交流電壓量程：0.2V、2V、20V；精度±(1.5%+5個(gè)字)；頻率范圍：40Hz400Hz；輸入阻抗：10M。（5）測(cè)量電阻量程：200、2k、20k；精度±(1%+5個(gè)字)。（6）測(cè)量電容

2、量程：100nF、100uF；精度±(5%+10個(gè)字)。（7）晶體三極管參數(shù)測(cè)試：測(cè)量類型 NPN或PNP，顯示范圍01000， 精度±(2%+2個(gè)字)；測(cè)試條件：基極電流約10uA，VCE約3V。2. 發(fā)揮部分（1）增加“自動(dòng)關(guān)機(jī)”功能，即在測(cè)量模式下，若1分鐘內(nèi)無任何按鍵按下，儀表將自動(dòng)關(guān)閉供電電源并進(jìn)入低功耗狀態(tài)；再按下任意鍵，儀表將自動(dòng)返回“自動(dòng)關(guān)機(jī)”前的狀態(tài)。（2）增加正弦波信號(hào)源功能：要求輸出正弦波信號(hào)的頻率為10Hz100kHz，且可調(diào)；非線性失真3%。（3）要求在負(fù)載為600時(shí)，輸出正弦波的最大值（有效值）5V；輸出正弦波的幅值可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍100mV5V。

3、（4）其他特色（例如：擴(kuò)展其他功能、提高測(cè)量精度、減少失真等）三、說明1、不允許采用數(shù)字萬用表專用A/D轉(zhuǎn)換器或成品。2、單片機(jī)建議采用MPS430單片機(jī)。四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng) 目主要內(nèi)容滿 分設(shè)計(jì)報(bào)告方案論證比較與選擇方案描述5理論分析與計(jì)算直流供電系統(tǒng)DC/DC電路選擇與參數(shù)計(jì)算直流電壓測(cè)量電路設(shè)計(jì)交流電壓測(cè)量電路設(shè)計(jì)電阻測(cè)量電路設(shè)計(jì)電容測(cè)量電路設(shè)計(jì)晶體三極管測(cè)量電路設(shè)計(jì)正弦波信號(hào)產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)顯示電路設(shè)計(jì)15電路與程序設(shè)計(jì)總體控制電路設(shè)計(jì)及程序設(shè)計(jì)流程圖10測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果測(cè)試方案及測(cè)試條件測(cè)試結(jié)果及其完整性測(cè)試結(jié)果分析10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)圖標(biāo)的規(guī)范性5總分50基本要

4、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)20完成第（3）項(xiàng)10其他5總分50低功耗電波鐘的設(shè)計(jì)制作（B題）【本科題】一、任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)低功耗電波鐘。 二、要求 1基本要求 （1）自行設(shè)計(jì)制作天線、選頻放大，使其能接受中國碼(BPC)電波授時(shí)數(shù)據(jù)、并輸出包絡(luò)。 （2）作品上電后盡可能快的完成授時(shí)信號(hào)的接受、處理。并顯示時(shí)間（精確到秒）、日期和星期。 （3）以休眠方式（內(nèi)部計(jì)時(shí)不停）盡可能降低整機(jī)功耗，支持鍵喚醒。（4）支持自動(dòng)、手動(dòng)授時(shí)，并使按鍵數(shù)量盡可能的少。2發(fā)揮部分 （1）太陽能供電系統(tǒng)，不使用任何外部電源及一次、二次電池，并盡可能提高供電續(xù)航能力，并預(yù)留供電電

5、壓測(cè)試端子。（2）系統(tǒng)在不受光情況下關(guān)閉輸出，整機(jī)休眠，支持可見光喚醒。（3）使用ACG盡可能提高信噪比，并可以顯示當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度。（4）可在后臺(tái)同時(shí)運(yùn)行秒表計(jì)時(shí)、倒數(shù)計(jì)時(shí)功能。三、作品說明 1不允許使用電波鐘成品模塊、支持長波接受的其他無線電接受芯片和成品天線。 2留出包絡(luò)信號(hào)測(cè)試端子。不得采用單片機(jī)或其他數(shù)字電路輸出模擬包絡(luò)。3、留出整機(jī)功耗測(cè)試端子，系統(tǒng)不得使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘。 4、建議使用MPS430單片機(jī)。四、評(píng)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)方案比較與選擇、方案描述15理論分析與計(jì)算電波鐘原理，低功耗方案10電路與程序設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)及程序設(shè)

6、計(jì)10 測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果測(cè)試方案及測(cè)試條件 測(cè)試結(jié)果完整性 測(cè)試結(jié)果分析10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5總分50   基本要求實(shí)際制作完成情況                                 

7、0;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總分50 超低功耗傾角測(cè)量儀的設(shè)計(jì)制作(C題)【本科組】一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)超低功耗傾角測(cè)量儀。測(cè)量儀由儲(chǔ)有電能的電解電容供電，尺寸不能超過150×150mm，高度不限。作品每按一下測(cè)試按鍵進(jìn)行一次斜面傾角的測(cè)量并顯示；測(cè)角范圍090度。超低功耗傾角測(cè)量儀示意圖如圖1所示（傾角測(cè)量儀包含顯示器件和測(cè)試按鍵，不包含電解電容C1，特此說明）。圖1 超低功耗傾角測(cè)量儀示意圖二、要求1.基本要求（1）傾角測(cè)量儀的測(cè)角范圍為090度，要求每按一下測(cè)試按鍵進(jìn)行一次測(cè)量，顯示分辨率為0.1度，

8、精度為±5度。（2）電容C1的容量為2200F，充電到25V后接入測(cè)量儀系統(tǒng)。當(dāng)以每5秒一次的頻率進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量儀至少可以正常工作60秒。（3）增加可以測(cè)量并顯示沿X、Y、Z方向重力加速度分量的功能，要求測(cè)量精度為±5%，單位為m/s2。2.發(fā)揮部分（1）進(jìn)一步提高傾角測(cè)量儀的測(cè)量精度，使精度達(dá)到±1度。（2）電容C1的容量改為100F電容，充電到25V后接入系統(tǒng)。并盡可能地延長使用時(shí)間。（3）自制為電容C1充電的充電裝置（充電電壓為25V），該充電裝置要求使用1.5V干電池（電池可方便拆裝）供電。（充電裝置中使用的電容容量不限）（4）其他三、說明1. 傾角測(cè)量

9、儀不能內(nèi)置電池和發(fā)電裝置，傾角測(cè)量儀內(nèi)部電容容量的總和不能超過20F。2. 整個(gè)測(cè)試過程中顯示器件必須一直顯示前一次的測(cè)試結(jié)果，不能為了省電而在顯示數(shù)秒后關(guān)閉，顯示器件的功耗也要計(jì)算在總功耗內(nèi)。3. 要求電容C1可以方便的安裝、拆下，A點(diǎn)處可接一個(gè)開關(guān)。A、B兩點(diǎn)處要預(yù)留電壓測(cè)量點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)使用鱷魚夾引出。4. 電容C1的誤差要求為±5%，測(cè)試時(shí)由組委會(huì)提供測(cè)試專用電容。5. 使用萬用表測(cè)試電容電壓時(shí)測(cè)量時(shí)間要盡可能短，以免萬用表10M的輸入電阻引起電容電壓的下降。充滿電的電容要盡快使用，以盡量減小電解電容漏電流的影響。6選用2200F電容和100F電容的漏電流要盡可能小。7. 測(cè)試時(shí)

10、盡量選擇平整的地面（用氣泡水平儀測(cè)量）以免影響測(cè)試結(jié)果。四、評(píng)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)方案方案比較與選擇，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)10理論分析與計(jì)算傾角的計(jì)算方法理論功耗分析15電路與程序設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)12測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果測(cè)試方案測(cè)試結(jié)果及分析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5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)12完成第（2）項(xiàng)20完成第（3）項(xiàng)14其他4總分50車輛會(huì)車自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（D題）本科題一 、任務(wù)A、B 兩輛汽車相對(duì)開行，并能按指定要求到達(dá)對(duì)方的發(fā)車點(diǎn)。行車道路示意圖如圖1所示，道路兩側(cè)各有1.52厘米寬的黑色邊沿線；道路

11、的寬度為A、B兩車的寬度之和的1.1倍；會(huì)車區(qū)路段的寬度為A、B兩車的寬度之和的1.6倍，會(huì)車區(qū)路段的長度是兩車車長之和的2倍；道路中間不允許有任何導(dǎo)行線。二、要求：1.基本要求（1）甲乙兩車分別從各自從發(fā)車區(qū)出發(fā)，正常行駛至對(duì)方的發(fā)車區(qū)停止。要求兩車分別能在50秒之內(nèi)到達(dá)終點(diǎn)。（2）兩車同時(shí)發(fā)車，以對(duì)方的發(fā)車點(diǎn)為終點(diǎn)行進(jìn)（會(huì)車時(shí)可以在非會(huì)車區(qū)域會(huì)車）。要求兩車在60秒之內(nèi)到達(dá)各自的道路終點(diǎn)，且無碰撞或刮擦。（3）兩車同時(shí)發(fā)車，以對(duì)方的發(fā)車點(diǎn)為終點(diǎn)行進(jìn)。其中A車首先進(jìn)入號(hào)會(huì)車區(qū)避讓，待B車通過后再繼續(xù)前進(jìn).要求兩車在60秒之內(nèi)到達(dá)各自的道路終點(diǎn)，且無碰撞或刮擦。2.發(fā)揮部分（1）A車先開行，B

12、車后開行，且使之在2號(hào)路段相遇；相遇后，后出發(fā)的B車后退進(jìn)入II號(hào)會(huì)車區(qū)避讓，會(huì)車后兩車?yán)^續(xù)前進(jìn)，要求兩車在90秒之內(nèi)到達(dá)各自的道路終點(diǎn)，且無碰撞或刮擦。（2）任意指定一輛車先開行，另外一輛車后開行。相遇后，要求兩輛汽車能根據(jù)各自離開會(huì)車區(qū)的距離進(jìn)行避讓，即離會(huì)車區(qū)距離近的車輛后退進(jìn)入會(huì)車區(qū)避讓，進(jìn)行會(huì)車，兩車應(yīng)在90秒之內(nèi)到達(dá)各自的道路終點(diǎn)，且無碰撞或刮擦。（3）其他。三、說明：1.道路兩側(cè)各有1.52厘米寬的黑色邊沿線，道路的寬度包括邊沿線在內(nèi)。2.A、B 兩輛汽車必須是四輪車，且車輛寬度以車輛左右兩輪外側(cè)所占最大尺寸，如圖2所示。車輛的長度為車輛前后兩輪所占最大尺寸，如圖3所示。車輛的高

13、度不限。3.競(jìng)賽開始后，A、B兩車不可互換。4.刮擦是指兩車側(cè)面發(fā)生接觸，碰撞是指任兩車前后發(fā)生接觸。會(huì)車時(shí)兩車不應(yīng)發(fā)生刮蹭或碰撞，每發(fā)生一次刮擦蹭減1分，每發(fā)生一次碰撞減3分。5.車輛開行后任何車輪駛出道路邊線之外即為失敗。6.車輛不允許遙控。7.道路自行制作，道路尺寸不符合要求者將被取消競(jìng)賽資格。8建議使用MSP-EXP430開發(fā)板四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng) 目主要內(nèi)容滿分設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)方案比較與選擇；方案描述10測(cè)試與控制方案分析與器件選擇測(cè)量原理控制原理15電路與程序設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)及程序設(shè)計(jì)12測(cè)試和控制結(jié)果測(cè)試方案及測(cè)試條件；測(cè)試結(jié)果完整性；測(cè)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)

14、5總分50基本要求實(shí)際制作與完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項(xiàng) 20完成第（2）項(xiàng) 25其它5總分50雙路低頻信號(hào)發(fā)生及分析儀的設(shè)計(jì)制作（E題）本科題一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)雙路低頻信號(hào)發(fā)生器，以及一個(gè)能對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域分析的儀器。電路結(jié)構(gòu)框圖示意圖如圖1所示。圖1 電路結(jié)構(gòu)框圖示意圖二、要求1基本要求（1）兩路信號(hào)均可程控選擇輸出正弦波、矩形波、三角波和鋸齒波，頻率可預(yù)置，范圍為1000Hz到2000Hz，設(shè)置的步進(jìn)值不大于10Hz，頻率準(zhǔn)確度不低于1%，且每路信號(hào)的波形及頻率都可以單獨(dú)預(yù)置。（2） 兩路輸出信號(hào)最大幅度不低于2.5V，幅度可預(yù)置，設(shè)置的步進(jìn)值不大于100mv，且每路信號(hào)的幅度都

15、可以單獨(dú)預(yù)置。（3）能產(chǎn)生兩路頻率相同相位差可預(yù)置的雙相正弦信號(hào)，相位差預(yù)置范圍為0360度，設(shè)置步進(jìn)值為10度，精度為10度。（4）輸出矩形波的占空比能在1%99%范圍內(nèi)預(yù)置，設(shè)置步進(jìn)值為1%，精度為1%。( 5 ) 儀表低功耗分析。2發(fā)揮部分（1）信號(hào)疊加電路能對(duì)信號(hào)發(fā)生器輸出的兩路正弦信號(hào)（頻率和幅度可以不相同）進(jìn)行合成，合成后的疊加信號(hào)波形正確。（2）分析儀能對(duì)信號(hào)疊加電路輸出的疊加信號(hào)進(jìn)行頻域分析，并分別顯示原兩路正弦信號(hào)的頻率和幅度，其誤差絕對(duì)值不大于10%；（3）能在顯示器顯示疊加信號(hào)頻譜圖，； （4）其他三、說明1作品中不得使用集成DDS芯片。2題目中所指的幅度均為峰峰值。3工

16、作電源可用成品，也可自制。四、評(píng)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10理論分析與計(jì)算信號(hào)發(fā)生原理；信號(hào)頻域分析原理；采樣頻率的設(shè)定依據(jù)10電路與程序設(shè)計(jì)主控制器電路模擬電路 ；程序設(shè)計(jì)15測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果測(cè)試方案及測(cè)試條件測(cè)試結(jié)果完整性；結(jié)果分析10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5總分50基本要求實(shí)際制作情況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5總分50直流電子負(fù)載的設(shè)計(jì)制作（F題）【本科組】一、任務(wù)電子負(fù)載用于測(cè)試直流穩(wěn)壓電源、蓄電池等電源的性能。設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)電子負(fù)載，有恒流和恒壓兩種方式，可手動(dòng)切換。恒流方式時(shí)要求不論輸入電壓如何變化（在一定的范圍內(nèi)），流過該電子負(fù)載的電流恒定，且電流值可設(shè)定。工作于恒壓方式時(shí)，電子負(fù)載端電壓保持恒定，且可設(shè)定，流入電子負(fù)載的電流隨被測(cè)直流電源的電壓變化而變化。示意圖二、要求1基本要求（1）負(fù)載工作模式：恒壓（CV）、恒流（CC）兩種模式可選擇（2）電壓設(shè)置及調(diào)節(jié)范圍：1.00V-20.0V，相對(duì)誤差小于5%，調(diào)節(jié)時(shí)間小于3S。（3）電流設(shè)置及調(diào)節(jié)范圍：100mA-2.00A，相對(duì)誤差小于5%，調(diào)節(jié)時(shí)間小于3S。2. 發(fā)揮部分（1）增加恒阻模式（CR），測(cè)量精度5%