陜西理工學(xué)院2014年大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽決賽題目

1、陜西理工學(xué)院2014年電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目微弱信號(hào)檢測(cè)裝置（A題）一、任務(wù)正弦波信號(hào)源微弱信號(hào)檢測(cè)電路l 噪聲源VS VN VC Vo 純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)顯示電路加法器Vi A B C D E 設(shè)計(jì)并制作一套微弱信號(hào)檢測(cè)裝置，用以檢測(cè)在強(qiáng)噪聲背景下已知頻率的微弱正弦波信號(hào)的幅度值，并數(shù)字顯示出該幅度值。為便于測(cè)評(píng)比較，統(tǒng)一規(guī)定顯示峰值。整個(gè)系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。正弦波信號(hào)源可以由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器來代替。噪聲源采用給定的標(biāo)準(zhǔn)噪聲（wav文件）來產(chǎn)生，通過PC機(jī)的音頻播放器或MP3播放噪聲文件，從音頻輸出端口獲得噪聲源，噪聲幅度通過調(diào)節(jié)播放器的音量來進(jìn)行控制。圖中A、B、C、D和E分別為五個(gè)測(cè)試端點(diǎn)。圖1

2、 微弱信號(hào)檢測(cè)裝置示意圖二、要求1. 基本要求（1）噪聲源輸出VN的均方根電壓值固定為1V±0.1V；加法器的輸出VC =VS+VN，帶寬大于1MHz；純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的衰減系數(shù)不低于100。（2）微弱信號(hào)檢測(cè)電路的輸入阻抗Ri1 MW。（3）當(dāng)輸入正弦波信號(hào)VS 的頻率為1 kHz、幅度峰峰值在200mV 2V范圍內(nèi)時(shí)，檢測(cè)并顯示正弦波信號(hào)的幅度值，要求誤差不超過5%。2. 發(fā)揮部分（1）當(dāng)輸入正弦波信號(hào)VS 的幅度峰峰值在20mV 2V范圍內(nèi)時(shí)， 檢測(cè)并顯示正弦波信號(hào)的幅度值，要求誤差不超過5%。（2）擴(kuò)展被測(cè)信號(hào)VS的頻率范圍，當(dāng)信號(hào)的頻率在500Hz 2kHz范圍內(nèi)，檢測(cè)并顯示

3、正弦波信號(hào)的幅度值，要求誤差不超過5%。（3）進(jìn)一步提高檢測(cè)精度，使檢測(cè)誤差不超過2%。（4）其它（例如，進(jìn)一步降低VS 的幅度等）。三、說明1. 微弱信號(hào)檢測(cè)電路要求采用模擬方法來實(shí)現(xiàn)。常用的微弱信號(hào)檢測(cè)方法有：濾波，鎖相放大，取樣積分等（僅供參考）。2. 為便于各個(gè)模塊的測(cè)試，所有測(cè)試端點(diǎn)（AE）應(yīng)做成跳線連接方式。3. 檢測(cè)并顯示正弦波信號(hào)的幅度值是指輸入正弦波信號(hào)VS 的幅度（即峰值）。4. 測(cè)評(píng)時(shí)，應(yīng)固定使用某一裝置（PC機(jī)或MP3）來產(chǎn)生噪聲源，所有作品均應(yīng)采用該噪聲源進(jìn)行測(cè)試。四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目滿分方案論證5理論分析與計(jì)算4電路設(shè)計(jì)6測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果3設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范

4、性2總分20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)13完成第（2）項(xiàng)12完成第（3）項(xiàng)15其它10總分50簡(jiǎn)易直流電子負(fù)載（B題）一、 任務(wù)設(shè)計(jì)和制作一臺(tái)恒流（CC）工作模式的簡(jiǎn)易直流電子負(fù)載。其原理示意圖如圖1所示。圖1 直流電子負(fù)載原理示意圖二、 要求1. 基本要求（1） 恒流（CC）工作模式的電流設(shè)置范圍為100mA1000mA ，設(shè)置分辨率為10mA，設(shè)置精度為±1%。還要求CC工作模式具有開路設(shè)置，相當(dāng)于設(shè)置的電流值為零。（2） 在恒流（CC）工作模式下，當(dāng)電子負(fù)載兩端電壓變化10V時(shí)，要求輸出電流變化的絕對(duì)值小于變化前電流值的1。（3） 具有過壓保護(hù)功能，過壓

5、閾值電壓為18V±0.2V。2. 發(fā)揮部分（1）能實(shí)時(shí)測(cè)量并數(shù)字顯示電子負(fù)載兩端的電壓，電壓測(cè)量精度為±（0.02%+0.02%FS ），分辨力為1mV。（2）能實(shí)時(shí)測(cè)量并數(shù)字顯示流過電子負(fù)載的電流，電流測(cè)量精度為±（0.1%+0.1%FS），分辨力為1mA。（3）具有直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率自動(dòng)測(cè)量功能，測(cè)量范圍為0.1%19.9%，測(cè)量精度為±1%。為方便，本題要求被測(cè)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓在10V以內(nèi)。（4）其他。三、說明：1. 在恒流（CC）模式下，不管電子負(fù)載兩端電壓是否變化，流過電子負(fù)載的電流為一個(gè)設(shè)定的恒定值，該模式適合用于測(cè)試直流穩(wěn)壓電源的

6、調(diào)整率，電池放電特性等場(chǎng)合。2. 直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率是指電源輸出電流從零至額定值變化時(shí)引起的輸出電壓變化率。為方便，本題額定輸出電流值設(shè)定為1A。3. 負(fù)載調(diào)整率的測(cè)量過程要求自動(dòng)完成，即在輸入有關(guān)參數(shù)后，能直接給出電源的負(fù)載調(diào)整率。4. 為了方便負(fù)載調(diào)整率的測(cè)量，可以在被測(cè)直流穩(wěn)壓電源的輸出端串接一個(gè)電阻RW，更換不同阻值的RW，可以改變被測(cè)電源的負(fù)載調(diào)整率。測(cè)試示意圖如圖2所示。圖2 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試示意圖四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目滿分方案論證5理論分析與計(jì)算4電路設(shè)計(jì)6測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果3設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性2總分20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)13完成第（2）項(xiàng)

7、12完成第（3）項(xiàng)15其它10總分50簡(jiǎn)易混合信號(hào)示波器（C題）一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)簡(jiǎn)易混合信號(hào)示波器（MSO），其組成框圖如圖1所示：數(shù)字通道模擬通道輸入調(diào)理模擬信號(hào)ADC存儲(chǔ)、處理與控制系統(tǒng)混合信號(hào)波形顯示觸發(fā)電路信號(hào)采集數(shù)字信號(hào)48數(shù)字信號(hào)發(fā)生器圖1 簡(jiǎn)易混合信號(hào)示波器框圖4二、要求1基本要求（1）被測(cè)信號(hào)要求：類型：正弦波；頻率：100Hzf500KHz；幅度（峰峰值）：0.1VVp-p10V。（2）儀器能對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)與顯示，顯示波形無明顯失真，顯示信號(hào)幅度無明顯變化。（3）垂直靈敏度分為0.05V/div、0.5V/div、1V/div和2V/div共四檔（手動(dòng)調(diào)整）；

8、觸發(fā)方式為自動(dòng)；電壓誤差5%。（4）水平顯示分辨率20點(diǎn)/ div，設(shè)置1ms/div、0.1ms /div、10s /div、1s /div共四檔掃描速度（手動(dòng)調(diào)整）。（5）輸字信號(hào)發(fā)生器循環(huán)輸出4路數(shù)字信號(hào)，其波特率為10Mb/s，碼長(zhǎng)為16位，碼型有加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)兩種固定碼型。（6）在示波器同一液晶屏上顯示輸出信號(hào)的碼型示意波形。2發(fā)揮部分（1）增加垂直靈敏度檔位，使被測(cè)信號(hào)幅度達(dá)到：0.05VVp-p20V。（2）增加掃描速度擋位，使被測(cè)信號(hào)頻率達(dá)到：10Hzf5MHz。（3）信號(hào)發(fā)生器的碼率可變(10Mb/s，20Mb/s，30Mb/s)，通過鍵盤能任意設(shè)置碼型，并輸出相應(yīng)波特率和碼

9、型的4路數(shù)字信號(hào)。三、說明1. 示波器所測(cè)試的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)應(yīng)同時(shí)顯示在同一液晶屏上。2. 不限制數(shù)字信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的邏輯電平。四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目滿分方案論證5理論分析與計(jì)算4電路設(shè)計(jì)6測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果3設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性2總分20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)13完成第（2）項(xiàng)12完成第（3）項(xiàng)15其它10總分50無線路燈控制系統(tǒng)（D題）一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)模擬無線控制路燈系統(tǒng)，如圖1示?？煽刂坡窡?56個(gè)，實(shí)際制作三個(gè)?？刂婆_(tái)開關(guān)系統(tǒng)路燈控制器1路燈控制器NLED燈LED燈圖1.無線路燈控制系統(tǒng)示意圖二、要求1基本要求（1）控制臺(tái)和各燈控制器距離不

10、小于5米，各發(fā)射器頻率在（3040）MHz之間，發(fā)射峰值功率不大于20mW （50假負(fù)載上測(cè)定）,各單元發(fā)射接收采用同一個(gè)線天線，長(zhǎng)度小于1米。（2）在控制臺(tái)上有時(shí)間顯示，并當(dāng)?shù)街付〞r(shí)間A時(shí)自動(dòng)發(fā)出路燈全部打開的指令，點(diǎn)亮全部路燈；到指定時(shí)間B時(shí)會(huì)發(fā)出指令關(guān)掉編號(hào)為奇數(shù)的路燈；到指定時(shí)間C時(shí)會(huì)發(fā)出指令關(guān)閉所有路燈。（3）如果在路燈點(diǎn)亮?xí)r有損壞的路燈，應(yīng)能及時(shí)在控制臺(tái)上聲光報(bào)警，并給出故障路燈的編號(hào)。2發(fā)揮部分（1）在到達(dá)指定時(shí)間B時(shí)間時(shí)，奇數(shù)日期關(guān)閉編號(hào)為奇數(shù)的路燈，偶數(shù)日期關(guān)閉編號(hào)為偶數(shù)的路燈。（2）有功率檢測(cè)裝置，并能在控制臺(tái)上顯示瞬時(shí)供電功率。一旦超正常狀態(tài)3%即在控制臺(tái)上報(bào)警，并切斷路

11、燈供電。（3）有觸電保護(hù)功能。如果有人畜觸電情況，立即切斷電源并在主控臺(tái)報(bào)警。（4）所有告警信息均能通過現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向值班手機(jī)進(jìn)行語音和短信報(bào)告。三、說明1光源采用LED燈，LED的類型不作限定（發(fā)光二極管也可）。2無線收發(fā)單元必須自制，不能使用常見模塊，芯片如NRF9E5、NRF2401等。3相應(yīng)的測(cè)試要求需留有電流、電壓測(cè)量端口。四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目滿分方案論證5理論分析與計(jì)算4電路設(shè)計(jì)6測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果3設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性2總分20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)13完成第（2）項(xiàng)12完成第（3）項(xiàng)15完成第（4）項(xiàng)10總分50自動(dòng)停泊智能車（E題）一、

12、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車，具有自動(dòng)泊車功能。下圖是停車場(chǎng)。A,B是泊車位，黑色加粗線是黑色膠帶，地板除了貼黑色膠布以外的地方都染成白色。停車位A與B之間都是固體障礙物，用來模擬已經(jīng)停好的車輛，停車場(chǎng)中有陰影斜線的邊是木板，停車場(chǎng)其他邊沒有木板。木板高度、障礙物高度均為30cm，停車場(chǎng)如圖所示。二、要求1. 基本要求（1）電動(dòng)車尺(含加在車體上的其他裝置)要求如下：0.2m<=長(zhǎng)度<=0.3m,0.15m<=寬度<=0.22m（2）不允許電動(dòng)車以光引導(dǎo)、聲音引導(dǎo)等方式引導(dǎo)小車進(jìn)入車位。要求參賽者在矩形停車場(chǎng)邊上、四個(gè)角的頂點(diǎn)安裝定位設(shè)備（如超聲波接收器，麥克風(fēng)等）

13、用來確定小車的位置，安裝定位設(shè)備數(shù)目不限。要求能實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)車的坐標(biāo)。坐標(biāo)系以頂點(diǎn)C為原點(diǎn)，原點(diǎn)連接的2條邊為x軸和y軸，如上圖所示。（3）電動(dòng)車初始位置由評(píng)審員指定，但必須在停車場(chǎng)場(chǎng)地之內(nèi)，而車頭朝向則由參賽者自己決定。（4）啟動(dòng)后，電動(dòng)車自動(dòng)尋找停車位A，并以插入的方式（以車頭插入或者車尾插入停車位）自動(dòng)停車，要求電動(dòng)車停好車后在黑色粗線之內(nèi)，電動(dòng)車停完成停車動(dòng)作時(shí)要給出聲音提示。（5）整個(gè)過程在2分鐘之內(nèi)完成。（6）電動(dòng)車具有秒表功能，能顯示整個(gè)過程所花的時(shí)間。2. 發(fā)揮部分（1）小車在完成基本要求后，在停車場(chǎng)A停留10秒后自動(dòng)尋找停車場(chǎng)B，并把小車停在停車場(chǎng)B的黑色粗線之內(nèi)，電動(dòng)車停完

14、成停車動(dòng)作時(shí)要給出聲音提示。要求小車在完成該部分功能時(shí)，除了保持顯示完成基本要求部分所花的時(shí)間，還要另外為發(fā)揮部分計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)從小車在停車場(chǎng)A停好車并發(fā)出聲音提示后開始。 （2）要求該過程在1分鐘之內(nèi)完成。（3）盡量避免碰撞。三、說明（1）基本要求（1）（2）（3）（4）（5）可觀察得知?；疽螅?）如果參賽者在2分鐘內(nèi)完成，該部分滿分。其他時(shí)間酌情給分。（2）基本要求（6）與發(fā)揮部分（3），小車碰撞3次以內(nèi)不扣分，超過3次以后，每撞1次扣0.5分，扣到該部分分?jǐn)?shù)為0為止。（3）發(fā)揮部分（2），小車在1分鐘內(nèi)完成給滿分，其他時(shí)間酌情給分。四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目滿分方案論證5理論分析與計(jì)算4

15、電路設(shè)計(jì)6測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果3設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性2總分20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)13完成第（2）項(xiàng)12完成第（3）項(xiàng)15其它10總分50手寫繪圖板（F題）一、任務(wù) 利用普通PCB覆銅板設(shè)計(jì)和制作手寫繪圖輸入設(shè)備。系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示。普通覆銅板尺寸為15cm×10cm，其四角用導(dǎo)線連接到電路，同時(shí)，一根帶導(dǎo)線的普通表筆連接到電路。表筆可與覆銅板表面任意位置接觸，電路應(yīng)能檢測(cè)表筆與銅箔的接觸，并測(cè)量觸點(diǎn)位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)手寫繪圖功能。覆銅板表面由參賽者自行繪制縱橫坐標(biāo)以及6cm x 4cm（高精度區(qū)A）和12cm x8cm（一般精度區(qū)B）如圖中兩個(gè)虛線框所示

16、。 圖1.系統(tǒng)構(gòu)成框圖二、要求 1. 基本要求： （1）指示功能：表筆接觸銅箔表面時(shí)，能給出明確顯示。 （2）能正確顯示觸點(diǎn)位于縱坐標(biāo)左右位置。 （3）能正確顯示觸點(diǎn)四象限位置。 （4）能正確顯示坐標(biāo)值。 （5）顯示坐標(biāo)值的分辨率為10mm， 絕對(duì)誤差不大于5mm。 2發(fā)揮部分： （1）進(jìn)一步提高坐標(biāo)分辨率至8mm和6mm；要求分辨率為8mm時(shí)，絕對(duì)誤差不大于4mm；分辨率為6mm時(shí)，絕對(duì)誤差不大于3mm。 （2）繪圖功能。能跟蹤表筆動(dòng)作，并顯示繪圖軌跡。在A區(qū)內(nèi)畫三個(gè)直徑分別為20mm，12mm和8mm不同直徑的圓，并顯示該圓；20mm的圓要求能在10s內(nèi)完成，其它圓不要求完成時(shí)間。 （3）

17、低功耗設(shè)計(jì)。功耗為總電流乘12V；功耗越低得分越高。要求功耗等于或小于1.5W。 （4）其他。如顯示文字，提高坐標(biāo)分辨率等。 三、說明 1必須使用普通的覆銅板 （1）不得更換其它高電阻率的材料。 （2）不得對(duì)銅箔表面進(jìn)行改變電阻率的特殊鍍層處理。 （3）覆銅板表面的刻度自行繪制，測(cè)試時(shí)以該刻度為準(zhǔn)。 （4）考慮到繪制刻度影響測(cè)量，不要求表筆接觸刻度線條時(shí)也具有正確檢測(cè)能力。 2覆銅板到電路的連接應(yīng)滿足以下條件 （1）只有銅箔四角可連接到電路，除此之外不應(yīng)有其它連接點(diǎn)（表筆觸點(diǎn)除外）。 （2）不得使用任何額外傳感裝置。 3表筆可選用一般的萬用表表筆。 4電源供電必須為單12V供電。 5基本要求除

18、（5）外均在B區(qū)測(cè)，測(cè)分辨率和圓均在A區(qū)內(nèi)測(cè)。 四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目滿分方案論證5理論分析與計(jì)算4電路設(shè)計(jì)6測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果3設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性2總分20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)13完成第（2）項(xiàng)12完成第（3）項(xiàng)15其它10總分50 四旋翼自主飛行器（G題）一、任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一架四旋翼自主飛行器。飛行區(qū)域俯視圖和立體圖分別如圖1和圖2所示。 圖1.飛行區(qū)域俯視圖（圖中單位：cm）圖2.飛行區(qū)域立體圖（圖中單位：cm）二、要求 1. 基本要求 （1）四旋翼自主飛行器（下簡(jiǎn)稱飛行器）擺放在圖1所示的A區(qū)，一鍵式啟動(dòng)飛行器起飛；飛向B區(qū)，在B區(qū)降落并停機(jī)；飛行時(shí)間不大于45s。 （2）飛行器擺放在B區(qū)，一鍵式啟動(dòng)飛行器起飛；飛向A區(qū)，在A區(qū)降落并停機(jī)；飛行時(shí)間不大于45s。 2. 發(fā)揮部分 （1）飛行器擺放在A區(qū)，飛行器下面擺放一薄鐵片，一鍵式啟動(dòng)，飛行器拾取薄鐵片并起飛。 （2）飛行器攜帶薄鐵片從示高線上方飛向B區(qū)，并在空