2023TI杯山東電子設(shè)計大賽試題匯總

低功耗數(shù)字多功能表的設(shè)計制作（A題）

【本科】

一、任務(wù)

設(shè)計并制作一款多功能數(shù)字測量儀表，其示意圖如圖1所示。

功

能

轉(zhuǎn)

T--換

及

變

換結(jié)

電果

路顯

示

鍵盤輸入

圖1低功耗數(shù)字多功能表系統(tǒng)示意圖

二、要求

i.基本要求

（1）采納9V方電池供電。自行設(shè)計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）測量直流電壓量程：0.2V、2V、20V；精度±（1%+2個字）；輸入阻抗：

210MQ。

（4）測量溝通電壓量程：0.2V、2V、20V；精度±（1.5%+5個字）；頻率范

圍：40Hz~400Hz；輸入阻抗：210MQ。

（5）測量電阻量程：200〉、2kQ、20k〉；精度±（1%+5個字）。

（6）測量電容量程：100nF、100uF；精度±（5%+10個字）。

（7）晶體三極管￡參數(shù)測試：測量類型NPN或PNP,顯示范圍0~1000,

精度±（2%+2個字）；測試條件：基極電流約10uA,VCE約3V。

2.發(fā)揮部分

（1）增加“自動關(guān)機(jī)”功能，即在測量模式下，若1分鐘內(nèi)無任何按鍵按下,

儀表將自動關(guān)閉供電電源并進(jìn)入低功耗狀態(tài)；再按下隨意鍵，儀表將自動

返回“自動關(guān)機(jī)”前的狀態(tài)。

（2）增加正弦波信號源功能：要求輸出正弦波信號的頻率為lOHz-lOOkHz,

且

可調(diào)；非線性失真W3%。

（3）要求在負(fù)載為600Q時，輸出正弦波的最大值（有效值）25V；輸出正弦

波的幅值可調(diào)，調(diào)整范圍100mV~5Vo

（4）其他特色（例如：擴(kuò)展其他功能、提高測量精度、削減失真等）

三、說明

1、不允許采納數(shù)字萬用表專用A/D轉(zhuǎn)換器或成品。

2、單片機(jī)建議采納MPS43O單片機(jī)。

四、評分標(biāo)準(zhǔn)

項目主要內(nèi)容滿分

比較與選擇

方案論證5

方案描述

直流供電系統(tǒng)DC/DC電路選擇與參數(shù)計算

直流電壓測量電路設(shè)計

溝通電壓測量電路設(shè)計

理論分析與

電阻測量電路設(shè)計

計算15

電容測量電路設(shè)計

晶體三極管￡測量電路設(shè)計

設(shè)計正弦波信號產(chǎn)生電路設(shè)計

顯示電路設(shè)計

報告

電路與程序

總體限制電路設(shè)計及程序設(shè)計流程圖10

設(shè)計

測試方案及測試條件

測試方案與

測試結(jié)果及其完整性10

測試結(jié)果

測試結(jié)果分析

摘要

設(shè)計報告結(jié)

設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)5

構(gòu)及規(guī)范性

圖標(biāo)的規(guī)范性

總分50

基本要求

實(shí)際制作完成狀況50

完成第（1）項15

發(fā)揮完成第（2）項20

完成第（3）項10

部分

其他5

總分50

低功耗電波鐘的設(shè)計制作（B題）

【本科題】

一、任務(wù)

設(shè)計并制作一臺低功耗電波鐘。

二、要求

1.基本要求

（1）自行設(shè)計制作天線、選頻放大，使其能接受中國碼（BPC）電波授時數(shù)據(jù)、

并輸出包絡(luò)。

（2）作品上電后盡可能快的完成授時信號的接受、處理。并顯示時間（精確到

秒）、日期和星期。

（3）以休眠方式（內(nèi)部計時不停）盡可能降低整機(jī)功耗，支持鍵喚醒。

（4）支持自動、手動授時，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)，不運(yùn)用任何外部電源及一次、二次電池，并盡可能提高

供電續(xù)航實(shí)力，并預(yù)留供電電壓測試端子。

（2）系統(tǒng)在不受光狀況下關(guān)閉輸出，整機(jī)休眠，支持可見光喚醒。

（3）運(yùn)用ACG盡可能提高信噪比，并可以顯示當(dāng)前信號強(qiáng)度。

（4）可在后臺同時運(yùn)行秒表計時、倒數(shù)計時功能。

三、作品說明

1.不允許運(yùn)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)信號測試端子。不得采納單片機(jī)或其他數(shù)字電路輸出模擬包絡(luò)。

3、留出整機(jī)功耗測試端子，系統(tǒng)不得運(yùn)用實(shí)時時鐘。

4、建議運(yùn)用MPS430單片機(jī)。

四、評分標(biāo)準(zhǔn)

滿

項目主要內(nèi)容分

系統(tǒng)方案比較與選擇、方案描述15

理論分析與計算電波鐘原理，低功耗方案10

設(shè)

計電路與程序設(shè)計電路設(shè)計及程序設(shè)計10

報測試方案及測試條件

測試方案與測試結(jié)果測試結(jié)果完整性

告10

測試結(jié)果分析

摘要

設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)5

圖表的規(guī)范性

總分50

基

本

實(shí)際制作完成狀

要50

況

求

完成第（1）項15

發(fā)

完成第（2）項15

揮

部完成第（3）項10

分

完成第（4）項10

總分50

超低功耗傾角測量儀的設(shè)計制作（C題）

【本科組】

一、任務(wù)

設(shè)計并制作一個超低功耗傾角測量儀。測量儀由儲有電能的電解電容供電,

尺寸不能超過150X150mm,高度不限。作品每按一下測試按鍵進(jìn)行一次斜面傾

角的測量并顯示；測角范圍0—90度。超低功耗傾角測量儀示意圖如圖1所示

（傾角測量儀包含顯示器件和測試按鍵，不包含電解電容G，特此說明）。

圖1超低功耗傾角測量儀示意圖

二、要求

1.基本要求

（1）傾角測量儀的測角范圍為0?90度，要求每按一下測試按鍵進(jìn)行一次

測量，顯示辨別率為0.1度，精度為±5度。

（2）電容G的容量為220011F,充電到25V后接入測量儀系統(tǒng)。當(dāng)以每5

秒一次的頻率進(jìn)行測量時，測量儀至少可以正常工作60秒。

（3）增加可以測量并顯示沿X、Y、Z方向重力加速度重量的功能，要求測

量精度為±5除單位為m/s?。

2.發(fā)揮部分

（1）進(jìn)一步提高傾角測量儀的測量精度，使精度達(dá)到±1度。

（2）電容G的容量改為100uF電容，充電到25V后接入系統(tǒng)。并盡可能

地延長運(yùn)用時間。

（3）自制為電容G充電的充電裝置（充電電壓為25V）,該充電裝置要求

運(yùn)用1.5V干電池（電池可便利拆裝）供電。（充電裝置中運(yùn)用的電容容量不限）

（4）其他

三、說明

1.傾角測量儀不能內(nèi)置電池和發(fā)電裝置，傾角測量儀內(nèi)部電容容量的總和

不能超過20uFo

2.整個測試過程中顯示器件必需始終顯示前一次的測試結(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算在總功耗內(nèi)。

3.要求電容G可以便利的安裝、拆下，A點(diǎn)處可接一個開關(guān)。A、B兩點(diǎn)

處要預(yù)留電壓測量點(diǎn)，測試點(diǎn)運(yùn)用鱷魚夾引出。

4.電容G的誤差要求為±5%,測試時由組委會供應(yīng)測試專用電容。

5.運(yùn)用萬用表測試電容電壓時測量時間要盡可能短，以免萬用表10MQ的

輸入電阻引起電容電壓的下降。充溢電的電容要盡快運(yùn)用，以盡量減小電解電

容漏電流的影響。

6.選用2200uF電容和100uF電容的漏電流要盡可能小。

7.測試時盡量選擇平整的地面（用氣泡水平儀測量）以免影響測試結(jié)果。

四、評分標(biāo)準(zhǔn)

項目主要內(nèi)容滿分

系統(tǒng)方案方案比較與選擇，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)10

傾角的計算方法

理論分析與計算15

理論功耗分析

電路設(shè)計

設(shè)計電路與程序設(shè)計12

程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計

報告

測試方案

測試方案與測試結(jié)果8

測試結(jié)果及分析

摘要

設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)5

圖表的規(guī)范性

總分50

基本

實(shí)際制作完成狀況50

要求

完成第（1）項12

完成第（2）項20

發(fā)揮

完成第（3）項14

部分

其他4

總分50

車輛會車自動限制系統(tǒng)的設(shè)計（D題）

［本科題］

一、任務(wù)

A、B兩輛汽車相對開行，并能按指定要求到達(dá)對方的發(fā)車點(diǎn)。行車道路示

意圖如圖1所示，道路兩側(cè)各有1.5?2厘米寬的黑色邊沿線；道路的寬度為A、

B兩車的寬度之和的1.1倍；會車區(qū)路段的寬度為A、B兩車的寬度之和的1.6

倍，會車區(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)動身，正常行駛至對方的發(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）兩車同時發(fā)車，以對方的發(fā)車點(diǎn)為終點(diǎn)行進(jìn)（會車時可以在非會車區(qū)

域會車）。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）兩車同時發(fā)車，以對方的發(fā)車點(diǎn)為終點(diǎn)行進(jìn)。其中A車首先進(jìn)入I號

會車區(qū)避讓，待B車通過后再接著前進(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車后開行，且使之在2號路段相遇；相遇后，后動身

的B車后退進(jìn)入II號會車區(qū)避讓，會車后兩車接著前進(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）隨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

能依據(jù)各自離開會車區(qū)的距離進(jìn)行避讓，即離會車區(qū)距離近的車輛后退進(jìn)入會

車區(qū)避讓，進(jìn)行會車，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L5~2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兩輛汽車必需是四輪車，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。

車輛的高度不限。

圖2車身寬度的示意圖

3.競賽起先后，A、B兩車不行互換。

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。會車時兩

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賽資格。

8.建議運(yùn)用MSP-EXP430開發(fā)板

四、評分標(biāo)準(zhǔn)

項目主要內(nèi)容滿分

系統(tǒng)方案比較與選擇；方案描述10

設(shè)

測試與限制方案分析與器件測量原理15

計

選擇限制原理

報

12

告電路與程序設(shè)計電路設(shè)計及程序設(shè)計

測試和限制結(jié)果測試方案及測試條件；測試結(jié)

8

果完整性；測試結(jié)果分析

設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要；設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)5

總分50

基本實(shí)際制作與完成狀況50

要求

發(fā)完成第（1）項20

揮

完成第（2）項25

部

分其它5

總分50

雙路低頻信號發(fā)生及分析儀的設(shè)計制作（E題）

［本科題］

一、任務(wù)

設(shè)計并制作一個雙路低頻信號發(fā)生器，以及一個能對信號進(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,頻率精確度不

低于1%,且每路信號的波形及頻率都可以單獨(dú)預(yù)置。

（2）兩路輸出信號最大幅度不低于2.5V,幅度可預(yù)置，設(shè)置的步進(jìn)值不

大于lOOmv,且每路信號的幅度都可以單獨(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，相位差預(yù)置范圍

為0?360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現(xiàn)一99%范圍內(nèi)預(yù)置，設(shè)置步進(jìn)值為遙，精

度為1%-

（5）儀表低功耗分析。

2.發(fā)揮部分

（1）信號疊加電路能對信號發(fā)生器輸出的兩路正弦信號（頻率和幅度可以

不相同）進(jìn)行合成，合成后的疊加信號波形正確。

（2）分析儀能對信號疊加電路輸出的疊加信號進(jìn)行頻域分析，并分別顯示

原兩路正弦信號的頻率和幅度，其誤差肯定值不大于10%；

（3）能在顯示器顯示疊加信號頻譜圖，;

（4）其他

三、說明

1.作品中不得運(yùn)用集成DDS芯片。

2.題目中所指的幅度均為峰峰值。

3.工作電源可用成品，也可自制。

四、評分標(biāo)準(zhǔn)

項目主要內(nèi)容分?jǐn)?shù)

系統(tǒng)方案比較與選擇；方案描述10

理論分析與計算信號發(fā)生原理；信號頻域分

析原理；采樣頻率的設(shè)定依10

據(jù)

設(shè)計電路與程序設(shè)計主限制器電路

15

報告模擬電路；程序設(shè)計

測試方案與測試結(jié)果測試方案及測試條件

10

測試結(jié)果完整性；結(jié)果分析

設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要；設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)

5

圖表的規(guī)范性

總分50

基本實(shí)際制作狀況

50

要求

完成第（1）項15

完成第（2）項15

發(fā)揮

完成第（3）項15

部分

其他5

總分50

直流電子負(fù)載的設(shè)計制作（F題）

【本科組】

一、任務(wù)

電子負(fù)載用于測試直流穩(wěn)壓電源、蓄電池等電源的性能。設(shè)計并制作一臺

電子負(fù)載，有恒流和恒壓兩種方式，可手動切換。恒流方式時要求不論輸入電

壓如何改變（在肯定的范圍內(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，電子負(fù)載端電壓保持恒定，且可設(shè)定，流入電子負(fù)載

的電流隨被測直流電源的電壓改變而改變。

示意圖

二、要求

1.基本要求

（I）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)整范圍：1.00V-20.0V,相對誤差小于5除調(diào)整時間小

于3So

（3）電流設(shè)置及調(diào)整范圍：100mA-2.00A,相對誤差小于5除調(diào)整時間小

于3So

2.發(fā)揮部分

（1）增加恒陽模式（CR）,測量精度5%

（2）擴(kuò)大負(fù)載參數(shù)的設(shè)置及調(diào)整范圍，以及精度;

（3）具有自動過載愛護(hù)報警設(shè)計。過載值可設(shè)。

三、評分標(biāo)準(zhǔn)

項目主要內(nèi)容滿分

整體方案設(shè)計

方案論證與設(shè)計15

模塊方案比較

系統(tǒng)組成和理論計算

電路設(shè)計15

模塊電路

設(shè)計報告測試數(shù)據(jù)完整性

測試結(jié)果10

測試結(jié)果分析

摘要

報告要求正文結(jié)構(gòu)完整性10

圖表的規(guī)范性

總分50

基本要求實(shí)際制作完成狀況50

完成第⑴、⑵、（3）項各15

發(fā)揮部分其它5

總分50

四、說明

1.負(fù)載參數(shù)可調(diào)整設(shè)置，人工預(yù)置或數(shù)字程控皆可；

2.負(fù)載參數(shù)可數(shù)字化顯示，兩種負(fù)載參數(shù)（CV\CC）同時顯示;

3.實(shí)現(xiàn)原理可參考示意圖。

遙控電動小車裝置的設(shè)計制作（G題）

（高職高專組）

一、任務(wù)

設(shè)計并制作一個遙控電動小車裝置，該裝置由手持無線遙控器和電動小車

兩部分組成。電動小車車體的寬度和長度不超過30cm,車體上方要有明確的中

心點(diǎn)標(biāo)示。

二、要求

1、基本要求

（1）電動小車能在無線遙控器的限制下前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、倒退，遙控距離不少于

5m。

（2）電動小車能在無線遙控器的限制下從指定的A點(diǎn)到達(dá)指定的B點(diǎn)，要求電

動小車達(dá)到B點(diǎn)的時間盡量短，在B點(diǎn)的定位誤差不大于10%o

（3）手持無線遙控器能在120cm*120cm的范圍內(nèi)，實(shí)時顯示電動小車位置的X、

Y坐標(biāo)值（坐標(biāo)原點(diǎn)可自定義），即電動小車能將其位置的坐標(biāo)值實(shí)時傳送

至手持無線遙控器。要求定位誤差不大于10%,顯示刷新時間不大于0.5

秒。

2、發(fā)揮部分

（1）手持無線遙控器在120cm*120cm的范圍內(nèi)隨意設(shè)定一目標(biāo)位置的坐標(biāo)

值，電動小車能夠自動（不行遙控）到達(dá)目標(biāo)位置，要求達(dá)到目標(biāo)位

置的時間盡量短，目標(biāo)位置處的定位誤差不大于10吼

（2）進(jìn)一步降低裝置的定位誤差。

（3）其他。

三、評分標(biāo)準(zhǔn)

項目主要內(nèi)容滿分

系統(tǒng)方案比較與選擇12

方案描述

理論分析與計算理論分析與計算10

設(shè)

計電路與程序設(shè)計電路設(shè)計及程序設(shè)計15

報測試方案與測試結(jié)果測試方案及測試條件7

告測試結(jié)果完整性

測試結(jié)果分析

設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性才商5

設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)

圖表的規(guī)范性

總分50

基本實(shí)際制作完成狀況50

要求

發(fā)

完成第（1）項30

揮

部完成第（2）項15

分其他5

總分50

簡易低功耗數(shù)字萬用表的設(shè)計制作（H題）

【高職高專組】

一、任務(wù)

設(shè)計并制作一款簡易數(shù)字萬用表，其示意圖如圖1所示。

功

能

轉(zhuǎn)

換結(jié)

及果

變顯

換示

電

路

鍵盤輸入

圖1低功耗數(shù)字萬用表系統(tǒng)示意圖

二、要求

1.基本要求

（1）采納9V方電池供電。自行設(shè)計保證該儀表正常工作的低功耗供電電

源系統(tǒng)。

（2）三位數(shù)字顯示，最大讀數(shù)999。

（3）測量直流電壓量程：0.1V、IV、10V；精度±（0.5%+2個字）；輸入阻抗：

210MQ。

（4）測量溝通電壓量程：0.1V、IV、10V；精度±（1.5%+2個字）；頻率范

圍：40Hz~400Hz；輸入阻抗：210MQ。

（5）測量電阻量程：100。、lkQ、10k。；精度±（1.5%+2個字）。

2.發(fā)揮部分

（1）增減電容測量功能。測量電容量程：100nF、100uF；精度±（2.5%+2個

字）。

（2）增加溫度測量功能。溫度傳感器為2線PT100,測溫范圍0~200℃,精

度±（2%+5個字）。

（3）其他特色。

三、說明

1、不允許采納數(shù)字萬用表專用A/D轉(zhuǎn)換器或成品。

2、單片機(jī)建議采納MPS430單片機(jī)。

四、評分標(biāo)準(zhǔn)

項目主要內(nèi)容滿分

系統(tǒng)方案總體方案設(shè)計4

直流供電電源設(shè)計

直流電壓測量電路設(shè)計

溝通電壓測量電路設(shè)計

理論分析與設(shè)計電阻測量電路設(shè)計8

電容測量電路設(shè)計

溫度測量電路設(shè)計

設(shè)計報告顯示電路設(shè)計

電路與程序設(shè)計總體電路圖及限制，程序流程圖3

調(diào)試方法與儀器

測試方案與測試結(jié)果測試數(shù)據(jù)完整性3

測試結(jié)果分析

設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范摘要；設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)

2

性圖表的規(guī)范性

總分20

基本要求實(shí)際制作完成狀況50

完成第（1）項20

完成第（2）項20

發(fā)揮部分

其他10

總分50

智能探測機(jī)器車的設(shè)計制作（I題）

【高職高專組】

一、任務(wù)

設(shè)計并制作一個智能探測機(jī)器車。

二、要求

1.基本要求

（1）智能探測機(jī)器車能沿循跡線行走一周，同時完成4個定位點(diǎn)的精確定位，

誤差小于5°。

（2）智能探測機(jī)器車能沿循跡線行走一周，并在規(guī)定區(qū)域完成360度轉(zhuǎn)身。

2.發(fā)揮部分

（1）智能探測機(jī)器車能沿循跡線行走一周，完成數(shù)據(jù)采集及顯示。

（2）用單片機(jī)設(shè)計并制作一個能接收智能探測機(jī)器車采集數(shù)據(jù)的接收系統(tǒng)，接

收智能探測機(jī)器車采集數(shù)據(jù)實(shí)時顯示數(shù)據(jù)并進(jìn)行播報。

（3）其他

三、說明

1.場地（圖1）所示，設(shè)置在1塊細(xì)木工板（長240cm,寬120cm,厚度自選）

上，細(xì)木工板可干脆放在平整的地面上。虛線由1cm寬、長度為10cm、間隔為

10cm的黑膠帶構(gòu)成；起點(diǎn)/終點(diǎn)標(biāo)記線段由2cm寬黑膠帶構(gòu)成。板上循跡、定

位點(diǎn)由約2cm寬的黑膠帶構(gòu)成，邊界線由約1cm寬的黑膠帶構(gòu)成，定位點(diǎn)是由

2cm寬的黑膠帶構(gòu)成的十字，共設(shè)4個；定位點(diǎn)一側(cè)放置被測試目標(biāo)，共放置4個;

定位點(diǎn)1一側(cè)緊靠場地邊沿放置圓柱形容器，圓柱形容器直徑6