2023年光電學(xué)院電子設(shè)計競賽試題

長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院

202M耳電3彼花競賽駁目

2023年6月

Av正弦波相位發(fā)生器

一、設(shè)計任務(wù)

設(shè)計制作一個由運放組成的正弦波形發(fā)生器，產(chǎn)生兩路有相位差的正弦波,

并用顯示屏顯示時實波形（如圖結(jié)構(gòu)）

宗油哭蛤涮

二、設(shè)計規(guī)定與評分標準

項目重要內(nèi)容分數(shù)

設(shè)計方案工方案比較與論證選擇；

工理論分析與計算；

設(shè)計工電路圖及有關(guān)軟件、硬件設(shè)計文獻；20

工測試方法與儀器；

制作

工測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。

作品制作作品制作(焊接、結(jié)構(gòu)等)30

總分50

(1)由運放組成一路正弦波發(fā)生器。

工輸出波形具有正負對稱電壓；

30

，頻率可調(diào)范圍:30Hz~20kHz；

工顯示屏時實顯示波形。

基本(2)產(chǎn)生兩路具有相位差的可調(diào)頻率正弦波。20

工輸出波形具有正負對稱電壓；

規(guī)定

1兩路完全相同波形的正弦波，可同時進行頻率調(diào)節(jié)，具有

小于等于90度的相位差；

L顯示屏實時顯示波形及頻率與相差位；

總分50

(1)對顯示波形進行放大、縮小、上下移動功能的調(diào)節(jié)25

提高

(2)具有波形存儲功能。25

部分

總分50

B、開關(guān)穩(wěn)壓電源

一、設(shè)計任務(wù)

設(shè)計并制作如圖所示的開關(guān)穩(wěn)壓電源。

1AN

?Io

Q-------O------------?

整流DC-DC

[71=220VAC濾#UlN變換器

VUco

二、設(shè)計規(guī)定與評分標準

項目重要內(nèi)容分數(shù)

設(shè)計方案工方案比較與論證選擇；

i理論分析與計算；

設(shè)計工電路圖及有關(guān)軟件、硬件設(shè)計文獻；20

工測試方法與儀器；

制作

1測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。

作品制作作品制作(焊接、結(jié)構(gòu)等)30

總分50

?最大輸出電流/omax>=6A;

?電壓調(diào)整率SuW2%；

?/o從0變到6A時，負載調(diào)整率S/W5%(t/2=18V)；

基本?輸出噪聲紋波電壓峰一峰值U°PPW1V(UO=10V,/。=50

6A);

規(guī)定

?口(2—。(2變換器的效率〃270%(。0=10丫,/0=6人)；

?具有過流保護功能,動作電流/o<lh)=6.5±0.2A;

總分50

(1)進一步提高電壓調(diào)整率，使SW0.2%(/o=6A);

(2)進一步提高負載調(diào)整率，使SW0.5%)；

(3)進一步提高效率，使］285%(Uo=l0V,/o=6A)；

提高(4)排除過流故障后，電源能自動恢復(fù)為正常狀態(tài)；50

(5)能對輸出電壓進行鍵盤設(shè)定和步進調(diào)整，步進值IV,

部分

同時具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。

(6)其他。

總分50

三、說明

1.DC-DC變換器不允許使用成品模塊，但可使用開關(guān)電源控制芯片。

2.UI可通過交流調(diào)壓器調(diào)整。DC-DC變換器（含控制電路）只能由U1N端口供電,

不得另加輔助電源。

3.本題中的輸出噪聲紋波電壓是指輸出電壓中的所有非直流成分，規(guī)定用帶寬不小于

20MHz模擬示波器（AC耦合、掃描速度20ms/div）測量UOPP。

4.本題中電壓調(diào)整率SU指UI在指定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓UO的變化率；負載

調(diào)整率SI指10在指定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓UO的變化率;DC-DC變換器效率

n=PO/PIN,其中PO=U0IO,PIN=UINIIN?

5.電源在最大輸出功率下應(yīng)能連續(xù)安全工作足夠長的時間（測試期間，不能出現(xiàn)過熱

等故障）。

6.制作時應(yīng)考慮方便測試，合理設(shè)立測試點。

二、設(shè)計規(guī)定與評分標準

項目重要內(nèi)容分數(shù)

設(shè)計方案工方案比較與論證選擇；

』理論分析與計算；

設(shè)計工電路圖及有關(guān)軟件、硬件設(shè)計文獻；20

A測試方法與儀器；

制作

L測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。

作品制作作品制作（焊接、結(jié)構(gòu)等）30

總分50

?最大輸出電流/0mx>=6A；

?電壓調(diào)整率S“W2%;

?從0變到6A時一，負載調(diào)整率S/<5%（4=18V）;

基本?輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UOPPW1V（UO=10V,/o=650

A）；

規(guī)定

?DC—DC變換器的效率1270%（Uo=l0V,/°=6A）；

?具有過流保護功能，動作電流；o<m=6.5±0.2A;

總分50

(7)進一步提高電壓調(diào)整率，使SuWO.2%(/o=6A)；

(8)進一步提高負載調(diào)整率，使S/WO.5%);

(9)進一步提高效率，使忤85%(U0=10V,/o=6A);

提高(10)排除過流故障后，電源能自動恢復(fù)為正常狀態(tài)；50

(11)能對輸出電壓進行鍵盤設(shè)定和步進調(diào)整,步進值IV,

部分

同時具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。

(12)其他。

總分50

c、智能小車控制系統(tǒng)

一、設(shè)計任務(wù)、規(guī)定

（-）設(shè)計任務(wù)

設(shè)計一輛具有光電導(dǎo)航功能的智能載物小車,小車可以按規(guī)定指定的路線行駛。

（二）任務(wù)規(guī)定

在指定賽道上從起點2出發(fā)，通過現(xiàn)場隨機擬定的至少5個十字或丁字路口（涉及左

轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或直行）后，進入指定位置的停車位并停好。結(jié)束后發(fā)出聲光提醒。到達停車區(qū)后

載物按路線2返回到起點1。

0.5111

Im

5mmax

（三）競賽條件:

1）智能車平臺：可自選，橫向?qū)挾炔淮笥谫惖缹挾?，?qū)動能源為自行選擇的電池。

2）比賽場地:地面：水泥地；比賽場地尺寸:5mX3m。

3）競賽車道寬度:0.5m,賽道兩邊地面上貼有寬度3cm的紅色道路邊界，競賽場地

如圖所

示（圖示途徑僅為賽場可以設(shè)立的其中2條，從4個起點之一出發(fā)通過5個十字或丁字

路

口，到達停車區(qū)的車庫位置的途徑有很多種，比賽時途徑隨機擬定）。

4）各參賽隊自備路口交通標志（涉及左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或直行各3個）和停車位車庫，停車

庫的長寬應(yīng)是智能車長寬的1.5倍。

二、設(shè)計規(guī)定與評分標準

項目重要內(nèi)容分數(shù)

設(shè)計方案工方案比較與論證選擇；

A理論分析與計算；

設(shè)計工電路圖及有關(guān)軟件、硬件設(shè)計文獻；20

A測試方法與儀器；

制作

工測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。

作品制作作品制作（焊接、結(jié)構(gòu)等）30

總分50

小車行車路線圖1所示，規(guī)定控制一輛玩具模型小車從起點2

前進，通過光電智能導(dǎo)航的方式，將小車停入停車場中。具體

規(guī)定如下：

1、智能車導(dǎo)航和停車入庫方式均要采用光電技術(shù),嚴禁采用遙

控方式或在競賽場地自行設(shè)立循跡途徑。

基本50

2、智能車從起點出發(fā),到達停車位準確進入停車區(qū)停車

規(guī)定3、進入停車區(qū)發(fā)出聲光信號

4、顯示從起點2到停車完畢所用時間

5、小車可以在在車輪及探測器垂直投影點不軋碰庫位邊線的情

況下將車停正于停車場中；

總分50

小車從停車區(qū)荷載重物返回到起點1,按圖2路線所示，返回到

起點2。具體規(guī)定如下：

1、小車可以在載物、車輪不軋車道邊線情況下調(diào)轉(zhuǎn)方向前進

2、小車可以在在載物、探測器垂直投影點不軋車道邊線情況

提高下返回至起點250

部分3、小車可以在1.5分鐘內(nèi)完畢規(guī)定。

4、小車可以顯示實時行車速度

5、顯小車可以示從停車區(qū)到起點1用時間

6、小車可以荷載重物超過L5Kg

總分50

D、多功能濾波器設(shè)計

一、設(shè)計任務(wù)

設(shè)計并制作一個多功能濾波器。

二、設(shè)計規(guī)定與評分標準

項目重要內(nèi)容分數(shù)

設(shè)計方案工方案比較與論證選擇；

位理論分析與計算；

設(shè)計工電路圖及有關(guān)軟件、硬件設(shè)計文獻；20

工測試方法與儀器；

制作

工測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。

作品制作作品制作（焊接、結(jié)構(gòu)等）30

總分50

1.放大器輸入正弦信號電壓振幅為10mV,電壓增益為20dBo

2.濾波器可設(shè)立為帶通濾波器，通頻帶：300Hz--

3.4KIlz,放大器輸出無明顯失真

基本3.濾波器可設(shè)立為低通濾波器，其-3dB截止頻率在300Hz

50

規(guī)定±50Hz

4.濾波器可設(shè)立為高通濾波器,其一3dB截止頻率。在3.4

KHz+0.3KHz

5.電壓增益與截止頻率的誤差均不大于10%

總分50

1、提高帶通通頻帶為：1MHz——10MHz

2、低通、高通、帶通類型可選擇

提高50

3、濾波器可設(shè)立為低通濾波器：低通截止頻率10MHz

部分

4、濾波器可設(shè)立為高通濾波器：高通截止頻率1MHz

總分50

E、多功能光伏充電應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

一、設(shè)計任務(wù)

設(shè)計并制作一個運用太陽能實現(xiàn)多種充電及應(yīng)用功能的系統(tǒng)，可對多種電器

或電池充電或應(yīng)急

應(yīng)用，系統(tǒng)結(jié)