2012年求实杯课外科技作品竞赛选题.doc

直流稳压电源【1题】一、任务设计并制作交流变换为直流的稳压电源。二、要求1基本要求（50分）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围15%20%条件下：（1）输出电压可调范围为2V+12V；（10分）（2）最大输出电流为1.5A；（10分）（3）由“”、“”两键分别控制输出电压步进增减，步进0.1V；（10分）（4）纹波电压（峰-峰值）5mV（最低输入电压下，满载）；（10分）（5）效率40%（输出电压12V、输入电压220V下，满载）。（10分）2.发挥部分（50分）（1）输出电压可预置在212V之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）； （3）具有过流及短路保护功能； （4）扩展输出电压种类（比如三角波，频率为50Hz等）。温度数据记录系统【2题】一、任务设计一温度数据记录系统，实现环境的温湿度监测记录。二、要求1、基本要求（25分）（1）设计并制作一个温度数据记录系统，有显示。（10分）（2）设计采用电池组供电的系统，能够采集一路温度数据，温度测量范围：-10+100；温度测量精度： 0.5，（可选：湿度测量范围：0100%RH，湿度测量精度： 3.0%RH（10分）（3）从站按照每分钟1次的频率采集温度数据。（15分）2、发挥部分（75分）（1）增加湿度传感器，湿度测量范围：0100%RH，湿度测量精度： 3.0%RH。（10分）（2）扩展至2个从站，通过有线或无线方式，实现一对多点的分布式温度、湿度监测系统。要求从站号码可任意改变；主站在显示温度、湿度的同时能够显示从站号码。（30分）（3）要求主站具有改变从站温度、湿度采集周期时间的功能；（15分）（4）要求主站能显示当前日期和时间，并能够设置初始日期、时间。（20分）直流电机转速控制【3题】一、任务单片机转速测量PWM驱动转速显示按键接口供电电源直流电机图1 转速控制器原理框图设计一个数字式直流电机转速控制系统，包括控制器、直流电机和转速检测装置。要求采用PWM方式驱动直流电机。控制系统原理可按图1所示框图设计。二、基本要求（50分）（1）能以数字形式显示转速和给定转速，能通过按键设置转速给定值。（25分）（2）给定转速从1000转/分变化到1500转/分时，控制超调100转，由给定阶跃变化开始到转速控制在150050转的时间10秒，稳态误差15转。（25分）三、发挥部分（50分）（1）进一步改善控制质量，给定转速从1000转/分变化到1500转/分时，控制超调20转，由给定阶跃变化开始到转速控制在150050转的时间5秒，稳态误差5转。（20分）（2）能通过按键设置直流电机按正反两个方向旋转。（20分）（3）其它。（10分）LED点阵显示屏（4题）一、任务设计并制作一台简易LED电子显示屏，8行*4列点阵显示，原理示意图如下：LED显示控制显示器控制器串行口键盘接口数据存储器PC机键盘LED电子显示屏原理框图二、设计要求1、基本要求设计并制作一台LED电子显示屏和控制器。1) 自制显示屏控制器，通过扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制，显示屏显示数字和字母亮度适中，应无闪烁； 2) 显示屏通过按键切换能显示纯数字或字母；3) 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容；4) 能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容。5) 具有左右、上下滚屏显示功能，滚屏显示超过32个字母或者16个汉字时无明显闪烁感。2、发挥部分：1) LED显示屏亮度连续可调（16级亮度）。2) 具有实时显示功能，显示格式为： 时分秒（例如 183859）；3) 具有和PC机通讯功能，通过PC机串口直接对显示内容进行更新（须做PC机客户程序）；4) 制作双色LED显示屏5) 其他发挥功能。三、 评分标准项目内容分值基本要求完成10完成5完成5完成15完成15发挥部分完成10完成10完成10完成10完成10设计报告20四、说明1. 显示格式和显示信息可以自定义。2. 电子显示屏LED显示灯只允许使用8*8 LED点阵显示模块。3. 显示屏的显示控制方案和控制器的选择方案任选。4. 不允许使用LED集成驱动模块。路灯智能监控系统（5题）一、 任务设计并制作一套模拟的路灯监控系统。系统由无线通信模块、支路控制器、灯单元控制器、电源线、路灯等组成，二只路灯可用LED模拟，整条路灯支路的供电和控制只允许使用两根电源线，并采用12V直流电源为整个系统供电，每只路灯的间距为5米。路灯编号和系统结构如下图所示。二、 设计要求1. 基本要求:(1) 支路控制器应有输入和显示功能，能输入设定整条支路的开灯和关灯时间。(2) 支路控制器也能分别单独控制单只路灯的开灯和关灯。(3) 当路灯发生故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。(4) 当天气突然变黑时，路灯应具有及时开启功能。(5) 控制器应具有掉电保护功能，时间控制误差一天不大于10秒。2. 发挥部分:(1) 灯单元控制器应具有调光功能，到晚上12点，路灯亮度（功率）自动减半。(2) 实现无线控制，由PC机设定开关灯时间和发送开关灯命令；(3) 路灯故障时，通过无线传输，能在PC机上显示此路灯的地址；(4) 其它创新功能。三、评分标准项目内容分值基本要求完成10完成10完成10完成10完成10发挥部分完成10完成15完成15完成10设计报告20锂电池太阳能/市电两用智能充电器（6题）一、任务设计并制作一个太阳能和市电两用供电的锂电池智能充电器。电池可选500MAH100MAH,额定电压3.6V,充电器结构如下图所示:二、设计要求1基本要求 用太阳能电板对锂电池进行自动充电。（1）能用LED显示充电状态，充电时绿色LED指示灯亮，充电结束后红色LED指示灯亮；（2）要求用0.1C恒流充电，电池电压升到4.2V时,充电自动结束；（3）实时显示充电电流大小，误差2%；（4）实时显示锂电池电压大小，误差2%； （5）实时显示锂电池充电时的温度，误差1。2发挥部分（1）可用220V市电为充电器供电；（2）在市电供电模块下具有快充（1.0C）功能；（3）记录并能显示电池电压随时间变化的充电曲线；（4）其它创新功能三、评分标准：项目内容分值基本要求完成5完成15完成10完成10完成10发挥部分完成10完成20完成10完成10设计报告20自动控制升降旗装置（7题）一. 设计任务设计并制作一个自动控制的升降旗装置，该系统能够自动控制升旗和降旗，升旗时，在旗杆的最高端自动停止；降旗时，在最低端自动停止。自动控制升降旗系统的机械模型如下图所示。旗帜的升降由电动机驱动。滑轮最高点 15米 电动机起始点二. 设计要求（一）基本部分1 具有操作控制按键和数字显示装置；2 按下上升按键后，旗帜匀速上升，同时流畅地播放歌曲，上升到最高端时自动停止上升，歌曲停奏；按下下降按键后，旗帜匀速下降，降旗的时间不放歌曲，下降到最低端时自动停止；3 旗帜在最高端和最低端时，按键不起作用；4 升降旗的时间均为43秒，与国歌的演奏时间相等；5 即时显示旗帜所在的高度，以CM为单位，误差不大于2CM。（二）发挥部分1 重新合上电源后，所显示的旗帜高度数据不变；2 要求升降旗的速度可调整，调整范围是30120秒钟，步进1秒；3 在最高升降速度下，能在指定的位置上自动停止，定位误差2CM4 具有无线遥控升、降旗及停止功能；5 其它创新功能。说明：旗帜用大于100克的重物等代替。 国歌可用一段43秒长的其它音乐代替。三. 评分标准项目内容分值基本要求完成5完成10完成10完成10完成15发挥部分完成5完成10完成10完成15完成10设计报告20特殊波形发生器（8题）设计一台能够循环输出指定波形的信号发生器。输出波形如下图所示，为半个正弦波和一个三角波的组合。一、 基本要求： 能够输出波形； 波形输出幅度和信号频率可由按键设定和LCD显示； 输出幅度可以在100mV5V（Vpp）间任意设置； 信号频率可以在100Hz500KHz间任意设置； 自制直流电源。二、 提高要求： 在2KW阻性负载时输出波形不失真（目视）； 信号频率提高到3MHz，并无明显阶梯； 信号幅度可以即时调整（信号不停顿时改变输出幅度） 其它创新发挥。三、 评分标准：项目内容分值基本要求完成15完成5完成10完成10完成10提高要求完成10完成15完成15完成10设计报告20信号发生器【9题】一、任务设计并制作一台信号发生器，能产生正弦波、方波和三角波信号，其系统框图如图所示。信号产生参数调整稳压电源信号放大信号输出 信号发生器系统框图二、要求1基本要求（50分）（1）信号发生器能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形；（10分）（2）输出信号频率在100Hz1MHz范围内可调, 输出信号频率稳定度优于10-5；（10分）（3）在1k负载条件下，输出正弦波信号的电压峰峰值Vopp在05V范围内可调；（10分）（4）输出信号波形无明显失真；（10分）（5）自制稳压电源。（10分）2发挥部分（50分）（1）将输出信号频率范围扩展为10Hz10MHz，输出信号频率可分段调节：在10Hz100kHz范围内步进间隔为10Hz；在100kHz1MHz范围内步进间隔为100Hz；在1MHz10MHz范围内步进间隔为1kHz。输出信号频率值可通过键盘进行设置；（15分）（2）在50负载条件下，输出正弦波信号的电压峰峰值Vopp在05V范围内可调，调节步进间隔为0.1V，输出信号的电压值可通过键盘进行设置；（15分）（3）可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值；（10分）（4）其他。（10分）数字频率计【10题】一、任务设计并制作一台数字显示的简易频率计。二、要求1基本要求（50分）（1）频率测量（20分）a测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.5V5V；频率：1Hz1MHzb测量误差0.1%（2）周期测量（10分）a测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.5V5V；频率：1Hz1MHzb测量误差0.1%（3）脉冲宽度测量 （10分） a测量范围 信号：脉冲波；幅度：0.5V5V；脉冲宽度100s b测量误差1%（4）显示器 （10分）十进制数字显示，显示刷新时间110秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。2发挥部分（50分）（1）扩展频率测量范围为0.1Hz10MHz（信号幅度0.5V5V），测量误差降低为0.01%（最大闸门时间10s）。（30分）（2）测量并显示周期脉冲信号（幅度0.5V5V、频率1Hz1kHz）的占空比，占空比变化范围为10%90%，测量误差1% 。（15分）（3）在1Hz1MHz范围内及测量误差1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。 （5分）自动量程数字万用表【11题】一、设计任务设计并制作一台自动量程的数字万用表。二、设计要求1、基本要求（1）直流电压量程200mV、2V、20V , 精度(2%+1)；（2）交流电压量程200mV、2V、20V，精度(2%+1)，频率响应40400Hz；（