河南理工大学第四届电子设计竞赛备选题目.doc

（A1） 不间断直流工作电源设计一、设计任务设计并制作如图1所示的不间断直流工作电源，示意图如图1所示。当输入220V、50Hz市电时，主电源工作，备用电源不工作（即关断升压电路的输出），但充电电路工作，蓄电池充电；当停电时，自动切换到备用电源图1不间断直流工作电源示意图二、要求 1、基本要求（1）DC-DC变换器能达到如下技术指标：在输入电压220V、50Hz、电压变化范围15%20%条件下： 在输入电压220V的变化范围为15%20%条件下，输出电压为5V，最大输出电流为1A。 在输入电压220V的变化范围为15%20%，满载条件下，电压调整率0.2%。 在最低输入电压，空载到满载条件下，负载调整率1%。 在输入电压为交流220V，输出电压为直流5V，满载条件下，效率70%。(2)备用电源能达到如下技术指标： 充电电路应满足先恒流（200mA）充电，当电压达到4.2V时，改为恒压充电，当充电电流小于20mA时停止充电。 升压电路输入电压（即电池电压）为3V4.2V，输出电压为5V，最大输出电流1。 具有欠压保护功能：当电池放电电压低于3V时升压电路关断，输出为（静态电流小于50u），以保护蓄电池。 升压电路效率70（输出电流1时）。2、发挥部分（1）具有过流及输出短路保护功能。（2）电压调整率0.1%（测试条件同基本要求部分）。(3) 负载调整率0.5%（条件与基本要求相同）。(4) 升压电路效率85（测试条件同基本要求部分）。(5) 其它。（A2） 12V/36V逆变电源设计一、 设计任务设计一个工频12V/36V逆变电源的电路。二、 设计要求1、基本要求制作一个12V/36V逆变电源，使其完成以下功能：1）输入12VDC（可用汽车蓄电池提供）；2）额定输出电压：Vo=36VAC；3）额定输出功率30W；4）频率为45Hz55Hz；选用工频隔离变压器；5）输出有过压保护；6）输入有过压保护和过热保护；2、发挥部分1）额定输出功率100W；2）具有输出过流保护功能；3）具有输入欠压保护功能；4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态；5）输出正弦电压的失真度THD5（A3） 光伏并网发电模拟装置一、任务：设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源US和电阻RS模拟光伏电池，US=60V，RS=3036，RL=3036。二、要求1基本要求（1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使，相对偏差的绝对值不大于1%。（2）输出频率为50Hz的交流电。（3）当RS=RL=30时，DC-AC变换器的效率60%。（4）具有输入欠压保护功能，动作电压Ud（th）=（250.5）V。 2发挥部分（1）逆变输出频率fREF为45Hz55Hz可调。（2）欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。（3）其它。三、说明1本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。2US采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。3控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。4DC-AC变换器效率，其中，。5装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。6设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。（B1） 简易调频接收机一、任务 设计并制作一个高频调频接收机。二、要求1基本要求（1）接收频率（f0）范围：87MHz108MHz。（2）调制信号频率范围100Hz15000Hz，最大频偏75kHz。（3）最大不失真输出功率100 mW（负载阻抗8）。（4）接收机灵敏度1 mV。（5）镜像抑制性能优于30dB。（6）能够正常收听FM广播。2发挥部分（1）能显示接收频率范围内的调频电台载波频率值，显示载波频率的误差5kHz。（2）进一步提高灵敏度。（3）可存储已搜索到的电台，存储电台数不少于4个。（4）其它（如3V单电源整机供电、节能供电、时钟显示等）。三、说明1本题提供集成芯片和元件，包括：（1）FM/AM收音机集成芯片CXA1019/1191/1619；（2）RF输入带通滤波器；（3）10.7MHz陶瓷带通滤波器；（4）调电容器；（5）变容二极管；（6）扬声器（1W，8）；（7）晶体振荡器10.7MHz。2.接收天线可用拉杆天线。3.实验报告中写明设计计算过程，画出陶瓷带通滤波器的幅频特性曲线。（B2） 简易传声器调频发射机一、任务 设计并制作一个简易高频调频发射机。二、要求1基本要求（1）载波频率：通常调频广播工作在超短波段，即载频在80MHz110MHz之间，考虑到实践的可能性及设备简单起见，将载频降低为4 MHz。（2）最大调制频偏75kHz。（3）输出功率：200mW（负载阻抗75）。（4）中心频率稳定度：10-3。（5）天线阻抗：75。2发挥部分（1）尽量提高载波频率。（2）在中心频率稳定度不变的基础上提高通信距离。(3) 尽量提高发射机工作频率稳定度。（4）提高发射机的发射功率。三、说明（1）实验测试报告要写明调试和测量主振级电路的性能，包括中心频率及其频率稳定度、静态频率调制特性、输出电压幅度。（2）信息源可由CRZ2-51型注极电容传声器和音频放大器组成。（C1） 智能家用电热水器控制系统一、任务设计并制作一个家用电热水器控制系统，容量2升左右。水温可以在一定范围内设定，并保持设定的温度基本不变，同时具备水位检测控制功能。二、要求1 基本要求（1）可键盘设定温度值，设定范围2080，并能显示，显示最小区分度为1；（2）可以测量并显示水的实际温度，范围099。温度测量误差在0.5 内；（3）在全量程内任意设定一个温度值，控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。控制的最大动态误差4，静态误差1，系统达到稳态的时间15min（最少两个波动周期）。升温可采用电加热器。（4）具有液位检测功能，正常情况应保证液位在B点附近，当液位C或液位A时，应有明显报警提示。（5）开机自动上水功能。开机后自动上水至B点附近，上水可采用小水泵实现。2 发挥部分（1）当设定温度突变（温度变化20）时，控制的最大动态误差2，系统达到稳态的时间8min（最少两个波动周期）； （2）温度控制的静态误差0.2（在最小稳态时间内）；（3）漏电检测功能，一旦出现漏电现象，使漏电保护电路切断整个电源电路。（4）具有预约功能，24h任意设定开机时间。（5） 其他。三、说明（1）允许使用单片机最小系统；（2）升温驱动电路自行设计制作，不允许使用成品模块；（3）液位检测不允许使用成品液位传感器。（4）为了测试的方便，测量水温时要求在容器内自行给定一个位置，测试时放置玻璃水银温度计，作为标准温度计；（5）避免测试过程出现烧伤现象，注意做好保护措施。（C2） 电加热炉温度自动控制系统一、 任务设计并制作一个温度自动控制系统，控制电加热炉的温度在某一温度范围。系统的示意图如图1所示。电加热炉顶部置入深度不一的两温度传感器，用于检测加热炉内的温度，炉内温度取其平均值；单片机通过键盘对加热炉的温度进行设定。根据炉内温度与设定温度值的差别程度，有不同的提示信号。炉内的温度和当前设定温度通过显示设备实时显示。图1 温度自动控制系统示意图二、要求1 基本要求（1）温度可调节范围为60200，最小设定分度为1。（2）温度显示功能，分辨率为0.1。 （3）当温度达到某一设定值并稳定后，炉内温度的波动控制在2以内。要求温度调控未达到和达到稳定状态，均给出声或光提示信号。（4）当设定的调节温差为15时, 要求达到稳定状态的调节时间小于等于2分钟，稳定状态下的温度波动在2以内。2 发挥部分（1）当温度达到某一设定值并稳定后，、炉内温度的波动控制在1以内。 （2）当设定的调节温差为15时, 尽量减少达到稳定状态的调节时间，并要求超调量不超过3，稳定状态下的温度波动在1以内。（3）能记录并实时显示温度调节过程的曲线, 显示的误差绝对值小于2。（4）其他。三、说明（1）炉内温度检测采用具有温度测量功能的数字万用表（测评时自带）。（2）当温度达到稳定状态的提示信号出现后立即检测调控的温度值，每次检测时间延续60s，以记录温度波动的最大值。（3）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。（C3） 智能窗系统一、 任务对下雨等情况进行自我监测，并自动控制窗户关闭。当室内烟雾、可燃性气体超过指标时可自动开启窗户，通风换气。二、要求1 基本要求1）防盗报警功能 如果有人要强行从窗户进入室内，智能窗便会用喇叭播放“捉贼啦，在*单元*号”，连续播放5分钟。 2）防毒报警功能 室内的煤气、天然气等可燃气体或烟雾的浓度超标时，智能窗便会报警，并开启窗户，启动排风扇，让有毒气体散发到室外，可有效防止中毒或火灾事故的发生，确保室内空气清新，身体不受伤害。 3） 防雨功能 下雨了，窗户会自动关闭。不让雨水淋到屋里来。2 发挥部分（1）窗的设计可以任意发挥，但是提倡简洁、成本低。 （2）关于其他功能的设计。三、说明（1）采用的传感器尽量稳定和廉价。类型不限定。（2）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。（C4） 钻孔定位仪设计在室内安装施工中，有时需要从墙壁的一侧向不可直接看见的另一侧钻通孔，需要预先确定通孔的进口和出口的位置。钻孔定位仪是一种电子仪器，由发射和接收两个部分组成。将发射部分放在墙壁另一侧选好的位置上，在墙壁的一侧通过移动接收部分找到对应位置，并发出成功信号。当偏离对应位置时接收部分还可在一定范围指示偏离方向。一、任务：设计并制作一个简易钻孔定位仪。设计钻孔定位仪的方案很多，这里仅举一例。如图所示发射部分为一线圈，线圈的中心就是需要打孔的位置。在墙壁的另一面摆放数只接收线圈（例如用4只线圈组成的一个方阵，方阵的位置可以手动移动），通过这几个线圈所接收到的信号，判断发射线圈的中心位置。二、 要求：墙壁用两层木工板（或其他非金属板材）代替，两层板之间的距离可以调整，中间可插入钢筋（直径约1cm）。1基本要求（1） 功能：分别在墙厚D为10cm、20cm和30cm三种情况下寻找对应中心位置(误差 15cm)，确定后发出显示信号。寻找过程中有偏离方向指示；（2）精度（墙厚20cm条件下测量）：计算所测出的中心位置与发射部分确定的中心位置之间的偏离，根据偏离的大小判断作品的精度。最高要求：偏离小于1cm。2发挥部分（1）能发现墙中有钢筋，并能在对准钢筋的位置时发出警告（因此处不可打孔）；（2） 粗略测出墙厚度（1030cm范围内，内部无钢筋），根据误差大小评定作品的该项成绩。最高要求：误差小于1cm。（C5） 单相工频交流电参数测量仪设计一、任务设计制作一台电子式电参数测量仪，该电参数测量仪能测量电压、电流、有功功率、功率因数、电量、频率等电参量。二、要求1基本要求（1）电压测量值取3位整数；（2）电流测量范围为010A，保留2位小数；（3）有功功率只取整数，功率因数和电量取2位小数，频率取1位小数；（4）电压、电流、电量允许误差2；（5）上述各参数能实时显示；（6）设计参数测量仪所用的电源。2发挥部分（1）各参数允许误差0.5；（2）测量交流输入电压频率。测量范围：4555Hz；误差：0.001 Hz。；（3）可设置大负载断电报警功能，大负载报警电流可任意设置；（4）可实现预购置电能功能，当有剩余电量为10kwh时，测量仪将断电工作10秒以示报警；（5）可实现分时计量电量功能，时段不少于8段；（6）测量电压和电流的各次谐波含量。（以N次电压谐波含有率为例，N次谐波含有率为N次谐波电压的方均根值与基波电压的方均根值之比，电流谐波含有率计算方法同电压谐波含有率。测量至9次谐波，采用列表和百分数形式显示，分辨率1%。）四、说明1调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号；再经移相输出代表同一路的电流信号，移相网络自制。也可采用双路信号发生器直接产生两路信号一路代表电压输入信号，另一路代表电流输入信号。2检查交流电压、交流电流有效值测量功能时，可采用函数发生器输出的对称方波信号。电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号，测试结果应与理论值进行比较分析。3本题目不得采用电能计量专用芯片实现。（C6） 基于DSP的实验系统一、任务设计并制作一套用于DSP芯片开发的实验系统，芯片型号为：TMS320LF2407。二、要求1基本要求（1）控制板整体设计要求合理；（2）管脚引出点间距符合万用板标准，方便外扩电路；（3）常用管脚需全部引出；（4）有必要的指示电路；（5）能进行基本的测试实验，如流水灯实验，PWM逆变控制实验等。2发挥部分（1）设计并制作一个DSP_XDS510仿真器，仿真器设计要求合理；（2）能完成仿真器的基本功能；（3）其它（可靠性等）。三、说明1+5V可使用实验室可调电源，不需自制；2装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障；3设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。（C7） 基于ARM的煤矿瓦斯涌出量检测仪一、设计任务 设