2011年华工电子设计大赛校内选拔赛赛题

第十四届电信节系列活动之第十四届电信节系列活动之 全国大学生电子设计大赛全国大学生电子设计大赛 华南理工大学校内选拔赛赛题华南理工大学校内选拔赛赛题 题目题目 A 程控交流电流源程控交流电流源 一 出题目的一 出题目的 1 考察学生对模拟电路电源设计 反馈知识和单片机技术的掌握情况 2 考察学生的动手实践能力 从理论到实际的转化能力 电路设计能力 3 考察学生团队合作能力 二 任务二 任务 设计一个电流可控的交流电流源 输入交流 200 240V 50Hz 市电 输出正弦交流电 流 三 要求三 要求 1 基本要求 1 输出交流电流有效值范围 1mA 100mA 负载 50 欧姆 2 输出交流频率范围为 100Hz 100KHz 3 可显示设置输出的电流有效值 要求输出电流有效值与给定值偏差的绝对值 给定值 的 1 500uA 4 输出电流具有 步进调整功能 步进 0 5mA 5 可设置输出频率 且具有 步进调整功能 步进 100Hz 要求输出频率误差 1 6 改变负载电阻 输出电压峰峰值在 5V 以内变化时 要求输出电流变化的绝对值 输 出 电流有效值的 1 1mA 7 失真度 10 8 自制电源 2 发挥部分 1 输出交流电流有效值范围为 0 5mA 500mA 步进 0 1mA 2 输出交流频率范围为 10Hz 500KHz 步进 10Hz 3 失真度 5 4 设计 制作测量并显示实际输出电流有效值的装置 可同时或交替显示电流的给定值 和实测值 测量误差的绝对值 实际值的 0 5 0 1mA 5 改变负载电阻 输出电压峰峰值在 5V 以内变化时 要求输出电流变化的绝对值 输 出电流有效值的 0 5 0 2mA 6 其他 四 测试环境与测试方案四 测试环境与测试方案 需要的设备 示波器 负载电阻箱 失真度测试仪 程控交流 电流源电阻箱 条件理论值实测值参考参数 失真度测试仪测失真度45KHz U1 0 5V U2 2 5V U3 2 525V U4 2 55V 示波器 输出电流准确度 电流步进 50 欧 负载 测试负载 电阻的电 压曲线 U5 5V 100Hz 200Hz 300Hz 99KHz 测试频率 频率步进50 欧 负载 100KHz 50 欧 40 欧 20 欧 10 欧 示波器 改变负载 输出电压峰峰值 在 5V 以内 5 欧 五 评分标准五 评分标准 项目得分 论文设计与总结报告 方案比较 设计与论证 理论分析与计 算 电路图及有关设计文件 测试方法与仪器 测试数据 及测试结 果分析 50 完成第 1 项7 完成第 2 项7 完成第 3 项6 完成第 4 项6 完成第 5 项6 完成第 6 项6 完成第 7 项6 完成第 8 项6 基本要求 50 完成第 1 项20 完成第 2 项20 完成第 3 项5 发挥部分 其他5 示波器失真仪 50 题目题目 B 数字集成电路逻辑分析仪数字集成电路逻辑分析仪 一 出题目的一 出题目的 1 考察学生对基本数字集成电路理解与掌握程度 2 考察学生设计并制作测量仪器的能力 3 考察学生分析问题 解决问题以及对电子系统应用能力 二 任务二 任务 设计一个数字集成电路逻辑分析仪器 可对常用的 74 系列逻辑集成电路进行功能测 试 三 要求三 要求 1 基本要求 测试基本逻辑 非 D 触发器之类的特殊逻辑 1 最大 20 脚 探测引脚数量 2 测试输入输出引脚排布并显示出来 3 绘出真值表并显示出来 4 生成逻辑表达式并显示出来 5 在已给的器件型号中 判断出所测器件的型 2 发挥部分 1 增加施密特触发器的判断 2 测试施密特触发器输入阈值电压 VthL VthH 误差在 0 1V 3 增加具有储存特性器件的检测 包括 D 触发器 锁存器 四 说明四 说明 基本部分所给定器件型号为 7400 7402 7403 7408 7410 7420 7432 五 测试环境与测试方式五 测试环境与测试方式 测试环境测试环境 提供基本逻辑器件和 D 触发器 锁存器以及施密特触发器若干 测试方式与测试表格测试方式与测试表格 1 从给定的基本逻辑器件中选定一个器件进行测试 2 从给定的 D 触发器 锁存器以及施密特触发器中个选定一个进行测试 3 对于施密特触发器的阈值 事先测试好标准数据 测试项目测试结果实际标准值是否达到要求 引脚数目 输入输出引脚排布 真值表 逻辑表达式 对型号的判断 施密特触发器判断 阈值电压VthL VthH D 触发器 锁存器的 判断 六 评分标准六 评分标准 项目得分 论文设计与总结报告 方案比较 设计与论证 理论 分析与计算 电路图及有关设计文件 测试方法 与仪器 测试数据及测试结果分析 50 引脚数目显示正确5 引脚输入输出排布图显示正确15 真值表显示正确10 逻辑表达式显示正确10 型号判断正确10 基本要求 50 完成第 1 项10 完成第 2 项20 发挥部分 完成第 3 项20 题目题目 C 无线环境监测模拟装置无线环境监测模拟装置 一 任务一 任务 设计并制作一个无线环境监测模拟装置 实现对周边温度信息的探测 该装置由 1 个 监测终端和多个探测节点组成 实际制作 1 个 监测终端和探测节点均含一套无线收发电 路 要求具有无线传输数据功能 收发共用一个天线 二 要求二 要求 1 基本要求 1 制作 1 个探测节点 探测节点有编号预置功能 编码预置范围为 B B 探测节点能 够探测其环境温度信息 温度测量范围为 0 100 绝对误差小于 2 探测节点采用 两节 1 5V 干电池串联 单电源供电 2 制作 1 个监测终端 用外接单电源供电 探测节点与终端示意图如图 1 所示 监测终 端可以与探测节点直接通信 并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温 度信息 图 1 探测节点与终端示意图 D 探测 节点 监测 终端 3 无线环境监测模拟装置的探测时延不大于 5s 监测终端天线与探测节点天线的距离 D 应达到 10cm 在 0 10cm 距离内 探测节点与监测终端应能正常通信 2 发挥部分 1 在监测终端电源供给功率 1W 无线环境监测模拟装置探测时延不大于 5s 的条件下 使探测距离 D 达到 20cm 2 尽量降低探测节点的功耗 以延长干电池的供电时间 探测节点应预留干电池供电电 流的测试端子 三 说明三 说明 1 监测终端和探测节点所用天线为圆形空芯线圈 用直径不大于 1mm 的漆包线或有绝缘 外皮的导线密绕 5 圈制成 线圈直径为 3 4 0 3 cm 可用一号电池作骨架 天线线圈 间的介质为空气 无线传输载波频率低于 30MHz 调制方式自定 监测终端和探测节点不 得使用除规定天线外的其他耦合方式 无线收发电路需自制 不得采用无线收 发成品模 块 2 发挥部分须在基本要求的探测时延和探测距离达到要求的前提下实现 3 测试探测节点的功耗采用图 1 所示的节点分布图 保持距离 D 10cm 通过测量探测节 点干电池供电电流来估计功耗 电流测试电路见图 2 图中电容 C 为滤波电容 电流表采 用 3 位半数字万用表直流电流档 读正常工作时的最大显示值 如果 D 达不到 10cm 此 项目不进行测试 4 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 四 评分标准及测试方案四 评分标准及测试方案 项项 目目主要内容主要内容满分满分 系统方案无线环境监测模拟装置总体方案设计 7 理论分析与计算 发射电路分析 接收电路分析 通信协议分析 10 电路与程序设计 发射电路设计计算 接收电路设计计算 总体电路图 工作流程图 15 测试方案与测试结果 调试方法与仪器 测试数据完整性 测试结果分析 10 设计报告结构及规范性 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 8 设计设计 报告报告 总分总分 5050 完成第 1 项 20 完成第 2 项 20 完成第 3 项 20 基本基本 要求要求 总分总分 6060 完成第 1 项 25 完成第 2 项 15 发挥发挥 部分部分 总分总分 4040 图 2 节点电流测试电路 测试表格 测试项测试项内容内容得分得分 节点整节点整 体情况体情况 标准温度计终端显示值 室温 温度检温度检 测情况测情况 变化 设定值终端显示值 初始 节点编节点编 码情况码情况 变化 时延时延 T 单位单位 s 终端供电终端供电 电流电流 I1 单位单位 mA 终端供电终端供电 电压电压 U1 单位单位 V 探测距离探测距离 D 单位单位 cm 节点供电节点供电 电流电流 I2 单位单位 mA 评分标准明细 测试项测试项测试过程测试过程分值分值 探测节点可以工作 电源符合要求4 探测节点可以测量环境温度 达到温度要求8 基本要求基本要求 第 第 1 项 项 探测节点可以预设编号 达到编码要求8 改变探测节点的编号 监测终端也相应变化10 基本要求基本要求 第 第 2 项 项 改变探测节点周边环境温度 监测终端也相应变化10 探测时延小于等于 5s 得满分 每超出 相应减少10 基本要求基本要求 第 第 3 项 项 探测距离大于等于 10cm 得满分 若不足 相应减少10 发挥部分发挥部分 第 第 1 项 项 功率时延满足要求 探测距离达到 20cm 得满分 若大于 10cm 但不足 20cm 则相应减少 25 发挥部分发挥部分 第 第 2 项 项 探测大于 10cm 前提下 电流测试小于等于 20mA 得满分 若超出 相应减少 15 T 55 T 779时延时延 T 单位单位 s 10 分8 分6 分4 分 D 2020 D 15 满足功率及 时延要求 不满足功率及 时延要求 满足功率及 时延要求 不满足功率 及时延要求 35 分20 分25 分15 分 15 D 1010 D 5D 5 满足功率及 时延要求 不满足功率及 时延要求 探测距离探测距离 D 单位单位 cm 15 分12 分 8 分5 分 I 2020 I 5050100 节点供电电节点供电电 流流 I2 单位单位 mA 15 分12 分9 分6 分 题目题目 D 正弦波功率输出装置正弦波功率输出装置 一 出题目的一 出题目的 1 考察学生对模拟电路设计 反馈知识和单片机技术的掌握情况 2 考察学生的动手实践能力 从理论到实际的转化能力 电路设计能力 3 考察学生团队合作能力 二 任务 二 任务 设计并制作一个正弦波功率输出装置 该装置在市电 220V 土 10 输入时能输出频 率可变幅值稳定的交流电压 三 要求三 要求 1 基本要求 1 输出 20Hz 200Hz 有效值为 10V 的交流电压 步进值 10Hz 负载为阻性负载 2 输出电压波形应尽量接近正弦波 失真度小于 10 3 当输入电压为 198V 242V 负载电流有效值为 0 1 1A 时 输出电压有效值应保持 在 10V 误差的绝对值小于 5 4 具有过流保护 输出电流有效值大于 2A 时动作 保护时自动切断输入交流电源 2 发挥部分 1 负载电流有效值为 0 05 2A 时 输出电压有效值应保持在 10V 误差的绝对值小于 3 2 设计制作具有测量 显示该装置输出电压 电流 频率和功率的电路 测量误差的绝 对值小于 5 3 其它 说明 负载可采用大功率电阻 水泥电阻 四 测试环境与测试方案四 测试环境与测试方案 需要的设备 示波器 负载电阻箱 失真度测试仪 1 基本要求测试 基本要求条件 理论值 10V 5 频率实 测值 失真度电压实测值 过流测试电阻值大于 2A无无 20Hz 50HZ 50Hz 步进 值 空载测量无负载 100HZ 小电流 100 欧姆 负载 20Hz 50Hz 100Hz 20Hz 50Hz大电流测试10 欧负载 100Hz 正弦波输 出装置 示波器失真仪 负载 2 发挥部分测试 发挥要求条件 理论值 10V 5 频率实 测值 失真度电压实测值 20Hz 50HZ 50Hz 步进 值 空载测量无负载 100HZ 小电流 200 欧姆 负载 20Hz 50Hz 100Hz 20Hz 50Hz大电流测试5 欧负载 100Hz 五 评分标准五 评分标准 项项 目目主要内容主要内容分数分数 系统方案比较与选择 方案描述 10 理论分析与计算方案分析10 电路与程序设计电路设计10 测试方案与测试结果测试方案及测试条件 测试结果完整性 测试结果分析 15 设计报告结构及规范性摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 5 设计设计 报告报告 总分总分50 负载电流有效范围20 输出电压值稳定性10 失真度10 过流保护功能 10 基本基本 要求要求 总分总分 50 负载电流有效范围 10 输出电压值稳定性 10 失真度10 发挥发挥 部分部分 测试显示 电流 电压 频率 功率 10 其他加分 10 总分总分50 E 自动停泊智能车 自动停泊智能车 一 出题目的一 出题目的 1 考察参赛者在信号处理跟智能控制方面的能力 2 考察参赛者的工程实践能力 包括电路设计 程序编写 焊接能力等 3 考察参赛者的方案设计能力 二 任务二 任务 设计并制作一个简易智能电动车 具有自动泊车功能 下图是停车场 A B 是泊车位 黑色加粗线是黑色胶带 地板除了贴黑色胶布以外的地方都染 成白色 停车位 A 与 B 之间都是固体障碍物 用来模拟已经停好的车辆 停车场中有阴影斜线的边是木板 停车场其他边没有木板 木板高度 障 碍物高度均为 30cm 停车场如图所示 2m Y轴 0 3m 0 8 1 50m X轴 A B 0 3m 0 25m 0 25m 0 4m 0 8m 0 4m 0 3m C 三 要求三 要求 基本要求基本要求 1 电动车尺 含加在车体上的其他装置 要求如下 0 2m 长度 0 3m 0 15m 宽度 0 22m 2 不允许电动车以光引导 声音引导等方式引导小车进入车位 要求参赛者在矩形 停车场边上 四个角的顶点安装定位设备 如超声波接收器 麦克风等 用来确定 小车的位置 安装定位设备数目不限 要求能实时显示电动车的坐标 坐标系以顶 点 C 为原点 原点连接的 2 条边为 x 轴和 y 轴 如上图所示 3 电动车初始位置由评审员指定 但必须在停车场场地之内 而车头朝向则由参赛 者自己决定 4 启动后 电动车自动寻找停车位 A 并以插入的方式 以车头插入或者车尾插入 停车位 自动停车 要求电动车停好车后在黑色粗线之内 电动车停完成停车动作 时要给出声音提示 5 整个过程在 2 分钟之内完成 6 尽量避免碰撞 7 电动车具有秒表功能 能显示整个过程所花的时间 发挥部分发挥部分 1 小车在完成基本要求后 在停车场 A 停留 10 秒后自动寻找停车场 B 并把小车停 在停车场 B 的黑色粗线之内 电动车停完成停车动作时要给出声音提示 要求小 车在完成该部分功能时 除了保持显示完成基本要求部分所花的时间 还要另外为 发挥部分计时 计时从小车在停车场 A 停好车并发出声音提示后开始 2 要求该过程在 1 分钟之内完成 3 尽量避免碰撞 说明 参赛者演示时 有 2 个演示机会 允许参赛者失败一次后重新来过 四 测试环境与测试方式四 测试环境与测试方式 测试环境测试环境 提供上图所示的比赛场地若干个 给参赛者调试使用 测试方式测试方式 1 基本要求 1 2 3 4 5 可观察得知 基本要求 5 如果参赛者在 2 分钟内完成 该部分满分 其他时间酌情给分 2 基本要求 6 与发挥部分 3 小车碰撞 3 次以内不扣分 超过 3 次以后 每撞 1 次扣 0 5 分 扣到该部分分数为 0 为止 3 发挥部分 2 小车在 1 分钟内完成给满分 其他时间酌情给分 4 评审时允许参赛者失败一次 失败后由评委重新指定位置 让参赛者重新演 示一次 注意事项 注意事项 1 参赛队伍必须在 参赛队伍必须在 4 月月 23 日晚上日晚上 12 点之前把所选题目发到原来的邮箱点之前把所选题目发到原来的邮箱 dianshe2