“星凯”杯策划.doc

关于荆楚理工学院“星凯杯”光电产品设计及组装大赛的通知 为深入学习贯彻落实党的十八大精神，集中展示大学生的良好精神风貌，培养广大学生的创新精神、团队意识和实践能力，激发每位同学对科技的热情，培养科学态度，弘扬科学精神，鼓励学生去主动发现、自主研究、勇于创新，以实际行动践行“十八大”精神,为全国大学生电子设计大赛选拔人才，我校特举办荆楚理工学院“星凯杯”光电产品设计及组装大赛。请各相关学院积极组织学生参赛，竞赛方案如下： 一、组织领导1、组织机构 主办单位：教务处 承办单位：荆门市星凯光电科技有限公司 电子信息工程学院2、竞赛组织委员会 主 任：田学军 副主任：曾昭凯 施俏春 祁红光 李 平 向汉江 成 员：万行花 李曙光 刘星星 王寿槐 马雪芬 谢娅娅 郑笔耕 邓 鹏 唐文涛 邹云峰 傅 俊 胡小冲二、参赛对象荆楚理工学院在校本、专科学生三、竞赛项目竞赛分为两大类别：1、光电产品设计：每三人一组，自由组合（参赛题目见附件二，任选一题）。2、光电产品组装：每六人一组，自由组合组装外控数码管。四、工作安排1、报名阶段：4月12日4月21日。学生根据参赛类别自由组队，由各班学习委员集中报名，也可直接组队报名。（报名表见附件一：组装组报名表、设计组报名表，电子表格可发到邮箱1210158334）。2、竞赛阶段：4月27日5月18日。参加设计比赛的选手，5月18日开始测试和答辩，提前2天提交设计报告（电子稿及纸质稿）和设计作品至D1-102，原理图要求用专业软件画出完整原理图。设计所需元件请与星凯光电科技有限公司工作人员联系（地址：G1202）。参加组装比赛的选手，4月26日到G1-202熟悉场地和操作流程，4月27日上午8：00，选手根据场次安排，凭学生证进入竞赛场地，领取竞赛元器件，在工作人员统一安排下进行比赛。3、总结表彰阶段：6月上旬。本次大赛各类别均设一等奖、二等奖、三等奖、优秀奖，并进行表彰。教务处 电子信息工程学院2013年4月9日 附件一“星凯杯”光电产品设计及组装大赛报名表（组装组）专业： 班级： 学习委员联系方式： 组别姓名学号专业班级联系方式备注每小组的第一个人为本小组的负责人。“星凯杯”光电产品设计及组装大赛报名表（设计组）专业： 班级： 学习委员联系方式： 组别姓名学号专业班级联系方式备注：每小组的第一个人为本小组的负责人。附件二 选题说明：建议同学们使用MSP430单片机。鼓励创新设计。作品充分体现创新性、综合性、节能性低性价比等特点。数控直流电流源（A 题）一、任务键盘控制器电流源负载显示器电 源设计并制作数控直流电流源。输入交流200240V，50Hz；输出直流电压10V。其原理示意图如下所示。二、要求1.基本要求（1）输出电流范围：200mA2000mA；（2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值给定值的1+10 mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值输出电流值的1+10 mA； （5）纹波电流2mA；（6）自制电源。2.发挥部分（1）输出电流范围为20mA2000mA，步进1mA；（2）设计、制作测量并显示输出电流的装置 (可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值测量值的0.1+3个字；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值输出电流值的0.1+1 mA；（4）纹波电流0.2mA；（5）其他。三、评分标准设计报告项目分数设计与总结报告：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。20基本要求实际完成情况50发挥部分完成第（1）项4完成第（2）项20完成第（3）项16完成第（4）项5其他5小计50总计120四、说明1.需留出输出电流和电压测量端子；2.输出电流可用高精度电流表测量；如果没有高精度电流表，可在采样电阻上测量电压换算成电流；3.纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压，换算成纹波电流。基于自由摆的平板控制系统（B 题）一、任务 设计并制作一个自由摆上的平板控制系统，其结构如图1 所示。摆杆的一端通过转轴固定在一支架上，另一端固定安装一台电机，平板固定在电机转轴上；当摆杆如图2 摆动时，驱动电机可以控制平板转动。二、要求 1基本要求 （1）控制电机使平板可以随着摆杆的摆动而旋转（35 周），摆杆摆一个周期，平板旋转一周（360），偏差绝对值不大于45。 （2）在平板上粘贴一张画有一组间距为 1cm 平行线的打印纸。用手推动摆杆至一个角度（在 3045间），调整平板角度，在平板中心稳定放置一枚 1 元硬币（人民币）；启动后放开摆杆让其自由摆动。在摆杆摆动过程中，要求控制平板状态，使硬币在5 个摆动周期中不从平板上滑落，并尽量少滑离平板的中心位置。 （3）用手推动摆杆至一个角度（在45 60间），调整平板角度，在平板中心稳定叠放8 枚1 元硬币，见图2；启动后放开摆杆让其自由摆动。在摆杆摆动过程中，要求控制平板状态使硬币在摆杆的5 个摆动周期中不从平板上滑落，并保持叠放状态。根据平板上非保持叠放状态及滑落的硬币数计算成绩。2发挥部分 （1）如图 3 所示，在平板上固定一激光笔，光斑照射在距摆杆 150cm 距离处垂直放置的靶子上。摆杆垂直静止且平板处于水平时，调节靶子高度，使光斑照射在靶纸的某一条线上，标识此线为中心线。用手推动摆杆至一个角度（在 3060间），启动后，系统应在 15秒钟内控制平板尽量使激光笔照射在中心线上（偏差绝对值1cm ），完成时以LED 指示。根据光斑偏离中心线的距离计算成绩，超时则视为失败。（2）在上述过程完成后，调整平板，使激光笔照射到中心线上（可人工协助）。启动后放开让摆杆自由摆动；摆动过程中尽量使激光笔光斑始终瞄准照射在靶纸的中心线上，根据光斑偏离中心线的距离计算成绩。 （3）其他。三、说明 1摆杆可以采用木质、金属、塑料等硬质材料；摆杆长度（固定转轴至电机轴的距离）为100 cm5cm；摆杆通过转轴固定在支架或横梁上，并能够灵活摆动；将摆杆推起至=30处释放后,摆杆至少可以自由摆动 7 个周期以上。摆杆不得受重力以外的任何外力控制。 2平板的状态只能受电机控制。平板的长宽尺寸为10cm6cm，可以采用较轻的硬质材料；不得有磁性；表面必须为光滑的硬质平面；不得有凸起的边沿；倾斜一定角度时硬币须能滑落。平板承载重量不小于100g。 3摆动周期的定义：摆杆被释放至下一次摆动到同侧最高点。 4摆杆与平板部分电路可以用软质导线连接，但必须不影响摆杆的自由摆动。 5在完成基本要求部分工作时，需在平板上铺设一张如图4 所示画有一组间距为1cm 平行线的打印纸（10cm6cm），平行线与电机转轴平行。 6非保持叠放状态硬币数为接触平板硬币数减1。接触平板硬币数的定义参见图5。图5-1 中接触平板硬币数为 1；图5-2 中接触平板硬币数为 2；图5-3 中接触平板硬币数为3。 7在完成发挥部分工作时，需要在平板上固定安装一激光笔。激光笔的照射方向垂直于电机转轴。激光笔的光斑直径不大于 5mm。需在距摆杆 150cm处设置一高度可以调整的目标靶子，靶子上粘贴靶纸（A4打印纸），靶纸上画一组间距为1cm 的水平平行线。测试现场提供靶子，也可自带。8题目要求的各项工作中，凡涉及推动摆杆至某一位置并准备开始摆动时，允许手动操作启动工作，亦可自动启动工作。一旦摆杆开始自由摆动，不得再人为干预系统运行。 9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、主要测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。四、评分标准项目设计报告报告要求主要内容分数系统方案比较与选择、方案描述4理论分析与计算平板状态测量方法建模与控制方法6电路与程序设计电路设计程序结构与设计5测试方案与结果测试方案测试结果与分析3结构及规范性摘要、设计报告正文的结构及图表规范性2小计20基本要求实际制作情况50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项30其他10小计50总分120信号波形合成实验电路（C 题）一、任务 设计制作一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，并将这些信号再合成为近似方波和其他信号。电路示意图如图1 所示：图1 电路示意图二、要求 1基本要求 （1）方波振荡器的信号经分频与滤波处理，同时产生频率为 10kHz 和30kH的正弦波信号，这两种信号应具有确定的相位关系； （2）产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值分别为6V和2V； （3）制作一个由移相器和加法器构成的信号合成电路，将产生的10kHz 和30kHz 正弦波信号，作为基波和 3 次谐波，合成一个近似方波，波形幅度为5V，合成波形的形状如图2 所示。图2 利用基波和 3 次谐波合成的近似方波2发挥部分 （1）再产生50kHz 的正弦信号作为5 次谐波，参与信号合成，使合成的波形更接近于方波； （2）根据三角波谐波的组成关系，设计一个新的信号合成电路，将产生的10kHz 、30kHz 等各个正弦信号，合成一个近似的三角波形； （3）设计制作一个能对各个正弦信号的幅度进行测量和数字显示的电路，测量误差不大于 5； （4）其他。三、评分标准 设计报告项目分数系统方案2理论分析与计算5电路程序设计6测试方案与测试结果4设计报告结构及规范性3小计20基本要求完成第（1）项12完成第（2）项12完成第（3）项26小计50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项20完成第（3）项15完成第（4）项5小计50总计120温度自动控制系统(D题)一、任务设计并制作一个温度自动控制系统，控制一封闭木盒内的温度（其内空间为100mm100mm100mm）。在木盒左侧面的中间开一个安装半导体致冷器件的窗口（尺寸与致冷器件一致），致冷器件的外侧面涂敷导热硅脂并加散热片, 致冷器件的内侧面也允许加散热片,但厚度不能超过20mm；在木盒顶部的中间钻两个小孔，其中一个用于插入温度自动控制单元的温度传感器，另一个用于盒内温度的检测；在木盒右侧面采用透明有机玻璃，以便观察。其系统的示意图如图1所示。温度检测孔60mm 40mm致冷器件有机玻璃面温度自动控制单元 100mm温度传感器散热片100mm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535，最小设定分度为1。（2）具有温度显示功能，分辨率为0.1。（3）当温度达到某一设定值并稳定后，盒内温度的波动控制在2以内。要求温度调控达到稳定状态时，必须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3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，盒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）木盒的材料采用厚度小于10mm的木板。（2）采用陶瓷平板型半导体致冷器件实现制冷或加热，如果单片功率不够允许多片串联。（3）盒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）。（4）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。（5）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、评分标准项目设计报告报告要求主要内容分数系统方案比较与选择、方案描述2理论分析与计算理论分析与计算5电路与程序设计电路设计程序结构与设计6测试方案与结果测试方案测试结果与分析4结构及规范性摘要、设计报告正文的结构及图表规范性3小计20基本要求实际制作情况50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项15完成第（4）项15小计50总分120低频功率放大器 (E题)一、任务设计并制作一个低频功率放大器，要求末级功放管采用分立的大功率MOS晶体管。二、要求1基本要求（1）当输入正弦信号电压有效值为5mV时，在8电阻负载（一端接地）上，输出功率5W，输出波形无明显失真。（2）通频带为20Hz20kHz。（3）输入电阻为600。（4）输出噪声电压有效值V0N5mV。（5）尽可能提高功率放大器的整机效率。（6）具有测量并显示低频功率放大器输出功率(正弦信号输入时)、直流电源的供给功率和整机效率的功能，测量精度优于5%。2. 发挥部分（1）低频功率放大器通频带扩展为10Hz50kHz。（2）在通频带内低频功率放大器失真度小于1%。（3）在满足输出功率5W、通频带为20Hz20kHz的前提下,尽可能降低输入信号幅度。（4）设计一个带阻滤波器，阻带频率范围为4060Hz。在50Hz频率点输出功率衰减6dB。（5）其他。三、说明1.不得使用MOS集成功率模块。2本题输出噪声电压定义为输入端接地时，在负载电阻上测得的输出电压，测量时使用带宽为2MHz的毫伏表。3.本题功率放大电路的整机效率定义为：功率放大器的输出功率与整机的直流电源供给功率之比。电路中应预留测试端子，以便测试直流电源供给功率。4.发挥部分（4）制作的带阻滤波器通过开关接入。5.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、评分标准设计报告项目分数系统方案4电压放大电路设计输出级电路设计带阻滤波器设计显示电路设计8总体电路图；工作流程图3调试方法与仪器测试数据完整性测试结果分析3摘要；设计报告正文的结构图表的规范性2小计20基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项15完成第（4）项10其他5小计50总计120单工无线呼叫系统（F 题）一、任务设计并制作一个单工无线呼叫系统，实现主站至从站间的单工语音及数据传输业务。二、要求1.基本要求（1）设计并制作一个主站，传送一路语音信号，其发射频率在30MHz40MHz 之间自行选择，发射峰值功率不大于20mW(50W假负载电阻上测定)，射频信号带宽及调制方式自定，主站传送信号的输入采用话筒和线路输入两种方式；（2）设计并制作一个从站，其接收频率与主站相对应，从站必须采用电池组供电，用耳机收听语音信号；（3）当传送信号为300Hz3400Hz 的正弦波时，去掉收、发天线，用一个功率衰减20dB左右的衰减器连接主、从站天线端子，通过示波器观察从站耳机两端的接收波形，波形应无明显失真；（4）主、从站室内通信距离不小于5 米，题目中的通信距离是指主、从站两设备(含天线)间的最近距离；（5）主、从站收发天线采用拉杆天线或导线，长度小于等于1米。2.发挥部分（1）从站数量扩展至8 个(实际制作1个从站)，构成一点对多点的单工无线呼叫系统。要求从站号码可任意改变，主站具有拨号选呼和群呼功能；（2）增加英文短信的数据传输业务，实现主站英文短信的输入发送和从站英文短信的接收显示功能；（3）当发射峰值功率不大于20mW 时，尽可能地加大主、从站间的通信距离。（4）其他。三、评分标准项目设计报告报告要求主要内容分数系统方案比较与选择、方案描述2理论分析与计算理论分析与计算5电路与程序设计电路设计程序结构与设计6测试方案与结果测试方案测试结果与分析4结构及规范性摘要、设计报告正文的结构及图表规范性3小计20基本要求实际制作情况50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项15完成第（4）项15小计50总分120四、说明1.主站需留出末级功率放大器发射功率的测量端，用于接入50W假负载电阻，以测试发射功率；2.为测试方便，作品中使用的衰减器（可以自制），应与作品一起封装上交。集成运放参数测试仪（G题）一、任务设计并制作一台能测试通用型集成运算放大器参数的测试仪，示意图如图1 所示。二、要求1.基本要求（1） 能测试 (输入失调电压)、 (输入失调电流)、 (交流差模开环电压增益)和 (交流共模抑制比)四项基本参数，显示器最大显示数为3999；（2）各项被测参数的测量范围及精度如下(被测运放的工作电压为15V);：测量范围为040mV（量程为4mV 和40mV），误差绝对值小于3%读数+1个字；：测量范围为04A（量程为0.4A 和4A），误差绝对值小于3%读数+1个字；：测量范围为60dB120dB，测试误差绝对值小于3dB；：测量范围为 60dB120dB，测试误差绝对值小于3dB；（3）测试仪中的信号源(自制)用于、参数的测量，要求信号源能输出频率为5Hz、输出电压有效值为4 V 的正弦波信号，频率与电压值误差绝对值均小于1%；（4）按照本题附录提供的符合GB3442-82 的测试原理图(见图2图4)，再制作一组符合该标准的测试、和 参数的测试电路，以此测试电路的测试结果作为测试标准，对制作的运放参数测试仪进行标定。2、发挥部分（1）增加电压模运放(单位增益带宽)参数测量功能，要求测量频率范围为100kHz3.5MHz，测量时间10 秒，频率分辨力为1kHz；为此设计并制作一个扫频信号源，要求输出频率范围为40kHz4MHz，频率误差绝对值小于1%；输出电压的有效值为2V0.2 V；（2）增加自动测量(含自动量程转换)功能。该功能启动后，能自动按、 和的顺序测量、显示并打印以上5 个参数测量结果；（3）其他。三、评分标准项目设计报告报告要求