电子设计竞赛课题

迷宫智能小车【A题】【本科组】一、任务设计并制作电动小车，实现小车在迷宫走循迹功能，迷宫中跑道铺设成白色，挡板也为白色，档板高度约为10CM，跑道两个挡板之间的等间距，为25厘米，在出口处的黑胶带宽为15厘米。迷宫如下图所示。黑胶袋二、要求1基本要求（1）为表示竞赛的公平性，竞赛前评委可任意摆放挡板，改变迷宫。（2）小车需三次进入跑道，第一次和第二次为路径试跑，第三次为路径择优。路径试跑迷宫分左右两个赛道，小车从入口进入（车体不能进入跑道，上电后垂直进入跑道），经过挡板迷宫区，能够找到出口，在出口处有一条黑线，小车识别到黑线后停止在出口处。小车如上试跑两次（左右赛道各一次）。路径择优经过前面的两次试跑，小车应适当记忆所走路径，并且做出分析，得出最优路径（即两次试跑的最短路程），并按此路径进行第三次行驶。最后停止在出口处。（3）小车进入迷宫后尽量不要走入死胡同，如果走入要能顺利退回。2发挥部分（1）小车在5分钟内完成2次试跑，将小车取出和放回时间除去。（2）记录小车第三次进入跑道并行完全程的时间，时间越短越佳。（3）记录小车第三次进入跑道所走的路线，路经越短越佳。（4）其他。三、说明（1）小车统一提供，可以进行改装。（2）小车电池自备，要求不超过8节12伏电池。（3）小车在运行中出现故障，允许重新试跑一次。（5）比赛工程中，每次小车进入跑道都将进行计时。（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、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。四、评分标准项目应包括的主要内容或考核要点满分系统方案实现方法方案论证系统设计结构框图12理论分析与计算测量与控制方法理论计算10电路与程序设计检测与驱动电路设计总体电路设计软件设计与流程图16结果分析与设计指标进行比较，分析产生偏差的原因，并提出改进方法7设计报告结构及规范性设计报告结构图表规范性5设计报告总分50基本要求实际制作完成情况60完成第（1）项10完成第（2）项15完成第（3）项10其他5发挥部分总分40简易数字存储示波器的设计【B题】【本科组】一、任务设计并制作一台具有实时采样方式的数字示波器，示意图如图1所示。取样与保持电路A/D转换与存储控制电路显示部分输入电路触发电路TP图1数字示波器示意图二、要求（1）被测周期信号的频率范围为1HZ10MHZ，仪器输入阻抗为1M，显示屏的刻度为8DIV10DIV，垂直分辨率为8BITS，水平显示分辨率20点/DIV。（2）垂直灵敏度要求含1V/DIV、01V/DIV，50MV/DIV三档。电压测量误差5。（3）实时采样速率1MSA/S，扫描速度要求含20MS/DIV、2S/DIV、100NS/DIV三档，波形周期测量误差5。（4）仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发，触发电平可调。（5）能够显示被测信号的波形，及信号的幅值，频率，周期等参数，并能对所测量的信号进行存储及回放。（6）被测信号的显示波形应无明显失真。（7）写出设计报告。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、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。数控直流恒流电源【C题】【本科组】一、任务设计并制作数控直流恒流电源，其原理示意图如下所示。二、要求1、基本要求（1）直流电源输入交流200240V，50HZ；输出直流电压10V。（1）输出电流范围100MA1000MA；（2）键盘任意设置100MA1000MA范围内电流输出，并显示输出电流给定值及实际输出电流值，要求实际输出电流与给定值偏差的绝对值1（3）具有“”、“”步进调整功能，步进为10MA；（4）改变负载电阻大小，要求输出电流变化的绝对值1；（5）自制电源。2、发挥部分（1）输出电流范围为20MA1500MA，步进为1MA；（2）可同时监测显示电源交流输入电压值、输出直流电压值、直流电流输出的给定值和实测值，要求实际输出电流与给定值偏差的绝对值01；（3）改变负载电阻，要求实际输出电流与给定值偏差的绝对值01；键盘控制器电流调整负载液晶显示直流电源三、评分标准项目满分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基本要求实际完成情况50完成第1项10完成第2项20完成第3项15其它5发挥部分四、说明需留出输出电流和电压测量端子；基于无线网络的温度监测系统【D题】【本科组】一、任务设计并制作一个基于无线网络的温度监测系统，实现主站至子站间的温度监测。二、要求1、基本要求（1）设计并制作一个主站，配无线接口，有显示。通信频率、通信协议任选。（2）设计并制作一个从站，配无线接口。从站必须采用电池组供电，能够采集一路温度数据，温度测量范围为0C100C，精度为正负1C；（3）从站按照每分钟1次的频率采集温度数据，通过无线通信接口发送给主站，主站显示从站测量温度。（4）主、从站室内通信距离在无障碍条件下通信距离不小于10米。2、发挥部分（1）从站数量扩展至2个，构成一点对多点的分布式温度监测系统。要求从站号码可任意改变；主站在显示温度的同时能够显示从站号码。（2）要求主站具有改变从站温度采集周期时间的功能；（3）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。（4）其他。三、评分标准项目满分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基本要求实际制作完成情况50完成第（1）项15完成第（2）项15完成第（3）项15发挥部分其他5四、说明1、温度数据的测量采用精度为05C的数字温度计进行测量；信号发生器【E题】【本科组】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。信号发生器系统框图二、要求1基本要求（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；（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105；（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；（4）输出信号波形无明显失真；（5）自制稳压电源。2发挥部分（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；（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01V，输出信号的电压值可通过键盘进行设置；（3）可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值；（4）其他。三、说明设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给信号产生参数调整稳压电源信号放大信号输出出。四、评分标准项目主要内容满分系统方案信号发生器总体方案设计6理论分析与计算信号产生理论信号发生电路分析信号放大电路分析9电路与程序设计信号发生电路设计计算放大电路设计计算总体电路图整体装置工作流程图19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8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设计报告总分50基本要求实际制作完成情况50完成第（1）项19完成第（2）项13完成第（3）项10其他8发挥部分总分50高台定车【F题】【本科组】一、任务设计并制作一辆模拟自行车，它能够在静止或运动时下保持平衡状态。二、要求1基本要求（1）设计并制作具有两个车轮的模拟自行车，采用后轮驱动方式，前轮从动。（2）设计具有合适重量的、可移动的配重物，用来调节模拟自行车的重心位置，使其达到平衡状态。（3）达到平衡状态的时间不少于30秒。（4）手动预先使模拟自行车处于平衡状态，手离开后计时开始。2发挥部分（1）模拟自行车在运动中始终处于平衡状态。（2）模拟自行车从非平衡状态下自动调整并进入平衡状态。（3）人为施加一定的干扰也能重新进入平衡状态。（4）测试过程中模拟自行车移动范围不超过半径为500毫米的圆面积。（5）其他。三、说明1模拟自行车的长度小于200毫米。2测试过程中不能人为干预模拟自行车的状态。3模拟自行车车轮的宽度小于10毫米，高度150毫米。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、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。四、评分标准项目应包括的主要内容分数系统方案比较与选择方案描述6理论分析与计算等效采样分析12电路与程序设计电路设计程序设计12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12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设计报告总分50基本要求实际制作完成情况50完成第（1）项22完成第（2）项7完成第（3）项7完成第（4）项6其他8发挥部分总分50自动排爆车【G题】【本科组】一、任务设计并制作一个能自动进入危险现场排除险情的简易排爆机器人小车，危险现场如图1所示。进入危险现场通道起点距危险现场13M，通道宽25CM，画有1CM宽的黑色中心线，危险现场为直径1M的圆形平面场所，边长15CM的黑色可疑铁磁材料薄片任意放置于场内，现场所有的边界均为宽2CM的黑线。二、基本要求1要求机器人小车进入现场找到黑色可疑铁磁材料薄片，并将其转移到防爆处理库的危险品储仓，在整个搜索和转移过程中机器人小车除探头和机械手外均不得接触边线和黑色可疑铁磁材料薄片。2送入危险品储仓后机器人小车要回到出发点。三、发挥部分1车辆从起点出发，进入圆形现场后开始计时，找到黑色可疑铁磁材料薄片停止计时。2拿到黑色可疑铁磁材料薄片后到送入危险品储仓前有声光警报。图1现场示意图四、评分标准项目满分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完成基本要求第1项30基本要求完成基本要求第2项20完成发挥部分第1项20发挥部分完成发挥部分第2项20发挥及创新部分10五、说明（1）不允许在跑道内外区域另外设置任何标志或检测装置。（2）车辆（含在车体上附加的任何装置）外围尺寸的限制长度35CM，宽度15CM。（3）参赛队自己准备场地。直流电机转速控制【H题】【专科组】一、任务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。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。三、发挥部分1进一步改善控制质量，给定转速从1000转/分变化到1500