广东工业大学第五届电子设计竞赛题目

1、1.开关电源模块并联供电系统一、任务设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W 的8V DC/DC 模块构成的并联供电系统（见图1）。二、 要求1.基本要求（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压UO=8.00.4V。（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60% 。（3）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和IO =1.0A 且按 I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。（4）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和IO =1.5A 且按 I1:I2=

2、1:2 模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。2. 发挥部分（1）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使负载电流IO 在1.53.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.52.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。（2）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和IO =4.0A 且按 I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于2%。（3）额定输出功率工作状态下，进一步提高供电系统效率。（4）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阈值电流为4.5A（调试

3、时允许有0.2A 的偏差）。（5）其他。四、 说明（1）不允许使用线性电源及成品的DC/DC 模块。（2）供电系统含测控电路并由UIN 供电，其能耗纳入系统效率计算。（3）除负载电阻为手动调整以及发挥部分（1）由手动设定电流比例外，其他功能的测试过程均不允许手动干预。（4）供电系统应留出UIN、UO、IIN 、IO、I1、I2 参数的测试端子，供测试时使用。（5）每项测量须在5 秒钟内给出稳定读数。（6）设计制作时，应充分考虑系统散热问题，保证测试过程中系统能连续安全工作。2.基于自由摆的平板控制系统 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

4、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。 图1 图2二、要求 1基本要求（1）手动将摆杆摆至一固定角度（不大于45），然后让摆杆摆一个周期，平板旋转一周（360），偏差绝对值不大于45。根据偏差绝对值计算成绩。（2）在平板上粘贴一张画有一组间1cm 平行线的打印纸。用手推动摆杆至一个角度（=30），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3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。根据硬币偏离初始位置的距离计算成绩.（3）用手推

5、动摆杆至一个角度（=45），调整平板角度，在平板中心稳定叠放5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（=60），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

6、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。 图3三、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

7、光滑的硬质平面；不得有凸起的边沿；倾斜30度时硬币须能滑落。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。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

8、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、评分标准设计报告 项 目 主要内容 满分 系统方案方案比较与选择，系统结构 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 测试方案与测试结果测试方案测试结果及分析 3 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 2 总分 20 基本要求 实际制作完成情况 5

9、0 发挥部分 完成第（1）项 10 完成第（2）项 30 其他 10 总分 50 3.前置放大器电路 一任务 设计一个前置放大电路，将内阻为10K的微弱交流信号(10uV300uV)放大至15V。使其能在10hz500HZ范围内具有良好的交流特性。电路包括初级放大、高低通滤波网络、二级放大等环节，采用双端差分输入单端输出方式实现信号变换，电路方框如图A-1所示。 二要求21 基本要求（1）输入阻抗：大于10M（2）直流零点：输入短路时，电路输出直流电压偏离零点在10mV。（3）共模抑制比CMMR：大于90db。（4）耐极化电压：1000uV。（5）单片机显示频率。22发挥部分（1）输入阻抗：大

10、于100M（2）共模抑制比CMMR：大于110db。（3）耐极化电压：5000uV。（4）单片机可以控制高通及低通的截止频率。（5）单片机可以显示波形，计算频率。 三、说明1基本部分在放大电路负载开路的条件下测试。发挥部分在放大电路带10k电阻负载下测试。在设计过程中，信号源可用电阻衰减的方法得到。比赛时由学校提供标准信号源。2有源放大电路采用正负15V电源，电源可由外部直接提供。3整个电路只能由纯模拟电路实现，一旦调试完成，测试时不允许对电路元件再进行调整。4状态的选择可由手动开关实现，禁止输入输出端直通短接。5电路中设置有必要的测试点。四、评分标准 设计报告项 目主要内容分数系统方案设计比

11、较与选择方案描述5可行性分析方案的可行性5电路与程序设计电路设计程序设计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5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总分30基本要求（1）项10（2）项10（3）项30总分50提高部分（1）项15（2）项25（3）项10总分504.多路模拟信号采集器一、设计任务串行传输线路现场信号产生器8路数据采集器主控器数据显示地址显示 设计一个8路数据采集系统，系统框图如图所示。 主控器能对10米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集和显示。具体设计任务是： 现场模拟信号产生器。 8路数据采集器。 主控器

12、。二、设计要求 1基本要求 现场模拟信号产生器 自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz至2kHz范围变化，再经频率电压娈换电路后输出相应1V至3V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应3V） 八路数据采集器 设计必要的信号调理电路，采集8路信号；将各路模拟信号分别转换成八位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。 主控器 主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。采集方式包括循环采集（即1路、2路、8路、1路）和选择采集（任选一路）二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。2发挥部分 一个界面能同时显示4路以上实时信号曲线，并能显示

13、信号的幅频参数。 将1-4路信号叠加、5-8路信号叠加构成两组信号，在界面中同时显示两组信号幅频曲线。 增加传输距离到15米以上，多路信号波形显示正常。三、评分标准设计报告项 目主要内容分数系统方案设计比较与选择方案描述5可行性分析方案的可行性5电路与程序设计电路设计程序设计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5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总分30基本要求（1）项10（2）项10（3）项30总分50提高部分（1）项15（2）项25（3）项10总分505.调光型LED照明用恒流驱动电源一、任务设计并制作LED照明用具有恒流输出特性的隔离式

14、调光型驱动电源。为最多串联6个LED（单管额定功率1W）供电。其中6个LED分三两组，每2个串联为一组。电路结构图如下图1所示：图1电路结构图二、要求 1基本要求 （1）负载条件下，电源变换器为恒流输出特性，且输出电流Io可在150 mA350mA范围可调； （2）负载为6个LED 串联，调整U1，使U2在19.2V24V变化时，电压调整率SV2%；IO变化不超过1%； （3）负载调整率SL3%，U2=21V，负载由2个LED串联增加到6个LED串联，IO变化不超过1%；（4）电源变换器的效率 70%。U2=21V，UO=21V，IO=300mA，负载为6个LED 串联。（5）LED亮度随着外

15、部环境的光线增强而自动降低。在暗环境时，负载为6个LED串联 ，IO=300mA以下 。在亮环境时，负载为6个LED 串联，IO=200mA以下 。（6）电压输出可分档独立输出UO1=7V、UO2=14V 、UO3=21V可为三组LED独立供电，且保持恒流输出特性。电路在负载其中一个LED损坏时，应有能保持其它LED正常工作的能力。（7）具有过、欠电压保护功能，动作电压为UO（th）=（UO0.5）V；过热保护功能。2发挥部分 （1）电源变换器具有恒流限压特性；即输出电压少于额定输出值时为恒流输出；当输出电压大于额定输出并稳定在（UO0.5）V时为恒压输出；待输出电压少于额定输出值时恢复为恒流

16、输出。（2）具有输出电流的步进调整、测试及显示功能，步进值为10mA。（3）在交流输入侧加入功率因数校正电路，使电路功率因数不少于0.95。（4）具有在交流输入侧开通时电流过冲和电磁干扰（EMI）的抑制能力。三评分标准设计报告项 目主要内容满分系统方案总体方案设计、方案比较与选择、方案描述8理论分析与计算电源变换器的稳压、恒流实现方法；隔离变压器的设计；光线强度、电压检测及处理；保护措施及电路方式。12电路设计主电路参数计算与设计；测量、控制原理图；16测试方案与测试结果调试方案、测试条件、测试方法和步骤、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6总分50基本要

17、求完成基本要求第（1）（7）项30各项设计指标在要求范围内20发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10其他特色和创新10总分50总分150四说明1不得采用各种电源产品进行改制。整个作品由一路交流电供电。不得使用其它任何电源为控制电路或驱动环节供电。制作的电源为隔离型即交流侧与直流输出侧具有电气隔离，不能再使用工频变压器。2制作时需考虑测试方便性，要求设置各测试点。LED安装在电路板上，应可方便改接LED的个数。3电源变换器的效率指直流输出功率与交流输入有功功率之比。4如果完成发挥部分（1），基本要求（7）不做可自然得分。在测试该部分时建议使用滑线电阻器做

18、负载。5在调光部分调试中，只需改变对光敏元件的照度。其照度可自行设置。 6.家居核辐射检测装置一、任务设计并制作一个家居核辐射探测装置，实现对家居中射线、射线或射线进行定性和相对定量的测量。该装置由1个监测终端和不多于8个探测节点组成（实际制作2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。二、要求1基本要求（1）制作2个探测节点。探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B11111111B。探测节点能够探测生物体温度信息。射线、射线或射线相对定量测量精度5%。探测节点采用两节1.5V干电池串联，单电源供电。探测节点A探测节点B监测终端D图1 探测节点分

19、布示意图（2）制作1个监测终端，用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到辐射信息。（3）单次探测时延不大于5秒，监测终端天线与探测节点天线的距离D不小于50厘米。在15米距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信。 2发挥部分（1）每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2所示。即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B之间的探测距离D+D1。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。探测节点A探测节点B监测终端DD1图2 节点转发功能

20、示意图（2）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。各探测节点应预留干电池供电电流的测试端子。（3）射线、射线或射线相对定量测量精度2%三、评分标准设计报告项 目主要内容满分系统方案检测装置总体方案设计4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6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9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6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总分30基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项20完成第（2）项15完成第（3）项10其他5总分50 第五届广东工业大学电子设计竞赛智能车

21、制作（飞思卡尔智能车校内选拔赛） 竞速比赛规则 参赛选手须使用全国大学生智能车竞赛官网（一、器材限制规定 1. 须采用统一指定的车模。本届比赛指定采用三种车模，分别用于三个赛题组： 摄像头组，A型车模，东莞市博思电子数码科技有限公司光电组， B型车模，北京科宇通博科技有限公司电磁组， C型车模，东莞市博思电子数码科技有限公司各赛题组车模运行规则： a) 光电组，摄像头组：车模正常运行。 车模使用A型车模（摄像头组）、B型车模（光电组）。车模运行方向为，转向轮在前，动力轮在后。b) 电磁组：车模直立行走。 使用C型车模。车模运行时只允许动力轮着地，车模直立行走。细节及改动限制见附件一。 2. 须

22、采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位处理器作为唯一的微控制器。 有关细节及其它电子器件使用的限制见附件二； 3. 三个赛题组使用传感器限制： 参加电磁赛题组不允许使用光学传感器获得道路的光学信息，但是可以使用光电码盘测量车速； 参加光电赛题组不允许使用图像传感器获取道路图像信息进行路径检测； 参加摄像头赛题组可以使用光电管作为辅助检测手段； 非电磁组的赛道不保证有电磁信号； 4. 其他事项 如果车模中禁止改动的部件发生损坏，需要使用相同型号的部件替换； 摄像头组车模改装完毕后，车模尺寸不能超过：250mm 宽和400mm长。光电组车模改装完毕后，车模尺寸不能超过350mm宽和400mm

23、长。电磁组车模改装完毕后，车模尺寸宽度不超过250mm，长度没有限制。二、有关赛场的规定 1. 赛道基本参数（不包括拐弯点数、位置以及整体布局）见附件三； 2. 比赛赛道实际布局由广东工业大学电子设计竞赛组委会在比赛当日上午组织专家开会决定并现场揭示，所有队伍在比赛当日上午必须把车模统一交到组委会处保管，比赛赛道将在比赛当日下午铺设，比赛在比赛当日晚上7点开始； 三、裁判及技术评判 裁判由广东工业大学第五届电子设计竞赛组委会指定。 四、比赛规则 1. 比赛场中有一条赛道。 2. 参赛队根据比赛题目分为三个组，并以抽签形式决定组内比赛次序。3. 每辆赛车比赛分为两轮，第一轮沿着赛道顺时针方向进行

24、，第二轮在同一赛道沿逆时针方向进行。同一辆赛车的两轮比赛连续进行。4. 在比赛中，选手首先将赛车放置在起跑区域内赛道上，赛车至少静止两秒钟后自动启动。对于电磁组不要求赛车静止两秒钟启动。5. 每辆赛车在赛道上跑一圈，以计时起始线为计时点，跑完一圈后赛车需要自动停止在起始线之后三米之内的赛道内，如果没有停止在规定的区域内，比赛计时成绩增加1秒。对于电磁组比赛不要求车模停止在起跑线之后三米之内的赛道上。6. 每辆赛车连续完成两个单轮，以在两个单轮成绩中较好的一个作为赛车最终成绩；计时由电子计时器完成并实时显示。7. 比赛犯规与失败规则比赛过程中，由比赛现场裁判根据统一的规则对于赛车是否冲出跑道进行

25、裁定。赛车前两次冲出跑道时，由裁判员取出赛车交给比赛队员，立即在起跑区重新开始比赛。选手也可以在赛车冲出跑道后放弃比赛。比赛过程中出现下面的情况，算作模型车冲出跑道一次。 比赛开始后，赛车在30秒之内没有离开出发区； 赛车在离开出发区之后120秒之内没有跑完一圈； 比赛过程中如果出现有如下一种情况，判为比赛失败： 赛车冲出跑道的次数超过两次； 比赛开始后未经裁判允许，选手接触赛车； 决赛后，赛车没有通过现场技术检验。 如果比赛失败，则不计成绩。 比赛禁止事项： 不允许在赛车之外安装辅助照明设备及其它辅助传感器等； 选手进入比赛场地后，除了可以更换电池之外，不允许进行任何硬件和软件的修改。但是可

26、以手工改动电路板上的拨码开关或者电位器等； 不允许其它干扰赛车运动的行为； 不允许赛车的任何传感器或者部件损毁跑道； 不允许车模设计方案抄袭，各个参赛队伍所设计的硬软件需要相互之间有明显的不同。五、选拔规则 1. 所有队伍按摄像头组、光电组、电磁组分组按比赛最终成绩排名，并以此决定广东工业大学电子设计竞赛智能车专题的各奖项； 2. 摄像头组、光电组、电磁组分别挑选两支队伍代表学校参加全国大学生智能车竞赛华南赛区比赛，每个组别两个名额的挑选原则是： 1）同组别使用16位MCU所有队伍中的第一名（使用两片8位MCU的队伍视为使用16位MCU）； 2）同组别使用32位MCU所有队伍中的第一名； 附件

27、一：智能竞赛车模的规定 1) 禁止改动车底盘结构、轮距、轮径及轮胎； 2) 禁止采用其它型号的驱动电机，禁止改动驱动电机的传动比； 3) 禁止改造车模运动传动结构； 4) 禁止改动舵机，但可以更改舵机输出轴上连接件； 5) 禁止改动驱动电机以及电池，车模前进动力必须来源于车模本身直流电机及电池； 6) 禁止增加车模地面支撑装置。在车模静止、动态运行过程中，只允许车模原有四个车轮对车模起到支撑作用。对于电磁组，车模直立行走，在比赛过程中，只允许原有车模两个后轮对车模起到支撑作用。7) 为了安装电路、传感器等，允许在底盘上打孔或安装辅助支架等。 附件二：电路器件及电路制作限制 1) 车模控制电路须

28、采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位MCU作为唯一的微控制器。飞思卡尔不同系列的微控制器包括，32位Kinetis系列；32位ColdFire系列；32位MPC56xx系列；8位微控制器系列（可使用2片）；16位DSC系列；16位微控制器9S12XS系列；16位微控制器9S12G系列。核心控制模块可以采用组委会推荐的K10、9S12XS128、MPC5604B，也可以选用以上所述飞思卡尔公司微控制器自制控制电路板。每台模型车的电路板中只允许使用一种型号微控制器。8位微控制器最多可以使用2片，16、32位微控制器限制使用1片；不得同时使用8位、16位和32位微控制器。2) 除了上述规定的

29、微控制器之外不得使用辅助处理器以及其它可编程器件； 3) 伺服电机数量不超过 3个。除了原车模配置的转向舵机之外，新增加的舵机的型号必须是由广东博思公司提供的舵机FUTABA3010。4) 传感器数量不超过16个：光电传感器接受单元计为1个传感器，发射单元不计算；CCD传感器计为1个传感器；磁场传感器在同一位置可以有不同方向传感器，计为一个传感器。对于车模的车速和姿态进行检测的传感器也计算在内。5) 在电磁组中，如果选用加速度器，则必须选择飞思卡尔公司的MMA7260，MMA7660两个系列的加速度器。如果选用陀螺仪，则必须选择村田公司的ENC-03系列的陀螺仪。6) 直流电源使用大赛指定的电

30、池； 7) 禁止使用DC-DC升压电路直接为驱动电机以及舵机提供动力； 8) 全部电容容量和不得超过2000微法；电容最高充电电压不得超过25伏； 9) 本竞赛智能车中，除单片机最小系统的核心子板、加速度计和陀螺仪集成电路板、摄像头、舵机自身内置电路外，所有电路均要求为自行设计制作，禁止购买现成的功能模块。如果自制电路采用PCB印制电路板，必须在铜层（TopLayer或BottomLayer）醒目位置放置本参赛队伍所在学校名称、队伍名称、参赛年份，对于非常小的电路板可以使用名称缩写，名称在车模技术检查时直接可见。可以选择参数： 1) 开发软件可以选择CodeWarrior调试软件，也可以另行选

31、择； 2) 开发调试硬件可以选择秘书处统一推荐的 BDM工具，也可以另行选择； 3) 电路所使用元器件（传感器、各种信号调理芯片、接口芯片、功率器件等）种类与数量都可以自行设计选择。附件三：赛道基本参数（不包括拐弯点数目、位置以及整体布局） 1) 赛道路面用专用白色KT基板制作，跑道所占面积在5m7m左右。2) 赛道宽度不小于45cm。赛道与赛道的中心线之间的距离不小于60cm。如图3所示： 图3 赛道宽度以及间距3) 铺设赛道地板颜色不作要求，它和赛道之间可以但不一定有颜色差别。 4) 跑道表面为白色，赛道两边有黑色线，黑线宽25mm5，沿着赛道边缘粘贴，如图4所示。图4 赛道颜色以及边线5) 赛道中心下铺设有直径0.1-0.8mm漆包线，其中通有20kHz，100 mA的交变电流。频率范围20k1k，电流范围(10020mA)。6) 跑道最小曲率半径不小于50cm。7) 跑道可以交叉，交叉角为90。交叉路口黑色边缘线如图5所示： 8) 光电组、摄像头组的赛道直线部分可以有坡度在15之内的坡面道路，包括上坡与下坡道路，如图6所示。电磁组的赛道没有坡道。9) 赛道有一个长为1m的出发区，如下图所示，计时起始点两边分别有一个长度10cm白色计时起始线，赛车前端通过起始线作为比赛计时