大学生科技创新大赛项目

1、工程 2工程名称：一种电动汽车用漏电保护器简介：电动汽车动力电池电压，尤其大型电动汽车动力电池电压在200V 以上，正常时，用电电器（负载）与车体保持绝缘。发明本产品的目的在于提供一种简单实用的电动汽车漏电保护回路。在用电电器（负载）对车体电气地发生漏电时，及时发现漏电，立即切断动力电池与用电电器（负载）的连接。其包括动力电池，断路器，分压电阻，空心线圈，干簧管，继电器，控制电源，指示灯。本产品结构简单，工作可靠。成本低，实用价值高。详细介绍：本产品为一种电动汽车漏电保护回路能及时发现漏电，并切断动力电池电源。一旦用电电器（负载）对车体电气地漏电，且漏电点电位高于 a 点，漏电电流由漏电点 -

2、车体电气地 - 空心线圈 (L)- 分压电阻 （ R） -动力电池（ E1-1）及（ E1-2）之间的 a 点。流回动力电 池（ E1-1 ）负极。如果漏电点电位低于 a 点，则漏电电流方向 相反，漏电电流由 a 点 -分压电阻（ R）- 空心线圈 (L)- 车体电气地 -漏电点 -流回动力电池（ E1-2）负极。由于干簧管 (Q) 安装在空心线圈 (L) 内，漏电电流产生的电磁场使干簧管(Q) 内的触点闭合而继电器（ K2 ）线圈得电，其常闭触点断开。因而继电器（K1）线圈失电，触点断开，切断动力电池与用电电器（负载）的连接。同时由于继电器（K2）常开触点接合，指示灯（D1 ）得电发光。开关

3、（ S）用于是否向用电电器（负载）供电。设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标电动汽车动力电池电压，尤其大型电动汽车动力电池电压在200V 以上，正常时，用电电器（负载）与车体保持绝缘。一旦因各种原因，用电电器（负载）向车体电气地发生漏电，将可能造成用电电器（负载）损坏、烧毁或至人电击。发明本产品的目的在于提供一种简单实用的电动汽车漏电保护回路。在用电电器（负载）对车体电气地发生漏电时，及时发现漏电，立即切断动力电池与用电电器（负载）的连接。一种电动汽车漏电保护回路，其包括动力电池，断路器，分压电阻，空心线圈，干簧管，继电器，控制电源，指示灯。一旦电动汽车上有漏电发生，干簧

4、管、继电器、断路器等将进行一系列动作，从而切断动力电池电源，达到漏电保护作用。本产品结构简单，工作可靠。成本低，实用价值高。能适应电动汽车，尤其是大型电动汽车的漏电保护。科学性、先进性1、本产品科学先进，采用一种磁敏的特殊开关，即干簧管，最大特点是不受外界环境影响，工作可靠，非常稳定；2、本产品体积小，方便安装和调试；3、成本低，各个部件均价格低廉，容易买到和更换；4、触点通断时间短，比一般产品反应时间快3-5 倍； 5、实用价值高，能适应电动汽车，尤其是大型电动汽车的漏电保护。工程 3工程名称：高楼消防紧急自救援系统简介：本工程的基本构思是在高楼的迎窗面的顶部设计一个悬臂导轨，导轨上安装一组

5、悬挂吊篮，吊篮在悬臂导轨上作水平运动的同时，可上下运行，以便到达高楼的每一扇窗口，主要由横向运动主体、导轨、升降悬停机构、自动营救吊篮、独立供电系统、无线遥控装置等几部分组成。在发生事故或火灾险情时，地面工作人员遥控操纵该系统并通过系统自带的营救吊篮和设施及时抢救被困人员迅速到达地面或到达高楼紧急疏散安全口。详细介绍：高楼（这里主要指20 层以上）的消防问题一直是世界性的难题。上海 11.15 特大火灾事故的发生 ,为中国的高层建筑消防问题又一次敲响警钟。目前，世界上破解高楼消防难题的主要手段是采用云梯或建筑本身的消防器材，以及紧急疏散通道等，但这些措施对于高楼的大火来说，往往是杯水车薪，望洋

6、兴叹。 本工程的基本构思是在高楼的迎窗面的顶部设计一个悬臂导轨，导轨上安装一组悬挂吊篮，吊篮在悬臂导轨上作水平运动的同时，可上下运行，以便到达高楼的每一扇窗口，该吊箱系统平常安装于高楼的顶层隐藏角落，不影响建筑物外观，主要由横向运动主体、导轨、升降悬停机构、自动营救吊篮、独立供电系统、无线遥控装置等几部分组成。在发生事故或火灾险情时，地面工作人员可遥控操纵高楼火灾自救援系统运行，该系统可到达该楼的任何楼层和任何窗口，并通过系统自带的营救吊篮和设施及时抢救被困人员迅速到达地面或到达高楼紧急疏散安全口。工程 4工程名称 ：步进电机的单片机智能化控制简介：本系统由电源管理模块、 STC89C52 单

7、片机、步进电机驱动模块、红外避障传感器、黑白线检测传感器、 1602 液晶显示模块、在线调试模块组成。以步进电机作为动力装置，采用STC89C52 作为主控制芯片，通过红外避障传感器和黑白线检测传感器的协同工作，将采集得到的数据经主控制芯片分析处理后对步进电机做出指示，并将小车的行程和速度通过1602 液晶显示模块显示出来。详细介绍：一,硬件电路的设计1.1 总体设计方案步进电机智能化控制系统由电源管理模块、STC89C52 单片机、步进电机模块、红外避障传感器模块、黑白线检测传感器模块、1602液晶显示模块和串口通信模块组成。实现小车自动寻线和自动避障功能，并且通过液晶显示屏显示出基本信息。

8、本系统的设计内容是：1.电源管理模块的设计2. 步进电机驱动电路的设计； 3.实现单片机对步进电机的智能控制； 4.红外传感器检测电路的设计，实现自动避障； 5.检测黑白线，实现寻线运动； 6.异步串行通信模块的设计 7.附加功能及辅助电路设计； 制作电路板，硬件组装，软件编程。1.2电源模块的设计电源由7.2 V的镍镉电池供8.电，其供电原理图如图2 所示，并经过以下途径分别对弱电和强电进行供电：1.2.1 经过稳压芯片 LM7805 稳压后，输出 5V电压，分别给单片机、传感器、液晶接口电路和驱动逻辑部分供电。1.2.2 经过稳压芯片MIC29302 稳压成 5V给 L298和电机供电 （

9、MIC29302是低电压将高电流驱动的稳压芯片最大峰值电流达3A ）1.2.3 备用电池部分以供调试之需1.3主控制器设计该部分是逻辑电路的核心，也是最小系统部分。其中包括晶振电路，采用了12M 的外部晶振频率；复位电路部分，在系统上电时能够自动复位，当程序跑飞时能将系统复位到初始状态。.4 步进电机的工作原理与技术参数1.4.1 工作原理 步进电机的运行原理如图 2 所示，当 A 相绕组通电时，转子的稳定平衡位置如图4（ a）所示。若使转子偏离这一位置，如转子向右偏离了一个角度，则定转子齿的相对位置及作用转矩的方向1.4.2 技术参数 1.4.2.1 小车行程近似计算公式：步进电机转轴旋转的

10、转数=counts* 小车轮子的直径*3.14 1.4.2.2小车速度近似计算公式：速度=行程 / 时间 1.4.2.3 步进电机步矩角： ?=360 °/（ 2mZ ） (m 为相数， Z 为转子齿数矩频特性 步进电机作单步运行时的最大负载转矩为 ，但当控制脉冲的频率逐渐增加，步进电机的转速逐渐升高时，步进电机所能带的负载转矩值将逐步下降。1.4.2.5 步进电机电气技术参数如表一所示：表一 步进电机电气技术参数 产品型号 驱动系统 驱动电压 步矩角 每相 电阻 每相 电感 转子 齿数 相数SST420D1070 达林顿 驱动 5.0（VDC ） 1.8 ° 7.6（6m

11、H).8 50 2 1.4.2.6 步进电机机械技术参数如表二所示： 表二 步进电机机械技术参数电机 身长 电机 身宽 螺丝 口径 轴径 轴长质量 保持转矩 转动惯量 31mm 31mm 0.5mm 0.6mm 55mm 180（ g） 186（ mn-m ） 27（ g-cm3) 1.5 步进电机驱动模块的设计电机驱动采用了L298 作为驱动芯片，其供电范围可从3 24 供电，最大驱动电流可达3A，因此可以满足设计要求。STC89C52 通过P1 口产生的八路 PWM 信号通过 L298 引脚 L0 L3 和 R0 R3 输入，以调节步进电机对应相的电流。当单片机P1 口对应的位输出低电平时

12、，步进电机对应相VS 与地导通，电机旋转一个步进角。只要P1 口按照单双八扒的触发方式触发，步进电机便能旋转起来，将触发方式翻转过来就能实现步进电机的反转。P1 口全给高电平就能实现步进电机的制动。MCU 通过改变对应 IO 口 PWM 的占空比就可以调节步进电机的调速。1.6 传感器电路设计我们选择光电传感器作为循迹传感器。其工作原理如图6 所示一个发光二极管作为发送管，一个光敏三极管作为接收管，分别有一个精调电阻，来调节距离和灵敏度。循迹模块是用来识别黑白线的，黑线输出高电平，白线输出高电平。循迹模块一般识别距离为0-3cm。 P-RE0,P-RE1,P-RE2 为E18-D80NK红外避

13、障传感器，该传感器是一种集发射与接收于一体的光电传感器，主要用于障碍物的检测。P_GD0 ，和 P_GD1 为 TK 黑白线检测传感器。这五个传感器通过分别通过各自的输出信号线与单片机端口相连接，实现对障碍物的判别和对黑白线的检测。1.7 串行通信接口电路的设计串行通信接口电路的作用是使STC89C52 可以和 PC 机的 RS 232 串行接口连接并进行通信二 .、系统软件设计2.1 避障部分软件的设计 系统上电后，先对STC89C52 单片机端口、相关寄存器等进行初始化，避障传感器正常工作，液晶显示屏准备接收数据，主控制芯片将小车行驶路程、时间和速度数字化处理后，以字符形式显示在1602

14、液晶显示屏上。随后MCU 对 P3.2、P3.3、P3.4 口进行循环扫描，以判断外部传感器的工作状况，实时反映路面状况。其工作原理如下所叙。左边红外传感器与单片机的 P3.2 口相连，中间红外传感器与P3.3 口连，右边红外传感器与P3.4 口相连。当前面无障碍物时，P3.3口返回高电平时，小车往前走。当小车前面与左边有障碍物时，单片机P3.3 和 P3.4 端口返回低电平，小车向右转90 度；当小车前方和右方有障碍物时，单片机P3.3 和 P3.2 端口返回低电平，小车向左转90 度；当小车前方、左方和右方有障碍物时，单片机P3.2、P3.3、 P3.4 端口返回低电平，小车向反转180度

15、。 22 循迹部分软件的设计系统上电后，先对STC89C52 单片机端口、相关寄存器等进行初始化，循迹传感器正常工作，液晶显示屏准备接收数据，主控制芯片将小车行驶路程、时间和速度数字化处理后，以字符形式显示在1602 液晶显示屏上。随后MCU 对 P3.5、P3.6 口进行循环扫描，以判断外部传感器的工作状况，右边光电传感器与P3.5 口相连，左边传感器与P3.6相连，工作原理如下所叙。 系统初始化设定小车的寻线范围，当在设定寻线范围内未找到黑线时，系统自动扩大寻线范围，直到找到黑线为止。找到黑线后寻找离出发点最近的点，然后自动寻线。进入寻线模式后，当小车没有检测到黑线时，P3.5 和 P3.

16、6 端口保持低电平，小车往前走；当小车左侧黑白寻线传感器检测到黑线时，P3.6 返回高电平，小车向左偏转 7.2 度；当小车右侧黑白寻线传感器检测到黑线时，P3.6 返回高电平，小车向右偏转 7.2 度。设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标本工程最大的创新点是电源模块的设计：由于步进电机型号为SST42D1070 重量大，耗电量大。同时电机是感性负载且工作在单双八拍的模式下，会造成供电部分电压的波动，影响单片机和传感器的正常工作。在此情形下，我们有意地将强电和弱电部分分离开来，用7.2V 镍镉电池经LM7805 稳压后给单片机、传感器和1602 液晶供电； 7.2V 镍镉

17、电池经MIC29302 稳压后给 L298 和步进电机供电，提高系统运行的稳定性。创新点之二是我们在以往硬件设计的基础上加上了异步串行通信模块（MAX232 ），提高了程序调试的灵活性，缩短了开发周期。科学性、先进性本工程最大的创新点是电源模块的设计：由于步进电机型号为SST42D1070 重量大，耗电量大。同时电机是感性负载且工作在单双八拍的模式下，会造成供电部分电压的波动，影响单片机和传感器的正常工作。在此情形下，我们有意地将强电和弱电部分分离开来，用7.2V 镍镉电池经LM7805 稳压后给单片机、传感器和1602 液晶供电； 7.2V 镍镉电池经MIC29302 稳压后给 L298 和

18、步进电机供电，提高系统运行的稳定性。创新点之二是我们在以往硬件设计的基础上加上了异步串行通信模块（MAX232 ），提高了程序调试的灵活性，缩短了开发周期。工程 5工程名称：便捷式矿井通风多参数智能检测仪简介：本作品创新采用超声波测速、激光测距、步进电机驱动及温度测量技术，自主开发CPLD高精度超声波、激光飞行时间间隔测量模块、激光断面测量技术，直接测量矿井通风温度、风速、断面积、风量等多种通风参数。仪器以高性能CPU 为处理核心，能对测量数据进行存储、读取并设计有LCD 显示器实时显示实测结果，测量精度高、使用便捷。详细介绍：便捷式矿井通风多参数智能检测仪创新采用超声波测速、激光测距、步进电

19、机驱动及温度测量技术，自主开发CPLD 高精度超声波、激光飞行时间间隔测量模块、激光断面测量技术，直接测量矿井通风温度、风速、断面积、风量等多种通风参数。仪器以高性能CPU 为处理核心，能对测量数据进行存储、读取并设计有LCD 显示器实时显示实测结果。测量精度高、使用便捷，智能测量、高集成度，能减轻矿井测风难度和工作量，提高测量精度，降低工矿企业生产成本、提高工矿企业效益，具有广阔的市场前景.设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标发明目的： 采用多种测量技术开发便捷式矿井通风多参数智能检测仪，直接测量矿井风速、风量、温度、巷道断面积等多种通风参数，提高测量精度，减轻测量难度

20、，降低测风劳动强度，减少工矿企业生产成本、提高工矿企业效益。科学性、先进性多功能、多参数、智能化测量、高集成度。采用多种测量技术，直接测量各种通风参数测量值，并能对实测结果进行存储、读取。使用便捷，测量工作量小。整个系统软硬件有机结合，体积小、重量轻、便捷、使用简单方便。测量准确，市场前景广阔。测量精度高，可减少矿井测风工作量，提高企业生产效益。具有广阔的市场前景。工程 6工程名称：新型人力脚踏发电装置简介：本作品设置在地铁闸机口等人流集散地，可以有效地把人流的重力势能转变为电能，所得电能可供站场照明所用，弥补现有火力发电模式的不足，实现节能减排的目标。实现经济效益和社会环保效益的双赢。详细介

21、绍：本装置可置于地铁闸机口等狭窄出入通道处，可以有效采集路过乘客的能量，把乘客的重力势能转变为电能储蓄起来，可提供地铁站照明、标识和广告用电，实现绿色无污染发电，达到节能减排的目的。现有压敏陶瓷发电地板，其功率过小，无法转化足够的电能，且无法收回成本。现今还没有人设计出这种用于地铁闸机口的发电机。由于地铁闸机口狭长，规定了乘客的行进轨迹，又限制每次只能通过一人，从而能保证发电装置可以充分工作、反应时间充足并可安放多个发电装置，达到设计电能采集量。现今京沪穗等大型城市每日地铁客流量数以百万计，本设计就可以通过乘客自身微小的做功达到照明的大效果。本产品亦可推广到海关安检、公园门禁等地，实现上述场所

22、节能减排的目标，达到国家节约能源的目标。 设计发电装置中，传动轴运动距离设计为8cm（实际产品可增加运动距离10cm），传动齿轮能够由580N 的力带动，传动轴下端由液压杆支持复位运动。能够把平均质量为 60KG 的乘客所带来的重力势能完全转化为电能（不到60KG 或行动不便的乘客，也能够顺利通过斜面，不会因此带来行动上的安全隐患）。笔者的人力发电机所以称为“新型 ”，就 “新 ”在三点：一、笔者充分考虑到与人民生活、生产息息相关的场所的应用，如地铁闸机口、公园出入口、火车站检票口甚至商场扶手电梯等场所，每日都有大量的人流经过，能够使发电装置充分运作；二、设定的转换做功小，不会增加行人过大的负

23、担，每个过往的行人只需要抬起脚，踩踏几步，仅仅相当于走上几级台阶的做功，就可以发电，而且笔者还充分考虑了行动不便和体重不足者的安全需要，避免了安全隐患；三、发电装置可以多个并联配置在人流集散场所，所发的电流可以被有效收集，达到“集中力量办大事 ”的效果，避免了发电单元分散的弊病。笔者设计的发电装置设计简洁、构思精简，方便维护，造价也低廉，预期的经济回报丰厚，应用场地广泛，确实有很大的应用前景，值得有志于绿色环保、新能源开发的企业共同合作。现以解放日报报道“上海地铁年运载量近 23 亿人次 大客流量已成常态 ”，进行估算上海地铁站应用我的发电机一年的发电量（以人均体重 60KG ，通过闸机口需要

24、 6 步，进出 2 次）计算：W=FS=GH=mgH=60*10*0.10=60J W总 =n W=6*2*2.3*109*60J 460000KWh也就是说若上海每一个地铁检票口都应用我的发电地板的话，一天由乘客举手投足间产生的能量若全部能够被采集、转化，就足够支持一个中小型地铁站一日的电能。我国有庞大的人口待开发，此发明源于春运时广州火车站广场聚集的庞大人流。此发明还可以推广到海关安检、公园门禁等与地铁有类似门禁的场所和其他大型城市。设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标本装置可置于地铁闸机口等狭窄出入通道处，可以有效采集路过乘客的能量，把乘客的重力势能转变为电能储蓄起

25、来，可提供地铁站照明、标识和广告用电，实现绿色无污染发电，达到节能减排的目的。现有压敏陶瓷发电地板，其功率过小，无法转化足够的电能，且无法收回成本。现今还没有人设计出这种用于地铁闸机口的发电机。由于地铁闸机口狭长，规定了乘客的行进轨迹，又限制每次只能通过一人，从而能保证发电装置可以充分工作、反应时间充足并可安放多个发电装置，达到设计电能采集量。现今京沪穗等大型城市每日地铁客流量数以百万计，本设计就可以通过乘客自身微小的做功达到照明的大效果。本产品亦可推广到海关安检、公园门禁等地，实现上述场所节能减排的目标，达到国家节约能源的目标。 设计发电装置中，传动轴运动距离设计为（实际产品可增加运动距离8

26、cm10cm），传动齿轮能够由580N 的力带动，传动轴下端由液压杆支持复位运动。能够把平均质量为 60KG 的乘客所带来的重力势能完全转化为电能（不到60KG 或行动不便的乘客，也能够顺利通过斜面，不会因此带来行动上的安全隐患）。科学性、先进性笔者的人力发电机所以称为 “新型 ”，就 “新”在三点：一、笔者充分考虑到与人民生活、生产息息相关的场所的应用，如地铁闸机口、公园出入口、火车站检票口甚至商场扶手电梯等场所，每日都有大量的人流经过，能够使发电装置充分运作；二、设定的转换做功小，不会增加行人过大的负担，每个过往的行人只需要抬起脚，踩踏几步，仅仅相当于走上几级台阶的做功，就可以发电，而且笔

27、者还充分考虑了行动不便和体重不足者的安全需要，避免了安全隐患；三、发电装置可以多个并联配置在人流集散场所，所发的电流可以被有效收集，达到 “集中力量办大事”的效果，避免了发电单元分散的弊病。笔者设计的发电装置设计简洁、构思精简，方便维护，造价也低廉，预期的经济回报丰厚，应用场地广泛，确实有很大的应用前景，值得有志于绿色环保、新能源开发的企业共同合作。工程 7工程名称：基于无线视频系统的智能小车简介：基于无线视频系统的智能小车通过无线摄像头获取小车周围环境的实时影像，根据环境作出相应的动作。小车采用太阳能电板为锂电池充电作为整个小车的电源，控制核心由 51 单片机和 AVR 单片机组成的双单片机

28、系统构成。通过对小车底盘的改进可进一步提高其越野运动性能，深入到人类无法到达的未知区域如采矿勘探，地震、辐射区等进行探测，实时捕捉图像信息，实现探测或实施搜救。详细介绍：基于无线视频系统的智能小车采用太阳能电板为锂电池充电作为整个小车的电源，可以保证小车在室外也能正常工作。系统控制核心由51 单片机和 AVR 单片机组成的双单片机系统构成。 51 单片机实现电机 PWM 调速、控制液晶显示、接收无线及各种传感器信号，根据信号作出相应动作。AVR 单片机通过 A/D 转换检测电池电压并控制语音芯片实现语音录入和播报，两单片机之间则通过串口进行数据通信。智能小车上搭载有无线摄像头，可到达人类无法到

29、达的未知区域和危险区域进行探测，并将实时发送图像到上位机的电脑，电脑进行显示、存储、压缩等图像处理。电脑通过软件控制无线发射模块，实现对小车的运动方向和状态切换。 基于无线视频系统的智能小车具有如下功能：1)利用红外传感器实现机器人小车自主避障、自主寻找黑色轨迹行走等功能；2)通过电脑无线控制小车前进、后退、左右转弯、停止等运动；3)通过电脑无线控制小车进行PWM 速度调节；4)自动语音播报小车功能切换和运行状态；5)液晶实时显示小车所处状态；6)开机和运行过程中检测电池电压，发生欠压时能通过语音报警和液晶显示提示用户进行充电。7)摄像头实时采集现场图像并无线发送给电脑，通过上位机软件对传回的

30、影像数据进行显示、存储、压缩等图像处理； 8)使用太阳能电板为锂电池充电作为系统电源智能小车的技术关键：1）嵌入式控制技术和软件技术。2）无线数据传输技术。 3）单芯片语音分段录放技术。4）38KHz 红外方波的发射、检测。5）太阳能供电技术。智能小车主要技术指标: 1）驱动电路工作电流 :420mA(6V工作电压下测定）2）障碍物识别距离: 0 30cm 3）红外方波发射角 ： 67°4）前视宽度： 8cm（视距为1cm 时测定） 5）红外方波频率： 37.95KHz 6 ）转弯半径 ： 任意可调7）小车行进速度: pwm 五档调速。8）无线影像技术指标：（1）无线摄像头1）频率：

31、 1.2G 2）图像传感器：1/3 inch OMNIVISION Color CMOS 3）平分辨率： 380Tv 线 4） CMOS 像素： 628 x 582 线 (PAL ） / 510 x 492 (NTSC 系统 ) 5）视角：62 度6）最低照明： 1.0Lux / F1.5 7 ）增益控制：自动 8）发射功率：10 mW 9 ）消耗电流：80mA 10 ）调制方式： FM 11）带宽： 18M 12 ）电源：直流 9V (2)接收机 1）频率： 1.2G 2）扫描频率： PAL/CCIR: 50GHz NTSC/EIA: 60Hz 3）接收灵敏度：-85dBm 4 ）视频输出：

32、1Vp-p75,S/N>38dB 5 ）音频输出：1Vp-p600 6 ）电流： DC 12V 300mA 达到以上技术指标及拥有众多功能的智能小车能通过无线摄像头获取小车周围环境的实时影像，方便根据环境作出相应的动作，以实施搜救等工作。通过对小车底盘的改进可进一步提高其越野运动性能，深入到人类无法到达的未知区域如采矿勘探，地震、辐射区等进行探测，实时捕捉图像信息，实现探测或实施搜救。以此智能小车中的创新点为基础的高科技玩具在给孩子带来快乐的同时也给他们传授了一种新的思想与理念，对他们将来的发展有很大的帮助。智能小车弥补了中国高技术含量玩具市场这一缺陷。同时智能小车可直接作为高等创新教育

33、的典范科技类作品，激发学生的创新思维和创新意识，加强学生的专业知识和技能教育，培养学生的创新能力。同时，由学生设计制作的智能小车，可作为单片机、机器人、微机原理、C 语言等课程实践训练的内容，进一步巩固学生对这几门课的掌握，从而提高学生动手能力和解决实际问题的能力。本作品为太阳能利用提供一个新的模式，为解决当前的能源紧缺及环境问题提供了一个新出路，该供电模式可以考虑推广到其它机器人或原来使用电力的装置上。在21 世纪倡导新能源的时代，其 “绿色，环保，节能 ”的特性必将具有很好的推广前途。设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标工程涉及多个领域的前沿研究和技术融合，能培养学生

34、的动手、创造、实践等能力。同时为玩具市场带来商业价值。小车采用太阳能电板为锂电池充电作为整个小车的电源，系统控制核心由双单片机系统构成，小车搭载无线摄像头，实时对图像进行处理。由电脑控制小车的运动方向和状态切换。创新点：采用太阳能电池供电节约能源；通过电脑串口和无线模块实现了对智能小车的远程控制；同时实现图像的无线发送和采集、红外波的调制发射和接收、使用单片机实现对语音芯片的分段录入和播放；通过 A/D 转换实现了对锂电池电压的实时检测，电池电压低时结合液晶和语音播报进行提示和通过对电机电压的PWM控制实现了对小车速度的调节；智能小车系统使用了模块化的设计，便于快速检测、维护和升级。 智能小车

35、的技术关键（部分）：1）嵌入式控制技术和软件技术。2）无线数据传输技术。 3）单芯片语音分段录放技术。4） 38KHz 红外方波的发射、检测。智能小车主要技术指标（部分）：1）驱动电路工作电流 :420mA(6V工作电压下测定）2）障碍物识别距离 :0 30cm 3）红外方波发射角： 67°4) 前视宽度 ： 8cm（视距为 1cm 时测定） 5)转弯半径 ： 任意可调 6)小车行进速度: pwm 五档调速。科学性、先进性作品的科学性及先进性1. 基于 AVR 和 51 单片机的双单片机控制系统可以完成智能小车避障、 PWM 调速、无线控制等功能，是一种较好的控制方式。2. 无线视频

36、技术可以大大提高智能小车的探索范围和机器人的野外生存能力，对视频信息的处理和保存可以为救援或科研等活动提供有价值的参考资料。3. 基于 315Mhz 的无线通讯隐蔽性好，具有较高的选择性和较好的频率特性，地址匹配功能使得发射和接收模块可以一一对应。4. 可实时录入的语音技术使系统具有交互功能和一定的观赏性。5. 太阳能充电技术这一绿色环保技术既节能又使得智能小车的探索范围和野外续航能力得以进一步提高。6. 红外等传感器的应用使得智能小车在各种状况下可以自主地避开各种障碍。7. 先进的模块化设计理念便于智能小车的安装调试和将来的功能扩展。工程 8工程名称：汽车智能防超载系统简介：本作品设计一种货

37、运汽车防超载装置，检测车辆当前载重信息，判断货运汽车是否超载。最后送到显示模块进行显示，同时将车辆当前信息调制后通过无线发射模块发射出去经无线接收模块接收显示出来，可以有效的防止司乘人员刻意隐瞒车辆当前载重信息。详细介绍：检测模块采用HL-8 型压力传感器安装于车架和车厢之间，通过采集车厢对其压力信号，将车辆载重参数转换为电信号，经过主控模块的A/D 转换，并对数据进行处理发送给主控模块，得出车辆当前载重信息，判断货运汽车是否超载。最后送到显示模块进行显示便于人机交流，同时将车辆当前信息调制后通过无线发射模块发射出去经无线接收模块接收显示出来。设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要

38、技术指标超载历来是交通事故的一大诱导因素，特别是超载的大中型货车是潜在的马路杀手，威胁着所有交通参与者的安全，虽然交管部门强抓严打，但是由于货车超载具有隐匿性好，难于发现等特征导致货车超载现象日益严重。基于此情况，我们研究并制作出了汽车智能防超载系统模型，实现了智能防超载的要求。科学性、先进性该作品技术关键在于有效检测货运汽车当前的装载信息，即重量信号的提取和处理。主要技术指标为模拟东风 160 货车制作的汽车模型（设计核载 2KG ）为对象，检测其载重信息，当载重小于 1.8KG 时，黄灯提示，当载重大于 1.8KG 小于 2KG 时声光报警，并切断模型车驱动电机电源，同时向监控设备发送模型

39、车载重信息使监控设备在 10M 范围内能有效接受。工程 9工程名称：声光自适应调节遥控型楼宇照明应急两用节能灯简介：本作品以发光材料改进，控制功能多样化和功能模块化为切入点，设计出了一种基于冗余电源的声控、光控、程控和遥控等多种控制模式相结合的智能 LED 节能灯，即声光自适应调节遥控型楼宇照明应急两用节能灯。详细介绍：本作品是一种集声控、光控、遥控和程控等多种控制模式为一体，照明和应急功能相结合的新型节能灯。发光材料采用绿色环保的小功率 LED 灯珠；采用非隔离型恒流源电源驱动，电源体积小，转化效率高，发热低；结合微处理器和 PWM 调制技术进行亮度控制，实现了无级调光功能；冗余电源与充电管

40、理相结合，具有应急灯的功能，拓宽了其应用领域；采用模块化的设计方案，声控模式、环境光控模式、定时控制模式、自定义控制模式，可实现最大程度的节能，可通过遥控方式进行模式设置，灯具控制灵活，新奇小巧，适应与不同场所的照明需求，具有广阔的市场前景。设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标作品发明目的： 本发明制作旨在设计出一种环保电源、照明度高、控制智能化高、节能效果明显、功能拓宽能力强的冗余电源声光自适应控制LED 节能灯。 作品发明思路：针对目前楼道照明灯具存在的问题，以发光材料改进，控制功能多样化和功能模块化为切入点，设计出了一种基于冗余电源的声控、光控、程控和遥控等多种控制

41、模式相结合的智能LED 节能灯。 作品创新点： 1、采用高效 LED 灯珠作为节能灯的发光材料，节能效果优于白炽灯和荧光灯； 2、设计高效率恒流源，将交流电变为直流电，消除频闪现象；3、结合微处理器和 PWM 调制技术进行亮度控制和程控；4、节能灯智能化控制：能根据环境光进行自适应亮度控制； 5、市电和充电电池冗余电源,集节能灯和应急灯为一体。作品关键技术： 1、非隔离型的高效 LED 恒流源驱动电路设计。 2、冗余电源与充电管理相结合。3、多种节能模式及智能控制相结合。作品技术指标：1、主电源： AC90260V 。 2、备用电池： 1200mAh 。 3、功率： 15W（ 100 株 LE

42、D ，额定电流18mA ）。 4、效率： >90% 5 、光通量： 90450 lm 6 、控制方式：声控、光控、遥控、程控7、使用寿命： >50,000 小时 8、体积：直径119mm ，高 100mm 9 、体重： 0.25Kg科学性、先进性作品的先进性和科学性表现在：1、非隔离型高效电源，结构紧凑，可安装性好。传统的LED 灯驱动电路采用分立电路和隔离型电路。分立电路器件参数变化大，驱动电路工作不稳定；隔离型电路节能效率低、设计体积大，安装不方便；本方案中使用非隔离型驱动电路，采用集成芯片实现，结构紧凑，可安装性好。2、控制方式灵活，智能化程度高。传统的节能灯均采用机械方式开

43、关控制，这种灯具在楼宇楼梯等公共场所使用时存在严重不足，机械控制的欠灵活性造成了电能浪费。本设计方案中结合声控、光控、遥控和程控方式进行控制，控制方案新颖科学，自动化程度高。3、模块化设计，功能易于拓展。本作品由驱动电路、声控电路、光控电路、遥控电路、充电电路及LED 灯珠六部分组成，可根据使用场所进行功能结合，有利于产品的多样化。、光源绿色环保。LED为可回收光4源，属于绿色环保产品； LED 光源发热低，使用安全可靠；使用寿命长；光效好，颜色变化多，这种绿色节能灯具非常适合我国当前提出的低碳经济的发展模式。(收起 )工程 10工程名称：多功能安防清洁机器人简介：现代家庭追求越来越高的生活品

44、质，出现了各种各样的家庭安防控制和清洁机器，但是目前的系统还不成熟而且费用昂贵，并且安防系统在房屋建造初期就需要内嵌布线安装，针对于已有房屋的户主来说，安装内嵌式安防系统显得尤为麻烦。市场上出现一种能被接受的智能控制安防以及清洁系统显得尤为迫切。 随着科技发展，在现代战场和高危险区域，如边防，雷区，详细介绍：作品可根据需要的不同，增加功能模块以及烧写程序来实现不同的功能，现说明如下：1,添加涡轮吸尘装置，以及烧写自动清洁安防程序，使小车成为家庭中集安防与清洁为一体的智能装置。其各种功能已陈列在上表。2,更换轮胎及供电系统，添加各种采集测量装置，实现野外危险区域作业勘探功能。以上技术特点体现的优

45、势同比目前出现的清洁机器装置和野外勘探小车可圈可点，分析如下：1,装配为安防清洁机器人，具有普通清洁机器人具有的功能，更有优势如下：首先，户主在远离房屋情况下，可连接互联网，观察屋内门窗是否紧闭，电器是否断电，屋内是否有危险气体泄漏等，从而控制机器人报警或关闭电器等，作品如改良投入生产，在发达国家以及一些发展中国家的豪宅与博物馆中安放，以保证其建筑安全，无疑有着巨大的市场潜力。其次，在户主回到房屋之前，能通过电脑或者手机以发送短信的方式，控制机器人预先将房屋中各种电器预约工作，如打开空调，打开热水器，使室内温度达到预先设定值，户主在繁忙工作后，能回到房屋得到身心的放松和享受，该设计对追求高质量

46、生活的都市白领人士来说，有着无比巨大的吸引力。最后，安防系统需整天工作，则利用外在能源减少自身能耗，在提倡低能耗经济的今天也成了博得市场的重要手段。我队采用白昼现成的太阳光能，将微弱能量存储进电池，以供夜间使用，符合发达国家的节能理念设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标技术指标： 1,远程视频语音采集实现无线控制与全球网络控制。2,通过智能学习红外技术，将通过红外或者物理接触方法开启关闭以及设定家用电器预约值。3,在底盘安装空气涡轮实现保洁机器人功能，自动清扫房屋垃圾。4,在无物理有线网络区域，通过短信形式遥控作业。 5,利用 2 维自由度机械手臂操控，抓取目标进行采样。

47、科学性、先进性本作品创意完全来自于申报者，作品针第一构想为集保洁和安防为一体的智能机器人，在国内市面上还未曾露面，而伴随社会经济发展，在人们对生活品质需求日益提高的今天，市场潜力是巨大的。作品第二构想是对危险区域进行低成本的数据采集和侦测工作，在科研和军用方面也有很大的发展前景。作品所采用的WIFI 技术、机械手、视频技术等都是机电、信息技术里较复杂与先进实用的技术。同学们大胆独创设计的DAC 接口按键与人体触摸按键值得充分肯定，其设计思路充分体现了同学们的利用基本知识进行创新的能力与创新精神，本人认为能做到这一点，说明他们就是大学生的杰出代表。工程 11工程名称：一种基于物联网的智能远程安全

48、监控仪简介：本系统提出了一种基于 GSM 网络的集远程控制、数据传输为一体的远程监控方案，并以温湿度传感器和热释电红外传感器为例，研究其具体应用。目前可应用于汽车防盗，家居远程监控等方面。详细介绍：本作品创造性的提出了一种基于GSM 网络的集远程控制、数据传输为一体的远程监控方案，并以温湿度传感器和热释电红外传感器为例，研究其具体应用。系统主要由MCU（单片机， STC89C516RD+ ）、 GSM 模块（ TC3i 模块）、语音报警模块等部分组成，配以液晶显示屏、矩阵键盘、继电器等外围输入输出设备，实现了远程控制、监控报警、数据传输等功能；整个系统采用太阳能进行供电。系统的工作原理是：传感

49、器检测到信号后，通过有线或无线的方式传输给MCU ， MCU 判断信号源类型，并通过TC35i 模块以发送短信、拨打电话的方式进行报警；当 TC35i 模块接收到用户发送的控制短信时，触发单片机进入串行口中断，读取短信并进行相关操作（如采集信号、控制电话报警、开启现场报警功能、控制继电器等）。 系统设计的完成，有效弥补了传统监控设备滞后性、单向性等缺陷，充分利用了手机网络普及这一优势，在一定程度上满足了高速发展的物联网的需要，设计简单、功能实用。设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标创新点：1. 开创监控系统设计新思路系统设计开创了以MCU 为中心， GSM 网络和无线传感

50、网络为纽带，多种传感器布局的物联网设计方案；同时系统能实现人机双向通信（包括监视、监测和远程控制）。2. 灵活多变移植性强的功能系统可实现多点传感探测和多指令源控制，摆脱了传统系统人机一一对应的局限性，使用和操作灵活方便；同时系统可移植性强，稍作修改即可应用于多种人机交互的场合（如仓库监控、煤矿安全监控、环境质量监测等）。3. 科学可靠的设计方案系统设计采用双无线设计方案，近程采用无线传感网络采集信号，远程采用GSM 网络接收指令，远近皆宜，传输方便可靠；同时系统结构小巧、功耗低，且采用太阳能充电器供电，节能环保。四、关键技术：1. 信号的采集和处理。监控和报警的基础是信号采集，以及信号采集后

51、怎样被MCU 感知进而实现相应处理，另外，如何保证采集信号的及时性、准确性、灵敏度等；2. 实现指令信号和相应操作之间的转换。本系统需要用到手机模块拨打电话和发送短信功能，怎样将相应信息传送给手机模块使之实现相应功能；3. 根据用户短信指令实现相应功能，即如何解读用户的短信内容并根据内容实现相应操作和功能；4. 定量报警信息的自动编写，即如何使模块定量采集和传输温湿度信号。科学性、先进性工程可行性分析：TC35i是德国西门子公司推出的基于GSM网络的手机通讯模块，该模块结构简单、易于升级。目前国内很多的控制领域都用到了该模块。如厦门敏讯信息技术股份有限公司申请的一种采用TC35i 模块支持V3

52、 加密卡的处理方法（发明人：张卫海，申请号： CN200910111825.X ），河南新天科技有限公司申请的一种短信方式的远传水表采集器（申请人：费战波，申请号：CN200920090979.0 ），利用TC35i 模块进行远程水表信息采集。这类基于TC35i 模块的产品都用到了该模块短信传输的功能。随着物联网的发展和普及，双向控制和数据传输成为远程控制系统的关键。在现有的研究条件下，本系统设计时，我们利用 TC35i 发送短信的功能实现数据传递，并将数据传递的报警信息定量化；同时利用该模块接收短信的功能实现远程控制，并将其与数据采集和信息反馈联系起来。不论是设计思路还是系统本身，都具有比较大的实用价值，极具市场推广前景。工程 12工程名称：智能保险箱简介：通过红外感应器、继电器、摄像头、无线发送模块（GSM 模块）、震动传感器、单片机控制密码锁、保险箱、手机等原器件，从而达到当有人在强行打开保险箱或者输入三次密码错误时 , 保险箱会自动报警，并且摄像头自动会拍照, 通过无线发送模块发送到保险箱的用户所设定的手机上去。详细介绍：通过红外感应器、继电器、摄像头、无线发送模块（GSM 模块）、震动传感器、单片机控制密码锁、保险箱、手机等原器件，从而达到