物电电子制作竞赛题目.docx
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物电电子制作竞赛题目
第
一题简易数字显示交流毫伏表
一、任务
设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表，示意图如图1所示。
图1简易数字显示交流毫伏表示意图
二、要求
1、基本要求
（1）测量电压的频率范围100Hz～500KHz,显示频率。
（2）测量电压范围100mV～20V（可分多档量程）。
（3）电压测量误差±5%。
（4）要求被测电压数字显示。
（5）具有超量程自动闪烁功能。
2、发挥部分
（1）将测量电压的频率范围扩展为10Hz～1MHz。
（2）交流毫伏表具有自动量程转换功能。
（3）其他功能（创新性）；
三、评分标准
项目
满分
基本要求
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
完成第（5）项
5
工艺
5
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
10
合计
100
第二题光控实验室人数计数器
1、任务
设计并制作一个简易光控实验室人数计数器。
2、要求
1、基本要求
（1）设计两路光控电路，一路放置在门外，另一路设置在门里，当有人通过门口时（无论是进入或走出房间）。
都会先触发一个光控电路，再触发另一个光控电路。
要求根据光控电路产生触发脉冲的先后顺序，判断人员是进入还是离开实验室，当有人进入实验室时令计数器进行加计数，当有人离开实验室时进行减计数。
（2）要求计数器的最大计数容量为99，有手动复位清零功能；
（3）要求计数器每记一个数，发光二极管知识的闪烁一次（或蜂鸣器响一次）；
2、发挥部分
（1）人快速通过，能够准确记录；
（2）人穿过第一个传感器就返回的特殊情况处理。
（3）其他功能（创新性）；
3、评分标准
项目
满分
基本要求
完成第
（1）项
35
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
工艺
5
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
10
合计
100
第三题开关电源设计
一、任务
设计制作如图B-1所示开关稳压电源。
图B-1电路框图
二、要求
1．基本要求
（1）输出电压
可调范围：
25V～30Vdc；
（2）最大输出电流IOmax：
2A；
（3）输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V，UO=30V，IO=2A）；
（4）DC-DC变换器的效率
≥60%（U2=18V，UO=30V，IO=2A）。
2．发挥部分
（1）能对输出电压进行步进调整，步进值为0.1V；同时可显示输出电压、电流，电压示数分辨率0.1V，电流示数分辨率0.01A。
（2）DC/DC变换器（含控制显示电路）效率≥70%（U2=18V，UO=30V，IO=2A）。
（3）其他功能（创新性）；
三、评分标准
项目
满分
基本要求
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
完成第（5）项
5
工艺
5
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
10
合计
100
第四题低频信号发生器
【一年级组】
一、任务
设计并制作一个低频信号发生器，其组成如图所示。
三角波
正弦波
矩形波
图低频信号发生器组成框图
二、要求
（1）设计一个低频信号发生器，要求能输出正弦波、矩形波、三角波；
（2）信号输出频率为100Hz-100kHz。
分为三段可调即100-1k、1k-10k、10k-100kHz，每段内可以连续调节；
（3）采用万用板制作，连线、焊接规范，预留测试点。
（4）其他功能（创新性）；
三、说明
设计报告正文应包括系统总体框图、电路原理图、测试结果。
四、评分标准
项目
满分
作品
现场
测试
完成第
（1）项
60
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
总分
100
第五题十字路口交通灯控制系统
【一年级组】
一、任务
设计并制作十字路口交通灯控制电路，其中红灯（R）亮表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。
示意图如图E-1所示。
图E-1
二、要求
（1）由于主干道（东西）车辆比较多而支干道（南北）车辆比较少，所以主干道的绿灯时间较长。
当主干道允许通行亮绿灯时，支干道的红灯亮。
而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯，两者交替重复。
主干道每次放行50s，支干道每次放行30s。
在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，需要亮5s的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。
（40分）
（2）能实现正常的、即时倒计时显示器。
分别显示东西、南北方向的红灯、绿灯、黄灯的时间（20分）
（3）能实现特殊状态（如119）的功能显示，用开关S模拟特殊功能状态信号，当S＝1时，进入特殊状态。
当S＝0时，退出特殊状态。
按S后，能实现特殊状态功能：
计数器停止计数并保持原来的数据，东西、南北路口均显示红灯状态，特殊状态结束后，能继续对时间进行计数。
（20分）
（4）可以手动调整使夜间为黄灯闪耀。
（10分）
（5）其他功能（创新性）；
三、评分标准
项目
满分
作品
现场
测试
完成第
（1）项
40
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
20
完成第（4）项
10
完成第（5）项
10
总分
100
四、设计方案提示
根据设计任务和要求，参考交通灯控制器的逻辑电路主要框图E-1，设计方案可以从以下几部分进行考虑。
1.1Hz标准脉冲和分频器
因十字路口每个方向绿、黄、红灯亮时间比例分别为5：
1：
6，所以，如果选4秒（也可以任意）为一单位时间，则计数器每计数4秒输出一个脉冲。
这一电路用D触发器（或由其他触发器构成的D类型触发器）即可实现。
2.交通灯控制器
由波形图可知，计数器每工作循环周期为12，所以可以选用12进制计数器。
计数可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。
这里可以选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。
扭环形计数器的状态表如表1所示。
根据状态表，我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式：
南北方向
东西方向
红
黄
绿
由于黄灯要求闪耀几次，所以用1Hz的标准脉冲和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。
表E-1状态表
T
计数器输出
南北方向
东西方向
Q0Q1Q2Q3Q4Q5
NSGNSYNSR
EWGEWYEWR
0
000000
100
001
1
100000
100
001
2
110000
100
001
3
111000
100
001
4
111100
100
001
5
111110
0↑0
001
6
111111
001
100
7
011111
001
100
8
001111
001
100
9
000111
001
100
10
000011
001
100
11
000001
001
0↑0
3.显示控制部分
显示控制部分实际上是一个定时控制电路。
当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对方的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”停止。
译码显示可用74LS47驱动BCD码七段译码器，计数器采用可预制加、减计数器，如74LS168、74LS190、74LS193等。
4.脉冲选择控制，夜间控制
这部分可用一个可调脉冲进行。
调节脉冲频率的高低，可以使计数器的周期增大或减小，用来控制某个方向上车流量的大小变化；夜间时，将夜间开关接通，黄灯将一直闪耀，提醒过往行人注意。
参考器件：
1
六反相器
74LS04
一片
2
四—2输入与门
74LS08
三片
3
三—3输入与门
74LS11
一片
4
四—2输入或门
74LS32
一片
5
七段译码器
74LS47
四片
6
双D触发器
74LS74
一片
7
8位串入/并出移位寄存器
74LS164
一片
8
4位十进制同步加/减计数器
74LS190
四片
9
1K欧姆电阻
R1
若干
10
电平开关
KS—1
一个
11
发光二极管（三色）
LED
六个
12
七段LED数码管
四个
第六题音频功率放大器
【一年级组】
一、任务
设计和制作一个音频功率放大电路，使其在8欧的负载上输出不小于8W的功率，参考方案如图7所示：
图7音频功率放大器参考方案
二、要求
（1）具有音调调节电路和功能，使其在低频和高频处有一定的调节能力，无明显失真；
（2）整个系统中需要自行设计和制作三个电路模块——前置放大电路、音调控制电路以及功率放大电路，电路模块中可自行选择核心集成电路；
（3）音色优美，失真小，制作工艺整洁漂亮。
（4）其他功能（创新性）；
三、评分标准
项目
满分
基本要求
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
60
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
合计
100
升级会员 