吉林化工大学生电子竞赛赛题.doc
《吉林化工大学生电子竞赛赛题.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吉林化工大学生电子竞赛赛题.doc（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
2013年吉林化工学院“长通杯”电子设计竞赛试题
A题：
单线LED动态扫描显示屏
一、设计任务
设计制作一个依靠直流电机转动扫描的显示字符、图形的LED显示屏，电机驱动线性LED扫描显示屏结构如下图所示：
直流电机
LED驱动控制电路板
二、具体要求
1、基本要求
（1）设计一个电机驱动线性LED扫描显示屏，LED单排线状排列，至少16只最多不超过64只，由电动机带动其转动扫描，实现稳定地显示字符或者图形，显示内容通过按键切换，切换时可以电机停止转动，直流电机供电直接连接电源箱源上。
设计时适当调整动平衡，尽量减少抖动；
（2）电机转动时形成的亮灯圆柱亮面区域能够让人分辨出“A”字符；电机转动时形成的亮灯圆柱亮面区域能够让人分辨出奥运五环标志；
（3）通过按键可以实现两种显示亮度，要求采用软件控制实现，不要增减控制电路，例如通过硬件改变限流电阻，改变供电电压等。
2、发挥部分
（1）改变电源箱的电机供电电压，转动亮面区可以稳定显示，即人某一位置观察时，观察的到显示内容不应随电机的转速变化；
（2）圆柱亮面区域能够连续滚动显示“吉林化工学院—信息与控制工程学院”字符，滚动效果要求人在某一位置观察时，滚动效果连续稳定，并可通过按键切换两种滚动速度，在一定范围内调整电机转速时文字滚动显示效果不变；
（3）采用1节5号碱性电池供电LED驱动系统，（电机依然由电源箱供电），并降低不显示时的电路静态功耗。
三、评分标准
项 目
满分
基本要求
设计与总结报告
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第一项
15
完成第二项
15
完成第三项
15
B题：
智能消防救援车
一、任务
设计并制作一个智能消防救援车，能到火源区任意地点进行灭火作业并寻找到呼救的被困人员（即求救声源），火源在火源区内的位置任意，救援区和火源区内的障碍物位置任意，整个示意图如下图所示：
二、要求
1.基本要求
（1）在火源区内,随意放置两个火源和一个障碍物。
智能消防救援车从发车区开始，朝箭头方向前进并能避开障碍物后顺利到达火源区；
（2）智能消防救援车进入火源区，自动寻找火源，找到火源后才能打开灭火器进行灭火作业，火灭后必须关闭灭火器，同时发出声光提示。
要求完成两个火源的寻找和灭火时间不超过5分钟；
（3）实时显示整个灭火过程的时间。
2.发挥部分
（1）小车灭火后进入救援区，救援区有3个任意放置的障碍物，小车绕开障碍物找到声源，要求小车标杆与声源中心距离小于20厘米。
（2）小车从出发到灭火再寻找声源，找到声源后停车，并有声光提示。
整个过程时间越短越好。
（3）其他。
三、说明
1.消防场地地面为浅色地板砖，消防场地尺寸为240cm×120cm，场地四周按图中所示用黑色线条围起来，线条宽度为4cm±10%。
救援车驶出消防场地为失败。
2.发车区前面的障碍物为白色，尺寸为：
长×高=50cm×12cm，厚度小于10cm。
障碍物按图所示固定在场地上。
消防车前进过程中，不允许碰到障碍物或火源。
3.消防救援车允许用玩具车改装，但不能由人工遥控，其外围尺寸（含车体上附加装置）的限制为：
长度≤40cm，宽度≤25cm。
电池供电，在测试中不允许更换电池。
4.火源使用蜡烛，火源的直径不超过6cm。
5.使用吹风方式进行灭火。
6.救援区内的声源自制，发出人耳能听见的声音，声源频率不能大于10KHz，必须用电池供电。
声源的长宽高分别不超过8cm，不允许使用其他辅助方式进行声源定位。
7.消防救援车靠近声源时停车并发出声光提示即可认为完成了救援工作，测量声源中心与消防救援车的标志杆的距离，根据测量的距离给分，距离超过20cm不得分。
8.火源区的障碍物和救援区内的三个障碍物的直径6cm～10cm，推荐使用550ml的矿泉水瓶。
9.消防救援车在火源区和救援区均不能碰到障碍物。
10.要求消防救援车能在测试环境中正常工作。
四、评分标准
项目
满分
基本要求
完成基本要求
（1）项
15
完成基本要求
（2）项
30
完成基本要求（3）项
5
发挥部分
完成第
（1）项
25
完成第
（2）项
20
其它
5
五、说明
（1）不准使用DAC及ADC芯片，否则取消成绩；
（2）报告中必须附有程序清单；
（3）报告中一切原理图及仿真图必须自己用软件画，不准使用网上拷贝的。
C题：
主从式半双工电力载波传输系统
一、任务
设计并制作两线制主从方式电力载波数据传输系统，主机输出两根“电力线”，所有从机采用两根线并接在主机的“电力线”上，实现通信与对从机的供电。
“从机”接“电力线”不区分正负性。
结构如图1示.
实际制作主机1台，从机2台（即1号机与2号机，从机地址固定即可，无需改变）。
传输硬件协议如下：
主机向从机发送信号采用“电压调制”方式：
“电力线”上为电压在5~7V时，代表主机向从机发送“逻辑0”,“电力线”上为电压在7~9V时，代表主机向从机发送“逻辑1”；
从机向主机发送信号采用“电流调制”方式：
“电力线”当前“静态电流”代表从机向主机发送“逻辑1”；当从机使“电力线”上电流增加8~10mA时代表从机向主机发送“逻辑0”；
“主机”设计要求：
设计有K1~K4四个按键、1个自锁开关作为“读开关”和4个LED指示系统。
LED1、LED2指示“1号从机”的状态，LED3、LED4指示“2号从机”的状态。
从机：
设置有两个Key1、Key2两个自锁开关和1个7段数码管。
自锁“按下”代表“逻辑0”，“抬起”代表“逻辑1”。
主机
主机1
主机2
图1系统结构示意图
二、要求
1.基本要求
（1）在主机与从机之间通信距离不低于2米，实现主机对从机的控制，主机按键按控制从机数码管在“0~9”的10状态间之间循环显示。
控制通信反应时间不大于2秒。
控制逻辑如下：
①主机的K1、K2对“1号从机”控制：
K1每按下1次，“1号从机”的数码管显示值加1；长按连续加。
K2每按下1次，“1号从机”的数码管显示值减1；长按连续减。
②主机的K3、K4对“2号从机”控制：
K3每按下1次，“1号从机”的数码管显示值加1；长按连续加。
K4每按下1次，“1号从机”的数码管显示值减1；长按连续减。
（2）主机读取从机功能。
工作逻辑如下：
主机“读开关”按下时，主机的指示灯应“实时显示”从机自锁开关状态（主机LED1、LED2分别指示“从机1”的Key1、Key2的状态，主机LED3、LED4分别指示“从机2”的Key1、Key2；），反应时间最长不能大于2秒。
主机自锁开关抬起时，关闭读功能。
在读状态下，主机也可以随时控制从机状态
（3）从机数码管接收到数据时自动点亮3秒，3秒后自动关闭显示，要求主机工作时最大电流不大于35mA，静态电流不大于15mA。
从机最大工作电流不大于30mA，静态工作电流不大于15mA。
2.发挥部分
（1）提高通信速率，提供系统反应速度，使控制速度大于每秒3次，更高通信速度测试时采用示波器抓取通信波形确定。
（2）进一步降低系统功耗，主机工作时最大电流不大于15mA，最大静态电流不大于3mA；从机最大工作电流不大于20mA，静态工作电流不大于2mA。
（3）主机电源供电在8~10V之间变化时通信应正常工作，在“电力线”并联47~470欧姆的电阻要保证通信正常。
三、评分标准
项目
基本内容
分数
设计报告
设计方案可行性
电路设计，理论计算、数据分析的完成性
电路绘制的规范性
基本要求
完成第
（1）项
完成第
（2）项
完成第（3）项
发挥部分
完成第
（1）项
完成第
（2）项
完成第（3）项
注：
本题测试时不设置发挥项，测试仅比较通信效果与电路功耗值，论文没有理论分析与数据计算，以及电路不给分等，仅是简单器件资料的拼凑不给分。
四、说明
1.为简化电路以及测试的复杂性，主机供电统一采用9V直流电源箱供电，主机的LED工作在5V工作时，最大限流电阻不大于3.3K，在3.3V工作时，最大限流电阻不大于1.5K。
在测试电流、电压的地方需留有相应测试点。
2.主机“最大静态电流”：
关闭“读状态”并且LED1~LED4全亮时的主机工作电流；此时主机应工作正常，可以随时发送控制信号或者启动“读状态”，测试时，拿掉“从机”将“电力线”接在示波器上，测试不发送时的静态电流和发送时的电流值。
3.从机“静态电流”：
数码管3秒钟关闭后，并且没有通信时从机的工作电流。
4.本题目的是锻炼并考核参赛者的两方面能力：
第一是基础电路的设计能力，以及在电路与编程上对功耗处理的能力；第二是时序设计能力与时序程序编写能力，因此论文中要结合电路、公式、时序来论证系统的功耗解决方案，以及通信原理。
电路尽量设计要简洁可靠。
5.若有雷同，应在参赛小组应在程序和电路上证明不同，两者程序比较后，并现场下载测试。
D题：
单相正弦波变频电源
一、任务
设计并制作一个单相正弦波变频电源，输出电压有效值为20V，最大负载电流有效值为2A。
变频电源框图如下图所示：
二、要求
1.基本要求
（1）输出频率范围为20Hz～100Hz的单相交流电；
（2）输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真；
（3）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～2A时，输出电压有效值应保持在20V，误差的绝对值小于5%；
（4）具有过流保护（输出电流有效值达2.5A时动作）功能，保护时自动切断输入交流电源。
2.发挥部分
（1）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～2A时，输出电压有效值应保持在20V，误差的绝对值小于1%；
（2）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%；
（3）其他。
三、评分意见
项目
满分
基本要求
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
实际完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
30
完成第（3）项
5
四、说明
1.在调试过程中，要注意安全；
2.不能使用产生SPWM（正弦波脉宽调制）波形的专用芯片；
3.必要时，可以在隔离变压器前使用自耦变压器调整输入电压。
4.需留出恒流电源输出电流和电压测量端子。
E题：
水注高度控制系统
一、任务
设计并制作一个水柱高度控制系统，水柱高度可在一定范围内调节。
二、要求
1．基本要求
（1）可通过键盘设定水柱高度，并能通过液晶或LED数码显示，设定最小分辨率为毫米；
（2）通过控制水泵转速控制水柱高度，使其达到设定高度，并在1分钟内保持高度不变；
（3）基本控制范围5~30厘米，控制精度±1厘米；
2.发挥部分
（1）水柱高度控制范围5~50厘米，控制精度±0.2厘米；
（2）可设置2个可编程高度，每个高度保持30秒；
（3）可按音乐声音大小随动控制水柱高度，使水柱高度随音乐声音强弱变化；
三、说明
1.使用单片机最小系统；
2.水柱高度可通过测泵出口水压或使用步进电机带动水柱高限位杆进行控制；
3.水泵电机使用低压直流或交流电机；
四、评分标准
设计报告
项目
应包括的主要内容
分数
系统方案
方案比较与选择、描述
10
理论分析与计算
控制算法及实现
5
电路与程序设计
电路设计程序设计
5
测试方案与测试结果
测试方法及条件
测试结果分析
5
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告的正文的结构
图标的规范性
5
总分
30
基本要求
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
5
完成第（3）项
40
总分
50
发挥部分
完成第
（1）项
30
完成第
（2）项
5
完成第（3）项
10
其他
5
总分
50
F题：
简易数控直流电流、电压源
一、任务
设计并制作一个简易数控直流电流、电压源。
二、要求
1．基本要求
（1）可通过键盘设定输出为电流或电压；
（2）电流控制要求控制范围0~100mA,控制精度±0.5%；
（3）电压控制要求控制范围0~20VDC,控制精度±0.5%。
2．发挥部分
（1）电流控制要求控制范围0~100mA,控制精度±0.1%；
（2）电压控制要求控制范围0~20VDC,控制精度±0.1%；
（3）可在电压源工作状态时控制最大输出电流，可在电流源工作状态下控制最大输出电压。
三、说明
1.使用单片机最小系统；
2.系统最大工作电压小于36VDC。
四、评分标准
设计报告
项目
应包括的主要内容
分数
系统方案
方案比较与选择、描述
10
理论分析与计算
控制算法及实现
5
电路与程序设计
电路设计程序设计
5
测试方案与测试结果
测试方法及条件
测试结果分析
5
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告的正文的结构
图标的规范性
5
总分
30
基本要求
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
20
总分
50
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
15
其他
5
总分
50
升级会员 