XX全省大学生电子设计竞赛内容与题目.docx
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XX全省大学生电子设计竞赛内容与题目
关于举办2012年省大学生电子设计大赛校选拔的通知
省大学生电子设计竞赛是省教育厅为培养在校大学生的创新能力、协作精神、动手能力，加强工程实践素质的训练，推动课外科技活动的开展而倡导的学科竞赛。
为了更好地参加省大学生电子设计竞赛，提早做准备，我校启动2012年省大学生电子设计竞赛校选拔、组织工作。
现将有关事项通知如下：
一、大赛意义
大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动，目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程容的改革，有助于高等学校实施素质教育，培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风；有助于学生工程实践素质的培养、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力；有助于吸引、鼓励广大青年学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才的脱颖而出创造条件。
二、选拔赛主题
选拔大赛以“智能家居”为主题。
要求参赛者采用现代电子技术，根据现代住房结构的特点，结合自己的创意设计，实现对家居照明、空调、窗帘、以及其它家用电器的现场手动控制、无线遥控、手机或座机、网络等远程控制；对家居环境、燃气设施等进行安全监测、防盗报警、管理等各种功能。
三、组织机构
此项活动由石油化工学院教务处主办，计算机与电子信息学院承办，并
成立竞赛组委会、竞赛专家组，负责选拔大赛的组织和评审，推荐学生参加第四
届省大学生电子设计大赛。
四、参加对象每个参赛队学生人数不多于3人。
五、选拔方式
参加选拔的队伍充分发挥创造力，以所学的知识，围绕“智能家居”的
主题，自拟题目，以电子电路（含模拟和数字电路）应用设计为主要容，可以涉
及模-数混合电路、单片机、射频电路、可编程器件、嵌入式系统、EDA软件工具和PC机（主要用于开发）的应用，完成详细的制作、设计方案，在4月15日前提交完整的设计方案，关键核心电路最好实现仿真。
5月10日前举行公开的参赛作品演示（具体日期待定）及现场答辩。
组委会会根据设计方案的创新性、可实现性等选拔导实现参加省2012电子设计竞赛。
10组左右，并进一步指
附件二：
大学生电子设计竞赛题目
（题A）板式倒立摆控制装置
（题B）无线气象监测装置
（题C）简易电阻?
电容和电感测试仪
（题D）数字式工频有效值多用表
（题E）测量放大器
（题F）多路直流电源
（题A）板式倒立摆控制装置
一.任务
设计并制作一个板式倒立摆控制装置，通过对风扇转速的控制，调节风力大小，改变板式倒立摆转角θ，并保证不让板式倒立摆倒下，如图1所示。
人机交互
10cm
θ
控制器
电机
m
倒
c
0
立
5
摆
风扇
角度检测
铰链
图1控制装置示意图
控制对象为板式倒立摆，其的尺寸如图2所示。
10cm
m
c
板式倒立摆0
5
铰链
图２板式倒立摆
二.要求
1.基本要求
（1）用手转动板式倒立摆时，能够数字显示转角θ。
显示围为0~10°，分辨力为1°，绝对误差≤2°。
（2）通过操作键盘控制风力大小，使转角θ能够在2~10°围变化，并要时显
示θ。
2.发挥部分
通过操作键盘控制风力大小，使板式倒立摆转角θ稳定在0°±5°围的任意
指定值。
要求控制过程在10秒完成，实时显示θ。
三.说明
（1）调速装置自制。
（2）风扇选用台式计算机散热风扇或其他形式的直流供电轴流风扇，但不能选用带有自动调速功能的风扇。
（3）板的材料和厚度自定，固定轴应足够灵活，不阻碍板运动。
板形式及具体制作尺寸如图2所示。
四.评分标准
项目
主要容
满分
系统方案
风扇控制系统系统总体方案设计
10
风扇控制电路
10
理论分析与计算
角度测量原理
控制算法
风扇控制电路设计计算
10
电路与程序设计
控制算法设计与实现
设计报告
总体电路图
调试方法与仪器
10
测试方案与测试结果
测试数据完整性
测试结果分析
摘要
10
设计报告结构及规性
设计报告正文的结构
图表的规性
总分
50
基本要求
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成发挥部分要求
50
（题B）无线气象监测装置
一.任务
设计并制作一个无线气象监测模拟装置，实现对周边温度、阴晴信息的探
测。
该装置由1个监测终端和不多于16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，收发共用一个天线。
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，编码预置围为0001B～1111B。
探测节点能够探测其环境的温度、湿度、风速、阴晴信息。
温度测量围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃；光照信息仅要求测量光的有无。
探测节点采用两节1.5V干电池串联，单电源供电。
（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的环境温度和光照信息。
探测
D
节点A
监测
终端
探测
节点B
图1探测节点分布示意
（3）无线环境监测模拟装置的探测时延不大于5s，监测终端天线与探测节点天线的距离D不小于1m。
在0～1m距离，各探测节点与监测终端应能正常通信。
2.发挥部分
（1）每个探测节点增加湿度、风速信息。
（2）在监测终端以数据库形式存放探测节点信息。
（3）在监测终端以曲线形式显示探测节点信息。
（4）其他。
三.说明
（1）光照有无的变化，采用遮挡光电传感器的方法实现。
（2）发挥部分须在基本要求的探测时延和探测距离达到要求的前提下实现。
（3）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、重要的源程序用附件给出。
四.评分标准
项目
主要容
系统方案
无线环境监测模拟装置总体方案设计
理论分析与计算
通信电路分析
通信协议分析
电路与程序设计
总体电路图
工作流程图
设计报告
调试方法与仪器
测试方案与测试结果
测试数据完整性
测试结果分析
摘要
设计报告结构及规性
设计报告正文的结构
图表的规性
总分
基本要求
实际制作完成情况
完成第
（1）项
完成第
（2）项
发挥部分
完成第（3）项
其他
总分
满分
10
10
10
10
10
50
50
20
10
10
10
50
（题C）简易电阻?
电容和电感测试仪
一.任务
设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪，示意框图如下：
电阻器
电容器测试仪数字显示
电感器
外供±15V电源
（500mA）
二.要求
1.基本要求
（1）测量围:
电阻100Ω~1MΩ;电容100pF~10000pF;电感100μH~10mH。
（2）测量精度:
±5%。
（3）制作4位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位。
2．发挥部分
（1）扩大测量围。
（2）提高测量精度。
（3）测量量程自动转换。
三.评分意见
项目
得分
方案设计与论证
理论计算与分析
设计与总结报告
电路图
50
测试方法与数据
结果分析
基本要求
实际制作完成情况
50
完成第
（1）项
20
发挥部分
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
15
特色与创新
50
（题D）数字式工频有效值多用表
一.题目
数字式工频有效值多用表
二.任务
设计并制作一个能同时对一路工频交流电（频率波动围为50±1Hz、有失
真的正弦波）的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数进行测量的数字式多用表。
参见附图。
V~
VV（0~5V）
压
电
显示器
变换器
0~500V
检测处
I~
理控制
压
键
盘
流
变换器
0~20A
VI（0~5V）
多用表
三.要求
1.基本要求
（1）测量功能及量程围
a.交流电压：
0～500V；
c.有功功率：
0～5kW；
d.无功功率：
0～5kvar；
e.功率因数（有功功率/视在功率）：
0～1。
为便于本试题的设计与制作，设定待测0～500V的交流电压、0～20A
的交流电流均已经相应的变换器转换为0～5V的交流电压。
（2）准确度
a.显示为位（0.000～4.999），有过量程指示；更多位不限制。
b.交流电压和交流电流：
±（0.8％读数＋5个字），例：
当被测电压为300V时，读数误差应小于±（0.8％×300V＋0.5V）＝±2.9V；
c.有功功率和无功功率：
±（1.5％读数＋8个字）；
d.功率因数：
±0.01。
（3）功能选择：
用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率和功率因数的测量与显示。
同时显示也可以。
2.发挥部分
（1）用按键选择电压基波及总谐波的有效值测量与显示。
（2）具有量程自动转换功能，当变换器输出的电压值小于0.5V时，能自动提高分辨力达0.01V。
（3）用按键控制实现交流电压、交流电流、有功功率、无功功率在测试过程中的最大值、最小值测量。
（4）其它（例如扩展功能，提高性能）。
四.评分意见
项目
满分
方案设计与论证
理论分析与计算
设计与总结报告
电路图
50
测试方法与数据
对测试结果的分析
基本要求
实际制作完成情况
50
完成第一项
20
完成第二项
15
发挥部分
完成第三项
10
完成第四项
5
发挥部分合计
50
五.说明
（1）调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号；再经移相输出代表同一路的电流信号。
（2）检查交流电压、交流电流有效值测量功能时，可采用函数发生器输出的对称方波信号。
电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号，测试结果应与理论值进行比较分析。
（题E）测量放大器
一.题目
测量放大器
二.任务
设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。
参见图1。
输入信号VI取自桥式测量电路的输出。
当R1＝R2＝R3＝R4时，VI＝0。
R2改变时，产生VI
10的电压信号。
测量电路与放大器之间有1米长的连接线。
VA=+15
V
R1
R3
10k
10k
直流电
+
+
VI
压放大V0
+-
+
-
R2
R
4
1m
连
器
10k
10k
VB=-15V
图1
三.要求
1.基本要求
（1）测量放大器
a.差模电压放大倍数AVD＝1～500，可手动调节；
b.最大输出电压为±10V，非线性误差<0.5％；
5
c.在输入共模电压+7.5V～－7.5V围，共模抑制比KCMR>10；d.在AVD＝500时，输出端噪声电压的峰－峰值小于1V；
e.通频带0～10Hz；
f.直流电压放大器的差模输入电阻≥2M（可不测试，由电路设计予以保证）。
（2）电源
设计并制作上述放大器所用的直流稳压电源。
由单相220V交流电压供电。
交流电压变化围为＋10％～－15％。
（3）设计并制作一个信号变换放大器，参见图2。
将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号，用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。
函数
信号变
直流电压
放大器
发生器
换放大器VI
2.发挥部分
（1）提高差模电压放大倍数至AVD＝1000，同时减小输出端噪声电压。
（2）在满足基本要求
（1）中对输出端噪声电压和共模抑制比要求的条件下，将通频带展宽为0～100Hz以上。
（3）提高电路的共模抑制比。
（4）差模电压放大倍数AVD可预置并显示，预置围1～1000，步距为1，同时应满足基本要求
（1）中对共模抑制比和噪声电压的要求。
（5）其它（例如改善放大器性能的其它措施等）。
四.评分意见
项目
满分
方案设计与论证
理论分析与计算
设计与总结报告
电路图
50
测试方法与数据
对测试结果的分析
基本要求
实际制作完成情况
50
完成第一项
5
完成第二项
10
发挥部分
完成第三项
5
完成第四项
20
特色与创新
10
发挥部分合计
50
五.说明
直流电压放大器部分只允许采用通用型集成运算放大器和必要的其它元器件组成，不能使用单片集成的测量放大器或其它定型的测量放大器产品。
（题F）多路直流电源
一.任务
设计并制作交流变换为多路直流的稳定电源。
二.要求
1.基本要求
（1）稳压电源
在输入电压220V、50Hz、电压变化围＋15%～－20%条件下：
a.输出电压可调围为+9V～+12V
b.最大输出电流为1.5A
c.电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化围＋15%～－20%下，空载到满载）
d.负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）
e.纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）
f.效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）
g.具有过流及短路保护功能
（2）稳流电源
在输入电压固定为＋12V的条件下：
a.输出电流：
4～20mA可调
b.负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）
（3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：
a.输出电压为+100V，输出电流为10mA
b.电压调整率≤1%（输入电压变化围+9V～+12V）
c.负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）
d.纹波电压（峰-峰值）≤100mV（输入电压+9V下，满载）
2.发挥部分
（1）扩充功能
a.排除短路故障后，自动恢复为正常状态
b.过热保护
c.防止开、关机时产生的“过冲”
（2）提高稳压电源的技术指标
a.提高电压调整率和负载调整率
b.扩大输出电压调节围和提高最大输出电流值
（3）改善DC-DC变换器
a.提高效率（在100V、100mA下）
b.提高输出电压
（4）用数字显示输出电压和输出电流
三.评分意见
项目
得分
设计与总结方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，
50
报告
对测试结果的分析
基本要求
实际制作完成情况
50
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
15
发挥部分
完成第（3）项
10
完成第（4）项
5
特色与创新
10
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