长春工业大学电子设计校赛题目.doc

2012年长春工业大学大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项
（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制5人，开赛后不得中途更换队员。
（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2012年6月29日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
非接触式不同材质的厚度计量装置（A）
一、任务
设计并制作一个非接触式不同材质厚度的计量装置。实现单个非接触式不同材质的厚度、累计厚度和非同类材质的个数及类别的计量、显示和语音播报。料块的测量状态包括静态和动态，其结构原理如下图所示。

单
片
机

语音播报

变换电路

数据存取

传感器1#
传感器2#

数据打印

B料
A料

显 示
键 盘
料块直线运动滑槽

二、要求
1．基本要求
（1）能够实现对任一规整平板材料的厚度的非接触式检测，具有数据显示、毫米/厘米转换功能。
（2）能够实现对0～50mm间的材料厚度的检测，其数据显示值与实际测量值精度≤2.5mm。
（3）能够实现对两种不同材料的厚度检测，并具有能区分金属和非金属材料的分类功能。
（4）能够实现对其材料厚度的平面进行平均厚度的检测，即具有平均厚度计算统计功能。
（5）能够实现对材料厚度的检测数据存储/数据回放功能。
2．发挥部分
（1）能够实现对0～50mm（5厘米）间的材料厚度的检测，其数据显示值与实际测量值精度≤0.5mm。
（2）能够实现对两种以上不同材料厚度的检测，并具有能对其不同材料种类的分类功能。
（3）能够实现对透明体材料中的有机材料和硅酸盐玻璃厚度的检测，并具有能区分两种材料的功能。
（4）能够实现其动态检测，具有声音播报及打印功能。
（5）创新性及其它。
三、评分标准

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
完成第（1）项
10
完成第（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
完成第（5）项实际制作完成情况（包括工艺结构及经济性）
10
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
完成第（5）项创新性（包括外观、原理、结构及经济性）
10
总分

150
四、说明
1．板块材质采用金属及非金属材料,厚度为0～5厘米间。长度5～20cm。
2．滑槽采用水平放置，表面明光滑的板材制作，长度约为100cm。
3．单个料块通过滑槽的时间小于3秒钟。
4．厚度度计量不允许使用接触式光栅尺。
5.料块运动方式不允许使用任何电拖动和电牵引装置，可采用弹性绳或弹簧等手动方法驱动料块。

2012年长春工业大学大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项
（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制5人，开赛后不得中途更换队员。
（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2012年6月29日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

补偿式光伏发电逆变器（B）
一、任务
设计并制作一个带有稳压补偿功能的小功率光伏发电单相逆变装置。其结构原理如图1所示。其中：负载变化范围，逆变交流电频率范围，交流电输出电压有效值。

图1 结构原理图
二、要求
1．基本要求
（1）当电阻一定，负载电阻在范围内调节以及随着光电池输出的变化，通过控制AC-DC整流器输出，使维持为45V，且相对偏差绝对值不大于1%。
（2）当负载电阻一定，电阻在范围内变化，通过控制AC-DC整流器输出，使维持为40V，且相对偏差的绝对值不大于1%。
（3）当时，对应逆变器输出电压频率变化范围内的某一指定点，其实际逆变频率相对偏差的绝对值不大于2%。
（4）当时，DC-AC逆变器的效率。
（5）当时，输出电压的失真度。
2．发挥部分
（1）当时，DC-AC逆变器的效率。
（2）当时，输出电压的失真度；
（3）当时，逆变电压频率时相对偏差的绝对值小等于1%。
（4）具有光伏发电欠压保护功能，动作电压；
（5）其它功能。
三、评分标准

项目
满分

基本要求
设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。
50
完成第（1）项
10
完成第（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
完成第（5）项
10
发挥部分
完成第（1）项
15
完成第（2）项
15
完成第（3）项
10
完成第（4）项
5
完成第（5）项
5
总分

150
四、说明
1．光电池板可采用光伏电池串并联形式组成，最大输出电压不小于10V，功率不小于10W。
2．DC-AC逆变器效率为逆变器的输出功率与输入功率比的百分值。
3．相对偏差=[(目标值-实测值)/目标值]*100%。

· 2012年长春工业大学大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
4）每队严格限制5人，开赛后不得中途更换队员。
（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2012年6月29日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

家用热水器的无线控制(C)
一、任务
设计并制作一个智能家居中的淋浴热水器温度的无线控制与实现。其结构原理如图所示。

二、要求
1．基本要求
（1）具有对传感器的数据采集、处理功能；
（2）具有无线通信功能；
（3）具有短信接收、识别、控制发送功能；
（4）具有通过短信控制热水器加热功能。
2．发挥部分
（1）具有手动控制，使普通热水器增加人工预设功能，并有LCD显示；
（2）具有控制热水器的信息掉电保护功能，语音播报当前温度功能；
（3）具有用户短信身份安全识别功能；
（4）创新性。
三、评分标准

项目
满分
基本要求
设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。
50
完成第（1）项
15
完成第（2）项
10
完成第（3）项
15
完成第4）项实际制作完成情况（包括工艺结构及经济性）
10
发挥部分
完成第（1）项
20
完成第（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
总分

150

四、说明
1.家用淋浴热水器可以用现有的加热容器装置替代其功能，装置形式和容量自定。
2.热水器的设置一般包括待加热温度和加热时间。

2012年长春工业大学大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项
（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制5人，开赛后不得中途更换队员。
（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2012年6月29日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
无线光通信装置(D)
一、任务
设计并制作一个无线光通信装置，其结构原理如下图所示。

发射
元件
接收
元件
发射
控制模块
接收
控制模块
数据显示
模块
数据输入
模块

二、要求
1．基本要求
（1）具有在大气中以光波为传输介质进行数据通信的功能；
（2）具有数据输入、数据输出显示功能；
（3）具有开始、停止数据传输等功能；
（4）传输距离不小于0.5m；
（5）误码率不大于10％。
2．发挥部分
（1）传输距离大于2m；
（2）误码率不大于5％；
（3）具有双向数据通信功能；
（4）创新性。
三、评分标准

项目
满分

基本要求
设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。
50
完成第（1）项
20
完成第（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
发挥部分
完成第（1）项
10
完成第（2）项
10
完成第（3）项
20
完成第（4）项
10
总分

150

四、说明
1．发光元件可采用半导体发光二极管、半导体激光器、红外发射、紫外发射等光电子元件，不得采用光纤通信；
2．接收元件采用与发光元件对应的传感器；
3．为了增加传输距离，可采用光学聚焦等方法；
4．传输的数据可以是字符、数字或符号；
5. 误码率以一组20个数据计算。

2012年长春工业大学大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项
（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制5人，开赛后不得中途更换队员。
（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2012年6月29日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
数字式音频功率放大器(E)
一、任务
以模拟车载12V电瓶电源提供电能量，设计并制作一个数字式音频功率放大器，实现音频信号的数字放大功能，并达到相应的技术指标。其结构原理如下图所示：

负载
数字式音频功率放大器
音源

电源

图中，功率放大器为设计作品。其它，音源用正弦波信号发生器替代，电源用线性可调直流稳压电源代换，负载用8Ω大功率电阻模拟扬声器。
二、要求
1．基本要求
（1）能够实现音频信号的数字放大功能；输入阻抗不低于20KΩ，信号发生器输出不高于0.775V时，可以达到最大输出功率。
（2）-3dB频率响应125-6300Hz，波形无明显失真；
（3）在最大输出功率时，效率达到70%。
（4）电源电压在10-14V变化时，放大功能不受影响
2．发挥部分
（1）进一步提高效率，最大功率时达到85%；
（2）进一步展宽频率响应，达到20-20K Hz的音域范围；
（3）具有自恢复过温保护功能，阈值温度用30度模拟。
（4）具有自恢复输出短路保护功能，阈值电流2A。
（5）其它创新性。
三、评分标准

项目
满分

基本要求
设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。
50
完成第（1）项，实际制作完成情况（包括工艺结构及经济性）
20
完成第（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
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
完成第（5）项
10
总分

150
四、说明
1．数字式功率放大器，指末级功率元件工作在数字（开关）状态，具有效率高、功率密度大等优点，应用广泛。
2．频率响应及效率指标，在稳压电源提供12V、波形无明显失真的满功率条件下测试。
3．如需辅助电源需自行制作，并计入效率测试。
4．信号处理与变换电路，不得使用数字功放专用的集成元件，合理安排电路板布局方便波形检测用。

2012年长春工业大学大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项
（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制5人，开赛后不得中途更换队员。
（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2012年6月29日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

智能竞速小车（F）
一、赛道基本参数

图1 跑道示意图
1．赛道路面用专用白色基板制作，所占面积在8m×10m左右，跑道示意图如图1所示。
2．赛道宽度不小于45cm。
3．跑道表面为白色，两边有黑线作为引导线。
4．赛道中心下铺设有直径0.1-0.8mm漆包线，其中通有20KHz，100mA的交变电流。频率范围20K±1K，电流范围(100±20mA)。
5．跑道最小曲率半径不小于50cm。
6. 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。
7. 跑道有交叉，交叉角为90°。
8. 赛道有一个长为 1m 的出发区，图2所示，计时起始点两边分别有一个长度10cm 黑色计时起始线，赛车前端通过起始线作为比赛计时开始或者结束时刻。在黑色计时起始线中间安装有永久磁铁，每一边各三只。磁铁参数：直径7.5 - 15mm，高度1-3mm，表面磁场强度3000-5000 高斯。

图2 起跑区示意图

二、要求
1.基本要求
（1）使用传感器的规定：允许使用光学传感器、图像传感器以及电磁传感器获取道路信息进行路径检测。
（2）摄像头组车模尺寸不能超过250mm宽和400mm长。
光电组车模尺寸不能超过350mm宽和400mm长。
电磁组车模尺寸宽度不超过250mm，长度没有限制。
（3）小车必须经过所有跑道，在跑道交叉处不允许抄近路。
（4）小车在行驶过程中不允许偏出跑道，若小车偏出跑道后能自行调整回跑道可以继续比赛。
2.发挥部分
（1）小车到达终点线后，能停在超过终点线2m以内。
（2）小车有计时显示功能，要求将计时显示部分安装在车身上，并且与裁判计时误差小于2s。
（3）创新性。
三、评分标准

项目
满分
基本要求
设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。
50
实际制作完成情况（包括工艺结构及经济性）
50
发挥部分
完成第（1）项
20
完成第（2）项
20
完成第（3）项
10
总分

150

四、说明
1．小车在行驶过程中不得与外部有电缆（电源、通讯等）或机械连接。
2．每个小车有三次比赛机会，取成绩最好一次作为最后成绩。
3．图1仅为示意图，比赛赛道实际布局将在比赛当日揭示，可能与示意图不同。

2012年长春工业大学大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项
（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制5人，开赛后不得中途更换队员。
（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2012年6月29日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

高分辨率A/D转换器的设计(G)
一、任务
设计一个具有高分辨率A/D转换器，实现对模拟电压的测量和显示。系统组成框图如下。

输入电压 A/D转化电路控制单元 显示器
信号 （自行设计）
键盘

电源
二、 要求
1、 基本要求
（1）采用普通元器件（不允许使用任何专用A/D芯片）设计一个具有12位分辨率的A/D转换电路，转换速度不低于10次/S，线性误差小于2%。
2）设计并制作一个具有测量和显示功能的仪器或装置，将该A/D转换电路的结果显示出来，有转换结束信号，显示器可采用LED或LCD。
（3）要求有一个A/D转换结束后的输出信号。
（4）自行设计一个可以从0—1V连续调节的模拟电压信号作为该系统的被测信号源，以便对A/D转换电路的分辨率进行测试。例如输入1V电压时显示器显示值不低于4095。
2、 发挥部分
（1）分辨率为16位，线性误差小于1%。
（2）转换速度不低于20次/S。
（3）将A/D转换电路与测量显示部分实现电气隔离。
（4）其他。

三、评分标准

项目
满分

基本要求
设计报告。要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。字数控制在10页之内。
50
完成第（1）项
20
完成第（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项实际制作完成情况（包括工艺结构及经济性）
10
发挥部分
完成第（1）项
15
完成第（2）项
15
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10

总分

150
四、说明
设计高分辨率的A/D转换电路时，不允许使用任何A/D芯片（包括CPU自带的A/D功能），只可以使用普通元器件；例如：运算放大器数字逻辑电路、时基电路或比较器等。

2012年长春工业大学大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项
（1）2012年5月9日8:00竞赛正式开始。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制5人，开赛后不得中途更换队员。
（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（62012年6月29日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

超市收银系统(H)
一、任务
设计并制作一个超市收银系统。能够识别商品条码信息，并分析条码信息内容，显示商品的品名、数量、价格、总价等信息。能够识别IC卡，实现付款功能（包括IC卡协议分析）。
二、要求
1．基本要求
（1）不能用现成产品改制。
（2）最少实现5种以上商品信息的读取与识别，读信息成功要有声和光提示。
（3）液晶显示。
2．发挥部分
（1） 能够识别射频卡，最大距离不小于5厘米。
（2） 通过串行口或USB口与PC机通讯，在上微机实现商品交易的操作、结算、显示等。
（3）具有商品增、删、改功能。
（4）其他。
三、评分标准

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
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第（1）项
20
完成第（2）项
20
完成第（3）项
5
其他
5
总分

150