模拟竞赛试题.docx
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模拟竞赛试题
全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
(1)2009年9月2日8:
00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题;高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。
(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3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)2009年9月5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。
声音导引系统(A题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一声音导引系统,示意图如图1所示。
图中,AB与AC垂直,Ox是AB的中垂线,O'y是AC的中垂线,W是Ox和O'y的交点。
声音导引系统有一个可移动声源S,三个声音接收器A、B和C,声音接收器之间可以有线连接。
声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离,产生一个可移动声源离Ox线(或O'y线)的误差信号,并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源,引导其运动。
可移动声源运动的起始点必须在Ox线右侧,位置可以任意指定。
二、要求
1.基本要求
(1)制作可移动的声源。
可移动声源产生的信号为周期性音频脉冲信号,如图2所示,声音信号频率不限,脉冲周期不限。
图2信号波形示意图
(2)可移动声源发出声音后开始运动,到达Ox线并停止,这段运动时间为响应时间,测量响应时间,用下列公式计算出响应的平均速度,要求平均速度大于5cm/s。
(3)可移动声源停止后的位置与Ox线之间的距离为定位误差,定位误差小于3cm。
(4)可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧的距离小于5cm。
(5)可移动声源到达Ox线后,必须有明显的光和声指示。
(6)功耗低,性价比高。
2.发挥部分
(1)将可移动声源转向180度(可手动调整发声器件方向),能够重复基本要求。
(2)平均速度大于10cm/s。
(3)定位误差小于1cm。
(4)可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧距离小于2cm。
(5)在完成基本要求部分移动到Ox线上后,可移动声源在原地停止5s~10s,然后利用接收器A和C,使可移动声源运动到W点,到达W点以后,必须有明显的光和声指示并停止,此时声源距离W的直线距离小于1cm。
整个运动过程的平均速度大于10cm/s。
(6)其他。
三、说明
1.本题必须采用组委会提供的电机控制ASSP芯片(型号MMC-1)实现可移动声源的运动。
2.在可移动声源两侧必须有明显的定位标志线,标志线宽度0.3cm且垂直于地面。
3.误差信号传输采用的无线方式、频率不限。
4.可移动声源的平台形式不限。
5.可移动声源开始运行的方向应和Ox线保持垂直。
6.不得依靠其他非声音导航方式。
7.移动过程中不得人为对系统施加影响。
8.接收器和声源之间不得使用有线连接。
四、评分标准
项目
主要内容
分数
设计报告
系统方案
整体方案比较
7
控制方案
设计与论证
设计、计算
12
误差信号产生
控制理论简单计算
电路设计
系统组成
3
各种电路图
测试结果
测试数据完整性
3
测试结果分析
设计报告
摘要
5
正文结构完整性
图表的规范性
总分
30
基本要求
基本要求实际完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
5
完成第
(2)项
10
完成第(3)项
10
完成第(4)项
10
完成第(5)项
10
完成第(6)项
5
总分
50
2009年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
(1)2009年9月2日8:
00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题;高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。
(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3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)2009年9月5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。
宽带直流放大器(B题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。
二、要求
1.基本要求
(1)电压增益AV≥40dB,输入电压有效值Vi≤20mV。
AV可在0~40dB范围内手动连续调节。
(2)最大输出电压正弦波有效值Vo≥2V,输出信号波形无明显失真。
(3)3dB通频带0~5MHz;在0~4MHz通频带内增益起伏≤1dB。
(4)放大器的输入电阻≥50,负载电阻(50±2)。
(5)设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。
2.发挥部分
(1)最大电压增益AV≥60dB,输入电压有效值Vi≤10mV。
(2)在AV=60dB时,输出端噪声电压的峰-峰值VONPP≤0.3V。
(3)3dB通频带0~10MHz;在0~9MHz通频带内增益起伏≤1dB。
(4)最大输出电压正弦波有效值Vo≥10V,输出信号波形无明显失真。
(5)进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。
(6)电压增益AV可预置并显示,预置范围为0~60dB,步距为5dB(也可以连续调节);放大器的带宽可预置并显示(至少5MHz、10MHz两点)。
(7)降低放大器的制作成本,提高电源效率。
(8)其他(例如改善放大器性能的其它措施等)。
三、说明
1.宽带直流放大器幅频特性示意图如图1所示。
图1幅频特性示意图
2.负载电阻应预留测试用检测口和明显标志,如不符合(50±2)的电阻值要求,则酌情扣除最大输出电压有效值项的所得分数。
3.放大器要留有必要的测试点。
建议的测试框图如图2所示,可采用信号发生器与示波器/交、直流电压表组合的静态法或扫频仪进行幅频特性测量。
图2幅频特性测试框图
四、评分标准
设计
报告
项目
主要内容
分数
系统方案
比较与选择
方案描述
2
理论分析与计算
带宽增益积
通频带内增益起伏控制
线性相位
抑制直流零点漂移
放大器稳定性
9
电路与程序设计
电路设计
8
测试方案与测试结果
测试方案及测试条件
测试结果完整性
测试结果分析
8
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构
图表的规范性
3
总分
30
基本
要求
实际制作完成情况
50
发挥
部分
完成第
(1)项
7
完成第
(2)项
2
完成第(3)项
7
完成第(4)项
6
完成第(5)项
12
完成第(6)项
5
完成第(7)项
6
其他
5
总分
50
参赛注意事项
(1)2009年9月2日8:
00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题;高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。
(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3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)2009年9月5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。
电能收集充电器(C题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个电能收集充电器,充电器及测试原理示意图如图1。
该充电器的核心为直流电源变换器,它从一直流电源中吸收电能,以尽可能大的电流充入一个可充电池。
直流电源的输出功率有限,其电动势Es在一定范围内缓慢变化,当Es为不同值时,直流电源变换器的电路结构,参数可以不同。
监测和控制电路由直流电源变换器供电。
由于Es的变化极慢,监测和控制电路应该采用间歇工作方式,以降低其能耗。
可充电池的电动势Ec=3.6V,内阻Rc=0.1Ω。
二、要求
1、基本要求
(1)在Rs=100Ω,Es=10V~20V时,充电电流Ic大于(Es-Ec)/(Rs+Rc)。
(2)在Rs=100Ω时,能向电池充电的Es尽可能低。
(3)Es从0逐渐升高时,能自动启动充电功能的Es尽可能低。
(4)Es降低到不能向电池充电,最低至0时,尽量降低电池放电电流。
(5)监测和控制电路工作间歇设定范围为0.1s~5s。
2、发挥部分
(1)在Rs=1Ω,Es=1.2V~3.6V时,以尽可能大的电流向电池充电。
(2)能向电池充电的Es尽可能低。
当Es≥1.1V时,取Rs=1Ω;
当Es<1.1V时,取Rs=0.1Ω。
(3)电池完全放电,Es从0逐渐升高时,能自动启动充电功能(充电输出端开路电压
>3.6V,短路电流>0)的Es尽可能低。
当Es≥1.1V时,取Rs=1Ω;当Es<1.1V时,取Rs=0.1Ω。
(4)降低成本。
(5)其他。
三、评分标准
设计报告
项目
主要内容
满分
系统方案
电源变换及控制方法实现方案
5
理论分析与计算
提高效率方法的分析及计算
7
电路与程序设计
电路设计与参数计算
启动电路设计与参数计算
设定电路的设计
10
测试结果
测试数据完整性
测试结果分析
3
设计报告结构及规范性
摘要,设计报告正文的结构
图表的规范性
5
总分
30
基本要求
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
30
完成第
(2)项
5
完成第(3)项
5
完成第(4)项
5
其他
5
总分
50
四、说明
1.测试最低可充电Es的方法:
逐渐降低Es,直到充电电流Ic略大于0。
当Es高于3.6V时,Rs为100Ω;Es低于3.6V时,更换Rs为1Ω;Es降低到1.1V以下时,更换Rs为0.1Ω。
然后继续降低Es,直到满足要求。
2.测试自动启动充电功能的方法:
从0开始逐渐升高Es,Rs为0.1Ω;当Es升高到高于1.1V时,更换Rs为1Ω。
然后继续升高Es,直到满足要求。
开关电源模块并联供电系统(D题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并
联供电系统(见图1)。
图1两个DC/DC模块并联供电系统主电路示意图
二、要求
1.基本要求
(1)调整负载电阻至额定输出功率工作状态,供电系统的直流输出电压
UO=8.0±0.4V。
(2)额定输出功率工作状态下,供电系统的效率不低于60%。
(3)调整负载电阻,保持输出电压UO=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之
和IO=1.0A且按I1:
I2=1:
1模式自动分配电流,每个模块的输出电流的相对
误差绝对值不大于5%。
(4)调整负载电阻,保持输出电压UO=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之
和IO=1.5A且按I1:
I2=1:
2模式自动分配电流,每个模块输出电流的相对误
差绝对值不大于5%。
2.发挥部分
(1)调整负载电阻,保持输出电压UO=8.0±0.4V,使负载电流IO在1.5~3.5A
之间变化时,两个模块的输出电流可在(0.5~2.0)范围内按指定的比例自动
分配,每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。
(2)调整负载电阻,保持输出电压UO=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之
和IO=4.0A且按I1:
I2=1:
1模式自动分配电流,每个模块的输出电流的相对误
差的绝对值不大于2%。
(3)额定输出功率工作状态下,进一步提高供电系统效率。
(4)具有负载短路保护及自动恢复功能,保护阈值电流为4.5A(调试时允
许有±0.2A的偏差)。
(5)其他。
三、评分标准
四、说明
(1)不允许使用线性电源及成品的DC/DC模块。
A-3
(2)供电系统含测控电路并由UIN供电,其能耗纳入系统效率计算。
(3)除负载电阻为手动调整以及发挥部分
(1)由手动设定电流比例外,其
他功能的测试过程均不允许手动干预。
(4)供电系统应留出UIN、UO、IIN、IO、I1、I2参数的测试端子,供测试
时使用。
(5)每项测量须在5秒钟内给出稳定读数。
(6)设计制作时,应充分考虑系统散热问题,保证测试过程中系统能连续
安全工作。
基于自由摆的平板控制系统(E题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个自由摆上的平板控制系统,其结构如图1所示。
摆杆的一端通过转轴固定在一支架上,另一端固定安装一台电机,平板固定
在电机转轴上;当摆杆如图2摆动时,驱动电机可以控制平板转动。
二、要求
1.基本要求
(1)控制电机使平板可以随着摆杆的摆动而旋转(3~5周),摆杆摆一个周
期,平板旋转一周(360º),偏差绝对值不大于45°。
(2)在平板上粘贴一张画有一组间距为1cm平行线的打印纸。
用手推动摆
杆至一个角度θ(θ在30º~45º间),调整平板角度,在平板中心稳
定放置一枚1元硬币(人民币);启动后放开摆杆让其自由摆动。
在摆
杆摆动过程中,要求控制平板状态,使硬币在5个摆动周期中不从平
板上滑落,并尽量少滑离平板的中心位置。
(3)用手推动摆杆至一个角度θ(θ在45º~60º间),调整平板角度,在
平板中心稳定叠放8枚1元硬币,见图2;启动后放开摆杆让其自由
摆动。
在摆杆摆动过程中,要求控制平板状态使硬币在摆杆的5个摆
动周期中不从平板上滑落,并保持叠放状态。
根据平板上非保持叠放
状态及滑落的硬币数计算成绩。
2.发挥部分
(1)如图3所示,在平板上固定一激光笔,光斑照射在距摆杆150cm距离
处垂直放置的靶子上。
摆杆垂直静止且平板处于水平时,调节靶子高
度,使光斑照射在靶纸的某一条线上,标识此线为中心线。
用手推动
摆杆至一个角度θ(θ在30º~60º间),启动后,系统应在15秒钟内
控制平板尽量使激光笔照射在中心线上(偏差绝对值<1cm),完成时
以LED指示。
根据光斑偏离中心线的距离计算成绩,超时则视为失败。
(2)在上述过程完成后,调整平板,使激光笔照射到中心线上(可人工协
助)。
启动后放开让摆杆自由摆动;摆动过程中尽量使激光笔光斑始终
瞄准照射在靶纸的中心线上,根据光斑偏离中心线的距离计算成绩。
(3)其他。
三、说明
1.摆杆可以采用木质、金属、塑料等硬质材料;摆杆长度(固定转轴至电机
轴的距离)为100cm±5cm;摆杆通过转轴固定在支架或横梁上,并能够
灵活摆动;将摆杆推起至θ=30º处释放后,摆杆至少可以自由摆动7个周期
以上。
摆杆不得受重力以外的任何外力控制。
2.平板的状态只能受电机控制。
平板的长宽尺寸为10cm×6cm,可以采用较
轻的硬质材料;不得有磁性;表面必须为光滑的硬质平面;不得有凸起的边沿;倾斜一定角度时硬币须能滑落。
平板承载重量不小于100g。
3.摆动周期的定义:
摆杆被释放至下一次摆动到同侧最高点。
4.摆杆与平板部分电路可以用软质导线连接,但必须不影响摆杆的自由摆动。
5.在完成基本要求部分工作时,需在平板上铺设一张如图4所示画有一组间
距为1cm平行线的打印纸(10cm×6cm),平行线与电机转轴平行。
6.非保持叠放状态硬币数为接触平板硬币数减1。
接触平板硬币数的定义参
见图5。
图5-1中接触平板硬币数为1;图5-2中接触平板硬币数为2;图5-3中接
触平板硬币数为3。
7.在完成发挥部分工作时,需要在平板上固定安装一激光笔。
激光笔的照射
方向垂直于电机转轴。
激光笔的光斑直径不大于5mm。
需在距摆杆150cm
处设置一高度可以调整的目标靶子,靶子上粘贴靶纸(A4打印纸),靶纸
上画一组间距为1cm的水平平行线。
测试现场提供靶子,也可自带。
8.题目要求的各项工作中,凡涉及推动摆杆至某一位置并准备开始摆动时,
允许手动操作启动工作,亦可自动启动工作。
一旦摆杆开始自由摆动,不
得再人为干预系统运行。
9.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
要测试结果。
完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件
给出。
四、评分标准
智能小车(F题)
【本科题】
一、任务
甲车车头紧靠起点标志线,乙车车尾紧靠边界,甲、乙两辆小车同时起动,先
后通过起点标志线,在行车道同向而行,实现两车交替超车领跑功能。
跑道如图
1所示。
二、要求
1.基本要求
(1)甲车和乙车分别从起点标志线开始,在行车道各正常行驶一圈。
(2)甲、乙两车按图1所示位置同时起动,乙车通过超车标志线后在超车
区内实现超车功能,并先于甲车到达终点标志线,即第一圈实现乙车超过甲车。
(3)甲、乙两车在完成
(2)时的行驶时间要尽可能的短。
2.发挥部分
(1)在完成基本要求
(2)后,甲、乙两车继续行驶第二圈,要求甲车通过超
车标志线后要实现超车功能,并先于乙车到达终点标志线,即第二圈完成甲车超
过乙车,实现了交替领跑。
甲、乙两车在第二圈行驶的时间要尽可能的短。
(2)甲、乙两车继续行驶第三圈和第四圈,并交替领跑;两车行驶的时间
要尽可能的短。
(3)在完成上述功能后,重新设定甲车起始位置(在离起点标志线前进方
向40cm范围内任意设定),实现甲、乙两车四圈交替领跑功能,行驶时间要尽可
能的短。
三、评分标准
四、说明:
1.赛车场地由2块细木工板(长244cm,宽122cm,厚度自选)拼接而成,
C-3
离地面高度不小于6cm(可将垫高物放在木工板下面,但不得外露)。
板上边界线
由约2cm宽的黑胶带构成;虚线由2cm宽、长度为10cm、间隔为10cm的黑胶带
构成;起点/终点标志线、转弯标志线和超车标志区线段由1cm宽黑胶带构成。
图1中斜线所画部分应锯掉。
2.车体(含附加物)的长度、宽度均不超过40cm,高度不限,采用电池供
电,不能外接电源。
3.测试中甲、乙两车均应正常行驶,行车道与超车区的宽度只允许一辆车行
驶,车辆只能在超车区进行超车(车辆先从行车道到达超车区,实现超车后必须
返回行车道)。
甲乙两车应有明显标记,便于区分。
4.甲乙两车不得发生任何碰撞,不能出边界掉到地面。
5.不得使用小车以外的任何设备对车辆进行控制,不能增设其它路标或标
记。
6.测试过程中不得更换电池。
7.评测时不得借用其他队的小车。
2009年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
(1)2009年9月2日8:
00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题;高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。
(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3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)2009年9月5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。
电能收集充电器(G题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个电能收集充电器,充电器及测试原理示意图如图1。
该充电器的核心为直流电源变换器,它从一直流电源中吸收电能,以尽可能大的电流充入一个可充电池。
直流电源的输出功率有限,其电动势Es在一定范围内缓慢变化,当Es为不同值时,直流电源变换器的电路结构,参数可以不同。
监测和控制电路由直流电源变换器供电。
由于Es的变化极慢,监测和控制电路应该采用间歇工作方式,以降低其能耗。
可充电池的电动势Ec=3.6V,内阻Rc=0.1Ω。
二、要求
1、基本要求
(1)在Rs=100Ω,Es=10V~20V时,充电电流Ic大于(Es-Ec)/(Rs+Rc)。
(2)在Rs=100Ω时,能向电池充电的Es尽可能低。
(3)Es从0逐渐升高时,能自动启动充电功能的Es尽可能低。
(4)Es降低到不能向电池充电,最低至0时,尽量降低电池放电电流。
(5)监测和控制电路工作间歇设定范围为0.1s~5s。
2、发挥部分
(1)在Rs=1Ω,Es=1.2V~3.6V时,以尽可能大的电流向电池充电。
(2)能向电池充电的Es尽可能低。
当Es≥1.1V时,取Rs=1Ω;
当Es<1.1V时,取Rs=0.1Ω。
(3)电池完全放电,Es从0逐渐升高时,能自动启动充电功能(充电输出端开路电压
>3.6V,短路电流>0)的Es尽可能低。
当Es≥1.1V时,取Rs=1Ω;当Es<1.1V时,取Rs=0.1Ω。
(4)降低成本。
(5)其他。
三、评分标准
设计报告
项目
主要内容
满分
系统方案
电源变换及控制方法实现方案
5
理论分析与计算
提高效率方法的分析及计算
7
电路与程序设计
电路设计与参数计算
启动电路设计与参数计算
设定电路的设计
10
测试结果
测试数据完整性
测试结果分析
3
设计报告结构及规范性
摘要,设计报告正文的结构
图表的规范性
5
总分
30
基本要求
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
30
完成第
(2)项
5
完成第(3)项
5
完成第(4)项
5
其他
5
总分
50
四、说明
1.测试最低可充电Es的方法:
逐渐降低Es,直到充电电流Ic略大于0。
当Es高于3.6V时,Rs为100Ω;Es低于3.6V时,更换Rs为1Ω;Es降低到1.1V以下时,更换Rs为0.1Ω。
然后继续降低Es,直到满足要求。
2.测试自动启动充电功能的方法:
从0开始逐渐升高Es,Rs为0.1Ω;当Es升高到高于1.1V时,更换Rs为1Ω。
然后继续升高Es,直到满足要求。
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2009年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
(1)2009年9月2日8:
00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题;高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。
(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
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