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全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽試題 題目1 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 一、設(shè)計任務(wù) 地址、數(shù)據(jù)、時鐘 現(xiàn)場信號產(chǎn)生器 八路數(shù)據(jù)采集器 主控器 數(shù)據(jù)顯示 地址顯示 設(shè)計一個八路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖如圖所示。 主控器能對50米以外的各路數(shù)據(jù)，通過串行傳輸線（實驗中用1米線代替）進(jìn)行采集和顯示。具體設(shè)計任務(wù)是： ① 現(xiàn)場模擬信號產(chǎn)生器。 ② 八路數(shù)據(jù)采集器。 ③ 主控器。 二、設(shè)計要求 1．基本要求 ① 現(xiàn)場模擬信號產(chǎn)生器 自制一正弦波信號發(fā)生器，利用可變電阻改變振蕩頻率，使頻率在200Hz至2kHz范圍變化，再經(jīng)頻率電壓孌換電路后輸出相應(yīng)1V至5V直流電壓（200Hz對應(yīng)1V，2kHz對應(yīng)5V） ② 八路數(shù)據(jù)采集器 數(shù)據(jù)采集器第一路輸入自制1V至5V直流電壓，第2至7路分別輸入來自直流源的5，4，3，2，1，0V直流電壓（各路輸入可由分壓器產(chǎn)生，不要求精度），第八路備用。將各路模擬信號分別轉(zhuǎn)換成八位二進(jìn)制數(shù)字信號，再經(jīng)并/串變換電路，用串行碼送入傳輸線路。 ③ 主控器 主控器通過串行傳輸線路對各路數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和顯示。采集方式包括循環(huán)采集（即1路、2路、…、8路、1路…）和選擇采集（任選一路）二種方式。顯示部分能同時顯示地址和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 2．發(fā)揮部分 ① 利用電路補償或其它方法提高可變電阻值變化與輸出直流電壓變化的線性關(guān)系； ② 盡可能減少傳輸線數(shù)目； ③ 其它功能的改進(jìn)（例如：增加傳輸距離，改善顯示功能等） 題目2 簡易無線電遙控系統(tǒng) 一、任務(wù) 設(shè)計并制作無線電遙控發(fā)射機和接收機 控制鍵 編碼 調(diào)制 電池 功放 1．無線電遙控發(fā)射機電路框圖如下所示： 2．無線電接收機電路如圖 放大器 解調(diào) 解碼 被控設(shè)備 外供直流穩(wěn)壓電源 二、要求 1．基本要求 ① 工作頻率：6至10MHz中任選取一種頻率。 ② 調(diào)制方式：AM、FM或FSK任選一種。 ③ 輸出功率：不大于20MW（在標(biāo)準(zhǔn)75Ω假負(fù)載上）。 ④ 遙控對象：8個，被控設(shè)備用LED分別代替，LED發(fā)光表示工作。 ⑤ 接收機距離發(fā)射機不小于10m。 2．發(fā)揮部分 ① 8路設(shè)備中的一路設(shè)備為電燈，用指令遙控電燈亮度，亮度分為8級，并用數(shù)碼管顯示級數(shù)。 ② 在一定發(fā)射功率下，（不大于20MW），盡量增大接收距離。 ③ 增加信道的抗干擾措施。 ④ 盡量降低電源功耗。 注：不能采用現(xiàn)成的收、發(fā)信號整機。 題目3 數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng) 二、任務(wù) 設(shè)計并制作一個數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)，電路的示意圖如圖所。 拾音器 放大器1 帶通 濾波器 耳機 ADC 放大器2 帶通 濾波器 DAC 存儲器 微處理器 三、要求 1．基本要求 ① 放大器1的增益為46dB，放大器2的增益為40dB，增益均可調(diào)； ② 帶通濾波器：通帶為； ③ ADC：采樣頻率fs=8kHz，字長=8位； ④ 語音存儲時間≥10秒； ⑤ DAC：變換頻率fC=8kHz，字長=8位； ⑥ 回放語音質(zhì)量良好。 2．發(fā)揮部分 在保證語音質(zhì)量的前提下： ① 減少系統(tǒng)噪聲電平，增加自動音量控制功能； ② 語音存儲時間增加到20秒以上； ③ 提高存儲器的利用率（在原有存儲器不變的前提出下，提高語音存儲時間）； ④ 其它（例如：校正等）。 四、評分標(biāo)準(zhǔn) 項 目 得 分 基本要求 設(shè)計與總結(jié)報告：方案設(shè)計與論證，理論分析算與計算、電路圖，測試方法與數(shù)據(jù)，對測試結(jié)果的分析 50 實際制作完成情況 50 發(fā)揮部分 完成第①項 15 完成第②項 5 完成第③項 15 完成第④項 15 五、說明 不能用單片語音用芯片實現(xiàn)本系統(tǒng)。 題目4 自動往返電動小汽車 一、任務(wù) 設(shè)計并制作一個能自動往返于起跑線與終點線間的小汽車。允許用玩具汽車改裝，但不能用人工遙控（包括有線和無線遙控）。 0.5m 0.5m 1m A B C D E F G H 0.5m 36m 2m 1m 36m 檔板 限速區(qū) 起跑線 終點線 跑道寬度0．5m,表面貼有白紙，，兩側(cè)有檔板，檔板與地面垂直，其高度不低于20cm。在跑道的B、C、D、E、F、G各點處畫有2 cm寬的黑線，各段的長度如圖所示。 二、要求 1．基本要求 ⑴ 車輛從起跑線出發(fā)（出發(fā)前，車體不得超出起跑線），到期達(dá)終點線后停留10s，然后自動返回起跑線（允許倒車返回）。往返一次的時間應(yīng)力求最短（從合上汽車電源開關(guān)開始計時）。 ⑵ 到期達(dá)終點線和返回起跑線時，停車位置離起跑線和終點線偏差應(yīng)最小（以車輛中心點與終點線或起跑中心線之間距離作為偏差的測量值）。 ~ ⑶ D E間為限速區(qū)車輛往返均要求以低速通過，通過時間不得小于8秒，但不允許在限速區(qū)內(nèi)停車。 2．以揮部分 ⑴ 自動記錄、顯示一次往返時間（記錄顯示裝置要求安裝在車上）。 ⑵ 自動記錄、顯示行駛距離（記錄顯示裝置要求安裝在車上）。 ⑶ 其它特色與創(chuàng)新。 四、說明 ⑴ 不允許在跑道內(nèi)外區(qū)域另外設(shè)置任何標(biāo)志或檢測裝置。 ⑵ 車輛（含在車體上附加的任何裝置）外圍尺寸的限制：長度≤35cm，寬度≤15cm。 ⑶ 必須在車身頂部明顯標(biāo)出車輛中心點位置，即橫向與縱向兩條中心線的交點。 題目4 簡易智能電動車 一、任務(wù) 設(shè)計并制作一個簡易智能電動車，其行駛路線示意圖如下： 障 礙 物 1 障 礙 物 2 1m 1m 2m R=0.8m C B 5cm 起跑線 1.2m 2.3m 0.4m 5cm 5cm 2cm 5cm 5cm 2cm 停車區(qū) 0.4m 12cm 光源 1.45m 0.4m 0.3m 直道區(qū) 彎道區(qū) 2m O 50cm 障 礙 區(qū) 引導(dǎo)線 車庫 0.2m 0.4m 15cm 12.5cm 12.5cm 5cm 二、要求 1、基本要求 （1）電動車從起跑線出發(fā)（車體不得超過起跑線），沿引導(dǎo)線到達(dá)B點。在“直道區(qū)”鋪設(shè)的白紙下沿引導(dǎo)線埋有1~3塊寬度為15cm、長度不等的薄鐵片。電動車檢測到薄鐵片時需立即發(fā)出聲光指示信息，并實時存儲、顯示在“直道區(qū)”檢測到的薄鐵片數(shù)目。 （2）電動車到達(dá)B點以后進(jìn)入“彎道區(qū)”，沿圓弧引導(dǎo)線到達(dá)C點（也可脫離圓弧引導(dǎo)線到達(dá)C點）。C點下埋有邊長為15cm的正方形薄鐵片，要求電動車到達(dá)C點檢測到薄鐵片后在C點處停車5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。 （3）電動車在光源的引導(dǎo)下，通過障礙區(qū)進(jìn)入停車區(qū)并到達(dá)車庫。電動車必須在兩個障礙物之間通過且不得與其接觸。 （4）電動車完成上述任務(wù)后應(yīng)立即停車，但全程行駛時間不能大于90秒，行駛時間達(dá)到90秒時必須立即自動停車。 2、發(fā)揮部分 （1）電動車在“直道區(qū)”行駛過程中，存儲并顯示每個薄鐵片（中心線）至起跑線間的距離。 （2）電動車進(jìn)入停車區(qū)域后，能進(jìn)一步準(zhǔn)確駛?cè)胲噹熘校箅妱榆嚨能嚿硗耆M(jìn)入車庫。 （3）停車后，能準(zhǔn)確顯示電動車全程行駛時間。 （4）其它。 四、說明 1、跑道上面鋪設(shè)白紙，薄鐵片置于紙下，鐵片厚度為0.5～1.0mm。 2、跑道邊線寬度5cm，引導(dǎo)線寬度2cm，可以涂墨或粘黑色膠帶。示意圖中的虛線和尺寸標(biāo)注線不要繪制在白紙上。 3、障礙物1、2可由包有白紙的磚組成，其長、寬、高約為50cm12cm6cm，兩個障礙物分別放置在障礙區(qū)兩側(cè)的任意位置。 4、電動車允許用玩具車改裝，但不能由人工遙控，其外圍尺寸（含車體上附加裝置）的限制為：長度≤35cm，寬度≤15cm。 5、光源采用200W白熾燈，白熾燈泡底部距地面20cm，其位置如圖所示。 6、要求在電動車頂部明顯標(biāo)出電動車的中心點位置，即橫向與縱向兩條中心線的交點。 題目5液體點滴速度監(jiān)控裝置 一、任務(wù) h1 h2 電動機 滑輪 點滴移動支架 儲液瓶 受液瓶 滴斗 滴速夾 設(shè)計并制作一個液體點滴速度監(jiān)測與控制裝置，示意圖如右圖所示。 二、要求 1、基本要求 （1）在滴斗處檢測點滴速度，并制作一個數(shù)顯裝置，能動態(tài)顯示點滴速度（滴/分）。 （2）通過改變h2控制點滴速度，如右圖所示；也可以通過控制輸液軟管夾頭的松緊等其它方式來控制點滴速度。點滴速度可用鍵盤設(shè)定并顯示，設(shè)定范圍為20~150(滴/分)，控制誤差范圍為設(shè)定值10%1滴。 （3）調(diào)整時間≤3分鐘（從改變設(shè)定值起到點滴速度基本穩(wěn)定，能人工讀出數(shù)據(jù)為止）。 （4）當(dāng)h1降到警戒值（2~3cm）時，能發(fā)出報警信號。 2、發(fā)揮部分 設(shè)計并制作一個由主站控制16個從站的有線監(jiān)控系統(tǒng)。16個從站中，只有一個從站是按基本要求制作 的一套點滴速度監(jiān)控裝置，其它從站為模擬從站 (僅要求制作一個模擬從站)。 （1）主站功能： a．具有定點和巡回檢測兩種方式。 b．可顯示從站傳輸過來的從站號和點滴速度。 c．在巡回檢測時，主站能任意設(shè)定要查詢的從站數(shù)量、從站號和各從站的點滴速度。 d．收到從站發(fā)來的報警信號后，能聲光報警并顯示相應(yīng)的從站號；可用手動方式解除報警狀態(tài)。 （2）從站功能： a．能輸出從站號、點滴速度和報警信號；從站號和點滴速度可以任意設(shè)定。 b．接收主站設(shè)定的點滴速度信息并顯示。 c．對異常情況進(jìn)行報警。 （3）主站和從站間的通信方式不限，通信協(xié)議自定，但應(yīng)盡量減少信號傳輸線的數(shù)量。（4）其它。 三、評分標(biāo)準(zhǔn) 四、說明 1、控制電機類型不限，其安裝位置及安裝方式自定。 2、儲液瓶用醫(yī)用250毫升注射液玻璃瓶（瓶中為無色透明液體）。 3、受液瓶用1.25升的飲料瓶。 4、點滴器采用針柄顏色為深藍(lán)色的醫(yī)用一次性輸液器（滴管滴出20點蒸餾水相當(dāng)于1ml0.1ml）。 5、賽區(qū)測試時，僅提供醫(yī)用移動式點滴支架，其高度約1.8m，也可自帶支架；測試所需其它設(shè)備自備。 6、滴速夾在測試開始后不允許調(diào)節(jié)。 7、發(fā)揮部分第（2）項從站功能中，c中的“異常情況”自行確定。 題目6懸掛運動控制系統(tǒng) 一、任務(wù) 設(shè)計一電機控制系統(tǒng)，控制物體在傾斜（仰角≤100度）的板上運動。 在一白色底板上固定兩個滑輪，兩只電機（固定在板上）通過穿過滑輪的吊繩控制一物體在板上運動，運動范圍為80cm100cm。物體的形狀不限，質(zhì)量大于100克。物體上固定有淺色畫筆，以便運動時能在板上畫出運動軌跡。板上標(biāo)有間距為1cm的淺色坐標(biāo)線（不同于畫筆顏色），左下角為直角坐標(biāo)原點, 示意圖如下。 二、要求 1、基本要求： （1）控制系統(tǒng)能夠通過鍵盤或其他方式任意設(shè)定坐標(biāo)點參數(shù)； （2）控制物體在80cm100cm的范圍內(nèi)作自行設(shè)定的運動，運動軌跡長度不小于100cm，物體在運動時能夠在板上畫出運動軌跡，限300秒內(nèi)完成； （3）控制物體作圓心可任意設(shè)定、直徑為50cm的圓周運動，限300秒內(nèi)完成； （4）物體從左下角坐標(biāo)原點出發(fā)，在150秒內(nèi)到達(dá)設(shè)定的一個坐標(biāo)點(兩點間直線距離不小于40cm)。 2、發(fā)揮部分 （1）能夠顯示物體中畫筆所在位置的坐標(biāo)； （2）控制物體沿板上標(biāo)出的任意曲線運動(見示意圖)，曲線在測試時現(xiàn)場標(biāo)出，線寬1.5cm～1.8cm，總長度約50cm，顏色為黑色；曲線的前一部分是連續(xù)的，長約30cm；后一部分是兩段總長約20cm的間斷線段，間斷距離不大于1cm；沿連續(xù)曲線運動限定在200秒內(nèi)完成，沿間斷曲線運動限定在300秒內(nèi)完成； （3）其他。 三、評分標(biāo)準(zhǔn) 四、說明 1、物體的運動軌跡以畫筆畫出的痕跡為準(zhǔn)，應(yīng)盡量使物體運動軌跡與預(yù)期軌跡吻合，同時盡量縮短運動時間； 2、若在某項測試中運動超過限定的時間，該項目不得分； 3、運動軌跡與預(yù)期軌跡之間的偏差超過4cm時，該項目不得分； 4、在基本要求(3)、(4)和發(fā)揮部分(2)中，物體開始運動前，允許手動將物體定位；開始運動后，不能再人為干預(yù)物體運動； 5、競賽結(jié)束時，控制系統(tǒng)封存上交賽區(qū)組委會，測試用板(板上含空白坐標(biāo)紙) 測試時自帶。 題目7 蹺蹺板 一、任務(wù) 設(shè)計并制作一個電動車蹺蹺板，在蹺蹺板起始端A一側(cè)裝有可移動的配重。配重的位置可以在從始端開始的200mm～600mm范圍內(nèi)調(diào)整，調(diào)整步長不大于50mm；配重可拆卸。電動車從起始端A出發(fā)，可以自動在蹺蹺板上行駛。電動車蹺蹺板起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)示意圖分別如圖1和圖2所示。 二、要求 1.基本要求 在不加配重的情況下，電動車完成以下運動： （1）電動車從起始端A出發(fā)，在30秒鐘內(nèi)行駛到中心點C附近； （2）60秒鐘之內(nèi)，電動車在中心點C附近使蹺蹺板處于平衡狀態(tài)，保持平衡5秒鐘，并給出明顯的平衡指示； （3）電動車從（2）中的平衡點出發(fā)，30秒鐘內(nèi)行駛到蹺蹺板末端B處（車頭距蹺蹺板末端B不大于50mm）； （4）電動車在B點停止5秒后，1分鐘內(nèi)倒退回起始端A，完成整個行程； （5）在整個行駛過程中，電動車始終在蹺蹺板上，并分階段實時顯示電動車行駛所用的時間。 2.發(fā)揮部分 將配重固定在可調(diào)整范圍內(nèi)任一指定位置，電動車完成以下運動： （1）將電動車放置在地面距離蹺蹺板起始端A點 300mm以外、90扇形區(qū)域內(nèi)某一指定位置（車頭朝向蹺蹺板），電動車能夠自動駛上蹺蹺板，如圖3所示： （2）電動車在蹺蹺板上取得平衡，給出明顯的平衡指示，保持平衡5秒鐘以上； （3）將另一塊質(zhì)量為電動車質(zhì)量10％～20％的塊狀配重放置在A至C間指定的位置，電動車能夠重新取得平衡，給出明顯的平衡指示，保持平衡5秒鐘以上； （4）電動車在3分鐘之內(nèi)完成（1）～（3）全過程。 （5）其他。 三、說明 （1）蹺蹺板長1600mm、寬300mm，為便于攜帶也可將蹺蹺板制成折疊形式。 （2）蹺蹺板中心固定在直徑不大于50mm的半圓軸上，軸兩端支撐在支架上，并保證與支架圓滑接觸，能靈活轉(zhuǎn)動。 （3）測試中，使用參賽隊自制的蹺蹺板裝置。 （4）允許在蹺蹺板和地面上采取引導(dǎo)措施，但不得影響蹺蹺板面和地面平整。 （5）電動車(含加在車體上的其它裝置)外形尺寸規(guī)定為：長≤300mm，寬≤200mm。 （6）平衡的定義為A、B兩端與地面的距離差d=∣dA-dB∣不大于40mm。 （7）整個行程約為1600mm減去車長。 （8）測試過程中不允許人為控制電動車運動。 （9）基本要求（2）不能完成時，可以跳過，但不能得分；發(fā)揮部分（1）不能完成時，可以直接從（2）項開始，但是（1）項不得分。 題目8 電梯控制模型 一、 任務(wù) J 2 B C A D 3 4 5 F G E H D J 1 M 圖1 電梯控制模型 圖1中：電梯間豎井模型部分可由有機玻璃粘成無上蓋板的六面體ABCDEFGH，高度AE為1.2m；電梯橋廂模型J通過滑輪懸掛并由電動機M牽引，可在電梯間豎井模型的空間內(nèi)上下運動。該電梯間豎井模型每隔20cm自下向上分成5層，其樓層編號如圖1所示。 設(shè)計并制作一個電梯控制模型。示意圖如圖1所示。 二、 要求： 1、 基本要求： （1） 當(dāng)某層有呼叫并有呼叫信號顯示時，橋廂模型作相應(yīng)的運動，并準(zhǔn)確平層，平層的位置誤差10mm。要求平均每層運行時間不超過5秒，平層結(jié)束時給出提示信號。 （2） 當(dāng)有多層呼叫時，橋廂模型將按說明中的電梯模型運行規(guī)則作相應(yīng)的運動，并依次在呼叫的樓層停留5秒。 （3） 能自動記錄、顯示橋廂模型當(dāng)前到達(dá)的樓層編號。 （4） 要求橋廂模型在加載400克的條件下，從1層到5層和從5層到1層的往返時間相等，單程時間不超過12秒，往、返時間之差不大于1秒，并自動記錄、顯示運行時間。 2、 發(fā)揮部分： （1） 要求橋廂模型能夠加載0～500克的重物，顯示并存儲該物體的重量，顯示分辨率為1克，誤差：3%。 （2） 橋廂模型的額定負(fù)荷可以預(yù)置，當(dāng)加載的物體超過預(yù)置值時，將發(fā)出超重報警信號。 （3） 增設(shè)模擬橋廂內(nèi)表示乘客欲到達(dá)層數(shù)的按鈕，橋廂模型將按照電梯模型運行規(guī)則作相應(yīng)的運動。 （4） 其它。 二、 說明 1、 控制電機類型不限，其安裝位置及安裝方式自定。 2、 電梯豎井間部分也可簡化，由一垂直平面代替，如圖2所示。 3、 平層的要求是以橋廂模型J的底平面（或自定標(biāo)志）與表示樓層的標(biāo)志線平齊。 4、 要求平層過程中橋廂模型J移動方向保持不變。 5、 關(guān)于電梯模型運行規(guī)則的說明： A J 2 3 4 5 B 1 M J 圖2 簡化電梯控制模型 (1) 電梯有兩種類型的按鈕：第一種為各樓層上的“向上”、“向下”按鈕；第二種為電梯橋廂內(nèi)表示要到達(dá)樓層編號的數(shù)字按鈕。實際制作時，按鈕的安裝位置不作任何限制。 (2) 各按鈕呼叫時應(yīng)有指示燈顯示，電梯響應(yīng)該按鈕的呼叫后，其指示燈應(yīng)自動熄滅。 (3) 電梯運行時響應(yīng)按鈕的優(yōu)先順序如下： ① 方向優(yōu)先：電梯按某方向運行時，優(yōu)先響應(yīng)該運行方向的按鈕； ② 距離優(yōu)先：同一方向有多個按鈕呼叫時，優(yōu)先響應(yīng)最近的樓層。 13