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校内电赛题目介绍分析

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校内电赛题目分析介绍

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 赛题目录 1、新型智能车自动计时器设计 2、空气动力车控制系统设计 3、数控直流电源 4、水温控制系统 5、电能消耗计量装置 6、数控恒流源 7、双机无线通信系统 8、自动增益控制放大器 9、二维平面内物体定位 10、简易声光行为识别系统 1. 新型智能车自动计时器设计 一、任务 设计并制作2015年智能车竞赛用的自动计时器,可用于单车计时和双车计时功能,计时器的安装位置如图1所示。(只需要设计计时器,不用设计小车及赛道,测试时用智能车竞赛车模测试计时器的性能。) 图1 计时器的安装位置 工作原理: 1. 计时器由按键K1选择单车计时还是双车计时功能,由按键K2启动一次计时,采用显示屏显示计时时间、工作状态等相关信息。 2. 开始计时后,由安装在起跑线两侧的红外收发对管检测有无车辆通过,如果开始5秒后仍然没有车通过起跑线,则发车失败。 3. 单车计时模式:通过按键K1选择单车计时模式后,按一下按键K2开始一次计时,当红外对管检测到小车通过起跑线开始计时,当小车再一次回到起跑线停止计时,屏幕显示计时时间。 4. 双车计时模式:通过按键K1选择双车计时模式后,按一下按键K2开始一次计时,当红外对管检测到小车A通过起跑线开始小车A的计时,接着当红外对管检测到小车B通过起跑线开始小车B的计时,当小车A和B再一次回到起跑线时分别停止对小车A和B的计时,在液晶屏上显示两辆车的计时时间及到达终点的时间差。 二、要求 1.基本要求   (1)实现按键K1和K2的功能,并在显示屏上显示两个按键当前状态;   (2)实现发车失败判断功能。   (3)实现单车计时功能,并在显示屏上动态显示计时时间,计时结束显示计时时间。 2.发挥部分   实现双车计时功能,并分别在显示屏上实时显示A车和B车的计时时间,计时结束显示A车和B车的计时时间以及到达终点的时间差。    三、评分意见   项目 得分 基本要求 设计与总结报告:方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,算法分析等 15 实际作品制作完成情况 10 实现基本要求(1) 10 实现基本要求(2) 10 实现基本要求(3) 20 发挥部分 实现双车计时 30 特色与创新 5 四、相关器件参考: 红外对管型号(也可以选其他型号的光电对管): http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.67.j9GhaT&id=9668709514&ns=1&abbucket=13#detail 2. 空气动力车控制系统设计 一、任务 为一个空气动力车模的设计并制作一个自动控制系统,空气动力车模如图1所示。 图1 空气动力车模 二、要求 1、基本要求 (1)在车模的基础上,加装单片机、电机驱动、按键、显示屏、指示灯等电路。 (2)通过按键设定行驶方向,能够实现风扇的正反转控制,使小车能向前和向后行驶,并通过LED等指示小车运行方向。 (3)能够控制小车的速度(开环控制即可)。 2.发挥部分 (1)在车的尾部增加超声波传感器,实现测距功能,并在显示屏上显示障碍物距离。 (2)通过按键设定行驶方向为向后行驶,并设定1米安全距离,当小车检测到障碍后,能够实现自动防撞控制,使车停止在距墙1米处,误差小于10厘米。 项目 设计报告 报告要求 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 理论分析与计算 3 电路与程序设计 电路设计 程序结构与设计 5 测试方案与结果 测试方案 测试结果与分析 3 结构及规范性 摘要、设计报告正文的结构及图表规范性 2 小计: 15 基本要求 完成第(1)项 10 完成第(2)项 20 完成第(3)项 20 发挥部分 完成第(1)项 15 完成第(2)项 15 其他 5 总分: 100 三、备注 车模的购买参考信息: http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w8955550-9145152753.12.skThWz&id=37202969939 http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.283.9zlrR9&id=19715312617&ns=1&abbucket=6#detail 3. 数控直流电源 1. 设计任务 设计并制作一个有一定输出电压范围的数控电源。其原理示意图如下: 二. 基本要求 1. 输出电压:2~20V. 步进0.5V,纹波电压不大于200mVp-p 2. 输出电流:200mA 3. 由“+”,“- ”两键分别控制输出电压步进增减 4. 输出电压大小由LCD显示 5. 电源效率: > 60% 三. 发挥部分 1. 开机输出电压可预置在2~20V之间的任意一个值 2. 最大输出电流为1A ,并有过流保护功能(大于1.2A保护) 3. 纹波电压小于100mVp-p 4. 电源效率: > 75% 5. 其它创新 四. 评分标准 项 目 得 分 设计报告 应包括:方案设计与论证,论证分析、电路图、 软件流程图、测试方法与数据,结果分析等,正文内容不超过6页 20 基 本 部 分 完成第一项要求 10 完成第二项要求 10 完成第三项要求 10 完成第四项要求 10 完成第五项要求 10 发 挥 部 分 完成第一项要求 10 完成第二项要求 10 完成第三项要求 10 完成第四项要求 10 特色与创新 10 4. 水温控制系统 一、任务 设计并制作一个水温自动控制系统,控制对象为1升水,容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内设定,并能实现在10℃—70℃量程范围内对每一点温度的自动控制,以保持设定的温度基本保持不变。(自备水箱、温度计) 二、要求 1. 基本要求 (1)可键盘设定控制温度值,并能用液晶显示,显示最小区分度为0.1℃; (2)可以测量并显示水的实际温度。温度测量误差在±0.5 ℃内; (3)水温控制系统应具有全量程(10℃—70℃)内的升温、降温功能(降温可用风扇、升温用800W以内的电加热器); (4)在全量程内任意设定一个温度值(例如起始温度±15℃内),控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。控制的最大动态误差≤±4℃,静态误差≤±1℃,系统达到稳态的时间≤15min(最少两个波动周期)。 2. 发挥部分 (1)当设定温度突变(温度变化±20℃)时,控制的最大动态误差≤±2℃,系统达到稳态的时间≤8min(最少两个波动周期); (2)温度控制的静态误差≤±0.2℃(在最小稳态时间内); (3)在设定温度发生突变(温度变化±20℃)时,用液晶屏显示水温随时间变化的实时曲线(最少显示两个波动周期); (4)其他。 三、说明 (1)允许使用单片机最小系统; (2)升温和降温驱动电路自行设计制作,不允许使用成品模块; (3)电路制作注意节能低功耗; (4)为了测试的方便,测量水温时要求在容器内自行给定一个位置,测试时放置玻璃水银温度计,作为标准温度计; (5)避免测试过程出现烧伤现象,注意做好保护措施。 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 比较与选择 方案描述 5 理论分析与计算 温度控制算法 控制误差 温度控制速度 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 测试方案及测试条件 测试结果完整性 测试结果分析 5 总分 20 基本要求 完成第(1)项 10 完成第(2)项 10 完成第(3)项 10 完成第(4)项 20 总分 50 发挥 部分 完成第(1)项 20 完成第(2)项 10 完成第(3)项 10 其他 10 总分 50 5. 电能消耗计量装置 一、任务 设计并制作一款用于市电的电能消耗计量装置。 二、要求 1.基本要求 (1)计量功能部分不能使用专用芯片或具备此功能的其它高集成度芯片。 (2)能监测该装置所在电网的市电电压有效值并显示。 (3)能监测连接于该计量装置的负载工作电流有效值和有功功率值并显示。 2.发挥部分 (1)计算并显示连接于该装置的负载之功率因数和用电时间,并显示电能消耗值(单位:千瓦时)。 (2)计量装置具备过流保护功能。 (3)计量装置整机不设降压变压器或开关电源类分体式独立供电部分。 三、作品说明 1.安全起见,系统制作和调试须在1:1隔离变压器下进行。 2.可监测的负载电流有效值不低于0.5安培,过流保护值约1安培。 3.当被测负载电流达到过电流保护值时,通过控制接触器或继电器断开负载,并予以“声”或“光”报警显示。 四、评分标准 基本要求 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 10 总分 50 6、数控恒流源 一、任务 设计并制作数控直流电流源。输入交流200~240V,50Hz;输出直流电压≤5V。其原理示意图如下所示。(建议键盘、显示和控制器选用现成的单片机最小系统) 二、要求 1、基本要求 (1)输出电流范围:20mA~200mA; (2)可设置并显示输出电流给定值,要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1%+5mA; (3)具有“+”、“-”步进调整功能,步进≤5mA; (4)改变负载电阻,输出电压在5V以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1%+5mA; (5)纹波电流≤2mA; 2、发挥部分 (1)输出电流范围为2mA~200mA,步进1mA; (2)设计、制作测量并显示输出电流的装置 (可同时或交替显示电流的给定值和实测值),测量误差的绝对值≤测量值的0.1%+3个字; (3)改变负载电阻,输出电压在5V以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1%+1 mA; (4)纹波电流≤0.2mA; (5)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 实际完成情况 50 发挥部分 完成第(1)项 4 完成第(2)项 20 完成第(3)项 16 完成第(4)项 5 其他 5 四、说明 1、需留出输出电流和电压测量端子; 2、输出电流可用高精度电流表测量;如果没有高精度电流表,可在采样电阻上测量电压换算成电流; 3、纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压,换算成纹波电流。 7. 双机无线通信系统 一、任务 设计制作一个无线通信系统,实现信息由系统A向系统B的传输。所传送信息由系统A的键盘输入(包括字母A~Z及符号0~4及回车),由系统B显示。系统的整体结构见图1。 无线收发模块可购买成品,也可自制,频率为315 / 433 MHz。 图1 双机无线通信系统示意图 二、要求 (1)制作信息输入键盘,完成大写字母A~Z、符号0~4及回车功能的输入,输入结果可通过系统A的显示系统显示。所用键数不超过12个。 (2)完成系统A与系统B间的无线通信功能。要求输入时信息显示在本机屏幕,按回车键后发送到系统B;系统B在接收完之后,将信息显示在系统B的屏幕上。 (3)在系统A中添加4位拨码开关,使用其第2-3位分别控制系统B的红色及绿色指示灯。(第1位置1用于前两项) (4)实现误码率的计算。拨码开关的第4位置1,系统进入误码率测试状态。系统A连续发送一定数量的测试数据包,系统B在接收到之后,与标准信息包比较,然后计算并输出误码率。参考测试数据包为0x00-0x5A-0xA5-0xFF,连续重复25遍后输出结果。 三、评分标准 项目 满分 设计 报告 方案比较与论证 方案描述、比较与论证 5 理论分析与设计 单元设计、系统设计 5 电路图和设计文件 完整性、规范性 5 测试数据与分析 系统测试、结果分析 5 总分 20 设计 要求 完成第(1)项,得20分 20 完成第(2)项 20 完成第(3)项 20 完成第(4)项 20 自制系统A的单片机最小系统、电源 20 总分 100 四、说明 (1) 显示器可采用LCD1602; (2) 测试时,双机的距离可调节,以便于测试误码率。 8. 自动增益控制放大器 1. 任务 设计一个可以根据输入信号及环境噪声幅度自动调节音量的自动增益控制音响放大器。 2. 要求 (1) 放大器可以从mp3或信号源输入音频(100Hz~10kHz)信号,可以带600Ω负载或驱动8Ω喇叭(2~5W)。 (2) 当输入信号幅度在10mV~5V间变化时,放大器输出默认值保持在2V±0.2V内,波动越小越好。 (3) 能够显示输入信号幅度大小及频率高低。 (4) 能够在1V~3V范围内步进式调节放大器输出幅度,步距0.2V。 (5) 能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。 三、评分标准 项目 满分 设计 报告 方案比较与论证 方案描述、比较与论证 5 理论分析与设计 单元设计、系统设计 5 电路图和设计文件 完整性、规范性 5 测试数据与分析 系统测试、结果分析 5 总分 20 基本要求 完成(1) 25 完成(2) 25 完成(3) 20 完成(4) 15 完成(5) 15 总分 100 四、说明 (无) 9. 二维平面内物体定位 一、任务 对放置在水平平面内的三维物体进行目标定位。如图所示。可以在给定长宽的矩形平面的四个顶点放置测距传感器,对被测物体进行距离和方位角度进行测量,并显示测量结果。 示意图 二、要求 1、基本要求 1.对矩形平面内的物体进行距离测量,给出其距离矩形四个顶点中任意两个顶点间的距离,并显示,误差5cm。 2.当平面内没有被测物体时,给出相应的声光报警信息。 3.给出物体相对于其中一条边的方位角度,误差。 2、发挥部分 1.移动被测物体,传感器可以捕获到物体的移动,并重新给出距离和方位角度。注:物体的移动可以人为手动移动,但传感器不能手动对准物体,捕获时间小于2分钟。 2.物体连续运动时,可以记录物体移动的轨迹,并绘图显示。 3.进一步提高测量精度。 三、说明 1、测距传感器可以采用成品模块,如自己制作可适当加分,传感器个数不限。 2、被测物体的运动可人为手动放置,也可选择成品遥控装置。 3、矩形局域四条边小于100cm,大于40cm。放置测距传感器的深色局域如图为10cm*10cm正方形区域。 四、评分标准 项目 主要内容 分数 系统方案 比较与选择 方案描述 2 理论分析与程序框图 各项功能与单片机接口设计 主体程序框图 8 电路与程序设计 电路设计 主程序内容 4 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 4 设计报告结构与规范性 摘要 设计报告正文的结构 图表规范性 2 总分 20 基 本 要 求 完成(3)① 5 完成(3)② 5 完成(3)③ 5 完成(3)④ 5 总计 20 发 挥 部 分 完成(1) 5 完成(2) 10 完成(3) 10 完成(4) 15 总计 60 10. 简易声光行为识别系统 一、任务 设计并制作一个具有识别简单声音节拍和光照的行为识别系统。 二、要求 智能家居环境中,系统应具备识别简单节拍声音和场景光照度的功能。基于以上问题,实现具有简易声光行为识别的系统。具体包括简单节拍声音(击掌)的识别和场景光照强度亮暗的识别,并将识别的信号转换成对应的信息显示出来。 1.通过麦克风的声音采样,可以区别出击掌1声,2声等。 2.通过对场景光照度的判别,实现对声音识别功能的使能,当场景光照强的情况,声音识别功能开启,开始对简单节拍声音进行判别,当场景光照弱的情况,表示智能家居不需工作,声音识别功能关闭。 3.对所识别的信号转换成消息,显示在LCD或数码管上。 4.扩展功能:增加场景光照检测和声音识别组数(3组),并可以识别在一定时间内击掌几次。 三、评分标准 设计 报告 项 目 应包括的主要内容 分数 系统方案 比较与选择 方案描述 6 理论分析与计算 基于仿真软件的仿真与计算 12 电路与程序设计 电路设计 程序设计 12 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 12 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 8 总分 50 基本 要求 实际制作完成情况 50

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