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1、年TI杯大学生电子设计竞赛 A 题：电流信号检测装置（本科） 1任务 如图 1 所示，由任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后，通过导线 连接 10电阻负载，形成一电流环路；设计一采用非接触式传感的电流信号检测装置， 检测环路电流信号的幅度及频率，并将信号的参数显示出来。 电流检测 分析电路 功率 放大 电路 任意 波发 生器 10 图 1 电流信号检测连接图 2要求 （1） 设计一功率放大电路， 当输入正弦信号频率范围为 50Hz1kHz 时, 要求流过 10 负载电阻的电流峰峰值不小于 1A， 要求电流信号无失真。 （25 分） （2） 用漆包线绕制线圈制作电流传感器以获取电流信号
2、； 设计电流信号检测分析电 路， 测量并显示电流信号的峰峰值及频率。 （15 分） （3） 被测正弦电流峰峰值范围为 10mA1A，电流测量精度优于 5%，频率测量精度 优于 1%。 （25 分） （4） 任意波信号发生器输出非正弦信号时，基波频率范围为 50Hz200Hz，测量电 流信号基波频率，频率测量精度优于 1%；测量基本及各次谐波分量的幅度（振幅值） ， 电流谐波测量频率不超过 1kHz，测量精度优于 5%。 （25 分） （5） 其他。 （10 分） （6） 设计报告 （20 分） 项项 目目 主要内容主要内容 满分满分 系统方案 方案描述、比较与选择 4 理论分析与计算 电流测量
3、方法 谐波分量测量方法 5 电路设计 电路设计 5 测试方案与测试结 果 测试方案 测试结果完整性 测试结果分析 4 设计报告结构 及规范性 摘要、报告正文结构、公式、图表的完整性和 规范性 2 总分总分 20 3 3说明 （1）为提高电流传感器的灵敏度，可用用漆包线在锰芯磁环上绕制线圈，制作电流传 感器。 （2）在锰芯磁环上绕 N2 匝导线，将流过被测电流的导线从磁环中穿过（N1=1） ，构 成电流传感器。 年TI杯大学生电子设计竞赛 B 题：灭火飞行器（本科） 1任务 基于四旋翼飞行器设计一个灭火飞行器（简称飞行器）。飞行器活动区域示意图 如图 1 所示。在图 1 中，左下方的圆形区域是飞
4、行器起飞及降落点；右侧正方形区域是 灭火防区，防区中有 4 个用红色 LED 模拟的火源（火源用单只 0.5W 红色发光二极管来 实现，建议 LED 电流不超过 25mA）。飞行器起飞后从 A 处进入防区，并以指定巡航高 度在防区巡逻；发现防区有火源，用激光笔发射激光束的方式模拟灭火操作；所有火源 全部熄灭后，飞行器从 B 处飞离防区返航，返航途中需穿越一个矩形框。从起飞到降落 的整个操作过程不得超过 5 分钟，时间越短越好。 图 1 消防飞行器活动区域示意图 2要求要求 （1） 飞行器从起飞地点垂直起飞升高到 150cm10cm 的巡航高度。 （15 分） （2） 在起飞点的巡航高度上悬停1
5、5秒， 然后以巡航高度从A处进入防区巡航飞行。 （10 分） （3） 飞行器发现防区内的火源后，飞往火源上方用上激光笔照射火源作为灭火；激 光笔光斑在以火源为圆心、直径 20cm 圆形区域保持 2 秒及以上即视为灭火成功。 （30 分） （4） 飞行器从 B 处飞离防区。 （10 分） + 500cm 400cm 50cm 300cm 300cm 50cm A B 80cm 80cm （5） 返航途中飞行器需要穿过一个宽高为 10070cm 的矩形框。 （15 分） （6） 回到降落点上空，垂直下降，准确平稳地降落在降落点； （10 分） （7） 整个飞行过程计时得分。 （10 分） （8）
6、其他。 （10 分） （9） 设计报告 （20 分） 项项 目目 主要内容主要内容 满分满分 系统方案 方案描述、比较与选择 3 设计与论证 控制方法描述及参数计算 5 电路及程序设计 系统组成，原理框图与各部分电路图 系统软件设计与流程图 7 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 3 设计报告结构 及规范性 摘要、报告正文结构、公式、图表的完整性和 规范性 2 总分总分 20 3说明说明 （1） 参赛队使用飞行器时应遵守中国民用航空局的相关管理规定。 （2） 飞行器桨叶旋转速度高，有危险！请务必注意自己及他人的人身安全；操作者 需佩戴防护镜及防护手套。 （3
7、） 飞行器可自制或外购， 飞行器机身必须标注参赛队号； 飞行器桨叶固定轴间最 大轴间距不超过 50cm；飞行器必须带防护圈，否则不予测试。 （4） 以模拟火源的 LED 为圆心，画一个直径 20cm 的圆（边缘线宽不超过 1mm） ， 以便观察灭火动作。 （5） 防区边缘有 5cm 宽黑色边框。 （6） 测试现场无阳光直射。 （7） 飞行器的旋翼的数量不少于两个。 （8） 飞行器的姿态检测及飞行控制必须使用 TI 公司的处理器，例如 C2000、 MSP432、TIVA M4、MSP430 等。所有的电路板应方便评测专家检查芯片使用 情况。 （9） 返航途中任意放置的矩形框宽 100cm，高
8、70cm；边框为黑色，边框宽度不大 于 6cm，矩形框下边框距地面 110cm；建议采用 KT 板、泡沫等轻质材料。 （10）起飞前，飞行器可手动放置到起飞点；起飞可手动控制，起飞后整个飞行过程 中不得人为干预； 若采用飞行器外的启动或急停装置， 起飞后必须立刻将装置 交给评审专家。 （11）每次测试全程中不得更换电池；允许测试 2 次，两次测试之间允许更换电池， 更换电池时间小于 2 分钟。 （12）飞行器起飞及降落必须垂直进行， 否则将酌情扣分； 飞行器起飞后必须在指定 高度巡航，否则将酌情扣分。 （13）飞行器必须从指定位置进出巡航区， 巡航灭火期间飞行器外缘偏离巡航区一个 机身以上将酌
9、情扣分；飞行器必须从指定方向返回起飞点降落。 （14）飞行期间，飞行器触及地面后自行恢复飞行的，酌情扣分；触地后 5s 内不能 自行恢复飞行视为失败，失败前完成动作仍计分。 （15）平稳降落是指在降落过程中无明显的跌落、弹跳及着地后滑行等情况出现。 （16）为安全起见， 可沿飞行区域四周架设安全网 （长500cm， 宽400cm， 高 200cm） ， 顶部无需架设。 年TI杯大学生电子设计竞赛 C 题：无线充电电动小车（本科） 1.1. 任务 设计并制作一个无线充电电动车，包括无线充电装置一套。电动小车机械部分可采用成 品四轮玩具车改制。外形尺寸不大于 30cm26cm，高度重量不限。 2要
10、求 （1）制作一套无线充电装置，其发射器线圈放置在路面。发射器采用具有恒流恒压模式 自动切换的直流稳压电源供电，供电电压为 5V，供电电流不大于 1A。无线充电接收器安装 在小车底盘上。每次充电时间限定 1 分钟。 （10 分） （2）制作一个无线充电电动车。电动车使用适当容量超级电容（法拉电容）储能，经 DC-DC 变换给电动车供电。车上不得采用电池等其他储能供电器件。 （10 分） （3）充电 1 分钟后，当电动车检测到无线充电发射器停止充电时，立即自行启动，向前 水平直线行驶，直至能量耗尽，行驶距离不小于 1m。 （20 分） （4）充电 1 分钟后，电动车沿倾斜木工板路面直线爬坡行驶，
11、路面长度不大于 1m，斜 坡倾斜角度 自定。综合多方因素设计，使电动车在每次充电 1 分钟后，电动车爬升高度 h=lsin 最大。 式中 l 为小车直线行驶的距离。 （50 分） （5）其他。 （10 分） （6）设计报告： （20 分） 项目项目 主要内容主要内容 满分满分 方案论证 比较与选择，方案描述 3 理论分析与计算 系统相关参数设计 5 电路与程序设计 系统组成，原理框图与各部分的电路图，系统 软件与流程图 5 测试方案与测试结果 测试结果完整性，测试结果分析 5 设计报告结构及规范性 摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性。 2 总分总分 20 3说明 （1）DC-DC 变换建议
12、采用 TI 公司 TPS63020 芯片。 （2）超级电容的容量可根据充电器在 1 分钟时间充入的电荷量及小车行驶所需电流、时 间和重量等因素综合考虑。 （3）行驶距离以小车后轮触地点为定位点。倾斜坡度 自定。 （4）测试时，要求小车先充电、放电运行数次。保证测试时，小车无预先额外储能。以 保证测试公平性。正式测试允许运行两次，取最好成绩记录。违规车辆不予测试。 （5）无线充电电动车是一个比较复杂的工程问题，通过提高充、放电效率，减轻车重， 优化电机驱动，适当选取超级电容（法拉电容）容量及路面倾斜角度 等，提高电动车的爬 升高度。 （6）通过设置直流稳压电源的输出电压为 5V，最大输出电流为
13、1A，确保发射器供电为 5V，电流不大于 1A。 （7）路面倾斜角度 可以采用具有角度测量功能 APP（如“指南针”）的手机，平放在斜 坡上测量。 2018年TI杯大学生电子设计竞赛 D 题：手势识别装置 1任务 基于 TI 公司传感芯片 FDC2214 设计制作一个手势识别装置，实现对猜拳游 戏和划拳游戏的判决。该装置也可以直接使用 FDC2214 EVM 板，要求所使用的 FDC2214 芯片或者 EVM 板不得超过 2 块。 装置具有训练和判决两种工作模式。在判决模式下实验装置能对指定人员进 行猜拳游戏和划拳游戏的判决。这里猜拳游戏的判决是指对手势比划“石头” 、 “剪刀”和“布”的判定
14、，划拳游戏的判定是指手势比划“1” 、 “2” 、 “3” 、 “4” 和“5”的判定。在训练模式下能对任意人员进行猜拳游戏和划拳游戏的手势训 练，经过有限次训练后，能进行正确的猜拳游戏和划拳游戏的手势判决。 2要求 （1） 装置工作在判决模式下， 能对参赛者指定人员进行猜拳判决， 给出手势 “石头” 、 “剪刀”和“布”的准确判决，要求每一次判决的时间不大于 1 秒。 （18 分） （2） 装置工作在判决模式下， 能对参赛者指定人员进行划拳判决， 给出手势 “1” 、 “2” 、 “3” 、 “4”和“5”的准确判决，要求每一次判决的时间不大于 1 秒。 （28 分） （3） 装置工作在训练模式下， 对任意测试者进行猜拳的手势训练， 每种动作 训练次数不大于 3 次，总的训练时间不大于 1 分钟；然后切换工作模式到判决模 式， 对被训练的人员进行猜拳判决， 要求每一次判决的时间不大于 1 秒。（21 分） （4）装置工作在训练模式下，对任意测试者进行划拳的手势训练，每种动 作训练次数不大于 3 次，总的训练时间不大于 2 分钟；然后切换工作模式到判 决模式，对被训练的人员进行划拳判决，要求每一次判决的时间不大于 1 秒。 （29 分） （5）其他。 （ 4 分） （6）设计报告。 （20 分）
