2013全国电子设计大赛 题目

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1、A - 1 / 3 2013年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 （1）9月4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）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制 作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参

2、赛队员必须迴避，对违纪参赛队 取消评审资格。 （6）9月7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。 单相单相 ACAC- -DCDC 变换变换电路电路（A A 题）题） 【本科【本科组】组】 一、任务一、任务 设计并制作如图 1 所示的单相 AC-DC 变换电路。输出直流电压稳定在 36V，输出电流额定值为 2A。 RL220VAC-DCIO变压器USISUO变换 电路图 1 单相 AC-DC 变换电路原理框图 二、要求二、要求 1. 基本要求基本要求 （1）在输入交流电压 Us=24V、输出直流电流 Io=2A 条件下，使输出直流电压Uo=36V0.1V。 （2）当

3、 Us=24V，Io在 0.2A2.0A 范围内变化时，负载调整率 SI 0.5%。 （3）当 Io=2A，Us在 20V30V 范围内变化时，电压调整率 SU 0.5%。 （4）设计并制作功率因数测量电路，实现 AC-DC 变换电路输入侧功率因数的测量，测量误差绝对值不大于 0.03。 （5）具有输出过流保护功能，动作电流为 2.5A0.2A。 A - 2 / 3 2. 发挥部分发挥部分 （1）实现功率因数校正，在 Us=24V，Io=2A，Uo=36V 条件下，使 AC-DC 变换电路交流输入侧功率因数不低于 0.98。 （2）在 Us=24V，Io=2A，Uo=36V 条件下，使 AC-

4、DC 变换电路效率不低于 95%。 （3）能够根据设定自动调整功率因数，功率因数调整范围不小于 0.801.00，稳态误差绝对值不大于 0.03。 （4）其他。 三、说明 1. 图 1 中的变压器由自耦变压器和隔离变压器构成。 2.题中交流参数均为有效值，AC-DC 电路效率 ，其中 ， 。 3. 本题定义： （1）负载调整率o2o1 I o1100%UUSU，其中 Uo1为 Io=0.2A时的直流输 出 电 压 ， Uo2为 Io=2.0A 时 的 直 流 输 出 电 压 ； （ 2 ） 电 压 调 整 率o 2o 1 U100%36UUS， Uo1为 Us =20V时的直流输出电压，Uo2

5、为 Us =30V时的直流输出电压。 4. 交流功率和功率因数测量可采用数字式电参数测量仪。 5. 辅助电源由 220V 工频供电，可购买电源模块（亦可自制） ，作为作品的组成部分。测试时，不再另行提供稳压电源。 6. 制作时须考虑测试方便，合理设置测试点，参考图 1。 os100%P Poo oPU Iss sPU IA - 3 / 3 四、评分标准 项项 目目 主要内容主要内容 满满 分分 设计设计 报告报告 方案论证 比较与选择 方案描述 3 理论分析与计算 提高效率的方法 功率因数调整方法 稳压控制方法 6 电路与程序设计 主回路与器件选择 控制电路与控制程序 保护电路 6 测试方案与

6、测试结 果 测试方案及测试条件 测试结果及其完整性 测试结果分析 3 设计报告结构及规 范性 摘要、设计报告正文结构、公式、 图表的规范性 2 总分总分 2 20 0 基本基本 要求要求 完成（1） 8 完成（2） 12 完成（3） 12 完成（4） 12 完成（5） 6 总分总分 50 发挥发挥 部分部分 完成（1） 15 完成（2） 15 完成（3） 15 其他 5 总分总分 50 B 1/ 4 2013 年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 （1）9 月 4 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

7、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）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设 计制作，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）9 月 7 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。 四旋翼四旋翼自主自主飞行器飞行器（B 题）题） 【本科题】【本

8、科题】 一、任务一、任务 设计并制作一架四旋翼自主飞行器。飞行区域俯视图和立体图分别如图 1 和图 2 所示。 图 1 飞行区域俯视图（图中单位：cm） 300 500 1 米示高线 100 A 区 B 区 100 75 75 70 70 75 指示线 75 150 10 4 150 150 指示线 指示线 20 20 B 2/ 4 图 2 飞行区域立体图（图中单位：cm） 二、要求二、要求 1. 1. 基本要求基本要求 （1）四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图 1 所示的 A 区，一键式启动飞行器起飞； 飞向 B 区， 在 B 区降落并停机； 飞行时间不大于 45s。 （2）飞行器摆放

9、在 B 区，一键式启动飞行器起飞；飞向 A 区，在 A 区降落并停机；飞行时间不大于 45s。 2. 2. 发挥部分发挥部分 （1）飞行器摆放在 A 区，飞行器下面摆放一薄铁片，一键式启动，飞行器拾取薄铁片并起飞。 （2）飞行器携带薄铁片从示高线上方飞向 B 区，并在空中将薄铁片投放到B 区；飞行器从示高线上方返回 A 区，在 A 区降落并停机。 （3）以上往返飞行时间不大于 30s。 （4）其他。 三、评分标准三、评分标准 项目项目 主要内容主要内容 满分满分 设计设计 报告报告 系统方案 方案比较，方案描述 3 设计与论证 控制方法描述与参数计算 5 电路与程序设 计 系统组成，原理框图与

10、各部分电路图， 系统软件与流程图 6 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 3 100 300 250 200 250 示高线 B 3/ 4 测试结果分析 设计报告结构 及规范性 摘要 正文结构完整性 图标的规范性 3 小计小计 20 基本要求基本要求 完成（1） 25 完成（2） 25 小计小计 50 发挥发挥 部分部分 完成（1） 3 完成（2） 32 完成（3） 10 其他 5 小计小计 50 四、四、说明：说明： 1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。 2飞行器控制板的 MCU 必须使用组委会统一下发的 R5F100LEA，必须安装在明显位

11、置，以便检查。 3飞行器可自制或外购，带防撞圈，外形尺寸（含防撞圈）限定为：长度50cm，宽度50cm。飞行器机身必须标注参赛队号。 4薄铁片为边长 4cm 的正方形，厚度0.05cm。 5飞行区域地面为白色；A 区、B 区形状大小相同，由直径 20cm 黑色实心圆和直径 75cm 的同心圆组成，同心圆虚线线宽小于 0.1cm；引导线宽度 4cm，可用黑色胶带；示高线为直径 0.50.8cm 的黑色电缆线，横向悬挂于飞行区中间，距地高 100cm。飞行区域不得额外设置任何标识、引导线或其他装置。 6允许测试 2 次，每次测试全程不得更换电池。两次测试之间允许更换电池，更换电池时间小于 2 分钟

12、。 7飞行器不得遥控，飞行过程中不得人为干预。 8飞行器飞行期间，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。 9飞行器起飞，距地面高度 10cm 以上视为飞离地面。 10一键式启动是指飞行器摆放在 A 区或 B 区后，只允许按一个键启动。如有飞行模式设置应在飞行器摆放在 A 区或 B 区前完成。 11为保证安全，可沿飞行区域四周架设安全网（长 500cm，宽 300cm，高200cm） ，顶部无需架设。若安全网采用排球网、羽毛球网时可由顶向下悬挂不必触地，不得影响视线。安装示意图如图 3 所示。 B 4/ 4 图 3 飞行区域安全网示意

13、图 示高线 C 1 / 3 2013 年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 （1）9 月 4 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）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制 作，不得以任何方式与他人

14、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）9 月 7 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。 简易简易旋转倒立摆旋转倒立摆及及控制控制装置装置（C C 题题 ） 【本科组】【本科组】 一、任务 设计并制作一套简易旋转倒立摆及其控制装置。旋转倒立摆的结构如图 1 所示。电动机 A 固定在支架 B 上，通过转轴 F 驱动旋转臂 C 旋转。摆杆 E 通过转轴 D 固定在旋转臂 C 的一端， 当旋转臂 C 在电动机 A 驱动下作往复旋转运动时，带动摆杆 E 在垂直于旋转臂 C 的平面作自由旋转。 二、要求 1基本要求基本要求 （1）摆

15、杆从处于自然下垂状态（摆角 0）开始，驱动电机带动旋转臂作往复旋转使摆杆摆动，并尽快使摆角达到或超过-60 +60； （2）从摆杆处于自然下垂状态开始，尽快增大摆杆的摆动幅度，直至完成圆周运动； （3）在摆杆处于自然下垂状态下，外力拉起摆杆至接近 165位置，外力撤除同时，启动控制旋转臂使摆杆保持倒立状态时间不少于 5s；期间旋转臂的转动角度不大于 90。 图 1 旋转倒立摆结构示意图 C 2 / 3 2发挥部分发挥部分 （1）从摆杆处于自然下垂状态开始，控制旋转臂作往复旋转运动，尽快使摆杆摆起倒立，保持倒立状态时间不少于 10s； （2）在摆杆保持倒立状态下，施加干扰后摆杆能继续保持倒立或

16、2s 内恢复倒立状态； （3）在摆杆保持倒立状态的前提下，旋转臂作圆周运动，并尽快使单方向转过角度达到或超过 360； （4）其他。 三、说明 1旋转倒立摆机械部分必须自制，结构要求如下：硬质摆杆 E 通过转轴 D 连接在旋转臂 C 边缘，且距旋转臂 C 轴心距离为 20cm5cm；摆杆的横截面为圆形或正方形，直径或边长不超过 1cm，长度在 15cm5cm 范围内；允许使用传感器检测摆杆的状态，但不得影响摆杆的转动灵活性；图 1 中支架 B 的形状仅作参考， 其余未作规定的可自行设计结构； 电动机自行选型。 2摆杆要能够在垂直平面灵活旋转，检验方法如下：将摆杆拉起至水平位置后松开，摆杆至少能够自由摆动 3 个来回。 3除电动机 A 之外，装置中不得有其