中国矿业大学-学年度电子设计大赛题目+1206

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1、1选题说明：参赛的同学（本科生和研究生）可以从以下参考题目 AE 中挑选任意一道作为选题，一旦选择不可更改。同时为了鼓励创新，也可以自己另外拟题，并统一定为“H 题”。参考题目和自拟题目分开评奖。数控直流电流源（A 题）一、任务设计并制作数控直流电流源。输入交流 200240V，50Hz；输出直流电压10V。其原理示意图如下所示。二、要求1.基本要求（1）输出电流范围：200mA2000mA；（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+10 mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在 10V 以内变化时，要求输出

2、电流变化的绝对值输出电流值的 1+10 mA； （5）纹波电流2mA；（6）自制电源。2.发挥部分（1）输出电流范围为 20mA2000mA，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 10V 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；键盘 控制器 电流源 负载显示器电 源2（4）纹波电流0.2mA；（5）其他。三、评分标准项目 分数设计报告 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

3、据及测试结果分析。20基本要求 实际完成情况 50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发挥部分小计 50总计 120四、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。简易旋转倒立摆及控制装置（B 题）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

4、，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。3二、要求1基本要求（1）摆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。2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

5、 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 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。项目报告要求 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 5电路与程序设计 电路设计程序结构与设计 6测试方案与结果 测试方案测试结果与分析 4结构及规范性 摘要、设计报告正文的结构及图表规范性 3设计报告小计 20基本要求 实际制作情况 50完成第（1）项 10完成第（2）项 10完成第（3）项 15特色与创新 15发挥部分小计 50总分 120416*32 的

6、 LED 点阵屏（C 题）一、任务设计并制作一个 LED 点阵显示屏。二、要求1、基本要求（1）基本稳定的显示的汉字。（2）可以实现多种字体的灵活显示，并且尽可能多的显示汉字。（3）可以用按键来控制显示内容。2发挥部分（1）可以根据光强自动调整点阵屏的亮度。（2）可以用三原色点阵屏模块来实现以上要求。（3）通过触摸来改变显示的内容。项目报告要求 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 5电路与程序设计 电路设计程序结构与设计 6测试方案与结果 测试方案测试结果与分析 4结构及规范性 摘要、设计报告正文的结构及图表规范性 3设计报告小计 20基本要求 实际

7、制作情况 50完成第（1）项 10完成第（2）项 10完成第（3）项 15特色与创新 15发挥部分小计 50总分 1205温度自动控制系统(D 题)一、任务设计并制作一个温度自动控制系统，控制一封闭木盒内的温度（其内空间为 100mm100mm100mm）。在木盒左侧面的中间开一个安装半导体致冷器件的窗口（尺寸与致冷器件一致），致冷器件的外侧面涂敷导热硅脂并加散热片, 致冷器件的内侧面也允许加散热片,但厚度不能超过 20mm；在木盒顶部的中间钻两个小孔，其中一个用于插入温度自动控制单元的温度传感器，另一个用于盒内温度的检测；在木盒右侧面采用透明有机玻璃，以便观察。其系统的示意图如图 1 所示。

8、图 1 温度自动控制系统示意图二、要求1.基本要求（1）温度可调节范围为 535，最小设定分度为 1。（2）具有温度显示功能，分辨率为 0.1。（3）当温度达到某一设定值并稳定后，盒内温度的波动控制在2以内。要求温度调控达到稳定状态时，必须给出声或光提示信号。（4）当设定的调节温差为 15时, 要求达到稳定状态的调节时间小于等致冷器件散热片100mm100mm温度传感器温度检测孔60mm 40mm有机玻璃面温度自动控制单元 6于 3 分钟，稳定状态下的温度波动在2以内。 2. 发挥部分 （1）当温度达到某一设定值并稳定后，盒内温度的波动控制在1以内。（2）当设定的调节温差为 15时, 尽量减少

9、达到稳定状态的调节时间，并要求超调量不超过 3，稳定状态下的温度波动在1以内。 （3）能记录并实时显示温度调节过程的曲线, 显示的误差绝对值小于 2。（4）其他。 三、说明（1）木盒的材料采用厚度小于 10mm 的木板。（2）采用陶瓷平板型半导体致冷器件实现制冷或加热，如果单片功率不够允许多片串联。（3）盒内温度检测采用具有温度测量功能的数字万用表（测评时自带）。（4）当温度达到稳定状态的提示信号出现后立即检测调控的温度值，每次检测时间延续 60s，以记录温度波动的最大值。（5）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、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给

10、出。四、评分标准项目报告要求 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 5电路与程序设计 电路设计程序结构与设计 6测试方案与结果 测试方案测试结果与分析 4结构及规范性 摘要、设计报告正文的结构及图表规范性 3设计报告小计 20基本要求 实际制作情况 50完成第（1）项 10完成第（2）项 10发挥部分完成第（3）项 157完成第（4）项 15小计 50总分 1208低频功率放大器 (E 题)一、任务设计并制作一个低频功率放大器，要求末级功放管采用分立的大功率 MOS晶体管。二、要求1基本要求（1）当输入正弦信号电压有效值为 5mV 时，在 8 电阻负载

11、（一端接地）上，输出功率5W，输出波形无明显失真。（2）通频带为 20Hz20kHz。（3）输入电阻为 600。（4）输出噪声电压有效值 V0N5mV。（5）尽可能提高功率放大器的整机效率。（6）具有测量并显示低频功率放大器输出功率(正弦信号输入时)、直流电源的供给功率和整机效率的功能，测量精度优于 5%。2. 发挥部分（1）低频功率放大器通频带扩展为 10Hz50kHz。（2）在通频带内低频功率放大器失真度小于 1%。（3）在满足输出功率5W、通频带为 20Hz20kHz 的前提下,尽可能降低输入信号幅度。（4）设计一个带阻滤波器，阻带频率范围为 4060Hz。在 50Hz 频率点输出功率衰

12、减6dB。（5）其他。三、说明1.不得使用 MOS 集成功率模块。2本题输出噪声电压定义为输入端接地时，在负载电阻上测得的输出电压，测量时使用带宽为 2MHz 的毫伏表。93.本题功率放大电路的整机效率定义为：功率放大器的输出功率与整机的直流电源供给功率之比。电路中应预留测试端子，以便测试直流电源供给功率。4.发挥部分（4）制作的带阻滤波器通过开关接入。5.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、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。四、评分标准项目 分数系统方案 4电压放大电路设计输出级电路设计带阻滤波器设计显示电路设计8总体电路图；工作流程图 3调

13、试方法与仪器测试数据完整性测试结果分析3摘要、设计报告正文的结构图表的规范性 2设计报告小计 20基本要求 实际制作完成情况 50完成第（1 ）项 10完成第（2 ）项 10完成第（3 ）项 15完成第（4 ）项 10其他 5发挥部分小计 50总计 12010红外光通信装置（F 题）一、任务设计并制作一个红外光通信装置。二、要求1基本要求（1）红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为 2m，如图 1 所示。（2）传输的语音信号可采用话筒或 3.5mm 的音频插孔线路输入，也可由低频信号源输入；频率范围为 3003400Hz。（3）接收的声音应无

14、明显失真。当发射端输入语音信号改为 800Hz 单音信号时，在 8 电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于 0.4V。不改变电路状态，减小发射端输入信号的幅度至 0V，采用低频毫伏表（低频毫伏表为有效值显示，频率响应范围低端不大于 10Hz、高端不小于 1MHz）测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于 0.1V。如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试。（4）当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。2发挥部分（1）增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。数字信号传输时延不超过 10s。温度测量误差不超过 2。语音信号和数字信号能同时传输。（

15、2）设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向 90，延长通信距离 2m，如图 2 所示。语音通信质量要求同基本要求（3）。11中继转发节点采用 5V 直流单电源供电，电路见图 3。串接的毫安表用来测量其供电直流电流。（3）在满足发挥部分（2）要求的条件下，尽量减小中继转发节点供电电流。（4）其他。三、说明1本装置的通信信道必须采用红外光信道，不得使用其他通信装置。发射端及转发节点必须采用分立的红外发光管作为发射器件，安装时需外露发光管，以便检查。不得采用内部含有现成通信协议的红外光发射芯片或模块。2中继转发节点除外接的单 5V 供电电源外，不得使用其他供电装置（如电池、超级电容等）

16、。3测试时，自备 MP3 或录音机及音频连接线。四、评分标准12项目报告要求 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 5电路与程序设计 电路设计程序结构与设计 6测试方案与结果 测试方案测试结果与分析 4结构及规范性 摘要、设计报告正文的结构及图表规范性 3设计报告小计 20完成第（1）项 25完成第（2）项 5完成第（3）项 15完成第（4）项 5基本要求小计 50完成第（1）项 10完成第（2）项 10完成第（3）项 15完成第（4）项 15发挥部分小计 50总分 120自选题目（G 题）鼓励创新设计，单独评奖。作品充分体现创新性、综合性、节能性、高性价比等特点。