滨州学院大学生电子设计竞赛赛题.docx

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滨州学院大学生电子设计竞赛赛题

2013年滨州学院大学生电子设计竞赛赛题

A题LED线阵显示屏设计

一、任务：

利用视觉暂留特性设计并制作一个基于13点线阵LED模块的显示屏，其系统结构如图1所示。

在控制器的管理下，由13个LED组成的LED线阵模块绕中心轴旋转，如图1所示；13个LED按照一定规律闪烁，显示一个“工”字，其显示规律如图2所示（其中，黑色表示灯亮，白色表示灯暗，实际上是对汉字进行了扫描）。

图1LED点阵书写显示屏总体结构示意图

图2显示工字时LED的亮暗规律示意图

二、要求：

1．要求电机转速可调，通过调整电机速度，显示一个“工”字；

2．LED线阵显示屏显示“电子”两个字；

3．LED线阵显示屏显示字母“I”，并不断进行旋转；

4．LED线阵显示屏首先显示“电”字，然后逐行改变，逐渐变为“子”字；

5．LED线阵显示屏模仿交通绿色交通灯中的小人走路，缓慢按小人方向前行。

B题公交车载人数统计系统

一、任务

设计并制作一个车载人数统计系统。

二、要求

1．人数采集统计功能

公交车在各个停靠站点上下车的人数都能精确无误地被系统记录；

2．数据存储功能

每个公交车停靠站点以及该站点的客流量为一对一记录保存，以便公交公司工作人员分析各站点的客流量，合理的制定相应的运营计划；

3．数据传输功能

车载人数统计系统可以将各个公交停靠站点的客流量数据通过有线或者无线方式传输给计算机；

4．要求采用低功耗的430单片机。

C题激光枪自动射击装置

一、任务

设计一个能够控制激光枪击发、自动报靶及自动瞄准等功能的电子系统。

该系统由激光枪及瞄准机构、胸环靶、弹着点检测电路组成，其结构见图1。

图1简易自动报靶装置示意图

二、要求

1．用激光笔改装激光枪，激光枪可受电路控制发射激光束，激光束照射于胸环靶上弹着点的光斑直径＜5mm；激光枪与胸环靶间距离为3m。

2．激光枪固定在一机构上，可通过键盘控制激光枪的弹着点（用键盘设置激光束在靶纸上上下、左右移动一定距离）。

3．制作弹着点检测电路，通过摄像头识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，并显示弹着点的环数与方位信息。

其中环数包括：

10、9、8、7、6、5、脱靶；方位信息是指弹着点与10环区域的相对位置，包括：

中心、正上、正下、正左、正右、左上、左下、右上、右下。

详见图2-b。

图2-a胸环靶尺寸图2-b胸环靶环数及方位信息示意

三、说明

1．激光枪可以由市场上的激光笔改造，由电路控制击发；每次击发使光斑维持3～5s时间，但此期间不得移动光斑。

2．可采用步进电机、舵机或直流电机等机构对激光枪进行两维控制，以实现瞄准。

激光枪及相关机构可由支架支撑。

3．胸环靶是在不反光的白纸画有一组相距5cm的同心圆（线宽不超过1mm），最内圆环直径10cm，圆环内为10环区域，从最内环至最外环间分别为9、8、7、6、5环区域，最外环外为脱靶。

胸环靶上不允许设置摄像头以外的传感器。

4．当激光枪的弹着点落在胸环靶的环线上时，报靶时采取就高不就低的原则。

例如，弹着点在8环与9环之间的环线上时，则认为是9环。

5．在不影响靶纸上圆环线的前提下，允许在靶纸上做标记。

6．不限制摄像头及弹着点检测电路的安装位置，但应方便搬运与快速安装。

D题无线监测系统

一、任务

设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。

该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成（实际制作2个）。

监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个天线。

二、要求

1．制作2个探测节点。

探测节点能够探测其环境温度和光照信息。

温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃；光照信息仅要求测量光的有无。

2．制作1个监测终端。

探测节点分布示意图如图1所示。

监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。

3．无线环境监测模拟装置的探测时延不大于5s，监测终端天线与探测节点天线的距离D不小于10cm。

在0～10cm距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信。

三、说明

监测终端和探测节点所用天线为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕5圈制成。

线圈直径为（3.4±0.3）cm（可用一号电池作骨架）。

天线线圈间的介质为空气。

无线传输载波频率低于30MHz，调制方式自定。

监测终端和探测节点不得使用除规定天线外的其他耦合方式。

无线收发电路需自制，不得采用无线收、发成品模块。

光照有无的变化，采用遮挡光电传感器的方法实现。

E题便携式脉搏测试仪

一、任务

设计并制作一个便携式人体脉搏测试仪，该测试仪采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。

其系统框图如图1所示，其中A、B为2处信号观测点用于作品评测。

图1脉搏测试仪系统方框图

二、要求

1．设计制作光电脉搏探头，发射红外光或红光作为探测信号，照射到指尖等人体组织后，接收其透射或反射信号。

2．设计制作脉搏信号调理电路与信息处理电路，测量并显示被测人每分钟脉搏次数，以医学仪器产品同时测量值为对照，测量误差不大于±3次。

3．测试仪必须采用3.6V电池供电，并尽量降低待机电流与工作电流。

作品应留有电池供电电流测试点以便评测时测量功耗。

4．测试仪能在白天室内日常亮度环境下正常工作。

5．测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。

三、说明

1．本题只能使用一个控制器，

2．不允许使用光电发射接收器一体化成品。

3．光电脉搏检测的基本原理是：

随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之

改变。

当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大，这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。

利用波长600-1000nm的红光或红外发光二极管产生的光线照射到人体的手指尖、耳垂等部位，用装在该部位另一侧或同侧旁边的光电接收管来检测机体组织的透明程度，即可将搏动信息转换成电信号。

F题智多功能数字钟

一、任务

设计一个数字钟

二、要求

1.显示星期、时，分、秒功能；

2.能进行手动校时功能；

3.具有整点报时功能；

4.要求不能采用己有的时钟芯片和单片机进行编程，可以使用纯数字电路，建议采用可编程器件如FPGA或CPLD。

G题电动车跷跷板

一、任务

设计并制作一个电动车跷跷板，在跷跷板起始端A一侧装有可移动的配重。

配重的位置可以在从始端开始的200mm～600mm范围内调整，调整步长不大于50mm；配重可拆卸。

电动车从起始端A出发，可以自动在跷跷板上行驶。

电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示。

二、要求

1.电动车从起始端A出发，在30秒钟内行驶到中心点C附近；

2.60秒钟之内，电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态，保持

平衡5秒钟，并给出明显的平衡指示；

3.电动车从

（2）中的平衡点出发，30秒钟内行驶到跷跷板末端B处

（车头距跷跷板末端B不大于50mm）；

4.电动车在B点停止5秒后，1分钟内倒退回起始端A，完成整个行程；

5.在整个行驶过程中，电动车始终在跷跷板上，并分阶段实时显示电

动车行驶所用的时间。

三、说明

1．跷跷板长1600mm、宽300mm，为便于携带也可将跷跷板制成折叠形式。

2．跷跷板中心固定在直径不大于50mm的半圆轴上，轴两端支撑在支架上，并保证与支架圆滑接触，能灵活转动。

3．测试中，使用参赛队自制的跷跷板装置。

4．允许在跷跷板和地面上采取引导措施，但不得影响跷跷板面和地面平整。

5．电动车（含加在车体上的其它装置）外形尺寸规定为：

长≤300mm，宽≤200mm。

6．平衡的定义为A、B两端与地面的距离差d=∣dA-dB∣不大于40mm。

7．整个行程约为1600mm减去车长。

8．测试过程中不允许人为控制电动车运动。

H题点阵书写显示屏

一、任务

设计并制作一个基于32×32点阵LED模块的书写显示屏，其系统结构如图1所示。

在控制器的管理下，LED点阵模块显示屏工作在人眼不易觉察的扫描微亮和人眼可见的显示点亮模式下；当光笔触及LED点阵模块表面时，先由光笔检测触及位置处LED点的扫描微亮以获取其行列坐标，再依据功能需求决定该坐标处的LED是否点亮至人眼可见的显示状态（如图1中光笔接触处的深色LED点已被点亮），从而在屏上实现“点亮、划亮、反显、整屏擦除、笔画擦除、连写多字、对象拖移”等书写显示功能。

 图1 LED点阵书写显示屏系统结构示意图

二、要求

1．在“点亮”功能下，当光笔接触屏上某点LED时，能即时点亮该点LED，

并在控制器上同步显示该点LED的行列坐标值（左上角定为行列坐标原点）。

2．在“划亮”功能下，当光笔在屏上快速划过时，能同步点亮划过的各点

LED，其速度要求2s内能划过并点亮40点LED。

3．在“反显”功能下，能对屏上显示的信息实现反相显示（即：

字体笔画处

不亮，无笔画处高亮）。

4．在“整屏擦除”功能下，能实现对屏上所显示信息的整屏擦除。

三、说明

1．设计制作时所用LED点阵模块的发光颜色不限。

2．各种功能的切换方式自定，但应力求操作简便。

3．在各种功能的实际操作过程中，必要时可用按键或其他控制方式进行辅助。

例如，“连写多字”时，写完一字后用自定义控制方式存入该字并清屏，然后再写下一字。

4．系统应采用5V单电源供电。

5．设计制作时应在电路板上留有系统耗电参数的测试点。