电子竞赛控制类题型王建.docx
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电子竞赛控制类题型王建
1水位监测与控制装置
1.1任务
设计并制作一个水位监测与控制装置，示意图如下图所示。
图1水位监测与控制装置框图
1.2要求
1.基本要求
（1）通过键盘可以设定B瓶里的液位（0-25cm内的任意值），并通过控制电磁阀（或类似于电磁阀的装置）使B瓶的液位达到设定值。
（2）液位误差不超过±0.3cm。
（3）液位超过25cm或液位低于2cm时发出警报。
（4）显示器能实时显示当前液位状态和瓶内液体重量，以及阀门状态。
2.发挥部分
设计并制作一个由主站控制8个从站的有线监控系统。
8个从站中，只有一个从站是按基本要求制作的一套液位监控装置，其它从站为模拟从站（仅要求制作一个模拟从站）。
（1）全国大学生电子设计竞赛主站功能
①具有所有基本要求里的功能。
②可显示从站传输过来的从站号和液位讯息，可控制从站液位。
③在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的液位讯息。
④收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相应的从站号；可自动调整从站液位为20cm。
（2）全国大学生电子设计竞赛从站功能
①能输出从站号、液位讯息和报警信号；从站号可以任意设定。
②接收主站设定的液位控制信息并显示。
③对异常情况进行报警和自动调整。
（3）主站和从站间的通信方式不限，通信协议自定，但应尽量减少信号传输线的数量。
（4）其它。
1.3说明
（1）电磁阀类型不限或采用类似装置替代，其安装位置及安装方式自定。
（2）储液和受液瓶可用2.25升可乐瓶（透明容器、容器中为无色透明液体）。
（3）测试时，仅提供医用移动式点滴支架，其高度约1.8m，也可自带支架；测试所需其它设备自备。
2角度传感器简单应用系统
2.1任务
设计制作一个角度传感器应用系统，该系统能倾斜显示角度值，控制倾斜角度，保持水平等功能，系统如图1。
图1角度传感器应用系统框图
2.2要求
1.基本要求
（1）具有时时显示角度值的功能（精度千分之一）；
（2）用键盘输入角度，通过控制部分（如电机）按输入角度完成倾斜动作。
2.发挥部分
（1）使屏幕显示与倾斜联动，如图2；
图2屏幕显示与倾斜联动示意图
（2）使平衡板部分始终保持水平（粗黑线部分为平衡板），如图3；
图3实物示意图
（3）其他
2.3说明
（1）基本功能a时可以显示左倾，右倾；
（2）基本功能b时可以完成左倾、右倾；
（3）基本功能b和保持平衡时，时时显示角度值精度可十分之一；
（4）角度传感器可测量范围大于等于15度。
3简易智能液体加注装置
3.1任务
设计并制作一个简易智能液体加注装置，其参考结构示意图如图1所示。
水杯可用纸杯。
图1实物结构示意图
3.2要求
1.基本要求
（1）从A号杯开始，依次向A、B、C、D、E、F号纸杯内加注水，使纸杯中的水达到指定量；
（2）纸杯中水的多少由键盘输入，范围为0～20ml，误差不大于0.1ml；
（3）在不同纸杯内的水量应不同；
（4）加注完成后小车回到A号杯位置，并给出声光报警。
2.发挥部分
（1）当原纸杯中有水且水量少于设定的量时，则只加入所缺少的部分；
（2）当原纸杯中有水且水量大于设定的量时，则从纸杯中把多余的水抽走；
（3）当水桶中的水量过少时（高度小于0.5cm），能够给出报警；
（4）其他。
3.3说明
（1）题图仅供参考，可以不采用天桥、天车的形式，能完成液体加注即可；
（2）容器可不采用纸杯，但容积必须足够，以使加液量能达到20ml。
4承载平台平衡调整系统
4.1任务
设计并制作一个承载平台平衡调整系统。
该承载平台由多条腿支撑，并能承受一定重量的载重。
通过调整支撑腿的伸缩来调整平台的水平和倾斜。
平台为长方形，宽度尺寸不小于25cm，长宽比例不小于1.4。
4.2要求
1．基本要求
（1）能同时检测平台长边和宽边的倾角，并显示；
（2）能设置平台沿宽边倾斜，倾斜度≤20°，精度<3°；
（3）平台沿宽边在20°内倾斜时，能在15秒内调平，调平精度<3°；
（4）能设置平台沿长边倾斜，倾斜度≤20°，精度<3°；
（5）平台沿长边在20°内倾斜时，能在15秒内调平，调平精度<3°；
（6）平台能承载500克重的物体，且可在平台上任意放置。
2．发挥部分
（1）可设置沿任意方向倾斜，倾斜度≤20°，精度<3°；
（2）平台沿任意方向在20°内倾斜时，能在15秒内调平，调平精度<3°；
（3）在上述两项基础上，倾斜度提高到30°，精度提高到1°，调整时间缩短至8秒（三个指标可分别完成）；
（4）平台能承载1000克重的物体；
（5）在地面不平（地面倾斜超过10°）的情况下，完成上述四个项目；
（6）其它。
4.3说明
不得使用成品调整机构和模块。
5数据采集与传输系统
5.1任务
设计制作一个用于8路模拟信号采集与单向传输系统。
系统方框图参见图1。
5.2要求
1．基本要求
（1）被测电压为8路0～5V分别可调的直流电压。
系统具有在发送端设定8路顺序循环采集与指定某一路采集的功能；
（2）采用8位A/D变换器；
（3）采用3dB带宽为30kHz～50kHz的带通滤波器（带外衰减优于35dB/十倍频程）作为模拟信道；
（4）调制器输出的信号峰-峰值Vspp为0～1V可变，码元速率16K波特（码元/秒）；制作一个时钟频率可变的测试码发生器（如0101…码等），用于测试传输速率；
（5）在接收端具有显示功能，要求显示被测路数和被测电压值。
2．发挥部分
（1）设计制作一个用伪随机码形成的噪声模拟发生器，伪随机码时钟频率为96kHz，周期为127位码元，生成多项式采用
。
其输出峰-峰值
为0～1V连续可调；
（2）设计一个加法电路，将调制器输出
与噪声电压
相加送入模拟信道。
在解调器输入端测量信号与噪声峰-峰值之比（
），当其比值分别为1、3、5时，进行误码测试。
测试方法：
在8路顺序循环采集模式下，监视某一路的显示，检查接收数据的误码情况，监视时间为1分钟；
（3）在（
）=3时，尽量提高传输速率，用上述第
（2）项的测试方法，检查接收数据的误码情况；
（4）其它（如自制用来定量测量系统误码的简易误码率测试仪，其方框图见图2）。
6自动控制升降旗系统
6.1任务
设计一个自动控制升降旗系统，该系统能够自动控制升旗和降旗，升旗时，在旗杆的最高端自动停止；降旗时，在最低端自动停止。
自动控制升降旗系统的机械模型如图所示。
旗帜的升降由电动机驱动，该系统有两个控制按键，一个是上升键，一个是下降键。
图1实物结构示意图
6.2要求
1．基本要求
（1）按下上升按键后，国旗匀速上升，同时流畅地演奏国歌；上升到最高端时自动停止上升，国歌停奏；按下下降按键后，国旗匀速下降，降旗的时间不放国歌，下降到最低端时自动停止；
（2）能在指定的位置上自动停止；
（3）为避免误动作，国旗在最高端时，按上升键不起作用；国旗在最低端时，按下降键不起作用；
（4）升降旗的时间均为43秒钟，与国歌的演奏时间相等，同时，旗从旗杆的最下端上升到顶端。
降旗不演奏国歌，同时，旗从旗杆的最上端下降到底端；
（5）数字即时显示旗帜所在的高度，以厘米为单位，误差不大于2厘米。
2.发挥部分
增设一个开关，由开关控制是否是半旗状态，该状态由一发光二极管显示。
（1）半旗状态（根据《国旗法》）。
升旗时，按上升键，奏国歌，国旗从最低端上升到最高端之后，国歌停奏，然后自动下降到总高度的2/3高度处停止；降旗时，按下降键，国旗先从2/3高度处上升到最高端，再自动从最高端下降到底之后自动停止，国歌停奏；
（2）不论旗帜是在顶端还是在底端，关断电源之后重新合上电源，旗帜所在的高度数据显示不变；
（3）要求升降旗的速度可调整，旗杆高度不变的情况下，升降旗时间的调整范围是30—120秒钟，步进1秒。
此时国歌停奏；
（4）具有无线遥控升、降旗及停止功能。
6.3说明
旗帜用大于100克的重物代替。
7水温控制系统
7.1任务
设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。
水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。
7.2要求
1．基本要求
（1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃；
（2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃；
（3）用十进制数码管显示水的实际温度。
2．发挥部分
（1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量；
（2）温度控制的静态误差≤0.2℃；
（3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。
7.3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，测试方法与数据，对测试结果的分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
减小调节时间和超调量
20
温度控制的静态误差≤0.2℃
10
实现打印曲线功能
10
特色与创新
10
8防火防盗报警系统
8.1任务
设计并制作一套防火防盗报警系统。
系统结构如图1所示。
图1系统结构图
8.2具体指标与分值（理论设计满分100分）
任务
要求
分值
基本部分
整个系统供由两节1.5V电池提供（系统所需其他电压可设计电压变换电路产生）。
10
系统具有温度检测功能，温度检测范围-20℃～150℃，且温度报警值根据实际情况可在-10℃～+120℃内设定。
15
系统具有烟雾和振动检测功能，且根据实际情况可设定报警值。
10
系统具有人体红外检测功能，检测距离大于5米。
10
系统具有声光报警功能。
5
发挥部分
系统具有语音报警功能，能说明各种报警情况。
20
系统具有红外遥控功能，遥控距离大于5米，能对各种报警进行相应的屏蔽。
20
其它（附加功能、低功耗、性价比等）。
10
8.3说明
（1）设计方案中不能使用单片机、可编程逻辑器件等可编程器件；
（2）设计报告中应给出主要设计过程及各元器件参数及型号；
（3）理论设计部分成绩由设计报告和现场答辩综合评定。
9液体转移监控装置
9.1任务
设计并制作一个液体转移监控装置，示意图如下图所示。
图1系统结构示意图
放置两个盛水容器，分别为A容器和B容器，A容器盛有足量的水，B容器为空，底部中心挖一个出水圆孔。
从A容器转移水到B容器，使B容器中的水的重量达到预设值，并保持该状态60秒钟。
9.2要求
1.基本要求
（1）制作一个数显装置，当系统开始执行抽水任务时，能实时显示B容器中水的重量和任务执行时间，任务结束后，计时停止；
（2）通过键盘任意设定转移到B容器中的水的重量，设定范围为500克～1000克，调整时间范围为≤3分钟；
（3）B容器中的水达到预设值后，保持该状态60秒钟。
要求能发出短暂的声音提示信号；
（4）控制误差范围为
10克。
2.发挥部分
设计并制作一个主站监控系统。
（1）主站能预设应转移到B容器中水的重量值，并控制系统运行；
（2）B容器中的水临近溢出时启动报警，并停止系统运行；
（3）主站能实时显示B容器中水的重量变化曲线；
（4）其它。
9.3说明
（1）控制泵类型及水重量的测量方法不限，其装置安装位置及安装方式自定；
（2）A容器大小不限，能够装入足够的水即可，B容器为3.3升矿泉水桶；
（3）B容器底部中心制作一个直径≥3毫米的圆孔；
（4）现场控制不能用系统机；水的重量预设值由评委当场给出。
10多点环境监测模拟装置
10.1任务
设计并制作一个多点环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息（或压力、湿度、速度）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）。
10.2要求
1．基本要求
（1）制作2个探测节点。
探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B～11111111B。
探测节点能够探测其环境温度和光照等信息。
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。
探测节点采用两节1.5V干电池串联，单电源供电。
（2）制作1个监测终端，用外接单电源供电。
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。
探测
节点A
┇
┇
监测
终端
探测
节点B
图1探测节点分布示意图
（3）多点环境监测模拟装置的探测时延不大于2s，监测与探测节点连线的距离D不小于100cm。
在10～100cm距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信。
2．发挥部分
（1）每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2所示。
即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B之间的探测距离D+D1。
该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。
D
图2节点转发功能示意图
D1
探测
节点B
探测
节点A
（2）在监测终端电源供给功率≤1W，多点环境监测模拟装置探测时延不大于3s的条件下，使探测距离D+D1达到150cm。
（3）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。
各探测节点应预留干电池供电电流的测试端子。
（4）其他。
10.3说明
（1）监测终端和探测节点所用同轴电缆。
监测终端和探测节点不得使用除规定外的其他耦合方式。
光照有无的变化，采用遮挡光电传感器的方法实现。
（2）发挥部分须在基本要求的探测时延和探测距离达到要求的前提下实现。
（3）测试各探测节点的功耗采用图2所示的节点分布图，保持距离D+D1=150cm，通过测量探测节点A干电池供电电流来估计功耗。
电流测试电路见图3。
图中电容C为滤波电容，电流表采用3位半数字万用表直流电流档，读正常工作时的最大显示值。
如果D+D1达不到150cm，此项目不进行测试。
（4）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。
10.4评分标准
设计报告
项目
主要内容
满分
系统方案
多点环境监测模拟装置总体方案设计
4
理论分析与计算
发送电路分析
接收电路分析
6
电路与程序设计
发送电路设计计算
接收电路设计计算
总体电路图
工作流程图
9
测试方案与测试结果
调试方法与仪器
测试数据完整性
测试结果分析
6
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
5
总分
30
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
15
完成第（3）项
10
其他
5
总分
50
11多路数据采集系统
11.1设计任务
设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下：
主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。
具体设计任务是：
（1）现场模拟信号产生器。
（2）八路数据采集器。
（3）主控器。
11.2设计要求
1．基本要求
（1）现场模拟信号产生器：
自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz～2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。
（2）八路数据采集器：
数据采集器第1路输入自制1～5V直流电压，第2～7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。
将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
（3）主控器：
主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。
采集方式包括循环采集（即1路、2路8路、1路）和选择采集（任选一路）二种方式。
显示部分能同时显示地址和相应的数据。
2．发挥部分
（1）利用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系；
（2）尽可能减少传输线数目；
（3）其它功能的改进（例如：
增加传输距离，改善显示功能）。
11.3评分意见
项目
满分
基本要求
方案设计与论证、理论计算与分析、电路图
30
实际完成情况
50
总结报告
20
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
10
升级会员 