电子设计方案.docx
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电子设计方案
模拟路灯控制系统（I题）
【高职高专组】
一、任务
设计并制作一套模拟路灯控制系统。
控制系统结构如图1所示，路灯布置如图2所示。
图1 路灯控制系统示意图
图2 路灯布置示意图（单位：
cm）
二、要求
1．基本要求
（1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。
（2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。
（3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：
当可移动物体M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达S点时（见图2），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。
（4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。
（5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。
2．发挥部分
（1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。
（2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。
（3）其它（性价比等）。
三、说明
1．光源采用1W的LED灯，LED的类型不作限定。
2．自制的LED驱动电源不得使用产品模块。
3．自制的LED驱动电源输出端需留有电流、电压测量点。
4．系统中不得采用接触式传感器。
5．基本要求（3）需测定可移动物体M上定位点与过“亮灯状态变换点”（S、B、S’等点）垂线间的距离，要求该距离≤2cm。
四、评分标准
项目
满分
设计
报告
方案比较与论证
方案描述
比较与论证
5
理论分析与设计
单元设计
系统设计
5
电路图和设计文件
完整性
规范性
5
测试数据与分析
系统测试
结果分析
5
总分
20
基本
要求
实际制作完成情况
50
发挥
部分
完成
（1）
15
完成
（2）
25
其它
10
总分
50
题目三简易无线电遥控系统
一、任务
设计并制作无线电遥控发射机和接收机。
1．无线电遥控发射机
2．无线电遥控接收机
二、要求
1．基本要求
（1）工作频率：
fo=6～10MHz中任选一种频率。
（2）调制方式：
AM、FM或FSK……任选一种。
（3）输出功率：
不大于20mW（在标准75Ω假负载上）。
（4）遥控对象：
8个，被控设备用LED分别代替，LED发光表示工作。
（5）接收机距离发射机不小于10m。
2．发挥部分
（1）8路设备中的一路为电灯，用指令遥控电灯亮度，亮度分为8级并用数码管显示级数。
（2）在一定发射功率下（不大于20mW），尽量增大接收距离。
（3）增加信道抗干扰措施。
（4）尽量降低电源功耗。
注：
不能采用现成的收、发信机整机。
三、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，理论计算与分析，电路图，测试方法与数据，结果分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项
12
完成第
（2）项
8
完成第（3）项
5
完成第（4）项
5
特色与创新
20
C题水温控制系统
一、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。
二、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。
三、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
C题自动往返电动小汽车
一、任务
设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽车。
允许用玩具汽车改装，但不能用人工遥控（包括有线和无线遥控）。
跑道宽度0.5m，表面贴有白纸，两侧有挡板，挡板与地面垂直，其高度不低于20cm。
在跑道的B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽的黑线，各段的长度如图1所示。
二、要求
1．基本要求
（1）车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线），到达终点线后停留10秒，然后自动返回起跑线（允许倒车返回）。
往返一次的时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）。
（2）到达终点线和返回起跑线时，停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差的测量值）。
（3）D～E间为限速区，车辆往返均要求以低速通过，通过时间不得少于8秒，但不允许在限速区内停车。
2．发挥部分
（1）自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）。
（2）自动记录、显示行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）。
（3）其它特色与创新。
三、评分标准
项目与指标
满分
基本要求
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，测试数据及测试结果分析。
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
25
完成第（3）项
10
四、说明
（1）不允许在跑道内外区域另外设置任何标志或检测装置。
（2）车辆（含在车体上附加的任何装置）外围尺寸的限制：
长度≤35cm，宽度≤15cm。
（3）必须在车身顶部明显标出车辆中心点位置，即横向与纵向两条中心线的交点。
简易智能电动车（E题）
一、任务
设计并制作一个简易智能电动车，其行驶路线示意图如下：
二、要求
1、基本要求
（1）电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），沿引导线到达B点。
在“直道区”铺设的白纸下沿引导线埋有1~3块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。
电动车检测到薄铁片时需立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。
（2）电动车到达B点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达C点（也可脱离圆弧引导线到达C点）。
C点下埋有边长为15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。
（3）电动车在光源的引导下，通过障碍区进入停车区并到达车库。
电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触。
（4）电动车完成上述任务后应立即停车，但全程行驶时间不能大于90秒，行驶时间达到90秒时必须立即自动停车。
2、发挥部分
（1）电动车在“直道区”行驶过程中，存储并显示每个薄铁片（中心线）至起跑线间的距离。
（2）电动车进入停车区域后，能进一步准确驶入车库中，要求电动车的车身完全进入车库。
（3）停车后，能准确显示电动车全程行驶时间。
（4）其它。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
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，测试数据及测试结果分析
50
实际完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
17
完成第（3）项
8
其它
10
四、说明
1、跑道上面铺设白纸，薄铁片置于纸下，铁片厚度为0.5～1.0mm。
2、跑道边线宽度5cm，引导线宽度2cm，可以涂墨或粘黑色胶带。
示意图中的虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上。
3、障碍物1、2可由包有白纸的砖组成，其长、宽、高约为50cm×12cm×6cm，两个障碍物分别放置在障碍区两侧的任意位置。
4、电动车允许用玩具车改装，但不能由人工遥控，其外围尺寸（含车体上附加装置）的限制为：
长度≤35cm，宽度≤15cm。
5、光源采用200W白炽灯，白炽灯泡底部距地面20cm，其位置如图所示。
6、要求在电动车顶部明显标出电动车的中心点位置，即横向与纵向两条中心线的交点。
F题
液体点滴速度监控装置（F题）
一、任务
设计并制作一个液体点滴速度监测与控制装置，示意图如右图所示。
二、要求
1、基本要求
（1）在滴斗处检测点滴速度，并制作一个数显装置，能动态显示点滴速度（滴/分）。
（2）通过改变h2控制点滴速度，如右图所示；也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其它方式来控制点滴速度。
点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为20~150（滴/分），控制误差范围为设定值
10%
1滴。
（3）调整时间≤3分钟（从改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。
（4）当h1降到警戒值（2~3cm）时，能发出报警信号。
2、发挥部分
设计并制作一个由主站控制16个从站的有线监控系统。
16个从站中，只有一个从站是按基本要求制作
的一套点滴速度监控装置，其它从站为模拟从站（仅要求制作一个模拟从站）。
（1）主站功能：
a．具有定点和巡回检测两种方式。
b．可显示从站传输过来的从站号和点滴速度。
c．在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的点滴速度。
d．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；可用手动方式解除报警状态。
（2）从站功能：
a．能输出从站号、点滴速度和报警信号；从站号和点滴速度可以任意设定。
b．接收主站设定的点滴速度信息并显示。
c．对异常情况进行报警。
（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。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
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，测试数据及测试结果分析。
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项
22
完成第
（2）项
13
完成第（3）项
5
其它
10
四、说明
1、控制电机类型不限，其安装位置及安装方式自定。
2、储液瓶用医用250毫升注射液玻璃瓶（瓶中为无色透明液体）。
3、受液瓶用1.25升的饮料瓶。
4、点滴器采用针柄颜色为深蓝色的医用一次性输液器（滴管滴出20点蒸馏水相当于1ml±0.1ml）。
5、赛区测试时，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。
6、滴速夹在测试开始后不允许调节。
7、发挥部分第
（2）项从站功能中，c中的“异常情况”自行确定。
单工无线呼叫系统（D题）
一、任务
设计并制作一个单工无线呼叫系统，实现主站至从站间的单工语音及数据传输业务。
二、要求
1、基本要求
（1）设计并制作一个主站，传送一路语音信号，其发射频率在30MHz~40MHz之间自行选择，发射峰值功率不大于20mW（50Ω假负载电阻上测定），射频信号带宽及调制方式自定，主站传送信号的输入采用话筒和线路输入两种方式；
（2）设计并制作一个从站，其接收频率与主站相对应，从站必须采用电池组供电，用耳机收听语音信号；
（3）当传送信号为300Hz~3400Hz的正弦波时，去掉收、发天线，用一个功率衰减20dB左右的衰减器连接主、从站天线端子，通过示波器观察从站耳机两端的接收波形，波形应无明显失真；
（4）主、从站室内通信距离不小于5米，题目中的通信距离是指主、从站两设备（含天线）间的最近距离；
（5）主、从站收发天线采用拉杆天线或导线，长度小于等于1米。
2、发挥部分
（1）从站数量扩展至8个（实际制作1个从站），构成一点对多点的单工无线呼叫系统。
要求从站号码可任意改变，主站具有拨号选呼和群呼功能；
（2）增加英文短信的数据传输业务，实现主站英文短信的输入发送和从站英文短信的接收显示功能；
（3）当发射峰值功率不大于20mW时，尽可能地加大主、从站间的通信距离。
（4）其他。
三、评分标准
项 目
满分
基本要求
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，测试数据及测试结果分析。
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
15
其他
5
四、说明
1、主站需留出末级功率放大器发射功率的测量端，用于接入50Ω假负载电阻，以测试发射功率；
2、为测试方便，作品中使用的衰减器（可以自制），应与作品一起封装上交。
E题
悬挂运动控制系统（E题）
一、任务
设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。
在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。
物体的形状不限，质量大于100克。
物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。
板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点,示意图如下。
二、要求
1、基本要求：
（1）控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；
（2）控制物体在80cm×100cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小于100cm，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限300秒内完成；
（3）控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm的圆周运动，限300秒内完成；
（4）物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定的一个坐标点（两点间直线距离不小于40cm）。
2、发挥部分
（1）能够显示物体中画笔所在位置的坐标；
（2）控制物体沿板上标出的任意曲线运动（见示意图），曲线在测试时现场标出，线宽1.5cm～1.8cm，总长度约50cm，颜色为黑色；曲线的前一部分是连续的，长约30cm；后一部分是两段总长约20cm的间断线段，间断距离不大于1cm；沿连续曲线运动限定在200秒内完成，沿间断曲线运动限定在300秒内完成；
（3）其他。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
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，测试数据及测试结果分析。
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项中连续线段运动
14
完成第
（2）项中断续线段运动
16
其他
10
四、说明
1、物体的运动轨迹以画笔画出的痕迹为准，应尽量使物体运动轨迹与预期轨迹吻合，同时尽量缩短运动时间；
2、若在某项测试中运动超过限定的时间，该项目不得分；
3、运动轨迹与预期轨迹之间的偏差超过4cm时，该项目不得分；
4、在基本要求（3）、（4）和发挥部分
（2）中，物体开始运动前，允许手动将物体定位；开始运动后，不能再人为干预物体运动；
5、竞赛结束时，控制系统封存上交赛区组委会，测试用板（板上含空白坐标纸）测试时自带。
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