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低功耗数字多功能表的设计制作（A题）【本科】一、任务设计并制作一款多功能数字测量仪表，其示意图如图1所示。被测量功能转换及变换电路单片机控制系统键盘输入结果显示电源变换信号产生信号输出9V方电池图1低功耗数字多功能表系统示意图二、要求1.基本要求（1）采用9V方电池供电。自行设计保证该仪表正常工作的低功耗供电电源系统。（2）三位半数字显示，最大读数1999。（3）测量直流电压量程：0.2V、2V、20V；精度±(1%+2个字)；输入阻抗：≥10MΩ。（4）测量交流电压量程：0.2V、2V、20V；精度±(1.5%+5个字)；频率范围：40Hz~400Hz；输入阻抗：≥10MΩ。（5）测量电阻量程：200Ω、2kΩ、20kΩ；精度±(1%+5个字)。（6）测量电容量程：100nF、100uF；精度±(5%+10个字)。（7）晶体三极管β参数测试：测量类型NPN或PNP，显示范围0~1000，精度±(2%+2个字)；测试条件：基极电流约10uA，VCE约3V。2.发挥部分（1）增加“自动关机”功能，即在测量模式下，若1分钟内无任何按键按下，仪表将自动关闭供电电源并进入低功耗状态；再按下任意键，仪表将自动返回“自动关机”前的状态。（2）增加正弦波信号源功能：要求输出正弦波信号的频率为10Hz~100kHz，且可调；非线性失真≤3%。（3）要求在负载为600Ω时，输出正弦波的最大值（有效值）≥5V；输出正弦波的幅值可调，调节范围100mV~5V。（4）其他特色（例如：扩展其他功能、提高测量精度、减少失真等）三、说明1、不允许采用数字万用表专用A/D转换器或成品。2、单片机建议采用MPS430单片机。四、评分标准项目主要内容满分设计报告方案论证比较与选择方案描述5理论分析与计算直流供电系统DC/DC电路选择与参数计算直流电压测量电路设计交流电压测量电路设计电阻测量电路设计电容测量电路设计晶体三极管β测量电路设计正弦波信号产生电路设计显示电路设计15电路与程序设计总体控制电路设计及程序设计流程图10测试方案与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10设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构图标的规范性5总分50基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项15完成第（2）项20完成第（3）项10其他5总分50低功耗电波钟的设计制作（B题）【本科题】一、任务设计并制作一台低功耗电波钟。二、要求1．基本要求（1）自行设计制作天线、选频放大，使其能接受中国码(BPC)电波授时数据、并输出包络。（2）作品上电后尽可能快的完成授时信号的接受、处理。并显示时间（精确到秒）、日期和星期。（3）以休眠方式（内部计时不停）尽可能降低整机功耗，支持键唤醒。（4）支持自动、手动授时，并使按键数量尽可能的少。2．发挥部分（1）太阳能供电系统，不使用任何外部电源及一次、二次电池，并尽可能提高供电续航能力，并预留供电电压测试端子。（2）系统在不受光情况下关闭输出，整机休眠，支持可见光唤醒。（3）使用ACG尽可能提高信噪比，并可以显示当前信号强度。（4）可在后台同时运行秒表计时、倒数计时功能。三、作品说明1．不允许使用电波钟成品模块、支持长波接受的其他无线电接受芯片和成品天线。2．留出包络信号测试端子。不得采用单片机或其他数字电路输出模拟包络。3、留出整机功耗测试端子，系统不得使用实时时钟。4、建议使用MPS430单片机。四、评分标准设计报告项目主要内容满分系统方案比较与选择、方案描述15理论分析与计算电波钟原理，低功耗方案10电路与程序设计电路设计及程序设计10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测试结果分析10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50基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项15完成第（2）项15完成第（3）项10完成第（4）项10总分50超低功耗倾角测量仪的设计制作(C题)【本科组】一、任务设计并制作一个超低功耗倾角测量仪。测量仪由储有电能的电解电容供电，尺寸不能超过150×150mm，高度不限。作品每按一下测试按键进行一次斜面倾角的测量并显示；测角范围0～90度。超低功耗倾角测量仪示意图如图1所示（倾角测量仪包含显示器件和测试按键，不包含电解电容C1，特此说明）。图1超低功耗倾角测量仪示意图二、要求1.基本要求（1）倾角测量仪的测角范围为0～90度，要求每按一下测试按键进行一次测量，显示分辨率为0.1度，精度为±5度。（2）电容C1的容量为2200μF，充电到25V后接入测量仪系统。当以每5秒一次的频率进行测量时，测量仪至少可以正常工作60秒。（3）增加可以测量并显示沿X、Y、Z方向重力加速度分量的功能，要求测量精度为±5%，单位为m/s2。2.发挥部分（1）进一步提高倾角测量仪的测量精度，使精度达到±1度。（2）电容C1的容量改为100μF电容，充电到25V后接入系统。并尽可能地延长使用时间。（3）自制为电容C1充电的充电装置（充电电压为25V），该充电装置要求使用1.5V干电池（电池可方便拆装）供电。（充电装置中使用的电容容量不限）（4）其他三、说明1.倾角测量仪不能内置电池和发电装置，倾角测量仪内部电容容量的总和不能超过20μF。2.整个测试过程中显示器件必须一直显示前一次的测试结果，不能为了省电而在显示数秒后关闭，显示器件的功耗也要计算在总功耗内。3.要求电容C1可以方便的安装、拆下，A点处可接一个开关。A、B两点处要预留电压测量点，测试点使用鳄鱼夹引出。4.电容C1的误差要求为±5%，测试时由组委会提供测试专用电容。5.使用万用表测试电容电压时测量时间要尽可能短，以免万用表10MΩ的输入电阻引起电容电压的下降。充满电的电容要尽快使用，以尽量减小电解电容漏电流的影响。6．选用2200μF电容和100μF电容的漏电流要尽可能小。7.测试时尽量选择平整的地面（用气泡水平仪测量）以免影响测试结果。四、评分标准设计报告项目主要内容满分系统方案方案比较与选择，系统结构10理论分析与计算倾角的计算方法理论功耗分析15电路与程序设计电路设计程序结构与设计12测试方案与测试结果测试方案测试结果及分析8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50基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项12完成第（2）项20完成第（3）项14其他4总分50车辆会车自动控制系统的设计（D题）[本科题]一、任务A、B两辆汽车相对开行，并能按指定要求到达对方的发车点。行车道路示意图如图1所示，道路两侧各有1.5～2厘米宽的黑色边沿线；道路的宽度为A、B两车的宽度之和的1.1倍；会车区路段的宽度为A、B两车的宽度之和的1.6倍，会车区路段的长度是两车车长之和的2倍；道路中间不允许有任何导行线。A车发车区B车发车区2米1米0.6米I号会车区II号会车区1号路段2号路段3号路段图1道路示意图2米0.6米二、要求：1.基本要求（1）甲乙两车分别从各自从发车区出发，正常行驶至对方的发车区停止。要求两车分别能在50秒之内到达终点。（2）两车同时发车，以对方的发车点为终点行进（会车时可以在非会车区域会车）。要求两车在60秒之内到达各自的道路终点，且无碰撞或刮擦。（3）两车同时发车，以对方的发车点为终点行进。其中A车首先进入Ⅰ号会车区避让，待B车通过后再继续前进.要求两车在60秒之内到达各自的道路终点，且无碰撞或刮擦。2.发挥部分（1）A车先开行，B车后开行，且使之在2号路段相遇；相遇后，后出发的B车后退进入II号会车区避让，会车后两车继续前进，要求两车在90秒之内到达各自的道路终点，且无碰撞或刮擦。（2）任意指定一辆车先开行，另外一辆车后开行。相遇后，要求两辆汽车能根据各自离开会车区的距离进行避让，即离会车区距离近的车辆后退进入会车区避让，进行会车，两车应在90秒之内到达各自的道路终点，且无碰撞或刮擦。（3）其他。三、说明：1.道路两侧各有1.5～2厘米宽的黑色边沿线，道路的宽度包括边沿线在内。2.A、B两辆汽车必须是四轮车，且车辆宽度以车辆左右两轮外侧所占最大尺寸，如图2所示。车辆的长度为车辆前后两轮所占最大尺寸，如图3所示。车辆的高度不限。车宽图2车身宽度的示意图3.竞赛开始后，A、B两车不可互换。4.刮擦是指两车侧面发生接触，碰撞是指任两车前后发生接触。会车时两车不应发生刮蹭或碰撞，每发生一次刮擦蹭减1分，每发生一次碰撞减3分。车长图3车身长度的示意图5.车辆开行后任何车轮驶出道路边线之外即为失败。6.车辆不允许遥控。7.道路自行制作，道路尺寸不符合要求者将被取消竞赛资格。8．建议使用MSP-EXP430开发板四、评分标准项目主要内容满分设计报告系统方案比较与选择；方案描述10测试与控制方案分析与器件选择测量原理控制原理15电路与程序设计电路设计及程序设计12测试和控制结果测试方案及测试条件；测试结果完整性；测试结果分析8设计报告结构及规范性摘要；设计报告正文的结构5总分50基本要求实际制作与完成情况50发挥部分完成第（1）项20完成第（2）项25其它5总分50双路低频信号发生及分析仪的设计制作（E题）[本科题]一、任务设计并制作一个双路低频信号发生器，以及一个能对信号进行频域分析的仪器。电路结构框图示意图如图1所示。信号发生器信号叠加信号采集频域分析结果显示双路输出分析仪图1电路结构框图示意图二、要求1．基本要求（1）两路信号均可程控选择输出正弦波、矩形波、三角波和锯齿波，频率可预置，范围为1000Hz到2000Hz，设置的步进值不大于10Hz，频率准确度不低于1%，且每路信号的波形及频率都可以单独预置。（2）两路输出信号最大幅度不低于2.5V，幅度可预置，设置的步进值不大于100mv，且每路信号的幅度都可以单独预置。（3）能产生两路频率相同相位差可预置的双相正弦信号，相位差预置范围为0～360度，设置步进值为10度，精度为10度。（4）输出矩形波的占空比能在1%—99%范围内预置，设置步进值为1%，精度为1%。(5)仪表低功耗分析。2．发挥部分（1）信号叠加电路能对信号发生器输出的两路正弦信号（频率和幅度可以不相同）进行合成，合成后的叠加信号波形正确。（2）分析仪能对信号叠加电路输出的叠加信号进行频域分析，并分别显示原两路正弦信号的频率和幅度，其误差绝对值不大于10%；（3）能在显示器显示叠加信号频谱图，；（4）其他三、说明1．作品中不得使用集成DDS芯片。2．题目中所指的幅度均为峰峰值。3．工作电源可用成品，也可自制。四、评分标准设计报告项目主要内容分数系统方案比较与选择；方案描述10理论分析与计算信号发生原理；信号频域分析原理；采样频率的设定依据10电路与程序设计主控制器电路模拟电路；程序设计15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；结果分析10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50基本要求实际制作情况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总分50直流电子负载的设计制作（F题）【本科组】一、任务电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。设计并制作一台电子负载，有恒流和恒压两种方式，可手动切换。恒流方式时要求不论输入电压如何变化（在一定的范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压方式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。示意图二、要求1．基本要求（1）负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC）两种模式可选择（2）电压设置及调节范围：1.00V-20.0V，相对误差小于5%，调节时间小于3S。（3）电流设置及调节范围：100mA-2.00A，相对误差小于5%，调节时间小于3S。2.发挥部分（1）增加恒阻模式（CR），测量精度5%；（2）扩大负载参数的设置及调节范围，以及精度；（3）具有自动过载保护报警设计。过载值可设。三、评分标准项目主要内容满分设计报告方案论证与设计整体方案设计15模块方案比较电路设计系统组成和理论