2013年全国大学生电子设计大赛题目汇总

A-1/32013年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。（6）9月7日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。单相AC-DC变换电路（A题）【本科组】一、任务设计并制作如图1所示的单相AC-DC变换电路。输出直流电压稳定在36V，输出电流额定值为2A。RL220VAC-DCIO变压器USIS~UO变换电路图1单相AC-DC变换电路原理框图二、要求1.基本要求（1）在输入交流电压Us=24V、输出直流电流Io=2A条件下，使输出直流电压Uo=36V±0.1V。（2）当Us=24V，Io在0.2A～2.0A范围内变化时，负载调整率SI≤0.5%。（3）当Io=2A，Us在20V～30V范围内变化时，电压调整率SU≤0.5%。（4）设计并制作功率因数测量电路，实现AC-DC变换电路输入侧功率因数的测量，测量误差绝对值不大于0.03。（5）具有输出过流保护功能，动作电流为2.5A±0.2A。A-2/32.发挥部分（1）实现功率因数校正，在Us=24V，Io=2A，Uo=36V条件下，使AC-DC变换电路交流输入侧功率因数不低于0.98。（2）在Us=24V，Io=2A，Uo=36V条件下，使AC-DC变换电路效率不低于95%。（3）能够根据设定自动调整功率因数，功率因数调整范围不小于0.80~1.00，稳态误差绝对值不大于0.03。（4）其他。三、说明1.图1中的变压器由自耦变压器和隔离变压器构成。2.题中交流参数均为有效值，AC-DC电路效率，其中，。3.本题定义：（1）负载调整率o2o1Io1100%UUSU，其中Uo1为Io=0.2A时的直流输出电压，Uo2为Io=2.0A时的直流输出电压；（2）电压调整率o2o1U100%36UUS，Uo1为Us=20V时的直流输出电压，Uo2为Us=30V时的直流输出电压。4.交流功率和功率因数测量可采用数字式电参数测量仪。5.辅助电源由220V工频供电，可购买电源模块（亦可自制），作为作品的组成部分。测试时，不再另行提供稳压电源。6.制作时须考虑测试方便，合理设置测试点，参考图1。os100%PPoooPUIsssPUIA-3/3四、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3理论分析与计算提高效率的方法功率因数调整方法稳压控制方法6电路与程序设计主回路与器件选择控制电路与控制程序保护电路6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3设计报告结构及规范性摘要、设计报告正文结构、公式、图表的规范性2总分20基本要求完成（1）8完成（2）12完成（3）12完成（4）12完成（5）6总分50发挥部分完成（1）15完成（2）15完成（3）15其他5总分50B–1/42013年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。（6）9月7日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。四旋翼自主飞行器（B题）【本科题】一、任务设计并制作一架四旋翼自主飞行器。飞行区域俯视图和立体图分别如图1和图2所示。图1飞行区域俯视图（图中单位：cm）3005001米示高线100A区B区1007575707075指示线75150104150150指示线指示线2020B–2/4图2飞行区域立体图（图中单位：cm）二、要求1.基本要求（1）四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图1所示的A区，一键式启动飞行器起飞；飞向B区，在B区降落并停机；飞行时间不大于45s。（2）飞行器摆放在B区，一键式启动飞行器起飞；飞向A区，在A区降落并停机；飞行时间不大于45s。2.发挥部分（1）飞行器摆放在A区，飞行器下面摆放一薄铁片，一键式启动，飞行器拾取薄铁片并起飞。（2）飞行器携带薄铁片从示高线上方飞向B区，并在空中将薄铁片投放到B区；飞行器从示高线上方返回A区，在A区降落并停机。（3）以上往返飞行时间不大于30s。（4）其他。三、评分标准项目主要内容满分设计报告系统方案方案比较，方案描述3设计与论证控制方法描述与参数计算5电路与程序设计系统组成，原理框图与各部分电路图，系统软件与流程图6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3100300250200250示高线B–3/4测试结果分析设计报告结构及规范性摘要正文结构完整性图标的规范性3小计20基本要求完成（1）25完成（2）25小计50发挥部分完成（1）3完成（2）32完成（3）10其他5小计50四、说明：1．飞行器桨叶旋转速度高，有危险！请务必注意自己及他人的人身安全。2．飞行器控制板的MCU必须使用组委会统一下发的R5F100LEA，必须安装在明显位置，以便检查。3．飞行器可自制或外购，带防撞圈，外形尺寸（含防撞圈）限定为：长度≤50cm，宽度≤50cm。飞行器机身必须标注参赛队号。4．薄铁片为边长4cm的正方形，厚度≤0.05cm。5．飞行区域地面为白色；A区、B区形状大小相同，由直径20cm黑色实心圆和直径75cm的同心圆组成，同心圆虚线线宽小于0.1cm；引导线宽度4cm，可用黑色胶带；示高线为直径0.5~0.8cm的黑色电缆线，横向悬挂于飞行区中间，距地高100cm。飞行区域不得额外设置任何标识、引导线或其他装置。6．允许测试2次，每次测试全程不得更换电池。两次测试之间允许更换电池，更换电池时间小于2分钟。7．飞行器不得遥控，飞行过程中不得人为干预。8．飞行器飞行期间，触及地面后自行恢复飞行的，酌情扣分；触地后5s内不能自行恢复飞行视为失败，失败前完成动作仍计分。9．飞行器起飞，距地面高度10cm以上视为飞离地面。10．一键式启动是指飞行器摆放在A区或B区后，只允许按一个键启动。如有飞行模式设置应在飞行器摆放在A区或B区前完成。11．为保证安全，可沿飞行区域四周架设安全网（长500cm，宽300cm，高200cm），顶部无需架设。若安全网采用排球网、羽毛球网时可由顶向下悬挂不必触地，不得影响视线。安装示意图如图3所示。B–4/4图3飞行区域安全网示意图示高线C–1/32013年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。（6）9月7日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。简易旋转倒立摆及控制装置（C题）【本科组】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，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。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°。图1旋转倒立摆结构示意图C–2/32．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。三、说明1．旋转倒立摆机械部分必须自制，结构要求如下：硬质摆杆E通过转轴D连接在旋转臂C边缘，且距旋转臂C轴心距离为20cm±5cm；摆杆的横截面为圆形或正方形，直径或边长不超过1cm，长度在15cm±5cm范围内；允许使用传感器检测摆杆的状态，但不得影响摆杆的转动灵活性；图1中支架B的形状仅作参考，其余未作规定的可自行设计结构；电动机自行选型。2．摆杆要能够在垂直平面灵活旋转，检验方法如下：将摆杆拉起至水平位置后松开，摆杆至少能够自由摆动3个来回。3．除电动机A之外，装置中不得有其他动力部件。4．摆杆自然下垂状态是指摆角为0°位置，见图2。5．摆杆倒立状态是指摆杆在-165°至165°范围内。6．基本要求（1）、（2）中，超过30s视为失败；发挥部分（1）超过90s视为失败；发挥部分（3）超过3分钟即视为失败；以上各项，完成时间越短越好。图2.摆杆位置示意图7．摆杆倒立时施加干扰的方法是，以15cm长细绳栓一只5克砝码，在摆杆上方将砝码拉起15°~45°，释放后用砝码沿摆杆摆动的切线方向撞击摆杆上端1~2cm处；以抗扰动能力强弱判定成绩。8．测试时，将在摆杆后1~2cm处固定一如图2所示轻质量角器，以方便观察摆杆的旋转角度。C–3/3四、评分标准设计报告项目主要内容分数系统方案系统结构、方案比较与选择4理论分析与计算电动机选型、摆杆状态检测，驱动与控制算法6电路与程序设计电路设计程序结构与设计5测试方案与测试结果测试结果及分析3设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构公式、图表的规范性2总分20基本要求完成（1）15完成（2）15完成（3）20总分50发挥部分完成（1）20完成（2）10完成（3）15完成（4）5总分50D–1/32013年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。（6）9月7日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物