2018年TI杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽題

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A 1 2018 年 TI 杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 A 題 電流 信號檢測 裝置 本科 1 任務(wù) 如圖1 所示 由任意波信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號經(jīng)功率放大電路驅(qū)動(dòng)后 通過導(dǎo)線 連接10 電阻負(fù)載 形成一電流環(huán)路 設(shè)計(jì)一采用非接觸式傳感的電流信號檢測裝置 檢測環(huán)路電流信號的幅度及頻率 并將信號的參數(shù)顯示出來 電流檢測 分析電路 功率 放大 電路 任意 波發(fā) 生器 10 圖 1 電流 信號 檢測 連 接圖 2 要求 1 設(shè)計(jì)一功率放大電路 當(dāng)輸入正弦信號頻率范圍為 50Hz 1kHz 時(shí) 要求流過 10 負(fù)載電阻的電流峰峰值不小于 1A 要求電流 信號無失真 25 分 2 用漆包線繞制線圈制作電流傳感器以獲取電流信號 設(shè)計(jì)電流信號檢測分析電 路 測量并顯示電流信號的峰峰值及頻率 15 分 3 被測正弦電流峰峰值范圍為 10mA 1A 電流測量精度優(yōu)于 5 頻 率 測量精度 優(yōu)于 1 25 分 4 任意波信號發(fā)生器輸出非正弦信號時(shí) 基波頻率范圍為 50Hz 200Hz 測量電 流信號基波頻率 頻率測量精度優(yōu)于 1 測量基本及各次諧波分量的幅度 振幅值 電流諧波測量頻率不超過 1kHz 測量精度優(yōu)于 5 25 分 5 其他 10 分 6 設(shè)計(jì)報(bào)告 20 分 項(xiàng) 目 主要 內(nèi)容 滿分 系統(tǒng)方案 方案描述 比較與選擇 4 A 2 理論分析與計(jì)算 電流測量方法 諧波分量測量方法 5 電路設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì) 5 測試方案與 測試結(jié) 果 測試方案 測試結(jié)果完整性 測試結(jié)果分析 4 設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu) 及規(guī)范性 摘要 報(bào)告正文結(jié)構(gòu) 公式 圖表的完整性和 規(guī)范性 2 總分 20 3 說明 1 為提高電流傳感器的靈敏度 可用用漆包線在錳芯磁環(huán)上繞制線圈 制作電流傳 感器 2 在錳芯磁環(huán)上繞 N2 匝導(dǎo)線 將流過被測電流的導(dǎo)線從磁環(huán)中穿過 N1 1 構(gòu) 成電流傳感器 B 1 2018 年 TI 杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 B 題 滅火 飛行器 本科 1 任務(wù) 基于四旋翼飛行器設(shè)計(jì)一個(gè)滅火飛行器 簡稱飛行器 飛行器活動(dòng)區(qū)域示意圖 如圖1 所示 在圖1 中 左下方的圓形區(qū)域是飛行器起飛及降落點(diǎn) 右側(cè)正方形區(qū)域是 滅火防區(qū) 防區(qū)中有4 個(gè)用紅色LED 模擬的火源 火源用單只0 5W 紅色發(fā)光二極管來 實(shí)現(xiàn) 建議LED 電流不 超過25mA 飛行器 起飛后從A 處進(jìn)入防區(qū) 并以指定巡航高 度在防區(qū)巡邏 發(fā)現(xiàn)防區(qū)有火源 用激光筆發(fā)射激光束的方式模擬滅火操作 所有火源 全部熄滅后 飛行器從B 處飛離防區(qū)返航 返航途中需穿越一個(gè)矩形框 從起飛到降落 的整個(gè)操作過程不得超過5 分鐘 時(shí)間越短越好 圖1 消 防飛 行器 活動(dòng) 區(qū)域 示 意圖 2 要求 1 飛行器從起飛地點(diǎn)垂直起飛升高到 150cm 10cm 的巡航高度 15 分 2 在起飛點(diǎn)的巡航高度上懸停 15 秒 然后以巡航 高度從 A 處進(jìn)入防區(qū)巡航飛行 10 分 3 飛行器發(fā)現(xiàn)防區(qū)內(nèi)的火源后 飛往火源上方用上激光筆照射火源作為滅火 激 光筆光斑在以火源為圓心 直徑 20cm 圓形區(qū)域保持 2 秒及以上即視為滅火成功 30 分 4 飛行器從 B 處飛離防區(qū) 10 分 500cm 400cm 50cm 300cm 300cm 50cm A B 80cm 80cm B 2 5 返航途中飛行器需要穿過一個(gè)寬高為 100 70cm 的矩形框 15 分 6 回到降落點(diǎn)上空 垂直下降 準(zhǔn)確平穩(wěn)地降落在降落點(diǎn) 10 分 7 整個(gè)飛行過程計(jì)時(shí)得分 10 分 8 其他 10 分 9 設(shè)計(jì)報(bào)告 20 分 項(xiàng) 目 主要 內(nèi)容 滿分 系統(tǒng)方案 方案描述 比較與選擇 3 設(shè)計(jì)與論證 控制方法描述及參數(shù)計(jì)算 5 電路及程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組成 原理框圖與各部分電路圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與流程圖 7 測試方案與 測試結(jié) 果 測試方案及測試條件 測試結(jié)果完整性 測試結(jié)果分析 3 設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu) 及規(guī)范性 摘要 報(bào)告正文結(jié)構(gòu) 公式 圖表的完整性和 規(guī)范性 2 總分 20 3 說明 1 參賽隊(duì)使用飛行器時(shí)應(yīng)遵守中國民用航空局的相關(guān)管理規(guī)定 2 飛行器槳葉旋轉(zhuǎn)速度高 有危險(xiǎn) 請務(wù)必注意自己及他人的人身安全 操作者 需佩戴防護(hù)鏡及防護(hù)手套 3 飛行器可自制或外購 飛行器機(jī)身必須標(biāo)注參賽隊(duì)號 飛行器槳葉固定軸間最 大軸間距不超過 50cm 飛行器必須帶防護(hù)圈 否則不予測試 4 以模擬火源的 LED 為 圓心 畫一個(gè)直徑 20cm 的圓 邊緣線寬不超過 1mm 以便觀察滅火動(dòng)作 5 防區(qū)邊緣有 5cm 寬黑色邊框 6 測試現(xiàn)場無陽光直射 7 飛行器的旋翼的數(shù)量不少于兩個(gè) 8 飛行器的姿態(tài)檢測及飛行控制必須使用 TI 公司的處理器 例如 C2000 MSP432 T I VA M 4 MSP430 等 所有的電路 板應(yīng)方便評測專家檢查芯片使用 情況 9 返航途中任意放置的矩形框?qū)?100cm 高 70cm 邊框?yàn)楹谏?邊框?qū)挾炔淮?于 6cm 矩形框下邊框距地面 110cm 建議采 用 KT 板 泡沫等輕質(zhì)材料 10 起飛前 飛行器可手動(dòng)放置到起飛點(diǎn) 起飛可手動(dòng)控制 起 飛 后整個(gè)飛行過程 中不得人為干預(yù) 若采用飛行器外的啟動(dòng)或急停裝置 起飛后必須立刻將裝置 交給評審專家 B 3 11 每次測試全程中不得更換電池 允許測試 2 次 兩次測試之間允許更換電池 更換電池時(shí)間小于 2 分鐘 12 飛行器起飛及降落必須垂直進(jìn)行 否則將酌情扣分 飛行器起飛后必須在指定 高度巡航 否則將酌情扣分 13 飛行器必須從指定位置進(jìn)出巡航區(qū) 巡航滅火期間飛行器外緣偏離巡航區(qū)一個(gè) 機(jī)身以上將酌情扣分 飛行器必須從指定方向返回起飛點(diǎn)降落 14 飛行期間 飛行器觸及地面后自行恢復(fù)飛行的 酌情扣分 觸地后 5s 內(nèi)不能 自行恢復(fù)飛行視為失敗 失敗前完成動(dòng)作仍計(jì)分 15 平穩(wěn)降落是指在降落過程中無明顯的跌落 彈跳及著地后滑行等情況出現(xiàn) 16 為安全起見 可沿飛行區(qū)域四周架設(shè)安全網(wǎng) 長 500cm 寬 400cm 高 200cm 頂部無需架設(shè) C 1 2018 年 TI 杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 C 題 無 線充電 電 動(dòng)小車 本科 1 任務(wù) 設(shè)計(jì)并 制作 一個(gè)無 線充 電電動(dòng) 車 包括無 線充 電裝置 一套 電動(dòng) 小車 機(jī)械部 分可 采用成 品四輪玩具車改制 外形尺寸不大于 30cm 26cm 高度重量不限 2 要求 1 制作一套無線充電裝置 其發(fā)射器線圈放置在路面 發(fā)射器采用具有恒流恒壓模式 自動(dòng)切換的直流穩(wěn)壓電源供電 供電電壓為 5V 供電電流不大于 1A 無線充電接收器安裝 在小車底盤上 每次充電時(shí)間限定 1 分鐘 10 分 2 制作一個(gè)無線充電電動(dòng)車 電動(dòng)車使用適當(dāng)容量超級電容 法拉電容 儲(chǔ)能 經(jīng) DC DC 變換給電動(dòng)車供電 車上不得采用電池等其他儲(chǔ)能供電器件 10 分 3 充電 1 分鐘后 當(dāng)電動(dòng)車檢測到無線充電發(fā)射器停止充電時(shí) 立即自行啟動(dòng) 向前 水平直線行駛 直至能量耗盡 行駛距 離 不小于 1m 20 分 4 充電 1 分鐘后 電動(dòng)車沿傾斜木工板路面直線爬坡行駛 路面長度不大于 1m 斜 坡傾斜角度 自定 綜合多方因素設(shè)計(jì) 使電動(dòng)車在每次充電 1 分鐘后 電動(dòng)車爬升高度 h lsin 最大 式中 l 為小車直線行駛的距離 50 分 5 其他 10 分 6 設(shè)計(jì)報(bào)告 20 分 項(xiàng)目 主要內(nèi)容 滿分 方案論 證 比較與 選擇 方案 描述 3 理論分 析與 計(jì)算 系統(tǒng)相 關(guān)參 數(shù)設(shè) 計(jì) 5 電路與 程序 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組 成 原理 框圖 與各 部分的 電路 圖 系統(tǒng) 軟件與 流程 圖 5 測試方 案與 測試 結(jié)果 測試結(jié) 果完 整性 測 試結(jié) 果分析 5 設(shè)計(jì)報(bào) 告結(jié) 構(gòu)及 規(guī)范 性 摘要 正文 結(jié)構(gòu) 規(guī)范 圖表 的 完整 與準(zhǔn) 確性 2 總分 20 3 說明 1 DC DC 變換建議采用 TI 公司 TPS63020 芯片 2 超級電容的容量可根據(jù)充電器在 1 分 鐘時(shí)間充入的電荷量及小車行駛所需電流 時(shí) 間和重量等因素綜合考慮 3 行駛距離以小車后輪觸地點(diǎn)為定位點(diǎn) 傾斜坡度 自定 4 測試時(shí) 要 求小 車先充電 放電運(yùn) 行數(shù) 次 保證測試時(shí) 小車 無預(yù)先額外儲(chǔ)能 以 保證測試公平性 正式測試允許運(yùn)行兩次 取最好成績記錄 違規(guī)車輛不予測試 C 2 5 無線充電電 動(dòng)車 是一個(gè)比較復(fù)雜的 工程 問題 通過提高充 放 電效率 減輕車重 優(yōu)化電機(jī)驅(qū)動(dòng) 適當(dāng)選取超級電容 法拉電容 容量及路面傾斜角度 等 提高電動(dòng)車的爬 升高度 6 通過設(shè)置直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓為 5V 最大輸出電流為 1A 確保發(fā)射器供電為 5V 電流不大于 1A 7 路面傾斜角度 可以采用具有角度測量功能 APP 如 指南針 的手機(jī) 平放在斜 坡上測量 D 1 2018 年 TI 杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 D 題 手 勢識別 裝置 1 任務(wù) 基于 TI 公司傳感芯片 FDC2214 設(shè)計(jì)制作一個(gè) 手勢識別裝置 實(shí)現(xiàn)對猜拳游 戲和劃拳游戲的判決 該裝置也可以直接使用 FDC2214 EVM 板 要求所使用的 FDC2214 芯片或者 EVM 板不得超過 2 塊 裝置具有訓(xùn)練和判決兩種工作模式 在判決模式下實(shí)驗(yàn)裝置能對指定人員進(jìn) 行猜拳游戲 和劃 拳游戲 的判決 這里猜 拳游戲 的判決是指 對手 勢比劃 石頭 剪刀 和 布 的判 定 劃拳游 戲的判 定是 指手勢比劃 1 2 3 4 和 5 的判定 在訓(xùn) 練模式下 能對任 意人員 進(jìn)行猜拳 游戲和 劃拳游 戲的手勢訓(xùn) 練 經(jīng)過有限次訓(xùn)練后 能進(jìn)行正確的猜拳游戲和劃拳游戲的手勢判決 2 要求 1 裝置工作在判決模式下 能對參賽者指定人員進(jìn)行猜拳判決 給出手勢 石頭 剪刀 和 布 的準(zhǔn)確判決 要求每一次判決的時(shí)間不大于 1 秒 18 分 2 裝置工作在判決模式下 能對參賽者指定人員進(jìn)行劃拳判決 給 出 手勢 1 2 3 4 和 5 的 準(zhǔn)確判決 要 求每一次判決的時(shí)間不大于 1 秒 28 分 3 裝置工作在訓(xùn)練模式下 對任意測試者進(jìn)行猜拳的手勢訓(xùn)練 每種動(dòng)作 訓(xùn)練次數(shù)不大于 3 次 總的訓(xùn)練時(shí)間不大于 1 分鐘 然后切換工作模式到判決模 式 對被訓(xùn)練的人員進(jìn)行猜拳判決 要求每一次判決的時(shí)間不大于 1 秒 21 分 4 裝置工作在訓(xùn)練模式下 對任意測試者進(jìn)行劃拳的手勢訓(xùn)練 每種動(dòng) 作訓(xùn)練次數(shù)不大于 3 次 總的訓(xùn)練時(shí)間不大于 2 分鐘 然后切換工作模式到判 決模式 對被訓(xùn)練的人員進(jìn)行劃拳判決 要求每一次判決的時(shí)間不大于 1 秒 29 分 5 其他 4 分 6 設(shè)計(jì)報(bào)告 20 分 項(xiàng) 目 主要內(nèi)容 分?jǐn)?shù) D 2 系統(tǒng)方案 比較與選擇 方案系統(tǒng)描述 方案理論分析與 計(jì)算 6 電路與程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)原理圖和各個(gè)部分原理圖 系統(tǒng)軟件流程 圖 4 測試方案與測試 結(jié)果 測試方案合理 測試結(jié)果完整 測試結(jié)果分析 基本測試儀器 6 設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及 規(guī)范性 摘要 正文結(jié)果規(guī)范 圖表的完整性與準(zhǔn)確性 4 總分 20 3 說明 1 題目中 指定人員 是參賽隊(duì)學(xué)生自己指定的人員 任意測試者 是 由評審老師臨時(shí)選擇的人員 2 FDC2214 是基于LC 諧振電路原理的一個(gè)電容檢測傳感器 其基本原理 如圖 1 所示 在芯片每個(gè)檢測通道的輸入端連接一個(gè)電感和電容 組成 LC 電 路 被測電容傳感端 圖 1 中灰色標(biāo)識部分即 為被測電容 與 LC 電 路相連接 將產(chǎn)生一個(gè)振蕩頻率 根據(jù)該頻率值可計(jì)算出被測電容值 圖1 FDC2214 傳感器基本原理 利用FDC2214 的工作原理可實(shí)現(xiàn)手勢接近和識別的功能 如圖2 所示 黃 色部分稱為 FDC2214 的傳感平面 該平面為導(dǎo)體材質(zhì) 當(dāng)人手接近該導(dǎo)體 傳感平面時(shí) 傳感端的電容發(fā)生了變化 這就會(huì)導(dǎo)致LC 電路振蕩頻率的變化 從而反映出手勢接近 以及手勢的判定 D 3 2 基于FDC2214 實(shí)現(xiàn)手勢接近和判決的實(shí)驗(yàn)中存在如下的特征 傳感平 面的面積越大 手勢與傳感平面的距離越小 感應(yīng)的頻率變化越大 系統(tǒng)會(huì)越 靈敏 但同時(shí)也可能引入越多的噪聲 所以在設(shè)計(jì)該傳感平面時(shí) 要根據(jù)實(shí)際 情況綜合考慮 進(jìn)一步設(shè)計(jì)文檔可參考如下連接 圖2 手勢感應(yīng)示意 為了便于進(jìn)行訓(xùn)練和判決測試 建議學(xué)生作品可以對測試區(qū)進(jìn)行指定 如圖 3 所示 在測試或者訓(xùn)練時(shí)要求測試者的手勢緊貼在測試板上 建議測試者手勢 與作品的 FDC2214 傳 感器距離不小于 1 厘米 圖3 手勢識別裝置的測試示意圖 3 猜拳游戲和劃拳游戲手勢的具體定義應(yīng)符合大眾認(rèn)知 對任意測試者 進(jìn)行手勢訓(xùn)練時(shí) 測試者要遵循學(xué)生的指導(dǎo)來進(jìn)行訓(xùn)練 訓(xùn)練完成后 要在學(xué) 生的指導(dǎo)下進(jìn)行手勢判決測試 E 1 2018 年 TI 杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 E 題 變流 器負(fù)載 試驗(yàn)中的 能量回 饋 裝置 本 科 1 任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)變流器及負(fù)載試驗(yàn)時(shí)的能量回饋裝置 其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示 變流器進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)時(shí) 需在其輸出端接負(fù)載 通常情況下 輸出電能 消耗在該負(fù)載上 為了節(jié)能 應(yīng)進(jìn)行能量回饋 負(fù)載試驗(yàn)時(shí) 變流器 1 逆變器 將直流電變?yōu)榻涣麟?其輸 出通過連接單元與變流器 2 整流器 相連 變流器 2 將交流電轉(zhuǎn)換成直流電 并回饋至變 流器 1 的輸入端 與直流電源一起共同給變流器 1 供電 從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能 圖1 變 流器 負(fù)載 試驗(yàn) 中的能 量 回饋 裝置 2 要求 1 變流器 1 輸出端 c d 僅連接電阻性負(fù)載 變流器 1 能輸出 50Hz 25V 0 25V 2A 的單相正弦交流電 20 分 2 在要求 1 的條件下 變流器 1 輸出交流電的頻率范圍可設(shè)定為 20Hz 100H 步進(jìn) 1Hz 15 分 3 變流器 1 與能量 回饋裝置按圖 1 所示連接 系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)能量回饋 變流器 1 輸出 電流 I1 1A 20 分 4 變流器 1 與能量回饋裝置按圖 1 所示連接 變流器 1 輸出電流 I1 2A 要求直流 電源輸出功率 Pd 越小 越好 35 分 5 其他 10 分 6 設(shè)計(jì)報(bào)告 20 分 項(xiàng) 目 主要內(nèi)容 滿分 方案論 證 比較與 選擇 方案 描述 3 理論分 析與 計(jì)算 系統(tǒng)相 關(guān)參 數(shù)設(shè) 計(jì) 5 電路與 程序 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)原 理框 圖與 各部 分的 電路圖 系統(tǒng) 軟件 流程 圖 5 測試方 案與 測試 結(jié)果 測試方 案合理 測試 結(jié)果 完整性 測試 結(jié)果 分析 5 設(shè)計(jì)報(bào) 告結(jié) 構(gòu)及 規(guī)范 性 摘要 正文 結(jié)構(gòu) 規(guī)范 圖表 的 完整 與準(zhǔn) 確性 2 總分 20 3 說明 U 1 E 2 1 圖 1 所示的變流器 1 及能量回饋裝置僅由直流電源供電 直流電源可采用實(shí)驗(yàn)室的 直流穩(wěn)壓電源 2 圖 1 中的 連接單元 可根據(jù)變流器 2 的實(shí)際情況自行確定 3 電路制作時(shí)應(yīng)考慮測試方便 合理設(shè)置測試點(diǎn) 4 能量回饋裝置中不得另加耗能器件 5 圖 1 中 a b 與 c d 端應(yīng)能夠測試 a c 端應(yīng)能夠測量電流 c d 端應(yīng)能夠斷開 另接其他阻性負(fù)載 F 1 2018 年 TI 杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 F 題 無線話 筒擴(kuò) 音系統(tǒng) 本科 1 任務(wù) 設(shè)計(jì)制作一個(gè)短距無線話筒擴(kuò)音系統(tǒng) 用于會(huì)場擴(kuò)音 2 要求 1 無線話筒采用模擬調(diào)頻方式 載波頻率范圍為 88MHz 108MHz 最 大 頻偏為 75kHz 音頻信號帶寬為 40 Hz 15 kHz 天線長度小于 0 5 米 可以用普 通調(diào)頻廣播 收音 機(jī)收聽 話筒信號 音頻 信號應(yīng) 無明顯失 真 無 線話筒 采用 2 節(jié) 1 5V 電池獨(dú)立供電 15 分 2 無線話筒載波頻率可以在 88MHz 108MHz 間任意設(shè)定 頻道頻率間隔 200kHz 15 分 3 制作與無線話筒相應(yīng)的接收機(jī) 通信距離大于 10m 8 負(fù)載下 最大 音頻輸出功率為 0 5W 接收機(jī)可以用成品收音機(jī)改制 15 分 4 再制作一只滿足 上述要求的無線話筒 通過手動(dòng)分別設(shè)置兩只 話筒的 載波頻率 使兩只話筒可以同時(shí)使用 并改進(jìn)接收機(jī) 手動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)分別對兩只 話筒擴(kuò)音或混聲擴(kuò)音 25 分 5 兩只無線話筒在 開機(jī)時(shí)可以自動(dòng)檢測信 道占用情況 如果發(fā)現(xiàn) 相互存 在干擾或存在其他電臺干擾 可 以 通過自動(dòng)選擇載波頻率規(guī)避干擾信號 響應(yīng)時(shí) 間小于 1 秒 30 分 6 設(shè)計(jì)報(bào)告 20 分 項(xiàng)目 主要內(nèi)容 滿分 方案論 證 比較與 選擇 方案 描述 3 理論分 析與 計(jì)算 系統(tǒng)相 關(guān)參 數(shù)設(shè) 計(jì) 5 電路與 程序 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組 成 原理 框圖 與各 部分的 電路 圖 系 統(tǒng)軟件 與流 程圖 5 測試方 案與 測試 結(jié)果 測試結(jié) 果完 整性 測 試結(jié) 果分析 5 設(shè)計(jì)報(bào) 告結(jié) 構(gòu)及 規(guī)范 性 摘要 正文 結(jié)構(gòu) 規(guī)范 圖表 的 完整 與準(zhǔn) 確性 2 總分 20 F 2 3 說明 1 無線話筒未采用 2 節(jié) 1 5V 電池獨(dú)立供電 則 4 5 不測 2 在 4 5 中所設(shè)計(jì)的話筒均可由普通調(diào)頻廣播收音機(jī)收聽 G 1 2018 年 TI 杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 G 題 簡易數(shù) 字信 號時(shí)序分 析裝置 高職高專 1 任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè) 數(shù)字信號時(shí)序 分析裝置 可 在示波器 X Y 模式 上 同時(shí) 顯示 8 路數(shù)字信號時(shí)序 裝置的系統(tǒng)組成如圖 1 所示 2 要求 1 設(shè)計(jì)制作 8 位數(shù)字信號發(fā)生電路 可產(chǎn)生 8 位并行移位循環(huán)輸出的 TTL 電平信號 TTL 電平的 外輸入移位時(shí)鐘 clock 信號頻率為 100kHz D0 D7 循環(huán) 輸出的時(shí)序波形如圖 2 20 分 2 設(shè)計(jì)制作數(shù)字信號時(shí)序分析裝置 通過鍵盤預(yù)置 8 位單級觸發(fā)字 TW 滿足觸發(fā)條件 即 D0 D7 剛好為預(yù)置的 TW 時(shí) 可在示波器上不重疊地自左 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 10 s 移位循環(huán)周期 80 s 圖 2 數(shù)字 信號 發(fā)生 電路 循 環(huán)輸出 時(shí)序 波形 數(shù)字 信號 時(shí)序 分析 裝置 D0 D1 D2 D7 X Y 示波器 圖1 設(shè)計(jì) 作品 系統(tǒng) 組成 8 位 數(shù)字 信號 發(fā)生 電路 8 條 跳接線 clock G 2 至右同時(shí)顯示 8 路數(shù)字信號 1 個(gè)移位循環(huán)周期的時(shí)序波形 30 分 3 8 路數(shù)字 信號時(shí) 序波形的 觸發(fā)時(shí) 間位置 可調(diào) 可 分別選 擇 觸 發(fā)開始 跟蹤 中心觸發(fā) 和 觸發(fā)終止跟蹤 三種方式 即觸發(fā)字的時(shí)間位置可分別 選在示波器屏幕的左側(cè) 中間和右側(cè) 15 分 4 在示波器屏幕上添加可手動(dòng)位移的時(shí)間標(biāo)志線 屏幕上的豎亮線 并 用 8 個(gè) LED 顯示時(shí)間 標(biāo)志線對應(yīng)時(shí)刻的 8 路數(shù)字信號的狀態(tài)字 SW 狀態(tài) 1 時(shí) LED 點(diǎn)亮 狀態(tài) 0 時(shí) LED 熄滅 15 分 5 在觸發(fā)字時(shí)刻 分 析裝置對 8 路數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)開始采集與存儲(chǔ) 并可在示波器上回放 2 個(gè)移位循環(huán)周期的 8 路數(shù)字信號時(shí)序波形 10 分 6 其他 10 分 7 設(shè)計(jì)報(bào)告 20 分 項(xiàng) 目 主要內(nèi)容 滿分 方案論 證 比較與 選擇 方案 描述 3 理論分 析與 計(jì)算 系統(tǒng)相 關(guān)參 數(shù)設(shè) 計(jì) 5 電路與 程序 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組 成 原理 框圖 與各 部分電 路圖 系統(tǒng) 軟 件與流 程圖 5 測試方 案與 測試 結(jié)果 測試結(jié) 果完 整性 測 試結(jié) 果分析 5 設(shè)計(jì)報(bào) 告結(jié) 構(gòu)及 規(guī)范 性 摘要 正文 結(jié)構(gòu) 規(guī)范 圖表 的 完整 與準(zhǔn) 確性 2 總分 20 3 說明 1 8 路數(shù)字信號發(fā)生電路輸出與時(shí)序分析裝置輸入端 D0 D7 之間 采用跳 線連接 供設(shè)計(jì)作品測試時(shí)可能顛倒輸入接線順序使用 數(shù)字信號時(shí)序分析裝置 如需 clock 信號 或需產(chǎn)生與 clock 信號同步的時(shí)鐘信號 均可直接引用外部輸 入的 clock 信號 2 可預(yù)置的觸發(fā)字 TW 是 8 位二進(jìn)制碼組 稱為字 碼組 D0 D7 稱 為狀態(tài)字 SW 本題僅 有 8 種不同的 SW SW 等于 TW 時(shí)觸發(fā) X 通道掃描 3 可對 clock 信號 8 分頻得到同步掃描周期信號 將其變換為周期性斜 升波作為示波器 X 通道輸入的掃描信號 4 完成第 2 步要求時(shí) 既可采用 8 通道 A D 采集輸入數(shù)字信號 也 可采用簡單方案 即 八進(jìn)制計(jì)數(shù)器 D A 8 選 1 模擬開關(guān) 加法器 組合的 簡單實(shí)現(xiàn)方案 其 中 八進(jìn)制計(jì)數(shù)器對 clock 信 號計(jì)數(shù)形成 3 位地址碼 同時(shí)作為 用于輪流選通 D0 D7 的 8 選 1 模擬開關(guān)的選通信號及 D A 地址線 使 D A 輸出G 3 8 級周期性階梯波 這 8 個(gè)臺階電壓分別與模擬開關(guān)選通輸出的某一路數(shù)字信號 疊加 確 保 8 路數(shù)字信號波形顯示不重疊 加法器可以是有源的 也可以是無源 的 其輸出接示波器 Y 通道 5 現(xiàn)場測試正式開始后 參賽者不能再對示波器進(jìn)行任何調(diào)整操作 H 1 2018 年 TI 杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 H 題 簡易 功率測 量裝置 高職高 專 1 任務(wù) 利用 TI 的 MSP430F5529 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡易功率測量裝置 圖 1 淡色相框 內(nèi)部分 用以 測量交 流或直流 電源負(fù)載 上的 功率 并 實(shí)時(shí)數(shù) 字顯示 該功率值 功率測量連接示意圖如圖 1 所示 圖中 A B C 和 D 分別為四個(gè)測試端點(diǎn) 信 號處理及顯示電路 部分可單獨(dú)由外加電源供電 交流電源可采用帶功率輸出的 信號源 負(fù)載電阻可采用額定功率大于 1W 的 可變電阻 2 要求 1 負(fù)載為純電阻 采用直流供電 電源電壓在 200 mV 5V 時(shí) 調(diào)整負(fù)載電阻 能測量 40mW 1W 負(fù)載 功率 誤差小于 1 18 分 2 負(fù)載為純電阻 采用 50Hz 正弦交流供 電 電源電壓有效值在 1V 5V 時(shí) 調(diào)整負(fù)載電阻 能測量 40mW 500mW 負(fù)載功率 誤差小于 5 18 分 3 該裝置能自動(dòng)識別交流 直流供電 并 自動(dòng)選擇量程 20 分 4 負(fù)載為純電阻 采用直流供電 電源電壓在 200 mV 30V 時(shí) 調(diào)整負(fù)載電 阻 能自動(dòng)測量 40mW 1W 負(fù)載功率 誤差小 于 1 12 分 5 負(fù)載為 1000 F 電解電容與電阻串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò) 采用 50Hz 正弦交流供電 電 源電壓有效值在 1V 5V 時(shí) 調(diào)整負(fù)載電阻 能測量 40mW 500mW 負(fù)載有功功 率 測量誤差小于 5 12 分 6 盡 量降低 功率 取樣電路 網(wǎng)絡(luò) 自身的 功耗 減 少其接 入電路 對被測電路 的影響 20 分 H 2 7 設(shè)計(jì)報(bào)告 20 分 項(xiàng)目 主要內(nèi)容 滿分 方案論 證 比較與 選擇 方 案描 述 3 理論分 析與 計(jì)算 系統(tǒng)相 關(guān)參 數(shù)設(shè) 計(jì) 5 電路與 程序 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組 成 原理 框圖 與各 部分的 電路 圖 系統(tǒng) 軟件與 流程 圖 5 測試方 案與 測試 結(jié)果 測試結(jié) 果完 整性 測 試結(jié) 果分析 5 設(shè)計(jì)報(bào) 告結(jié) 構(gòu)及 規(guī)范 性 摘要 正文 結(jié)構(gòu) 規(guī)范 圖 表的完 整與 準(zhǔn)確 性 2 總分 20 3 說明 1 正弦交流供電裝置可采用功率型信號放大器 2 測試中 A B C 和 D 四個(gè)端子不能改變或調(diào)整 測試過程中不能手 動(dòng)更換取樣電路 C 和 D 兩個(gè)端子預(yù)留鱷魚夾子 以便更換負(fù)載 3 實(shí)際功率可通過用兩塊 4 位半數(shù)字萬用表 同時(shí)測量負(fù)載電阻上的電 壓電流計(jì)算得出 4 如第 3 項(xiàng)未完成 則以后內(nèi)容不測