江西省2011年大學生電子設計自選賽賽題
五個賽題本、專科通用，由參賽隊自選其中一道題，寫出設計報告和制作完成作品。
一、車載正弦波逆變電源
1、任務
設計并制作如下圖所示的車載正弦波逆變電源，圖中車載電池部分采用實驗室可調直流穩壓電源來模擬。

2、基本要求
制作車載正弦波逆變電源，輸入電壓DC12V±3V，輸出220V/50Hz正弦波。實現：
（1）滿載輸出功率50W，效率?不小于80%，輸出電壓波形失真度低于5%；（20分）
（2）當輸入電壓為9V～15V時，輸出電壓有效值穩定度高于1%；（10分）
（3）當負載從空載到滿載變化時，輸出電壓有效值穩定度高于5%；（10分）?
（4）具備輸入過壓（大于15V）和欠壓（小于9V）保護、輸出過流（I0大于0.23A）和負載短路保護等功能，當故障解除后，能自動恢復正常工作；（10分）
3、發揮部分
（1）能手動調節正弦波的輸出電壓在220V與110V間、輸出頻率在50Hz與60Hz間任意更換，以適應不同的交流用電器；（10分）
（2）滿載時進一步提高效率，使?大于85%；（10分）
（3）負載為感性時，輸出電壓波形失真度低于5%；（10分）
（4）當負載從空載到滿載變化時，輸出電壓有效值穩定度高于3%；（10分）
（5）其他。（10分）
4、說明
（1）不能使用UPS或其它成品電源改制，不能使用電源模塊；
（2）除車載電池部分輸入外，不能使用其它輔助電源；本題中逆變電源效率?=PO/ PIN，其中PIN＝UIN*IIN，PO＝UO*IO*PF（PIN可通過電流、電壓的測量值計算，PO用可以測量有功功率的電能表進行測試）；
（3）本題中只有在作發揮部分第（3）項測試時為感性負載（可接半滿功率電動機），其它項測試時均為純阻性負載；
（4）電源在最大輸出功率下應能連續安全工作足夠長的時間（測試期間，不能出現過熱等故障）；
（5）設計報告正文中應包括系統總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結果，而完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結果用附件給出；
在調試過程中，要注意安全。

二、乒乓球游戲機

?1、任務
要求用FPGA平臺構造一個乒乓球游戲機。系統結構如圖所示，FPGA通過兩條I/O信號輸出兩組脈寬調制波，經過低通濾波器提取脈寬調制的均值電壓，輸入到雙通道示波器中。示波器工作在X/Y模式。示波器屏幕上的光點代表乒乓球。乒乓球在X/Y電壓的控制下在屏幕上移動。
2、基本要求：
1）、構造兩組無源低通濾波器，使得FPGA可以用脈寬調制方式控制球的位置；(20分)
2）、用給定的運放(LM324)制作一放大器，使光點運動范圍在示波器的X軸，Y軸方向上可調；(20分)
3）、乒乓球可按拋物線自動在屏幕上左右彈射，球的落點為屏幕兩側邊的中間。(10分)
3、擴展要求：
1）、使用兩個按鈕分別作為左側擊球鈕和右側擊球鈕。當乒乓球靠近屏幕左邊時按下左側擊球鈕，可將球擊回右側。右側擊球鈕亦然；(10分)
2）、建立成敗機制，即球抵達邊沿而未按下擊球鈕，記為擊球失敗，用LED燈光表示；(5分)
3）、建立記分機制，在七段數碼管上顯示雙方得分；(10分)
4）、特殊功能，在不調整放大器的情況下，連按兩下擊球鈕能擊出高拋球，軌跡拋物線曲率變大；(10分)
5）、在人眼能分辨的前提下，球的運動速率可以調節。(10分)

三、噪聲測量儀
1．任務：
?? 設計制作一個測量噪聲的裝置，使該裝置能測試出周圍環境噪聲的分貝值。
2．基本要求：?
1）.能測量固定聲源的分貝值，測量范圍達到40～70dB。（20分）
2）.分辨率：0.5dB。（10分）
3）.頻率范圍：300～8000Hz 。（10分）
4）.具有顯示噪聲分貝值的功能；（10分）
?3.? 發揮部分：
1）?.提高測量分辨率為0.1dB；（10分）
2）?有超限報警功能，并且報警值可以設定；（10分）
3）?具有分段測試功能，低分貝測試段和高分貝測試段。(15分)
4）?測量范圍達到40～100dB。（10分）
5）?其他。（5分）

四、波形發生器
1、任務
設計并制作一臺信號發生器，使之能產生正弦波、方波。
2、基本要求
1）.信號發生器能產生正弦波、方波；（10分）
2）.輸出信號頻率在100Hz～100kHz范圍內可調；（10分）
3）.在1k?負載條件下，輸出正弦波信號的電壓峰-峰值Vopp在0～5V范圍內可調；（10分）
4）.輸出信號波形無明顯失真；頻率穩定度：10-4（10分）
5）.可實時顯示輸出信號的類型、幅度、頻率和頻率步進值；（10分）
3、發揮部分
（1）將輸出信號頻率范圍擴展為1Hz～1MHz，輸出信號頻率步進間隔最小為1Hz；輸出信號頻率值可通過鍵盤進行設置；（20分）
（2）能產生雙路信號，雙路信號間相位可調。（10分）
（3）在50?負載條件下，輸出正弦波信號的電壓峰-峰值Vopp在0～5V范圍內可調，調節步進間隔為0.1V，輸出信號的電壓值可通過鍵盤進行設置；（10分）
（4）其他。（10分）

五、雙軌移動平臺
賽題背景及競賽目的：
在加工制造業，工業機器人被廣泛應用于生產流水線作業，實現各種零部件加工、裝配過程。本題以一個簡單的機器人作業過程綜合考察參賽選手對制造工藝流程管理及自動配給、裝配技術的理解，并著重考察運動控制方面的能力。
1、任務
設計一小車，使小車能將車上的乒乓球精準的放到導軌的孔洞里。
軌道的結構：中間有六個孔洞（右側第一個洞口為出發校準口，比賽開始前參賽隊員需將小車上的放置孔與之對齊），洞之間的中心距為20cm，洞的直徑最大為6cm；小車模型橫跨在導軌上，并且小車上部是一個放小球的漏斗，如下圖。（導軌自己制作）
?
2、基本要求

?每個洞口接相對應的指示燈，保證在led燈亮的時候乒乓球掉入洞內，其它視為無效。（按照功能板上LED輸出的標志，把六個指示燈接好，每個洞口放置一個LED等，如上圖所示）???? 比賽過程：洞孔上方紅色指示燈依次亮起熄滅，同一時間只有一盞燈亮，并且從右第一個至左，且燈保持開的狀態是2S，2S之后燈熄滅，等待5S之后下一盞燈亮起，且保持2S。小車初始位置在移動平臺最右端。
（1）小車在洞孔上方，開始信號后，孔洞上的燈點亮；小車在2秒內將乒乓球放入孔洞；（20分）
（2）小車運行到下一位置并將球放入第二個洞里；不能連續向同一孔洞放入2個球；（10分）
（3）小車能從右側第2個孔洞運行到最左側，并能將其余4個球全部放到相應孔洞；（20分）
3、發揮部分
比賽過程：洞孔上方紅色指示燈依次亮起熄滅，同一時間只有一盞燈亮，并且從左第一個至右，且燈保持開的狀態是1S，1S之后燈熄滅，等待2S之后下一盞燈亮起，且保持1S。小車初始位置放置在移動平臺最右端。
（1）小車從右側啟動3秒后，最左側的指示燈亮；小車能在4秒內從最右側運行到最左側，并將球準確放到最左側的孔洞里；（20分）
（2）小車運行到左側第二個洞上方并將球放入；不能連續向同一孔洞放入2個球；（5分）
(3) 然后小車能依次從左側運行到右側，將其余4個球放到相應孔洞；（20分）
（4）其他；（5分）
4、說明
1.比賽開始前所有參賽隊伍需將小車放置于競賽臺面最右側，并且保證乒乓球放置孔與右邊第一個孔對齊，作為初始起點。（裁判員檢查如發現偏差明顯靠左視為蓄意搶跑，取消成績）。
2.裁判下令比賽開始后，所有比賽平臺將開始進行時間計時并開始循環執行預定任務并在數碼管上顯示當前計時。此時參賽隊員應啟動小車開始比賽，10S內未啟動隊伍視為自動棄權。
3.成功放入小球或放置任務失敗之后，參賽隊員方可重新往運動中的小車裝載一個小球，繼續比賽。（禁止該過程中參賽隊員身體接觸小車，如發生參賽隊員強行手動調整小車位置情況，取消資格）
注意：
乒乓球在平臺左側可取，建議兩名隊員配合進行裝載（必須在小球放入孔內或者小球放入孔內失敗之后隊員才可拿取乒乓球）。