15年电子设计竞大赛元件分析及权威赛题预测

15年全国(瑞萨杯)电子设计竞赛个人预测1.多旋翼飞行器相比于2013年明确规定飞行器为“四旋翼飞行器”，今年放宽为“多旋翼飞行器”，一般多旋翼飞行器泛指：四旋翼飞行器、六旋翼飞行器和八旋翼飞行器，之所以放宽，最大的原因应该是让参赛队充分发挥自己的聪明才智，设计制作出比较亮眼的作品。另外，今年同样出现了瑞萨半导体公司赞助的R5F100LEA型单片机，这款单片机和13年为同一型号。2013年这款单片机被指定为四旋翼飞行器赛题必选MCU，结果，在南京举办的全国决赛中，几乎没有一支队伍能够完成所有指标。大家对这款单片机不熟悉是一方面的原因，更核心的问题是不能熟练应用控制算法，当然，这个题本身也有问题（黑线的识别没有很好的办法）。今年飞行器是否还会指定瑞萨单片机呢？？我个人觉得可能性很大，原因如下：一、R5F100LEA型单片机硬件资源丰富，为16为高性能MCU，独特的开发环境使得硬件配置只需点击鼠标便可以解决，完全适用于多旋翼飞行器；二、2013年的配套教学视频中专门讲述了与四旋翼飞行器有关的PWM、SPI、IIC硬件配置，大家已经对瑞萨有一定认识；而今年这款原来并不在国内零售的单片机开始零售，有志于参加电赛的同学早有接触，且国内对四旋翼飞行器的研究如火如荼，各种电子设计类赛事中均有出现，早已不存在2013年那样的技术壁垒，应该说真正意义上开展竞赛的时机已然成熟。综上，今年出现四旋翼飞行器的可能性不容忽视。2.承载平台平衡调整系统设计并制作一个承载平台平衡调整系统。该承载平台由多条腿支撑，并能承受一定重量的载重。通过调整支撑腿的伸缩来调整平台的水平和倾斜。平台为长方形，宽带尺寸不小于25cm，长度比例不小于1.4。要求1.基本要求a.能同时检测平台长边和宽边的倾角，并显示。b.能设置平台沿宽边倾斜，倾角《20度，精度《3度。c.平台沿宽边在20度内倾斜时，能在15秒内调平，调平精度《3度。d.能设置平台沿长边倾斜，倾斜度《20度，精度《3度。e.平台沿长边在20度内倾斜时，能在15秒内调平，调平精度《3度。f.平台能承载500克的物体，且可在平台上任意放置。2发挥部分a.可设置沿任意方向倾斜，倾斜度《20度，精度《3度。b.平台沿任意方向在20度内倾斜时，能在15秒内调平，调平精度《3度c.在上述两项的基础上，倾斜度提高到30度，精度提高到1度，调整时间缩短至8秒（三个指标可分别完成）d.平台能承载1000克重的物体。e.在地面不平（地面倾斜超过10度）的情况下，完成上述四个项目。f.其它三、说明不得使用成品调整机构和模块。3.数字风速仪有了轴流风机还不算完，居然给出了数字风速仪，让赛题顿时迷雾重重。风速仪自然是测量轴流风机风速的仪器，为什么要测量风速呢？这让我想起了13年参观内蒙古风电场的情形：气流（风）的方向存在很大的不确定性，为了使风电机组最大限度的收集风力能量，风电机组的风扇是随着风向的改变而改变的，那么就有一种可能：a、风速仪仅仅是作为仪表，而不可能是传感器，因为没有要求精度，况且作为仪表一般是没有输出端的。b、要注意，机械控制类中没有提到诸如直流电机，步进电机，伺服电机等常用动力，没有动力的控制类题目显然没什么意思，因此，轴流风机应该是唯一的动力，作为动力来源的风机产生的风力是单方向的，无法在三维空间中运动，所以，轴流风机不可能只有一个，最可能是4个，同志们多买点啊!不要舍不得，不然只能哭了。c、风机作为动力可能的出题点在哪里？一根由“万向节”连接的杆一端通过某种结构安装四个轴流风机，由轴流风机产生动力（空气推力）带动杆状物完成指定任务：如绘制图形；悬停在空间某个位置（空间坐标（x,y,z））等动作。4.平衡车系统（大概内参预测）1、使用单个24V无刷电机，可实现自平衡，可实现前后行走、过障碍、过15°以上的陡坡，可实现转弯、不低头、加速不抬头、载重1Kg以上等要求。2、两轮平衡车，使用两个24V无刷电机，左右安装，可实现前后行走、过障碍、过15°以上的陡坡，可实现转弯、不低头、加速不抬头、载重3kg以上等要求。发挥：1、可用遥控控制启停、超速报警、电量显示、实时速度显示等；2、可用遥控控制两种以上速度切换；3、可用手机APP控制小车前进、后退、停止等，实时速度、剩余电量监控等一系列功能；4.三维角度传感器或电子陀螺仪需要说明一下，为什么我个人认为，三维角度传感器或电子陀螺仪是在机械控制类赛题中用到而不是飞行器。原因如下：飞行器多采用类似MPU9150、MPU6050之类的集成9轴传感器（倾角、陀螺仪、电子罗盘），不太可能使用分立的元器件来搭建。况且对于飞行器使用的传感器，大家早已明确（玩飞行器的人都知道），无需多此一举。既然明确说明三维角度传感器，结合万向节，很容易想到，该传感器更可能用于机械控制类赛题。致力于做机械控制类赛题的同志们，速速行动起来吧！5.自动追光自动壁障电动小车一、任务设计制作一套自动追光太阳能充电系统放置在小车上。小车以一定速度追着光源行进，太阳能板始终能面对光源给蓄电池充电。小车行进过程中会遇到路障，小车必须能避开路障绕道找到光源并继续追光前行。二、要求1、基本要求a.光源用不大于100W的白炽灯，场地不小于1.5m×1.5m，障碍物不小于15cm×15cm×15cm。可以对光源进行聚光。b.光源在离小车大约1.5m的固定位置摆放，放置高度不高于25cm，小车发现光源后沿光源方向前进。c.小车前进方向上至少随机放置三个障碍物。遇到障碍物，小车应绕道前进。d.在小车绕道过程中，太阳能板始终对准光源。e.到达离光源一定位置后，小车应停止前进。f.小车前进直线距离应不大于1.2m，时间不大于2分钟。g.能显示太阳能为蓄电池供电状态。2、发挥部分a.场地尺寸2m×2m，光源离小车2米以上。b.障碍物5个以上c.能逆着光源前进，并绕过障碍物。但太阳能板始终对准光源d.完成时间不大于1分钟e.在无白炽灯光源情况下，小车可以沿自然光源方向前进。f.其它三、说明a.小车行进线路上不得有任何轨迹，也不得有其它任何引导小车前进的物体、声源、无线发射源等，更不得利用遥控手段b.可以用浅色将场地分割成方形格子，障碍物放在格子里边。但小车不得用浅颜色分割线来寻迹。c.不得用市场上能买到的成品机器人模块来完成6.信号频谱分析仪一、任务设计并制作一个信号频谱分析仪，其结构可参考如下图二、要求1.基本要求a.能对单个连续波形信号进行分析，最高信号频率为10mhz，测频精度不低于1KHz。b.能对2个连续波形信号进行分析，最高信号频率为10MHz，频率分辨率不低于10KHzc.能对调幅、调频信号进行分析，信号中心频率可到10MHz，最大带宽可到1MHz，频率分辨率不低于10KHz，d.可以设置频率分析范围和频率分辨率e.频谱分析结构用图形在显示器上显示2.发挥部分a.将最高频率扩展到20MHz，分辨率可达1KHzb.图形显示器上有可以走动的光标，能显示光标位置的频率和幅度值c.光标可以跟踪频点极大值，能从一个极大值点跳到另一个极大值点，并显该点频率和幅度d.光标可以跟踪最大频点，显示该频点频率和幅度e.可以将该频谱通过DA变换器变换，在示波器上显示。f.其它三、说明控制和显示不得用PC机实现__7.无线考试作弊监测干扰仪一、任务制作一台无线考试作弊监测干扰仪，用于监测考场内外利用无线通信方式进行作弊的行为，同时还能对通信进行干扰，以抑制作弊活动二、要求1.基本要求a.能在30MHz-300MHz范围内进行扫描，寻找无线辐射信号b.信号接收灵敏度不低于-30dBmc.能同时监控3个指定频率点的信号，指出这些频率是否在工作。d.对指频率点实施噪声或语音信号干扰，以压制该频率点通信，最大干扰功率1mWe.对监测到的认为是作弊通信的信号实施干扰，可同时干扰3个频率点的信号。2.发挥部分a.将频率范围扩展到30MHz-600MHzb.将同时监控频点扩展到5个c.可以监听调频和调幅语音通信信号d.可以设置保护频率，扫描时不显示保护频率，干扰时不对保护频率进行干扰三、说明可省略天线的制作，接收可直接用拉杆天线或灌入多个信号源进行测试，发射可直接接频谱仪测试。控制和显示不得用PC机实现8.直流电子负载一、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。二、要求1.基本要求a.负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC）两种模式可选择b.电压设置及读出范围：1.00V-20.0Vc.电流设置及读出范围：100mA-3.00Ad.显示分辨率及误差：至少具有三位数，相对误差小于5%2.发挥部分a.增加恒阻模式（CR）模式b.扩大负载参数的设置及读出范围c.具有自动过载保护设计三、说明a.负载参数可调节设置，人工预置或数字程控皆可b.负载参数可数字化显示，两种负载参数（CV\CC）同时显示c.实现原理可参考如下图9.双相信号发生器（本科组）一、任务设计、制作一个双相信号发生器，在特定的频率范围内输出正弦波，信号的幅度和相位差可以程控设置，也可以输出矩形波和方波。作品电路中不得使用任何DAC芯片、DDS芯片或微处理器的DAC功能。数字逻辑系统推荐使用EXCD-1SOC开发板，信号发生器的工作电源可外置。二、要求1．基本要求（1）两路信号均可输出正弦波、方波、矩形波；（2）两路信号输出最大幅度不低于3V，幅度可调，设置分辨率不低于10bit；（3）信号频率范围从9.5kHz到10.5kHz可调，步进值不大于100Hz，频率准确度不低于0.1%；（4）正弦波信号在整个频率设置范围内，波形失真度不大于2%；（5）两路信号的相位差可以在0—359度内可调，设置分辨力不大于1度；（6）矩形波占空比在0.1%—99.9%范围内可调，设置分辨率不低于0.1%；2．发挥部分（1）两路信号输出最大幅度不低于3.5V，幅度可调，设置分辨率不低于12bit；（2）正弦信号频率从8kHz到12kHz变化，信号平坦度优于90%；（3）正弦信号频率从8kHz到12kHz变化，信号失真度不大于2%；（4）两路正弦信号的相位差可以在0—359.9度内可调，设置分辨力不大于0.1度；（5）两路均可产生FSK调制波，内调制信号的频率不大于10Hz，上边频为12kHz，下边频8kHz；（6）两路均可产生ASK调制波，内调制信号的频率不大于10Hz，载波频率为10kHz，调制率为100%；（7）其他。三、说明1．微处理器系统板、工作电源可用成品，也可自制，必须自备。2．设计报告正文中应包括系统总体框图、波形发生原理、数字逻辑原理框图、主要的测试结果。详细电路原理图、HDL程序或电路图、测试结果用附件给出。3．题目中所有准确度及分辨率指标必须是电路原理及器件硬件所保证，报告中需要有理论计算。10.通用可变增益放大器（本科组）一、任务设计、制作一个通用可变增益放大器，放大器的增益可手动数字设置或程控设置，无调节电位器。该放大器的增益变化范围、信号输入及输出范围、信号有效频段及幅频特性等具有较高的技术经济指标。二、要求1．基本要求（1）放大器的低频及直流最大不失真输入、输出信号幅度不低于±3V；（2）放大器的电压增益可设为三档：0.10—1.00，1.0—10.0，10—100，放大器在同一档位时增益线性度不低于1%，分辨力不低于1%；（4）增益为100时，在DC—1MHz带宽范围内，输出大信号幅度波动不超过5%；（5）增益为100时、输入端短路，输出端电压值不超过±5mV；（5）输入端阻抗可开关设置为大于10M或50，并有过压保护能力；（6）放大器输出端阻抗可开关设置为50或0。2．发挥部分（1）放大器的低频及直流最大不失真输入、输出信号幅度不低于±8V；（2）放大器的增益可设为四档：0.100—1.000，1.00—10