2016TI杯省级电子设计竞赛A题lm5117省一等

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。

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，V CE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。

A 一种简易显示装置一、任务设计并制作一个线阵LED图文显示装置，装置的示意图如图1所示。

图1 线阵LED图文显示装置示意图二、要求1. 基本要求（1）制作一个由16只LED构成的线状点阵及其控制电路，安装于可旋转的平台上，在平台的中心设置一个按键，用于功能的切换，电机带动平台以合适速度旋转。

（2）开机时装置完成显示自检，能对点阵中16只LED逐个点亮，每只LED显示时间约为1秒，此时平台不旋转。

（3）以离按键最远的一个LED编号为16，离按键最近的一个LED编号为1，能通过按键切换，实现16个同心圆图形中的偶数序号同心圆顺序显示（由大到小）和奇数序号同心圆逆序（由小到大）显示。

每个同心圆图形均显示时间为0.5秒左右。

（4）通过按键切换，显示一个指针式秒表，该秒表以标志杆为起始标志，秒针随时间动态旋转，旋转一周的时长为60秒。

2. 发挥部分（1）通过按键切换，调整到汉字显示模式，要能显示尽可能多的汉字（2）其它，可显示一些动态的图案三、说明（1）显示装置利用人眼视觉暂留的生理特性，通过LED在旋转运动过程中经过不同位置时，系统点亮相应的LED，实现线阵LED在旋转平面上构成不同的静态或动态图案。

为保证显示时人眼看到的图形稳定清晰，系统设计应注意LED在不同位置点亮与旋转速度匹配；注意每圈旋转时图像显示的起始位置一致；同时注意旋转速度适当，满足人眼视觉暂留的要求。

（2）不得使用LED显示成品和专用芯片来实现系统。

（3）线阵LED、电机及电机驱动只能共用一路供电电源，即线阵LED不单独供电。

四、评分标准B 方波合成与分解一、设计任务设计制作一个方波合成、分解电路，具体来说：首先把频率为f1基波、频率为f2的一次谐波、频率为f3的三次谐波合成为一个方波（参考电路示意如图1所示），接着把合成得到的方波通过三个带通滤波器进行分解，最后分解得到基波f1’、一次谐波f2’、三次谐波f3’。

图1. 信号合成参考电路二、设计要求1．基本要求(1) 频率分别为f1、f2、f3的正弦波由信号发生器产生，信号发生器不需要自制，具体频率值自选，KHz级别即可；(2) 方波合成采用加法器实现，要预留加法器输出引脚，便于示波器观察信号；(3) 方波分解采用模拟带通滤波器实现，要预留滤波器输出引脚，便于示波器观察信号；(4) 使用液晶屏显示合成的方波f_out、分解后的谐波f1’、f2’、f3’；2．发挥部分(1) 采用数字带通滤波器实现方波分解(2) 采用彩色触摸屏显示和操作c.简易声音频谱分析仪一、设计任务设计并制作音频频谱分析及显示电路。

2016年TI杯大学生电子设计竞赛
E题：脉冲信号参数测量仪
1.任务
设计并制作一个数字显示的周期性矩形脉冲信号参数测量仪，其输入阻抗为50Ω。

同时设计并制作一个标准矩形脉冲信号发生器，作为测试仪的附加功能。

2.要求
（1）测量脉冲信号频率f O，频率范围为10Hz～2MHz，测量误差的绝对值不大于0.1%。

（15分）（2）测量脉冲信号占空比D，测量范围为10％～90％，测量误差的绝对值不大于2%。

（15分）（3）测量脉冲信号幅度V m，幅度范围为0.1～10V，测量误差的绝对值不大于2%。

（15分）（4）测量脉冲信号上升时间t r，测量范围为50.0～999ns，测量误差的绝对值不大于5%。

（15分）（5）提供一个标准矩形脉冲信号发生器，要求：（30分）
a)频率f O为1MHz，误差的绝对值不大于0.1%；
b)脉宽t w为100ns，误差的绝对值不大于1%；
c)幅度V m为5±0.1V（负载电阻为50 ）；
d)上升时间t r不大于30ns，过冲σ不大于5%。

（6）其他。

（10分）（7）设计报告。

（20分）
3.说明
（1）脉冲信号参数的定义如图1所示。

其中，上升时间t r是指输出电压从0.1V m上升到0.9V m所需要的时间；过冲σ是指脉冲峰值电压超过脉冲电压幅度V m的程度，其定义为×100%。

σ=ΔV m
V m
图1 脉冲信号参数的定义
（2）被测脉冲信号可采用基于DDS的任意波形信号发生器产生的信号。

安徽2016年⼤学⽣电⼦设计竞赛试题安徽2016年⼤学⽣电⼦设计竞赛试题A直流稳压电源⼀、任务设计并制作直流稳压电源，输⼊电压范围为DC6V～18V，输出电压为DC12V。

⼆、具体指标与分值（理论设计满分100分）任务要求分值基本部分输⼊电压变化范围6V～18V，输出电压保持为12V，最⼤输出电流I O max：2A10输⼊电压U IN从6V～18V变化时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）10电流I O从0～2A变化时，负载调整率SI≤5%（U IN=12V）10输出噪声纹波电压峰-峰值U OPP≤0.5V（U IN=6V～18V,U O=12V,I O=2A）10 DC-DC变换器的效率≥75%（U O=12V,I O=2A）10发挥部分U IN在3V输⼊时，输出电压保持为12V10 U IN从6V～18V变化时，电压调整率SU≤0.5%（I O=2A）10电流I O从0～2A变化时，负载调整率SI≤1%（U IN=12V）10 DC-DC变换器的效率≥85%（UO=12V,IO=2A）10具有过流保护功能，动作电流I=2.5±0.2A10三、说明1.设计要给出元器件具体型号、参数等细节，给出完整电路图；2.电路结构、器件类型不限，但DC-DC变换器不允许使⽤成品模块；3.电路中采⽤的集成芯⽚供电均由输⼊电压提供，不得采⽤其它辅助电源；4.设计要考虑系统制作成本，电路越简单越好。

B消防应急照明灯设计⼀、任务设计⼀台⽤于楼道消防等应急照明灯电路。

要求具有⾃动电池管理功能（由交流220V供电，有电时⾃动充满电备⽤）；停电时⾃动启动照明灯（照明灯由5个1W的LED灯珠构成），要保证持续照明时间⼤于1⼩时；电池耗完前10分钟左右有声⾳警告。

⼆、具体指标与分值（理论设计满分100分）任务要求分值基本部分完成蓄电池选型及充放电控制电路设计30完成5*1⽡LED灯珠驱动电路部分设计20实现电池电量不⾜时的声⾳警告功能20发挥部分具有蓄电池剩余电量检测、显⽰功能20其它（具有电池⾃动定期维护管理功能等）10三、说明1.设计要给出元器件具体型号、参数等细节，给出完整电路图；2.电路结构、器件类型不限；3.带单⽚机的系统要给出程序流程图；4.设计要考虑系统的制作成本，电路越简单越好。

TI杯2016年安徽省大学生电子设计竞赛试题
可见光通信装置（B题）
【本科组】
一、任务
设计并制作一个基于白光LED的可见光通信装置，如图1所示。

图1 系统框图
二、要求
1．基本要求
（1）在不进行通信时，应保证LED光源的电流恒定在0.5A±0.05A，功率要求不超过4W。

（2）在进行通信时，要求光源与接收装置间距离大于50厘米。

（3）发送端发送正弦信号时，接收端测量端子上输出电压的有效值不低于0.4V，频率与发送端的正弦波频率一致，并能在显示屏上显示。

（4）发送端发送方波信号时，接收端测量端子上输出电压方波没有明显失真，并在显示屏显示方波周期及脉宽。

2．发挥部分
（1）自制一个m序列发生器（时钟频率为1kHz，序列内容自定），用该通信装置传送m序列，接收端通过示波器观察，无明显码间串扰。

（2）增加图片传输功能，传输一幅80*60分辨率的黑白图像，并能够在液晶屏上显示，要求显示的图片无明显失真，当光路被阻断时，停止显示。

（3）增加一个发射节点，当两个节点同时发射相同的模拟正弦波形时，接收端可判断收到的信号来自于哪个节点。

三、说明
1. LED光源可以购买成品的LED灯泡亦可自制，但LED的驱动电路及主要电路板必须自制，设计时应留有相应的电压、电流测试点，便于测试。

2.允许增加相应的聚光装置，使光路聚集。

3.测试在室内正常光照条件下进行。

四、评分标准。

2016年河北省普通本科院校大学生电子设计竞赛赛题C：自动循迹小车设计报告摘要本文描述了循迹车系统的软硬件设计方法。

本设计使用了LDC1000金属探测传感器、STM32单片机最小系统板、OLED液晶显示屏、syn6288语音播报模块、编码器等模块。

金属探测器能实时检测路线上的金属轨道，单片机通过对实时采集到的信号进行分析预判，利用PWM信号控制驱动电机以调整小车转向。

本设计通过控制两个电机不同的转速，形成蛇形路线。

本设计完成赛题所有要求，并在此基础上实现如下创新点：1、人性化语音提示功能。

2、多按键参数调整修正功能，以适应不同环境要求。

3、OLED人性化人机交互界面设计。

4、增加按键暂停功能，方便调试。

关键字：LDC1000金属探测器、蛇形路线、语音提示、差速转弯一、方案论证1、核心控制单片机模块选择方案一：STC89C51系列单片机。

优点：价格便宜，控制简单。

缺点：io口引脚太少、运算速度太慢，片内资源太少，无法做复杂程序和实现复杂算法。

方案二：TI公司的TM4C123GXL 32位微控制器。

优点：运算速度快、外部扩展能力强、库开发简单、资源丰富。

缺点：开发经验少、价格高。

方案三：STM32F10x系列微控制器。

优点：价格低、运算速度快、资源丰富，开发经验丰富。

缺点：功耗相对较大。

基于以上分析，TM4C123GXL和STM32均可实现题目要求功能，考虑到开发经验，方案使用STM32作为主控芯片。

2、自动循迹模块方案一：LDC1314金属探测器。

TI公司出品的四通道金属探测器。

优点：四通道传感器能同时使用4个线圈进行数据采集。

缺点：价格昂贵、资料匮乏、购买难度大。

方案二：LDC1000金属传感器。

TI公司出品的单通道金属探测器。

优点：价格较低、手边有。

缺点：探测距离短、仅能使用一个线圈。

基于以上分析，设计采用蛇形路线增大LDC1000扫描范围大，与LDC1000的不足相互抵消。

最后设计选择LDC1000金属探测器。

2016年TI杯大学生电子设计竞赛G题DG题：简易电子秤一、系统方案本系统主要由单片机控制模块、屏幕显示模块、仪表放大模块、放大器模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1、控制器选用单片机比较方案一：采用51系列单片机传统的51单片机为8位机，价格便宜，控制简单，但是运算速度慢，片内资源少，存储容量小，难以存储大体积的程序和实现快速精准的反应控制。

并且受时钟限制，计时精度不高，外围电路也增加了系统的不可靠性。

方案二：采用STM32F103系列单片机STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。

STM32集成外设有较为强大的功能，可扩展性强。

通过比较，我们选择方案二，采用STM32F103系列单片机为主控处理器。

2、显示方案选择方案一：采用LCD1602作为显示屏LCD1602是工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。

是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。

使用与学习方便，但是可扩展能力弱。

方案二：采用3.2寸彩色电阻式触摸屏彩色显示，320*480分辨率，有较高的扩展性，可以用它实现键盘，显示等多种功能，功能强大，可自制UI进行使用。

综合以上两种方案，选择方案二，采用3.2寸彩色电阻式触摸屏作为显示方案。

3、仪表放大器的论证与选择方案一：使用3片op07制作仪表放大器电路Op07是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。

具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV）。

仪表放大器电路主要由两级差分放大器电路构成。

其中，运放前两片为同相差分输入方式，后一片为差分放大电路。

这样子做较为复杂，电路较难准确。

方案二：使用一片INA128芯片INA128为精密低功耗仪表放大器，它们通用的3运放3-op amp设计和体积小巧使其应用范围广泛，且电路实现简单，由单个外部电阻即可实现从1至10000的任一增益选择。

2016年TI杯大学生电子设计竞赛A题：降压型直流开关稳压电源1．任务以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。

额定输入直流电压为时，额定输出直流电压为，输出电流最大值为。

测试电路可参考图1。

LR图1 电源测试连接图2．要求（1）额定输入电压下，输出电压偏差：；（10分）（2）额定输入电压下，最大输出电流：；（10分）（3）输出噪声纹波电压峰峰值：；（10分）（4）从满载变到轻载时，负载调整率：；（10分）（5）变化到17.6V和13.6V，电压调整率：（10分）（6）效率；（15分）（7）具有过流保护功能，动作电流；（10分）（8）电源具有负载识别功能。

增加1个2端子端口，端口可外接电阻R(1kΩ-10kΩ)作为负载识别端口，参考图1。

电源根据通过测量端口识别电阻R的阻值，确定输出电压，；（10分）（9）尽量减轻电源重量，使电源不含负载的重量。

（15分）（10）设计报告（20分）3．说明（1） 该开关稳压电源不得采用成品模块制作。

（2） 稳压电源若含其它控制、测量电路都只能由端口供电，不得增加其他辅助电源。

（3） 要求电源输出电压精确稳定，或，作品不参与测试。

2016年TI 杯大学生电子设计竞赛题B 题：物品分拣搬送装置1．任务在一个以木条（截面不大于3cm×4cm，木质本色）围成的100cm×150cm 的A 区域内，散落着边长均为4cm 的正方体。

设计一自动物体搬运系统，能够快速将这些正方体移至指定区域。

A 区域的颜色为白色，B 区域为黑色，C 区域为红色。

2．要求（1）在A区域内任意放置了12只黑色正方体，以最快的速度将这些正方体移送到B 区域，完成时间不得超过180秒；（24分）（2）将A区域的12只黑色正方体以最快的速度移送到红色C区域；完成时间不得超过180秒；（26分）（3）A区域12只正方体中有桔黄色与黑色两种颜色，以最快的速度将桔黄色正方体移送到红色C区域；（20分）（4）将A区域中的正方体改为乒乓球，仍然有桔黄与黑色两种颜色，以最快的速度将桔黄色乒乓球移送到红色C区域；（25分）（5）其他。

2016年TI杯大学生电子设计竞赛A题：降压型直流开关稳压电源1．任务以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。

额定输入直流电压为时，额定输出直流电压为，输出电流最大值为。

测试电路可参考图1。

LR图1 电源测试连接图2．要求（1）额定输入电压下，输出电压偏差：；（10分）（2）额定输入电压下，最大输出电流：；（10分）（3）输出噪声纹波电压峰峰值：；（10分）（4）从满载变到轻载时，负载调整率：；（10分）（5）变化到17.6V和13.6V，电压调整率：（10分）（6）效率；（15分）（7）具有过流保护功能，动作电流；（10分）（8）电源具有负载识别功能。

增加1个2端子端口，端口可外接电阻R(1kΩ-10kΩ)作为负载识别端口，参考图1。

电源根据通过测量端口识别电阻R的阻值，确定输出电压，；（10分）（9）尽量减轻电源重量，使电源不含负载的重量。

（15分）（10）设计报告（20分）项 目主要内容满分方案论证比较与选择方案描述3理论分析与计算降低纹波的方法DC-DC 变换方法稳压控制方法6电路与程序设计主回路与器件选择其它控制电路与控制程序(若有)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、报告正文结构、公式、图表的完整性和规范性2总分203．说明（1）该开关稳压电源不得采用成品模块制作。

（2）稳压电源若含其它控制、测量电路都只能由端口供电，不得增加其他辅助电源。

（3）要求电源输出电压精确稳定，或，作品不参与测试。

2016年TI 杯大学生电子设计竞赛题B 题：物品分拣搬送装置1．任务在一个以木条（截面不大于3cm×4cm ，木质本色）围成的100cm×150cm 的A 区域内，散落着边长均为4cm 的正方体。

设计一自动物体搬运系统，能够快速将这些正方体移至指定区域。