2014年TI杯大学生电子设计竞赛题（多省联赛）
A题：四旋翼飞行器
1.任务
设计制作一架能够自主飞行的四旋翼飞行器。
2.要求
四旋翼飞行器能够完成以下飞行动作：
（1）飞行器能够根据起飞前预置的指令起飞，飞离地面高度应超过30cm，飞行距离（水平）应超过60cm，然后飞行器应能平稳降落。（30分）
（2）飞行器能够根据指定（键盘设定）的飞行高度及降落地点（方向及距离）连续稳定地完成起飞、指定高度水平飞行、平稳降落等动作。（20分）
（3）飞行器能够根据起飞前预置的指令垂直起飞，起飞后能够在50cm以上高度平稳悬停5s以上，然后再平稳缓慢降落到起飞地点；起飞与降落地点水平距离
不超过30cm。（30分）
（4）其他自主发挥设计的飞行动作。（20分）
（5）设计报告（20分）
项目主要内容分数
系统方案方案比较，方案描述 5
设计与论证飞行器姿态测量方法
飞行控制器控制方法与参数计算8
测试测试方法与测试结果 5
设计报告结构及规范性摘要，正文结构完整性、内容规范性 2
小计20
3.说明
（1）飞行器的姿态检测及飞行控制必须使用TI 公司的TIV A M4、C2000或MSP430等系列控制器。
（2）飞行器在完成每一项飞行动作期间不得以任何方式进行人为干预，如遥控等。
（3）飞行器的尺寸可自行选定。
（4）飞行方向以正北方向为0°、东北方向为45°、正东方向为90°等，以此类推；距离的单位为厘米（cm）。
（5）指定的降落地点是指降落地点距起飞地的水平距离及方向。
（6）平稳降落是指在降落过程中无明显的跌落、弹跳及着地后滑行等情况出现。
（7）能够完成要求（2）时，要求（1）可以免测。
（8）为确保安全，飞行器应在安全网中或在系留方式下工作（即以绳索将飞行器拴在地面固定物上）。
2014年TI 杯大学生电子设计竞赛题
B 题：金属物体探测定位器
4. 任务
设计并制作一个可自主移动的金属物体探测定位器（以下简称探测器），可探测置于玻璃板下的金属物体并给出定位指示。该探测器需采用TI 公司LDC1000电感/数字转换器评估板（AY-LDC1000）作为金属物体探头，探头上应有定位指针，以给出明显定位指示。探头可在水平放置的玻璃板上移动。用直径Φ2（mm ）的铁丝围成约50cm×50cm 的正方形闭合框作为探测区边界置于玻璃板下，示意图见图1。
5. 要求
（6） 在探测区域内某处（距探测边界≥5cm ）玻璃下放置一枚直径约19mm 的镀镍
钢芯1角硬币（第五套人民币的1角硬币）。探头能从“探头进入区”一侧任意指定位置和方向自行进入探测区（铁丝框包围区域）。通过探测，定位指针应指在硬币边沿之内，探测定位速度越快越好，且探测定位总时间应不超过2分钟。完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。（30分）
（7） 将1角硬币更换成直径约25mm 的镀镍钢芯1元硬币（第五套人民币1元硬币），
重复要求（1）的探测过程。定位完成后，定位指针与硬币圆心之间的定位误差应控制在5mm 以内；探测定位速度越快越好，探测定位总时间不应超过2分钟。完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。（30分）
（8） 将硬币改为自制圆铁环（用Φ2铁丝绕制），铁环外直径4cm 。重复要求（1）
的探测过程，应使定位指针尽可能指向铁环圆心，定位误差应控制在5mm 以内；完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动，探测定位总时间应不超过3分钟。（30分） （9） 其他自主发挥功能。（10分） （10）设计报告。（20分）
项 目
主要内容 分数
玻璃板下 铁丝方框
玻璃板下 金属物体
图1 金属物体探测环境示意图
无色透明普通玻璃板或有机玻璃板
探
头进入区
50cm×50cm
系统方案 系统结构、方案比较与选择
4 理论分析与计算 探测器组成方案与工作原理分析、检测与控制算法
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
6. 说明
（1） 金属物体探测定位装置探头采用AY-LDC1000板（由TI 公司提供），可直接
用AY-LDC1000板上的覆铜线圈，也可自制线圈；不得安装其他传感与摄像装置。探测开始后，不得手动或遥控探测器。
（2） 玻璃板可采用普通无色玻璃（玻璃边沿需贴上胶带以防划伤），也可用无色透
明有机玻璃板；玻璃板长宽尺寸应大于50cm 、厚度约3mm 。
（3） 探头从“探头进入区”一侧进入时探头的起始位置和摆放方向，以及探测区域
内的被测金属物体摆放位置均由测试专家在现场指定。
2014年TI 杯大学生电子设计竞赛题
C 题：锁定放大器的设计
1．任务
设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA ）。锁定放大器基本组成框图见图1。
2．要求
（1）外接信号源提供频率为1kHz 的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号R (t )端。
R (t )通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S (t )端，S (t )端幅度有效值为 10μV ~1mV 。（5分）
图1 锁定放大器基本组成结构框图
交流 放大器
相敏 检波器
直流 放大器
低通 滤波器
带通 滤波器
触发
整形
移相器
方波 驱动
参考
输出 r (t )
信号 x (t )
信号通道 参考通道
S (t )
显
示
R (t )
