2008年山东省电子设计大赛 C题 超低功耗电子温度计

第三届（ 1997 年）全国大学生电子设计竞赛题目C题水温控制系统一、任务设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为 1 升净水，容器为搪瓷器皿。

水温可以在必然范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。

二、要求1．基本要求（1 ）温度设定范围为40 ～ 90 ℃，最小区分度为 1 ℃，标定温度≤1℃。

（2）环境温度降低时（比方用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。

（3）用十进制数码管显示水的本质温度。

2．发挥部分（1）采用合适的控制方法，当设定温度突变（由40 ℃提高到 60 ℃）时，减小系统的调节时间和超调量。

（2）温度控制的静态误差≤ 0.2 ℃。

（3）在设定温度发生突变（由 40 ℃提高到 60 ℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。

三、评分建议第五届（ 2001 年）全国大学生电子设计竞赛题目C题自动往返电动小汽车一、任务设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽 'BB 车。

赞同用玩具汽车改装，但不能够用人工遥控（包括有线和无线遥控）。

跑道宽度 0.5m ，表面贴有白纸，两侧有挡板，挡板与地面垂直，其高度不低于20cm 。

在跑道的 B、 C 、 D 、 E 、 F 、 G 各点处画有 2cm宽的黑线，各段的长度如图 1 所示。

二、要求1．基本要求（1 ）车辆从起跑线出发（出发前，车体不得高出起跑线），到达终点线后停留10 秒，尔后自动返回起跑线（赞同倒车返回）。

往返一次的时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）。

（2）到达终点线和返回起跑线时，停车地址离起跑线和终点线误差应最小（以车辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为误差的测量值）。

（3 ） D ～ E 间为限速区，车辆往返均要求以低速经过，经过时间不得少于8 秒，但不允许在限速区内停车。

2．发挥部分（1）自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）。

（2）自动记录、显示行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）。

电子温度计的制作
于洋;魏磊
【期刊名称】《山东省农业管理干部学院学报》
【年(卷),期】2009(25)1
【摘要】在很多学校的课程设计和毕业设计中,往往只设计整个产品生产过程中的一个环节,学生无法真正将所学知识应用到实际,所以课程设计不能达到预期目的.本文介绍了利用凌阳61单片机制作电子温度计的工作内容及流程,可以让学生设计电路板,识别及焊接元件,设计和调试程序,最后做成一个数字温度计,从而使学生能更好的将所学知识应用于实践,达到课程设计目的.
【总页数】2页(P166,169)
【作者】于洋;魏磊
【作者单位】山东省农业管理干部学院,山东济南250100;济南工程职业技术学院,山东济南250200
【正文语种】中文
【中图分类】TP61
【相关文献】
1.“电子温度计的设计和制作”教学项目设计 [J], 王伟;颜学义;彭细华
2.超低功耗电子温度计的制作 [J], 朱小燕
3.用4个元件制作的电子指针式温度计 [J], 刘一明
4.设计与制作盲人用电子温度计 [J], 宋裕恒
5."由体验伽利略温度计到制作液体温度计"的教学设计 [J], 苏爱娣; 金满林
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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。

目录摘要 (3)1.设计任务及规定 (4)1.1设计任务 (4)1.2设计规定 (4)2.系统方案 (5)2.1控制模块旳论证与选择 (5)2.2电源模块旳论证与选择 (5)2.3小车车体旳论证与选择 (6)2.4电机模块旳论证与选择 (6)2.5电机驱动模块旳论证与选择 (6)2.6寻迹模块旳论证与选择 (7)2.7避障模块旳论证与选择 (7)2.8显示模块旳论证与选择 (7)2.9按键模块旳论证与选择 (8)2.10通信模块旳论证与选择 (8)2.11方案选定 (9)3.系统旳理论分析与计算 (10)3.1系统旳信号检测与控制 (10)3.1.1 系统旳信号检测 (10)3.1.2 系统旳信号控制 (10)3.2 两车之间旳通信措施 (11)3.3 节能 (11)4.电路与程序设计 (12)4.1电路旳设计 (12)4.1.1 系统总体框图 (12)4.1.2 控制器旳电路设计 (13)4.1.3 稳压电源旳电路设计 (13)4.1.4 电机驱动电路旳设计 (14)4.2程序旳设计 (15)4.2.1 程序功能描述与设计 (15)4.2.2 程序流程图 (16)5.测试措施与测试成果 (19)5.1测试方案 (19)5.2测试条件与仪器 (19)5.3测试成果及分析 (19)5.3.1 测试数据 (19)5.3.2测试分析与结论 (19)参照文献 (17)附录1 (18)附录2 (19)附录3 (20)智能小车旳设计摘要: 本作品以低功耗旳ATmega16单片机为控制关键；MP2307稳压电路供电；使用光电传感器寻线和避障；LN298N驱动电机；以光电传感器来实现甲乙两车之间旳通信；结合了PWM调速等技术, 设计了一组智能小车。

该小车旳车体由控制、电源、按键、小车硬件、电机、电机驱动、寻迹、避障、显示和光电传感通信等十个模块构成, 可用于无人驾驶、自动探测等人工智能领域。

关键字: ATmega16.MP2307、光电、LN298N1.设计任务及规定1.1设计任务甲车车头紧靠起点标志线,乙车车尾紧靠边界,甲、乙两辆小车同步起动, 先后通过起点标志线, 在行车道同向而行, 实现两车交替超车领跑功能。

08年120套中考物理试题汇编--电功和电热(三)班级:_____ 姓名_________ 学号_____ 分数______六、计算题(共89题)1)（08江苏常州）“5·12”坟川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机．这种柴油发电机的工作原理为：以风冷四冲程直喷式柴油机为动力系统，带动发电机发电，该柴油发电机说明书的部分内容如表所示．现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示．发电机到安置区的距离是400m,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω／m.安置区家用电器的总功率为44kW,当这些家用电器都正常工作时，求：(1)输电线路中的电流多大？(2)输电线路损失的电功率多大？(3)发电机实际输出电压多大？(4)该柴油发电机工作过程中，每小时消耗18kg柴油，柴油完全燃烧产生的内能转化为发电机输出电能的效率是多少？（柴油热值是3.3 X 107J/kg)2)（08江苏连云港）研究表明，有些金属电阻的阻值会随温度的变化而变化，物理学中利用这类金属的特性可以制成金属电阻温度计，它可以用来测量很高的温度，其原理如图所示。

图中电流表量程为0～15mA（不计其电阻），电源的电压恒为3V，R′为滑动变阻器，金属电阻作为温度计的测温探头，在t≥0℃时其阻值R t随温度t的变化关系为R t=100+0.5t（单位为Ω）。

（1）若要把R t放入温度为0℃处进行测量，使电流表恰好达到满量程电流15mA，则这时滑动变阻器R′接入电路的阻值为多大？（2）保持（1）中滑动变阻器R′接入电路的阻值不变，当把测温探头R t放到某待测温度处，电流表的示数恰为10mA，则此时R t的阻值为多大？对应的温度为多高？（3）保持（1）中滑动变阻器R′接入电路的阻值不变，当被测温度为600℃时，电路消耗的电功率为多大？（4）若把电流表的电流刻度盘换为对应的温度刻度盘，则温度刻度的特点是什么？3)（08江苏南京）小明用图26甲所示的电路，研究通过导体的电流与导体电阻的关系．电源电压恒为6V．实验过程中，他做了六次实验，每次改变电阻箱R'，的阻值后．通过调节滑动变阻器始终保持R'两端的电压不变，记下相应的电流值．根据记录的六组数据，他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R'的关系图线，如图26乙．(1)记录第一组数据时，电阻箱R'的阻值为4Ω，此时电流表示数是多少?(2)小明在实验过程中．控制电阻箱R'两端的电压是多大?(3)记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4 A，此时电阻箱消耗的功率是多少?滑动变阻器接入电路中的电阻是多大?(4)记录第四组数据时，电阻箱和滑动变阻器消耗的功率之比是多少?4)（08(1)热水器中电热丝的电阻：(2)水所吸收的热量[c水=4．2×103J／(kg·5)（08江苏南通）图甲和图乙是利用热敏电阻来测量温度的原理图．电源电压均为20V且保持不变，定值电阻R0的阻值为30Ω．则：(1)图甲中电流表的示数为0．3A时，热敏电阻两端的电压和消耗的功率分别是多少？(2)图乙中电压表的量程为0—15V，热敏电阻R的阻值随温度的变化关系如图丙所示，试求此电路能测量的最高温度．6)（08江苏苏州）如图所示，电源电压U=6V，电阻R1=4Ω，R2=6Ω．(1)当开关S闭合后，电流表示数为多少?(2)当开关S闭合后，电阻R1在10s内消耗的电能为多少?(3)若将两电阻并联后接入原电路，当开关S闭合后，电路的总功率为多少?(解答要求：写出依据的主要公式或变形公式，有数据代入，答案中必须明确写出数值和单位)7)（08江苏宿迁）半导体材判的导电能力介于导体和绝缘体之间．其电阻受温度影响较大．如图14甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图像．根据这种半导体材料电阻的特性，小星和他的同学设计了一个电路（如图14乙）．可以测定某一空间的温度使用的器材如下：半导体电阻、电源、电流表（0~0．6A）．开关，定值电阻R0（10Ω）、导线若干．（1）定值电阻R0的作用是什么？______________（2）当环境温度为20℃时．电流表的读数为0．2A，求电源的电压。

A 数字式温度计题目：设计一个以数字方式显示的温度计，测量精度不低于±1℃。

要求1.温度测量范围20℃—70℃；2.测量精度不低于±1℃；3.以数字方式显示测量结果；4.提高要求：在20℃—70℃范围内，将温度尽快控制在某指定温度。

5.其他自主发挥。

说明1.不得采用数字式温度传感器。

2.构建一个简易的测试环境，如冷、热水容器。

3.测试时建议以水银玻璃温度计为参照标准。

B 电磁式继电器特性参数的测试题目设计一装置，能够测量小型电磁式继电器的主要特性参数，要求如下：要求1.测量最小动作电压，最小保持电压。

2.测量额定动作电流。

3.测量动作时间、释放时间。

4.测量触点接触电阻。

5.提高要求：实现上述参数的自动测量与显示。

6.其他自主发挥。

说明1.建议选择某一型号12VDC/3A通用型继电器，统一采购并配插座后提供给参赛学生。

2.测评时以某一经过测定的继电器为对象进行测试。

3.继电器的特性参数有一定离散性，即同一对象的的多次测量参数有些偏差。

C 音乐频率幅度彩灯指示器题目设计一个电路，能够以LED指示灯指示音乐音量的强弱和音调的高低。

要求1.指示音乐信号的强弱，强弱等级不少于8个。

2.指示音乐信号频率的高低，在100Hz—10KHz的范围内，频率高低等级不少于5个。

3.提高要求：不仅仅以LED指示灯点亮的个数表示不同等级，还以指示灯的亮度来指示。

4.其他自主发挥。

说明1.允许直接输入音频电信号；2.测评时以信号源输出来考察音量与频率指示的准确性；3.测评时，以某一指定MP3播放器播放的音乐来考察LED指示灯的指示效果.D 太阳能充电控制器题目设计并制作一太阳能电池为能源的充电控制器，可采用太阳能电池单晶硅太阳能板（75w）获取能源，也可用可调直流稳压电源串联电阻来模拟太阳能电池板；电池电压为12V。

要求1.太阳能电池板输出电压在大于12V时，能够对电池充电。

2.太阳能电池板输出电压在小于12V时，能够对电池充电。

A--基于大功率白光LED 的可见光通信（本科组）一、任务设计并制作一个可见光通信装置。

二、要求1、基本要求（1）可见光通信装置利用单只10W(或≧9W)白光LED 和光电器件作为收发器件，用来传输语音和模拟波形信号，传输距离大于30cm ；自制24 V 、1A 直流电源2个（发端、收端分别采用此单电源供电），系统基本框图如图1。

发送端的供电部分需要加测试点（测试点加上鱼嘴夹方便测试），测试点电压U 1、电流I 1如图2所示。

（接收端负载最好为8Ω喇叭）可见光通信发端装置语音或者模拟波形信号24V 1A 直流电源可见光信道10W 白光LED可见光通信收端装置光电器件24V 1A 直流电源语音或者波形发送端接收端图1 系统基本框图24V1A电源可见光通信发端装置电压测试点电流测试点U 1I 1图2 电压、电流测试点（2）在不进行信号传输的情况下10W 白光LED 的功率必须达到10W ，要求电流为I 2=1±0.05 A ，电压U 2=10 V （误差可以稍大）。

需要加测试点（测试点加上鱼嘴夹方便测试），测试点电流I 2、电压U 2如图3所示。

10W 白光 L E D电压测试点电流测试点LED 驱动电路I 2U 2图3 10 W 白光LED 测试点（3）传输的语音信号或低频信号源信号频率范围为300~8000 Hz ，语音信号要求来自麦克风或MP3，模拟波形信号来自信号发生器。

要求发端装置的输入端以及收端装置的输出端加测试端子，以方便检测波形。

（4）在发送端发送300~8000Hz 音频信号时，接收的声音应无明显失真。

当发射端输入信号为300Hz 、1000Hz 、8000Hz 单音信号时，在8Ω电阻负载（或喇叭）上，接收装置的输出电压有效值不小于0.4V 。

不改变电路状态，减小发射端输入信号的幅度至0V ，采用低频毫伏表（低频毫伏表为有效值显示，频率响应范围低端不大于10Hz 、高端不小于1MHz ）测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于0.1V 。

C题：简易直流电子负载(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--TI杯大学生电子设计竞赛题目：简易电子直流负载年级：学校：组长：组员：组员：2012年8月7日简易直流电子负载摘要：本系统以MSP430单片机系统为平台，设计和制作一台恒流工作模式的简易直流电子负载。

采用了具有高共模抑制比电流分流监控器INA282实现对采样电阻两端电压的提取，同时由单片机输出指令电压，通过反馈回路输出电压控制三功率极管的电流，使电路自动调节，进而实现要求的高精度恒流负载制作；采用高精度A/D采样，同时加入过压检测保护，以及休眠模式，最终达到题目的指标要求。

关键词：MSP430 电流分流监控器高精度恒流源一、 方案论证与比较根据系统设计要求分析，本系统主要包括电流监控模块，恒流控制反馈环模块，AD 采样及显示模块，方案论证主要围绕恒流源电路模块展开。

恒流源方案一：通过单片机产生PWM 控制3525产生不同幅度的电压进而控制MOS 管导通与关断，从而产生恒流源。

方案二：通过单片机控制三极管的基极电压大小，进而控制其I C ，从而实现恒流源的制作。

方案一中，3525可能存在输出偏差，且MOS 管线性区比较窄，使MOS 管无法在题目要求的范围内产生稳定的恒流源，对于三极管来说，其线性区比较宽，可以用单片机控制外加反馈回路，从而产生恒流源，因此选择方案二。

电流监视模块方案一：采用微功耗仪表放大器INA122,对采样电阻两端电压进行提取，该放大器可通过调节外接电阻控制输出电压增益，增益可由5调节至10k 。

方案二：使用高精度电流分流监控器INA282，当两个参考端都接地时，可实现稳定50倍电压增益。

方案一中仪表放大器存在共模输入电压必须远小于电源电压的问题，致使输入电压不能过大，不能够满足本题要求，相比于方案一，方案二可输入电源轨电压，且精度更高，因此选用方案二。

反馈环路方案一：将采样电压及基准电压同时输入运放LM358，通过PI 环反馈回路调节输出电压，从而实现对电流的调节。

2013年全国大学生电子设计竞赛简易旋转倒立摆及控制装置（C题）2013年9月7日摘要旋转倒立摆是一个非线性、强耦合、多变量和自然不稳定系统。

通过它能有效地反映控制过程中诸如镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等多种关键问题，是检验各种控制理论的理想模型。

对倒立摆的研究不仅具有深远的理论意义，而且在航天科技和机器人学领域中也有现实指导性意义。

本作品是基于STC89C52单片机作为核心控制器，以L298N作为驱动电路芯片，利用直流电机PWM调速原理，控制旋转臂的转速，从而控制摆杆的频率和振幅，当二者共振时就实现了摆杆在某一固定角度往复运动，能够实现倒立摆的基本功能。

利用加速度传感器获取摆杆的状态，实现摆杆在固定角度摆动，最终实现在竖直方向倒立，即小范围内摆动而不倒下。

关键词：旋转倒立摆，STC89C52，PWM调速，共振目录1系统方案------------------------------------------------ 1 1.1 设计要求 ------------------------------------------1 1.1.1 任务----------------------------------------1 1.1.2 要求----------------------------------------2 1.1.3 说明----------------------------------------2 1.2 总体设计方案---------------------------------------3 1.2.1 设计思路-------------------------------------3 1.2.2 方案论证与比较-------------------------------5 2单元硬件电路设计-----------------------------------------6 2.1 单片机控制系统设计---------------------------------7 2.1.1 STC89C52最小系统-----------------------------6 2.1.2 AD采集模块电路设计---------------------------6 2.1.3 显示模块电路设计-----------------------------7 2.2 加速度传感器的应用---------------------------------7 2.2.1 MMA7361L原理及应用---------------------------7 2.3 电机驱动模块---------------------------------------7 2.3.1 L298N驱动电路设计----------------------------8 3程序结构与设计-------------------------------------------8 3.1 程序流程图-----------------------------------------9 3.1.1 主程序流程图及算法分析-----------------------9 3.1.2 显示程序设计--------------------------------10 4系统测试------------------------------------------------11 4.1 实验摆角测试-------------------------------------114.2 实验结果分析-----------------------------------11 5参考文献----------------------------------------------12 附录1 总程序附录2 电路原理图简易旋转倒立摆及控制装置（C题）【XX组】1系统方案本系统主要由电机驱动模块、显示模块、加速度传感器模块，下面详细介绍各模块的选择与特点。