2015年全国大学生电子设计竞赛题目小球滚动控制系统(J题)

2015年校第二届“TI杯”电子设计大赛题目A题：可编程控制直流电压源设计一、任务采用TI公司提供的Msp-Exp430G2开发板Launchpad以及主办方提供的功率管、运算放大器、OLED等元器件，设计并制作可编程控制直流电压源。

二、基本要求（80分）（1）输入为直流电压8V，输出直流电压+3V到+5V可调，负载为1KΩ。

（2）具有显示功能①显示“可调直流电压源”及参赛人姓名。

②实时显示当前输出电压值。

三、发挥部分（40分）（1）电压调整率：输入电压在8V±1V范围变换时，负载电阻1KΩ，输出电压为+5V，变化不超过0.1V。

（2）输入电压为8V，负载电阻为1KΩ，输出电压自动为1V-3V-5V，每个电压值保持30S，最终输出电压为1V。

（3）测纹波：包含有规律无规律的电压总和，要求小于20mV。

四、设计报告（30分）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要程序流程图、主要的测试结果。

完整的电路原理图、源程序和测试结果可用附件给出。

B题：烟雾报警及自动喷淋控制电路设计一、任务采用TI公司提供的Msp-Exp430G2开发板Launchpad以及主办方提供的烟雾报警器、电磁阀、OLED等器件，设计并制作烟雾报警自动喷淋控制电路。

二、基本要求（70分）（1）利用传感器的数字输出接口实现烟雾检测。

（2）实现报警功能①使用自带或外接蜂鸣器报警。

②LED闪烁。

（3）具有显示功能①当无烟雾时显示参赛题目“烟雾报警控制电路”、参赛人姓名及时间。

②烟雾超标时，显示“烟雾超标”四个字并闪烁。

（4）烟雾持续10s后开启电磁阀，实现自动喷淋功能。

三、发挥部分（50分）（1）利用传感器的模拟输出接口实现上述功能。

（2）具有手动解除警报的功能。

（3）其他创新。

四、设计报告（30分）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要程序流程图、主要的测试结果。

完整的电路原理图、源程序和测试结果可用附件给出。

2014年东南大学大学生电子设计竞赛题E题：小球与风洞及其控制系统一、任务设计制作小球与风洞及其控制系统。

小球为直径4cm的乒乓球。

风洞由圆管、连接部与直流风机构成，如图所示。

圆管竖直放置，长度约40cm，内径大于4cm且内壁平顺（不影响小球运动）；管体外表面的正面应有A、B、C、D长标线，BC段有1cm间隔的短标线，并可从圆管外部方便直观地看到管内小球的位置；连接部实现风机与圆管的气密性连接，圆管底部应有防止小球落入连接部的栅栏。

控制系统通过调节风机的转速，实现风洞中的小球位置控制。

二、要求1. 基本功能（1）小球置于圆管底部，启动后10秒内控制小球向上到达圆管顶部且部分超出A端，并维持5秒以上；（2）小球置于圆管底部，启动后10秒内控制小球向上到达BC段并维持10秒以上；（3）小球置于圆管底部，启动后30秒内控制小球完成如下运动：向上到达AB段并维持不小于3秒，再向下到达CD段并维持不小于3秒；再向上到达AB段并维持不小于3秒，再向下到达CD段并维持不小于3秒；再向上冲出圆管（小球整体全部越过A点，可以落到管外）。

（4）风机停止时用手将小球从A端放入风洞，松手后自动启动风机，控制小球的下落不超过D点并维持在BC段10秒以上。

2. 发挥部分（1）当小球维持于BC段时（完成基本部分第2项），用长形纸板（宽度为风机直径的三分之一）遮挡风机的进风口，小球继续维持于BC段；（2）提高控制精度和稳定性，使小球位于BC段的中点且上下波动不超过±1cm；（3）令C点的坐标为0cm、B点的坐标为10cm；通过键盘设定小球的坐标（单位：cm），使小球稳定地处于设定的坐标点（上下波动不超过±1cm）；（4）以适当的方式，实时显示小球的位置信息、实时显示小球维持状态的计时（单位：秒）；（5）自由发挥。

四、说明1．题中“到达XX段”是指，小球的整体全部进入该段（即整体全部越过该段的端线）；2．题中“维持”是指，在维持过程中小球整体全部不越过该段的端线（可以部分压线）；3．小球的位置以其中心点为准（即小球的上沿切线向下移2cm，或下沿切线向上移2cm）；4．直流风机的供电电压不得超过24V，注意防止风机叶片旋转可能造成的伤害；可在圆管及其周围设置传感器检测管内小球的位置；可将圆管、连接部与直流风机安装在硬质板或支架上，以便于使圆管保持竖直状态，并保持风洞气流通畅。

A题隔离放大器设计一、任务设计一个交直流隔离放大器，系统测试电路如图1所示。

具体指标要求如下：●电压增益：50倍；●最大输出电流：大于等于2mA（RMS）；●输入——输出间隔离电压：大于500V；●输入电压：正弦交流信号，小于等于50mV（RMS）；●输入电阻：大于100kΩ；●频带宽度：0～1kHz；●误差：小于1％。

+u o-图1 系统结构图二、具体指标与分值（理论设计满分100分）三、说明只提供一组±15V直流电源，其余问题自己解决，方法不限；B题信号参数测量仪一、任务设计并制作一个信号参数测量仪，能够完成信号频率和幅度的测量，示意图如图2如示。

二、具体指标与分值（理论设计满分100分）C题具有太阳能充电功能的应急LED灯一、任务设计并制作一个具有太阳能充电功能的应急LED灯。

系统结构如图1所示。

要求设计成市电与太阳能都能给应急灯的电池充电。

完成两个充电器以及2瓦LED驱动电路设计。

※系统允许使用单片机、DSP等微处理器。

图1 系统结构图二、具体指标与分值（理论设计满分100分）D题小车跟踪与导航系统一、任务设计并制作小车跟踪与导航系统系统。

如图1所示，小车行走区域4m*5m，小车尺寸20cm*15cm左右，小车系统由两节9V电池提供。

图1 系统结构图二、具体指标与分值（理论设计满分100分）E 题 基于摄像头的条形码识别系统的设计（1） 一、任务（2） 条形码应用在日常生活中广泛应用，如商品的信息，图书馆的图书识别等，现有的条形码识别器常用红外激光手持式扫描器，其优点是实现简（3）（4） 图1 系统框图分值5020101055F 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：（26）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）（27）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。

2017年全国大学生电子设计竞赛2017年第十三届全国大学生电子设计竞赛2017年全国大学生电子设计竞赛滚球控制系统（B题）2017年第十三届全国大学生电子设计竞赛2017年8月12日摘要这是一个以小球为载体，用K60单片机控制小球在平板上实现静止或者按照预定轨迹移动的系统。

本系统包括电源模块、传感器模块、驱动模块、电机模块等。

在此滚球系统中，利用摄像头检测小球的位置、MPU6050传感器反馈平板的倾斜程度给单片机，应用PWM调速方法作为动力源、PID为主要控制方法，控制舵机的切换及转速，从而控制平板不断调整位置以使小球按期望要求动作。

关键词： K60单片机、摄像头、MPU6050、舵机2017年第十三届全国大学生电子设计竞赛Abstract：This is a ball carrier, K60 chip is used to control the ball in the stationary or moving plate according to a predetermined trajectory of the system. This system includes power module, sensor module, driver module, motor module. This ball system, the use of cameras to detect the location of the ball, MPU6050 flat degree of tilt sensor feedback to the microcontroller the application of PWM as the main control method, control method, switching and speed control of the rudder, continue to control panel to adjust the position to make the ball move according to the desired requirements.Keywords: K60 microcontroller, camera, MPU6050, servo目录摘要 (3)目录 (4)1方案比较与论证 (5)1.1方案设计 (5)1.2方案论证 (6)1.2.1单片机模块的选择 (6)2017年第十三届全国大学生电子设计竞赛1.2.2电机模块的选择 (6)1.3总体总结 (7)2 硬件设计 (7)2.1 理论分析与计算 (7)2.2 总体硬件框图 (9)2.3单元电路设计 (10)3 软件设计 (10)3.1总体软件框图 (10)3.2 小球的检测及处理 (11)3.3 控制方法：PID算法 (11)3.3.1 PID的基本含义 (11)3.4程序目录 (12)4 系统调试与测试 (12)4.1 硬件测试 (12)4.2软件调试 (13)4.3 软硬件联合调试 (13)4.3.1测试结果 (13)4.3.2测试分析与结论 (14)5 设计总结 (14)参考文献 (15)附录 (15)1方案比较与论证1.1方案设计根据题目的要求和组内讨论，我们的滚球控制装置采用飞思卡尔智能车系统中的K60单片机，利用摄像头检测小球的位置，通过自己设计的驱动板进行驱动，只要单片机给出相应的控制信号，便可控制舵机工作。

李萨如图形演示装置摘要：本设计采用MSP430单片机为主控，CPLD为核心制作了一个李萨如图形演示装置。

李萨如图形是由在互相垂直的方向上的两个频率成简单整数比的正弦信号X(t)、Y(t)所合成的规则的、稳定的闭合曲线。

其中X(t)是由按键控制单片机输出的DDS信号经CPLD 分频得出，Y(t)由按键控制单片机输出的DDS信号经CPLD移相得出。

这两路正弦信号接入到示波器两通道，将示波器设置成X-Y时基模式来显示不同频率和相位差时的李萨如图形。

该系统布局合理，其输出波形无失真，其分频电路的分频系数可取1、2、3，并程控；移相电路能实现0～180°范围内的程控移相，移相电路的步进值可减小到5°，完全达到题目的要求。

关键词：CPLD 李萨如步进移相分频Abstract: The design achieves a goal of displaying Lissajous figures , MC U as main control,CPLD as core of the system .Lissajous figures are regul ar stable closed curve which are made up of two combined sine signals w hose frequency is in simple whole number ratios to form compounds in p erpendicular direction .X-axis signal is controlled via the button controlli ng the output of the DDS module by CPLD,while Y-axis signal getting fr om phase shifting of CPLD.These signals were inserted into two channels of OSC to display different Lissajous figures which are made up of differ ent frequency or phase shift.The system is reasonable arrangement ,whos e output wave is distortionless , whose division factor can be stored progr am controlled.Moreover,the phase-shift circuit can achieve phase shift via stored program controlling.The step value can reach 5 degree. The syste m is totally correspond to the demands.Key words:CPLD ,Lissajous figures, step,phase shift ,fractional frequenc y1系统方案 (1)1.1正弦波发生模块选择 (1)1.2过零比较（整形）电路 (1)1.3分频电路模块选择 (1)1.4移相电路 (2)1系统方案题目要求设计制作一个李萨如图形演示装置。

2017年全国大学生电子设计竞赛滚球控制设计报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2017年TI杯江苏省大学生电子设计竞赛题目：滚球控制系统题目编号： B参赛队编号：XZ037参赛队学校：参赛队学生：2017年8月12日摘要：本设计是以STM32单片机为核心、采用视觉检测技术的的滚球控制系统，实现对小球在平板滚动的精确控制功能。

本设计基本模块包括MCU、摄像头、显示屏、机械平台、按键输入，其中MCU即STM32 F429开发板，摄像头采用OV2640，显示屏选择7寸TFT触摸屏。

通过摄像头获得图像数据，分析小球位置来控制平板倾斜，达到控制小球的目的。

关键词：单片机STM32、视觉检测、图像识别、OV2640Abstract: This design is based on STM32 single-chip microcomputer and the ball rolling control system with visual detection technology to realize the precise control function of the pellet rolling. The basic modules of this design include MCU, camera, display, mechanical platform, keystroke input, among which MCU is the STM32 F429 development board, the camera adopts OV2640, and the display screen selects the 7-inch TFT touch screen. The image data is obtained by the camera, and the position of the ball is analyzed to control the tilt of the plate to achieve the goal of controlling the pellet.Keywords: OV2640、Vision Detection Technology、Image Identification目录一前言 (4)二系统方案设计 (5)1 平板控制方案 (5)2 位置采集方案 (5)3 小球材料方案 (5)三理论分析与计算 (6)1 小球位置的分析与计算 (6)2 控制算法分析 (6)四电路与程序设计 (7)1 系统程序流程设计 (7)2 摄像头电路 (7)3 视觉定位流程设计 (7)4 舵机的控制思路 (8)五系统测试 (8)1 测试仪器 (8)2 测试方案及结果 (8)6 总结 (9)一前言题目要求我们在3cm直径的圆内稳定2cm左右的小球，精度很高。

郑州轻工业学院电子技术课程设计题目： 2015年电赛测评试题*名：***专业班级：电信13-01 学号： ************ 院（系）：电子信息工程学院指导教师：曹卫锋谢泽会完成时间： 2015年10月 29日郑州轻工业学院课程设计任务书题目 2015年电子设计大赛综合测评试题专业电信工程13-1 学号 541301030134 姓名王苗龙主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1．阅读相关科技文献。

2．学习电子制图软件的使用。

3．学会整理和总结设计文档报告。

4．学习如何查找器件手册及相关参数。

技术要求1、使用555时基电路产生频率20kHz-50kHz连续可调，输出电压幅度为1V的方波Ⅰ；2、使用数字电路74LS74，产生频率5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度为1V的方波Ⅱ；3、使用数字电路74LS74，产生频率5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的三角波；4、产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波Ⅰ；5、产生输出频率为250kHz，输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波Ⅱ；方波、三角波和正弦波的波形应无明显失真（使用示波器测量时）。

频率误差不大于5%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。

主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2010年8月2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2006年1月完成期限： 2015年10月30日指导教师签章：专业负责人签章：2015 年 10月26日2015年电子设计大赛综合测评试题摘要模拟电路中，多种波形产生电路属于信号的运算与处理电路，它主要由信号产生电路、信号运算电路、信号处理电路构成。

历届国赛出现过的赛题（1994~2011）控制类赛题（12题）：水温控制系统（1997年C题）自动往返电动小汽车（2001年C题）简易智能电动车（2003年E题）液体点滴速度监控装置（2003年F题）悬挂运动控制系统（2005年E题）电动车跷跷板（2007年F题本科组）电动车跷跷板（2007年J题高职高专组）声音引导系统（2009年B题）模拟路灯控制系统（2009年I题高职高专组）基于自由摆的平板控制系统（2011年B题）智能小车（2011年C题）帆板控制系统（2011年F 题）仪器仪表类赛题（14题）：简易电阻、电容和电感测试仪（1995年D题）简易数字频率计（1997年B题）数字式工频有效值多用表（1999年B题）频率特性测试仪（1999年C题）简易数字存储示波器（2001年B题）低频数字式相位测量仪（2003年C题）简易逻辑分析仪（2003年D题）集成运放参数测试仪（2005年B题）简易频谱分析仪（2005年C题）音频信号分析仪（2007年A题本科组）数字示波器（2007年C题本科组）积分式直流数字电压表（2007年G题高职高专组）简易数字信号传输性能分析仪（2011年E题）简易自动电阻测试仪（2011年G 题）信号源类赛题（5题）：实用信号源的设计和制作（1995年B题）波形发生器（2001年A题）电压控制LC振荡器（2003年A题）正弦信号发生器（2005年第七届A题）信号发生器（2007年H题高职高专组）电源类赛题（8题）：简易数控直流电源（1994年A题）直流稳压电源（1997年A题）数控直流电流源（2005年F题）三相正弦波变频电源（2005年G题）开关稳压电源（2007年本科组E题）光伏并网发电模拟装置（2009年A题）电能搜集充电器（2009年E题）开关电源模块并联供电系统（2011年A题）高频无线电类赛题（7题）：简易无线电遥控系统（1995年C题）调幅广播收音机（1997年D题）短波调频接收机（1999年D题）调频收音机（2001年F题）单工无线呼叫系统（2005年D题）无线识别装置（2007年B题本科组）无线环境监测模拟装置（2009年D题）放大器类赛题（10题）：实用低频功率放大器（1995年A题）测量放大器（1999年A题）高效率音频功率放大器（2001年D题）宽带放大器（2003年B题）程控滤波器（2007年D题本科组）可控放大器（2007年I题高职高专组）数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）低频功率放大器（2009年G题高职高专组）宽带直流放大器（2009年C题）LC 谐振放大器（2011年D 题）数据采集与处理类赛题（5题）：多路数据采集系统（1994年B题）数字化语音存储与回放系统（1999年E题）数据采集与传输系统（2001年E题）LED点阵书写显示屏（2009年H题高职高专组）波形采集、存储与回放系统(2011年H题)。

2015年全国大学生电子设计竞赛风力摆控制系统（B题）2015年8月15日摘要本参赛小组设计制作了风力摆控制系统，实现了风力摆系统的摆起及画圆控制。

该系统主要由机械部分和控制系统构成，其中机械部分包括风机、支架、万向节以及摆杆等；控制部分主要由单片机最小系统、传感器以及直流电机驱动电路组成。

该系统以XS128单片机为控制核心，利用陀螺仪检测摆杆偏角，经AD 转换构成闭环，采用PD 控制算法，通过PWM对风机进行调速，驱动风力摆装置以调节摆杆的偏角，使风力摆摆起并画圆，实现对风力摆的实时控制。

该系统具有结构简单，制作成本低，控制精度较高，抗干扰能力强等优点。

关键词：风力摆，陀螺仪，单片机，PWM，PD算法AbstractThe team created wind pendulum control system design and implement the wind the swing-up and circle of pendulum control.The system mainly consists of mechanical part and control system, mechanical parts including fan, stents, universal joint, and swinging rod, etc.Control part is mainly composed of single chip microcomputer minimum system, sensor and the composition of dc motor drive circuit.XS128 single chip microcomputer as control core, the system using the gyroscope detection swinging rod Angle, the AD conversion constitute a closed loop, the PD control algorithm, through the PWM speed of the fan, wind pendulum device driver to adjust the Angle of swinging rod, and circle the wind sway, but to realize the real-time control for wind pendulum.The system has simple structure, low production cost, high control precision, strong anti-interference ability, etc.Key words: Wind, gyroscope, MCU, PWM, PD algorithm目录一、系统方案 (3)1.1 CPU的论证与选择 (3)1.2 驱动的论证与选择 (3)1.3 控制系统的论证与选择 (3)二、系统理论分析与计算 (4)2.1 系统结构的分析 (4)2.2 摆动与转速的计算 (4)三、电路与程序设计 (4)3.1 电路的设计 (4)3.1.1 系统总体框图 (4)3.1.2 CPU与驱动子系统框图与电路原理图 (5)3.1.3 陀螺仪与风机子系统框图与电路原理图 (5)3.1.4 电源 (6)3.2 程序的设计 (6)3.2.1 程序功能描述与设计思路 (6)3.2.2 程序流程图 (6)四、测试方案与测试结果 (7)4.1 测试方案 (7)4.2 测试条件与仪器 (7)4.3 测试结果及分析 (8)4.3.1 测试结果 (8)4.3.2 测试分析与结论 (8)五、结论与心得 (10)六、参考文献 (10)附录1：电路原理图 (12)附录2：源程序 (13)风力摆控制系统（B题）【本科组】一、系统方案本系统主要由CPU模块、驱动模块、陀螺仪模块、电源模块、风机模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。