1、1.开关电源模块并联供电系统一、任务设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W 的8V DC/DC 模块构成的并联供电系统（见图 1）。二、 要求1.基本要求（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压UO=8.00.4V。（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于 60% 。（3）调整负载电阻，保持输出电压 UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和IO =1.0A 且按 I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于 5%。（4）调整负载电阻，保持输出电压 UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和IO =1.5A 且按 I1
2、:I2= 1:2 模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于 5%。2. 发挥部分（1）调整负载电阻，保持输出电压 UO=8.00.4V，使负载电流 IO 在 1.53.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.52.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于 2%。（2）调整负载电阻，保持输出电压 UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和IO =4.0A 且按 I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于 2%。（3）额定输出功率工作状态下，进一步提高供电系统效率。（4）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护
3、阈值电流为 4.5A（调试时允许有0.2A 的偏差） 。（5）其他。四、 说明（1）不允许使用线性电源及成品的 DC/DC 模块。（2）供电系统含测控电路并由 UIN 供电，其能耗纳入系统效率计算。（3）除负载电阻为手动调整以及发挥部分（1）由手动设定电流比例外，其他功能的测试过程均不允许手动干预。（4）供电系统应留出 UIN、UO、IIN 、IO、I1 、I2 参数的测试端子，供测试时使用。（5）每项测量须在 5 秒钟内给出稳定读数。（6）设计制作时，应充分考虑系统散热问题，保证测试过程中系统能连续安全工作。2.基于自由摆的平板控制系统 一、任务设计并制作一个自由摆上的平板控制系统，其结构如
4、图 1所示。摆杆的一端通过转轴固定在一支架上，另一端固定安装一台电机，平板固定在电机转轴上；当摆杆如图 2摆动时，驱动电机可以控制平板转动。图1 图2二、要求 1基本要求（1）手动将摆杆摆至一固定角度（不大于 45） ，然后让摆杆摆一个周期，平板旋转一周（360） ，偏差绝对值不大于 45。根据偏差绝对值计算成绩。（2）在平板上粘贴一张画有一组间 1cm 平行线的打印纸。用手推动摆杆至一个角度 （=30） ，调整平板角度，在平板中心稳定放置一枚 1 元硬币（人民币） ；启动后放开摆杆让其自由摆动。在摆杆摆动过程中，要求控制平板状态，使硬币在 3 个摆动周期中不从平板上滑落，并尽量少滑离平板的中
5、心位置。根据硬币偏离初始位置的距离计算成绩.（3）用手推动摆杆至一个角度 （=45） ，调整平板角度，在平板中心稳定叠放 5 枚 1 元硬币，见图 2；启动后放开摆杆让其自由摆动。在摆杆摆动过程中，要求控制平板状态使硬币在摆杆的 5 个摆动周期中不从平板上滑落，并保持叠放状态。根据平板上非保持叠放状态及滑落的硬币数计算成绩。2发挥部分（1）如图 3 所示，在平板上固定一激光笔，光斑照射在距摆杆 150cm 距离处垂直放置的靶子上。摆杆垂直静止且平板处于水平时，调节靶子高度，使光斑照射在靶纸的某一条线上，标识此线为中心线。用手推动摆杆至一个角度（=60） ，启动后，系统应在 15 秒钟内控制平板
6、尽量使激光笔照射在中心线上（偏差绝对值1cm） ，完成时以 LED 指示。根据光斑偏离中心线的距离计算成绩，超时则视为失败。（2）在上述过程完成后，调整平板，使激光笔照射到中心线上（可人工协助）。启动后放开让摆杆自由摆动；摆动过程中尽量使激光笔光斑始终瞄准照射在靶纸的中心线上，根据光斑偏离中心线的距离计算成绩。图3三、说明 1摆杆可以采用木质、金属、塑料等硬质材料；摆杆长度（固定转轴至电机轴的距离）为 100 cm5cm；摆杆通过转轴固定在支架或横梁上，并能够灵活摆动；将摆杆推起至=30处释放后,摆杆至少可以自由摆动 7个周期以上。摆杆不得受重力以外的任何外力控制。 2平板的状态只能受电机控制
7、。平板的长宽尺寸为 10cm6cm，可以采用较轻的硬质材料；不得有磁性；表面必须为光滑的硬质平面；不得有凸起的边沿；倾斜30度时硬币须能滑落。4摆杆与平板部分电路可以用软质导线连接，但必须不影响摆杆的自由摆动。 5在完成基本要求部分工作时，需在平板上铺设一张如图 4所示画有一组间距为 1cm平行线的打印纸（10cm6cm），平行线与电机转轴平行。 6非保持叠放状态硬币数为接触平板硬币数减 1。7在完成发挥部分工作时，需要在平板上固定安装一激光笔。激光笔的照射方向垂直于电机转轴。激光笔的光斑直径不大于 5mm。需在距摆杆 150cm处设置一高度可以调整的目标靶子，靶子上粘贴靶纸（A4打印纸），靶
8、纸上画一组间距为 1cm的水平平行线。测试现场提供靶子，也可自带。 8题目要求的各项工作中，凡涉及推动摆杆至某一位置并准备开始摆动时，允许手动操作启动工作，亦可自动启动工作。一旦摆杆开始自由摆动，不得再人为干预系统运行。 9设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。四、评分标准3.前置放大器电路设计报告 项 目 主要内容 满分 系统方案 方案比较与选择，系统结构 4 理论分析与计算 平板状态测量方法建模与控制方法 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 测试方案测试结果及分析
9、 3 设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构图表的规范性 2 总分 20 基本要求 实际制作完成情况 50 发挥部分 完成第（1）项 10 完成第（2）项 30 其他 10 总分 50 一任务设计一个前置放大电路，将内阻为 10K 的微弱交流信号(10uV300uV)放大至15V。使其能在 10hz500HZ 范围内具有良好的交流特性。电路包括初级放大、高低通滤波网络、二级放大等环节，采用双端差分输入单端输出方式实现信号变换，电路方框如图 A-1 所示。 初级放大 高通滤波 二级放大 低通滤波二要求21 基本要求（1）输入阻抗：大于 10M（2）直流零点：输入短路时，电路输出直流电压偏离零
10、点在10mV。（3）共模抑制比 CMMR：大于 90db。（4）耐极化电压：1000uV。（5）单片机显示频率。22 发挥部分（1）输入阻抗：大于 100M（2）共模抑制比 CMMR：大于 110db。（3）耐极化电压：5000uV。（4）单片机可以控制高通及低通的截止频率。（5）单片机可以显示波形，计算频率。三、说明1基本部分在放大电路负载开路的条件下测试。发挥部分在放大电路带 10k电阻负载下测试。在设计过程中，信号源可用电阻衰减的方法得到。比赛时由学校提供标准信号源。2有源放大电路采用正负 15V 电源，电源可由外部直接提供。3整个电路只能由纯模拟电路实现，一旦调试完成，测试时不允许对电
11、路元件再进行调整。4状态的选择可由手动开关实现，禁止输入输出端直通短接。5电路中设置有必要的测试点。四、评分标准设计 项 目 主要内容 分数系统方案设计 比较与选择方案描述5可行性分析 方案的可行性 5电路与程序设计 电路设计程序设计10测试方案与测试结果 测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果分析5设计报告结构及规范性 摘要设计报告正文的结构图表的规范性5报告总分 30（1）项 10（2）项 10（3）项 30基本要求总分 50（1）项 15（2）项 25（3）项 10提高部分总分 504.多路模拟信号采集器一、设计任务设计一个 8 路数据采集系统，系统框图如图所示。串行传输线路现场信号产
12、生器8 路数据采集器 主控器数据显示地址显示主控器能对 10 米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用 1 米线代替）进行采集和显示。具体设计任务是： 现场模拟信号产生器。 8 路数据采集器。 主控器。二、设计要求1基本要求 现场模拟信号产生器 自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在 200Hz 至 2kHz 范围变化，再经频率电压娈换电路后输出相应 1V 至 3V 直流电压（200Hz 对应 1V，2kHz 对应 3V） 八路数据采集器 设计必要的信号调理电路，采集 8 路信号；将各路模拟信号分别转换成八位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。 主控器 主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。采集方式包括循环采集（即 1 路、2 路、8 路、1 路）和选择采集（任选一路）二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。2发挥部分 一个界面能同时显示 4 路以上实时信号曲线，并能显示信号的幅频参数。 将 1-4 路信号叠加、5-8 路信号叠加构成两组信号，在界面中同时显示两组信号幅频曲线。 增加传输距离到 15 米以上，多路信号波形显示正常。三、评分标准项 目 主要内容 分数系统方案设计 比较与选择方案描述5可行性分析 方案的可行性 5设计报告电路与程序设计 电路设计程序设计10
