1、广东工业大学 2010 年电子设计竞赛题目1、智能排气扇设计一、设计任务 设计并制作一个浴室用智能排气扇，能够实现：自动检测热水的开停，自动检测煤气是否泄漏，排气扇故障自我检测等控制功能。二、要求1、基本要求 （1）能够对固定点的热水的开、停进行检测； （2）热水开启的时候，根据室温的高低控制排气扇运转强弱；热水停的时候，排气扇能够根据设定的延时时间停止。（3）室内温度，湿度的检测。（4）风扇堵转或者故障自动检测。（5）具备本地控制方式。2、提高部分（1）排气扇的无级调速。（2）能够对多点以及移动的热水水源的开停进行检测。（3）一氧化碳或煤气等有毒气体检测，强制排气。（4）安装简易，成本控制。
2、（5）其他。三、说明 1、控制器主板自制。3、电机采用交流电机。四、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设计报告总分 30（1）项 10（2）项 10（3）项 10（4）项 15（5）项 5基本要求总分 50（1）项 10（2）项 20（3）项 10（4）项 5（5）项 5提高部分总分 502、LED 点阵书 写显示屏一、任务设计并制作一个基于 3232 点阵 LED 模块的书写显
3、示屏，其系统结构如图 1 所示。在控制器的管理下，LED 点阵模块显示屏工作在人眼不易觉察的扫描微亮和人眼可见的显示点亮模式下；当光笔触及 LED 点阵模块表面时，先由光笔 检测触及位置处 LED 点的扫描微亮以 获取其行列坐标，再依据功能需求决定该坐标处的 LED 是否点亮至人眼可见的显示状态（如图 1 中光笔接触处的深色 LED 点已被点亮），从而在屏上实现“点亮、划亮、反显、整屏擦除、笔画擦除、连写多字、对象拖移”等书 写显示功能。图 1 LED 点 阵书写显示屏系 统结构示意图二、要求1基本要求（1）在“点亮”功能下，当光笔接触屏上某点 LED 时 ，能即时点亮该点 LED，并在控制器
4、上同步显示该点 LED 的行列坐标值（左上角定为行列坐标原点）。（2）在“划亮”功能下，当光笔在屏上快速划过时，能同步点亮划过的各点 LED，其速度要求 2s 内能划过并点亮 40 点 LED。控制器3232 LED 点阵模块 光笔 （3）在“反显”功能下，能对屏上显示的信息实现反相显示（即：字体笔画处不亮，无笔画处高亮）。（4）在“整屏擦除 ”功能下，能实现对屏上所显示信息的整屏擦除。2发挥部分（1）在“笔画擦除 ”功能下，能用光笔擦除屏上所显汉字的笔画。（2）在“连写多字 ”功能下，能结合自选的擦除方式，在 30s 内在屏上以“划亮”方式逐个写出四个汉字（总笔画数不大于 30）且存入机内，
5、写完后再将所存四字在屏上逐个轮流显示。（3）在“对象拖移 ”功能下，能用光笔将选定显示内容在屏上进行拖移。先用光笔以“划亮”方式在屏上圈定欲拖移 显示对象，再用光笔将该对象拖移到屏上另一位置。（4）当环境光强改变时，能自动连续调节屏上显示亮度。（5）当光笔连续未接触屏面的时间超过 15min 时(此时间可由控制器设定)，能自动关闭屏上显示，并使整个系统进入休眠状态，此时系统工作电流应不大于5mA。（6）其他。三、说明1设计制作时所用 LED 点阵模块的发光颜色不限。2各种功能的切换方式自定，但应力求操作简便。3在各种功能的实际操作过程中，必要 时可用按键或其他控制方式进行辅助。例如，“连写多字
6、”时，写完一字后用自定义控制方式存入该字并清屏，然后再写下一字。4系统应采用 5V 单电源供 电。5设计制作时应在电路板上留有系统耗电参数的测试点。6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、主要的测试结果。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、评分标准项 目 主要内容 分数系统方案 比较与选择方案描述5理论分析与计算 光笔选取与参数设计点阵屏驱动参数设计屏亮自动调节设计超时关显示节电设计7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 划亮反显擦除拖移屏亮自动调节超时关显示节电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5
7、设计报告总分 30基本要求完成第（1）项 10完成第（2）项 5完成第（3）项 10完成第（4）项 5完成第（5）项 10完成第（6）项 10总分 50完成第（1）项 10完成第（2）项 10完成第（3）项 15完成第（4）项 5完成第（5）项 5其他 5发挥部分总分 503、电能收集充电器一、任务设计并制作一个电能收集充电器，充电器及测试原理示意图如图 1。该充电器的核心为直流电源变换器，它从一直流电源中吸收电能，以尽可能大的电流充入一个可充电池。直流电源的输出功率有限，其 电动势 Es 在一定范围内缓慢变化，当 Es 为不同值时，直流电源变换器的电路结构，参数可以不同。 监测和控制电路由直
8、流电源变换器供电。由于 Es 的变化极慢， 监测和控制电路应该采用间歇工作方式，以降低其能耗。可充电池的电动势 Ec=3.6V，内阻 Rc=0.1。充电器（ 包括监控电路和直流电源变换器 ）模拟可充电池RsRcIcRdEcEs图 1 测试原理示意图（ Es和 Ec用 稳 压 电 源 提 供 ， Rd用 于 防 止 电 流 倒 灌 ）直流电源二、要求1、基本要求（1）在 Rs=100，Es=10V20V 时，充 电电流 Ic 大于（Es-Ec）/ （Rs+Rc）。（2）在 Rs=100 时，能向电池充电的 Es 尽可能低。（3）Es 从 0 逐渐升高时，能自动启动充电功能的 Es 尽可能低。（4
9、）Es 降低到不能向电池充电，最低至 0 时，尽量降低电池放电电流。（5）监测和控制电路工作间歇设定范围为 0.1 s5s。2、发挥部分（1）在 Rs=1，Es=1.2V3.6V 时，以尽可能大的电流向电池充电。（2）能向电池充电的 Es 尽可能低。当 Es1.1V 时，取 Rs =1；当 Es1.1V 时，取 Rs =0.1。（3）电池完全放电，Es 从 0 逐渐升高时，能自 动启动充电功能（充电输出端开路电压3.6V，短路电流0）的 Es 尽可能低。当 Es1.1V 时，取 Rs =1；当 Es1.1V时，取 Rs=0.1。（4）Es 采用太阳电池，实现对模拟可充电池进行充电。（5）具备太
10、阳电池最大功率跟踪功能。（6）其他。三、说明1测试最低可充电 Es 的方法：逐渐降低 Es，直到充电电流 Ic 略大于 0。当 Es 高于 3.6V 时， Rs 为 100；Es 低于 3.6V 时，更换 Rs 为 1；Es 降低到 1.1V 以下时，更换 Rs 为 0.1。然后 继续降低 Es，直到满足要求。2测试自动启动充电功能的方法：从 0 开始逐渐升高 Es，Rs 为 0.1；当 Es 升高到高于 1.1V 时，更换 Rs 为 1。然后继续升高 Es，直到满足要求。四、评分标准项 目 主要内容 满分系统方案 电源变换及控制方法实现方案 5理论分析与计算 提高效率方法的分析及计算 7电路
11、与程序设计电路设计与参数计算启动电路设计与参数计算设定电路的设计10测试结果测试数据完整性测试结果分析3设计报告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54、单相交流电功率因数测量 一、任务设计并制作一个可以测量单相交流电参数的功率因数测量装置。二、要求1基本要求（1）可以直接测量并显示被测的单相交流电的功率因数；总分 30完成第（1）项 10完成第（2）项 10完成第（3）项 10完成第（4）项 10完成第（5）项 10基本要求总分 50完成第（1）项 10完成第（2）项 5完成第（3）项 10完成第（4）项 10完成第（5）项 10完成第（6）项 5发挥部分总分 50（2）
12、可以直接测量并显示被测的单相交流电的电压、电流有效值。（3）不得使用专用传感器完成。 （4）功率因数大于 1、小于 1 或等于 1 时有相应的指示灯显示。（5）精度小数点后 1 位。2发挥部分（1）有过电压、过电流保护。（2）功率因数低时能提示如何提高，如提示并联的电容容量多少。（3）功率因数高时能提示如何调整。（4）能实时显示负载的有功功率。 （5）功率因数精度小数点后 3 位。（6）降低制作成本，提高效率。（7）其他（例如自动改善功率因数等其它措施）。三、说明1、在正弦交流电路中，无源一端口网络吸收的有功功率并不等于 UI，而是等于，其中 称为负载的功率因数， 是负载电压与电流的相位差，称 为cosUIcos功率因数角。在电压相同的情况下，线路传输一定的有功功率，如果功率因数越小，则传输的电流就越大，传输线路上的损耗也就越大。 负载功率因数过cs低，一方面不能充分利用电源容量，另一方面又在 输电线路中增加了损耗，降低了传输效率。因此在工程上为了减少线路上的损耗，提高设备的利用率，供 电部门总是要求用户尽量提高用电设备的功率因数。2、负载电压与电流相位差的存在，是因为负载 中有电感或电容元件的存在。日常生活中的负载大多是感性负载，例如驱动用的电动机，日光灯中的镇流器等等，它们的功率因数一般都较低。因此要提高 负载的功率因数，可以采用在负载
