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一、远程温湿度测量系统
一、 任务
制作一个远程温湿度测量仪，该测试仪具有温湿度测量和远程显示等功能。其结构框图如下：
二、要求
1、基本要求
（1）通过可编程控制器或单片机、变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并用LED上显示；
（2）温度误差<1℃，湿度误差<1%，温度测量范围0℃～120℃，湿度测量范围1%～99%；
（3）可用电池供电；
2、发挥部分
（1）设计红外二极管发射电路和红外接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收；
（2）设计射频发射电路和接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收；
（3）最好采用微型化的温湿度传感器，无线传输距离>5米；
（4）采用外构发射电路和接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收；
三、评分标准
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内容 |
得分 |
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设计报告 |
20分 |
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基本部分 |
50分 |
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发挥部分 |
自制 50分 |
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外购20分 |
二、简易电能质量监测装置
一．任务
设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频率、电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、谐波等进行测量的数字式电能质量监测装置（图C-1虚线框内电路）。为便于本试题的设计与制作，设定待测的交流输入电压100～500V，待测的交流输入电流2～10A均经由相应的变换器转换为对应的1～5V交流电压。
图C-1
二．要求
2.1 基本部分
（1）测量交流输入电压有效值。
频率：50Hz；测量范围：100～500V；准确度：±1％。
（2）测量交流输入电流有效值。
频率：50Hz；测量范围：2～10A；准确度：±1％。
（3）测量并显示有功功率P、无功功率Q、视在功率S及功率因数PF。
（4）自制直流电源。
2.2 发挥部分
（1）测量交流输入电压频率，精度为±0.5%。
（2）采用LCD显示，能够同时显示一个周期的输入电压、输入电流曲线。
（3）测量电压和电流的各次谐波含量
以N次电压谐波含有率为例，N次谐波含有率为N次谐波电压的均方根值与基波电压有效值之比，电流谐波含有率计算方法同电压谐波含有率。测量至5次谐波，采用列表和百分数形式显示，测量误差＜1%。
（4）各次电流谐波含有率在列表显示方式中除了能够以百分比显示外，还能够显示各次谐波的有效值。
三、说明
1．调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号；再经移相输出代表同一路的电流信号，移相网络自制。
2．检查交流电压、交流电流有效值、电压和电流谐波时，可采用函数发生器输出的对称方波信号。电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号。
3．本题目不得采用电能计量专用芯片实现。
四．评分标准
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内容 |
得分 |
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设计报告 |
20分 |
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基本部分 |
50分 |
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发挥部分 |
全部4项50分 |
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第1项5分 | |
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第2项15分 | |
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第3、4项30分 |
三、太阳能楼道感应延迟照明灯控制设计
一、 任务
设计并制作一个以太阳能为电能源的楼道LED路灯照明装置。该装置以太阳能为能源，铅酸蓄电池为蓄能部件和相关电路工作的电源。实现有人过往时路灯的自动点亮，之后，延时60秒关断，LED路灯在白天关闭、夜间可开启。采用双电源供电，即在太阳能供电不足情况下自动转为交流220伏供电。
二、 要求
基本要求
（1）设计并制作太阳能光伏板对电池的充电装置。
（2）设计并制作以电池为电源的LED路灯节能照明装置。
（3）设计并制作以太阳能光伏板为传感器的光控电路，控制LED灯在白天关闭、夜间开启。
2、发挥部分
（1）给蓄电池加上充、放电保护装置。防止过充电和过放电。
（2）给声控电路增加避免瞬时噪声（如夜间雷电、过往车辆鸣笛等）引起误动作的功能电路。
（3）采取各种措施降低蓄电池的工作电流，延长电池工作时间。
（4）采用双电源供电，即在太阳能供电不足情况下自动转为交流220伏供电。
三、 说明
1、推荐选用6V，2AH铅酸蓄电池。
2、基于上述蓄电池，建议太阳能光伏板的参数为：峰值电压8.5V、峰值电流310mA、峰值功率2.5W。
四、 评分标准
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内容 |
得分 |
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设计报告 |
20分 |
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基本部分 |
50分 |
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发挥部分 |
全部完成50分 |
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完成1、2项各15分 | |
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完成3、4项各10分 | |
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四、运水机器人
一．任务
如图B-1所示,有A、B、C三个区，A区为给水区，有给水装置（简称A容器），B区为输送线路，C区为存水区，有存水装置（简称C容器）。
在比赛开始时A容器装一定量的水，容器大小、水量及放置方式任意；B区有一条黑色引导线，引导线两端有两条与引导线垂直的黑色边界线，线宽不大于20mm；其尺寸如图B-2所示。C容器的形状、容量及放置方式在固定底板上自定，口径不得大于100mm，比赛开始把C容器清空。
设计一套自动送水机器人系统，由送水机器人（以下简称小车）将水从A区通过B区运至C区。该系统包括A区的自动（或手动）给水装置；往返于A、C区之间的小车； C区存水装置；固定底板。
图B-1 参考图（单位：mm）
二．要求
2．1 基本要求
（1） 小车能完成运水和自动贮水功能。
（2）小车可显示运水量和运水时间。
（3）小车上的贮水器水溢出时有自动报警功能。
（4）在1分钟内运送尽可能多的水。
（5）小车及安放的运水容器总垂直高度不得超过300mm，小车上的储水装置容量小于等于600ml,口径小于100mm。小车所载的水卸到C容器采用自动贮水。
2．2 发挥部分
（1）A区给水采用自动方式完成。
（2）小车在1分钟内完成100ml定量自动取水、送水和贮水，误差＜5%。
（3）小车在尽可能短的时间内，完成1000ml自动取水，送水和贮水，误差＜5%。
（4） 小车在1分钟内运送100ml水时必须绕过D障碍物（放置在B区，距黑色引导线5cm 的任意一点，直径为5cm，高度10cm的黑色园柱体）。
（5）其它特色与创新。
三、说明
小车运行过程中不得人工参与，小车要自备电源，不得有任何外部引线。
四．评分标准
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内容 |
得分 |
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设计报告 |
20分 |
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基本部分 |
50分 |
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发挥部分 |
50分 |
五、宽带前置放大电路
一．任务
设计一个前置放大电路，使其在较宽的频带范围内具有良好的直流和交流特性。电路包括输入阻抗匹配、无源衰减网络、有源放大等环节，采用单端输入单端输出方式实现信号变换，电路方框如图A-1所示。
图A-1
二．要求
2．1 基本要求
（1）输入阻抗：直流输入阻抗50Ω和1MΩ可选，允许误差2%。
（2）输入过载能力：50Ω阻抗可承受5V输入过载，1MΩ阻抗可承受36V输入过载，过载时间不低于1分钟。
（3）直流零点：输入短路时，电路输出直流电压偏离零点在2mV范围内。
（4）大信号1倍放大宽带特性：输入峰值为1V的正弦信号，电路的工作带宽为DC～10MHz，在1MΩ输入阻抗条件下测试，示波器监视无明显失真。
（5）大信号衰减10倍带宽特性：输入峰值为5V的正弦信号，电路的工作带宽为DC～10MHz，在1MΩ输入阻抗条件下测试，示波器监视无明显失真。
(6) 用单片机和显示装置显示输入信号频率。
2．2发挥部分
（1）10倍放大带宽特性：输入峰值为0.1V的正弦信号，放大10倍，电路的工作带宽为DC～10MHz，示波器监视无明显失真。
（2）大信号1倍放大扩展宽带特性：输入峰值为1V的正弦信号，电路的工作带宽为DC～35MHz。
（3）输入峰值为0.1V正弦，设置衰减10倍，再放大10倍，电路工作带宽为DC～35MHz，输出信号的幅度过冲可控制在理论输出值的10%内。
（4）在（2）的条件下，输出阻抗尽可能小。
（5）特色创新。
三、说明
1．该电路要求选用三个以上TI公司的器件（单片机和模拟器件）。
2．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1kΩ电阻负载下测试。
3．有源放大电路采用正负5V电源，电源可由外部直接提供。
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
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内容 |
得分 |
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设计报告 |
20分 |
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基本部分 |
50分 |
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发挥部分 |
50分 |
六、铁轨的倾角和间距测量装置
一、任务
设计并制作一种可对两条铁轨之间的宽度和高度差进行测量的装置。
二、要求
基本要求
（1）、宽度测量范围：150±20毫米（样机制作宽度为50MM），宽度测量误差小于1毫米。
（2）、倾角测量范围0――30度，测量误差小于0.1度。
（3）、可实现运动中测量，即有两个小轮在轨道上运行，实现快速测量，运行速度0.1M/S。（4）、具有数显功能。
提高部分
（1）、可实现对测量数据的存储和读出，具有微打或USB接口。
（2）、可记录轨道误差点和原点（可设定）的距离，测量中出现超差时有声音提示。
（3）、提高测量精度：宽度测量误差小于0.5毫米，倾角测量误差小于0.06度。
（4）、提高测量速度。
三、说明
（1）、轨道可用木条制作，宽度为50毫米，内侧面可贴铝片，长度为2米。（或根据设计制作）
四．评分标准
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内容 |
得分 |
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设计报告 |
20分 |
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基本部分 |
50分 |
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发挥部分 |
完成微打接口10分 |
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完成USB接口15分 | |
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完成（2）功能10分 | |
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完成（3、4）功能15分 |