双路低频信号发生及分析仪的设计制作.docx
- 文档编号:11891072
- 上传时间:2023-06-03
- 格式:DOCX
- 页数:30
- 大小:135.14KB
双路低频信号发生及分析仪的设计制作.docx
《双路低频信号发生及分析仪的设计制作.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《双路低频信号发生及分析仪的设计制作.docx(30页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
双路低频信号发生及分析仪的设计制作
1.双路低频信号发生及分析仪的设计制作
难度系数:
1.0
一、任务
设计并制作一个双路低频信号发生器,以及一个能对信号进行频域分析的仪器。
电路结构框图示意图如图1所示。
图1电路结构框图示意图
二、要求
1.基本要求
(1)两路信号均可程控选择输出正弦波、矩形波、三角波,频率可预置,范围为1000Hz到2000Hz,设置的步进值不大于10Hz,频率准确度不低于1%,且每路信号的波形及频率都可以单独预置。
(2)两路输出信号最大幅度不低于2.5V,幅度可预置,设置的步进值不大于100mv,且每路信号的幅度都可以单独预置。
(3)能产生两路频率相同相位差可预置的双相正弦信号,相位差预置范围为0~360度,设置步进值为10度,精度为10度。
(4)输出矩形波的占空比能在1%—99%范围内预置,设置步进值为1%,精度为1%。
2.发挥部分
(1)信号叠加电路能对信号发生器输出的两路正弦信号(频率和幅度可以不相同)进行合成,合成后的叠加信号波形正确。
(2)分析仪能对信号叠加电路输出的叠加信号进行频域分析,并分别显示原两路正弦信号的频率和幅度,其误差绝对值不大于10%;
(3)其他。
三、说明
(1)作品中不得使用集成DDS芯片,否则取消比赛资格。
(2)题目中所指的幅度均为峰峰值。
(3)工作电源可用成品,也可自制。
四、评分标准
设计
报告
项目
主要内容
分数
系统方案
比较与选择;方案描述
10
理论分析与计算
信号发生原理;信号频域分析原理;采样频率的设定依据
10
电路与程序设计
主控制器电路
模拟电路;程序设计
15
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;结果分析
10
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
总分
50
基本
部分
完成第
(1)项
15
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
15
完成第(4)项
15
总分
60
发挥
部分
完成第
(1)项
20
完成第
(2)项
20
总分
40
2.
板式倒立摆控制装置
难度系数:
1.0
一.任务
设计并制作一个板式倒立摆控制装置,通过对风扇转速的控制,调节风力大小,改变板式倒立摆转角θ,并保证不让板式倒立摆倒下,如图1所示。
图1控制装置示意图
控制对象为板式倒立摆,其的尺寸如图2所示。
图2板式倒立摆
二.要求
1.基本要求
(1)用手转动板式倒立摆时,能够数字显示转角θ。
显示范围为0~10°,分辨力为1°,绝对误差≤2°。
(2)通过操作键盘控制风力大小,使转角θ能够分别在2°,6°,10°范围内变化,误差≤2°,并要求实时显示θ。
2.发挥部分
通过操作键盘控制风力大小,使板式倒立摆转角θ稳定在0~5°范围内的任意指定值,分辨率为1°。
要求控制过程在10秒内完成,实时显示θ。
三.说明
(1)调速装置自制。
(2)风扇选用台式计算机散热风扇或其他形式的直流供电轴流风扇,但不能选用带有自动调速功能的风扇。
(3)板的材料和厚度自定,固定转轴应足够灵活,不阻碍板运动。
板形式及具体制作尺寸如图2所示。
四.评分标准
设计报告
项目
主要内容
满分
系统方案
风扇控制系统系统总体方案设计
10
理论分析与计算
风扇控制电路
角度测量原理
控制算法
10
电路与程序设计
风扇控制电路设计计算
控制算法设计与实现
总体电路图
10
测试方案与测试结果
调试方法与仪器
测试数据完整性
测试结果分析
10
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
10
总分
50
基本要求
完成第
(1)项
10
完成第
(2)项
50
总分
60
发挥部分
完成发挥部分要求
40
3.
基于单片机的电波钟
难度系数:
1.0
一、任务
设计并制作一个(其体积最好不大于普通的笔记本电脑)日期和时间的显示装置,具备自动校准功能(利用空中电波的信号来实现校准),每到整点时刻就鸣响报时(报时音乐可以根据用户的喜好而变换),也可以设定多个闹钟时间。
可以使用数码管或者液晶屏来显示(也可以既有数码管又有液晶屏)。
可用锂电池或者干电池供电)。
二、要求
1.基本要求
(1)自带键盘(用于设定闹钟时间和选择铃声音乐),使用数码管显示时间和日期(或者使用液晶屏显示时间和日期)。
(2)自带放音喇叭和相关的音频信号放大器。
(3)闹钟时间多于三个,而且多个闹钟时间各自播放不同的音乐。
2.发挥部分
(1)可以使用遥控器来(远距离)设定闹钟时间或者使得正在报时鸣响的电波钟停止鸣响。
(2)以使用遥控器来(远距离)关闭(使其进入睡眠状态)和启动.
(3)该电波钟点报时和闹钟鸣响的音乐的音量必须从小到大、渐渐增强。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
(1)项
20
完成第
(2)项
25
完成第(3)项
25
总分
70
发挥部分
完成第
(1)或第
(2)或第(3)项,各加10分
共30
总分
30
四、说明
1.电波钟装置在演示和使用的过程中,须和外界无任何金属导线相连接。
2.电波钟必用电池供电(干电池、锂电池、纽扣电池皆可)
3.遥控器和电波钟的最短距离大于等于10米。
4.
带有录音功能的双色激光笔
难度系数:
1.0
一、任务
激光笔广泛应用于大中小学的课堂上;双色激光笔必然能够赋予教师授课过程更加显著地个性和吸引力;本设计课题所要求的激光笔,可以只显示红色或者绿色;也可以同时显示两种色彩的亮光点;并且,具有课堂录音功能。
二、要求
1、基本要求
(1)录音时间至少为两个小时(120分钟)。
(2)带有扬声器(以及相关的放大电路)以便于播放录音。
(3)可以同时发出两种不同色彩的激光束,也可以令其只发出某一种色彩的激光束。
2.发挥部分
(1)加上定时器,并且,一旦时间到达某一特定时刻,该激光笔会振动或者鸣响(振动或者鸣响,二选一即可)。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第a项
20
完成第b项
25
完成第c项
25
总分
70
发挥部分
完成第a项
30
总分
30
四、说明
(1)单片机的种类可任意选择。
(2)必须使用电池供电(例如:
干电池、锂电池、纽扣电池)。
(3)该激光笔上可以有以下按钮:
“红”、“绿”、“录音”、“播放录音”、“锁定键盘”
(4)激光束的照射距离至少为20米
5.
交流稳定电源
难度系数:
1.0
一、任务
设计并制作交流变换为交流的稳定电源。
二、要求
1.基本要求
稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下:
(1)输出交流电压为250V,200V,150V,100V可调
(2)最大输出电流为0.5A
(3)电压调整率≤5%(输入电压220V变化范围+15%~-20%下,空载到满载)
(4)负载调整率≤5%(最低输入电压下,满载)
(5)效率≥30%
(6)具有过流及短路保护功能
(7)过欠压保护及报警功能
(8)电压实时显示。
2.发挥部分
(1)扩充功能
a.排除短路故障后,自动恢复为正常状态
b.过热保护
c.防止开、关机时产生的“过冲”
(2)提高稳压电源的技术指标
a.提高电压调整率和负载调整率
b.扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第a项
20
完成第b项
25
完成第c项
25
总分
70
发挥部分
完成第a项
15
完成第b项
15
总分
30
6.
直流稳定电源
难度系数:
1.0
一、任务
设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
二、要求
1.基本要求
(1)稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下:
a.输出电压为+5,+15,+9V~+12V可调
b.最大输出电流为1.5A
c.电压调整率≤0.5%(输入电压220V变化范围+15%~-20%下,空载到满载)
d.负载调整率≤1%(最低输入电压下,满载)
e.纹波电压(峰-峰值)≤5mV(最低输入电压下,满载)
f.效率≥30%(输出电压9V、输入电压220V下,满载)
g.具有过流及短路保护功能
h.过欠压保护及报警功能
i.输出端不可使用三端稳压芯片
(2)稳流电源在输入电压固定为+15V的条件下:
a.输出电流:
4~20mA可调
b.负载调整率≤3%(输入电压+15V、负载电阻由100Ω~300Ω变化时,输出电流为20mA时的相对变化率)
2.发挥部分
(1)扩充功能
a.排除短路故障后,自动恢复为正常状态
b.过热保护
c.防止开、关机时产生的“过冲”
(2)提高稳压电源的技术指标
a.提高电压调整率和负载调整率
b.扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值
(3)用数字显示输出电压和输出电流
三、评分意见
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
(1)项
40
完成第
(2)项
30
总分
70
发挥部分
完成第a项
15
完成第b项
15
总分
30
7.
红外发光测高仪
难度系数:
1.1
一、任务
如图1所示测高仪的示意图。
在工业生产中需要多进料物的高度进行测定筛选。
暂且不考虑物体的宽度,设置测高仪的发射接受体之间放置位置做大1.5米。
试设计一套测高仪。
图1测高原理图
二、要求
1.基本要求
(1)用红外发光管测量,不能激光管测量;
(2)该仪表测基础高度为100毫米,具有可串联9节实现1000毫米的测量功能,但设计时可考虑串联一节即可;
(3)测量精度为小于6毫米;
(4)相应时间小于3秒。
(5)具有RS485通讯,可以通过上位机或显示仪显示。
2.发挥部分
(1)测量精度小于4毫米;
(2)如图2所示。
按此安装可以测得圆体物的直径。
图2测圆体物直径原理图
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
方案比较
电路设计
系统组成
15
测高电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
(1),
(2)项
30
完成第(3),(4)项
20
完成第(5)项
20
总分
70
发挥部分
完成第
(1)项
20
完成第
(2)项
10
总分
30
8.声音测距系统
难度系数:
1.0
一、任务
设计一个声音测距系统,检测两个声源之间的距离。
图1声音测距示意图
二、要求
1.基本要求
(1)
t
制作声源。
声源产生的信号为周期性音频脉冲信号,如下图所示,声音信号频率不限,脉冲周期不限。
图2声源示意图
(2)声源距离
。
定义指标
置信度=m/n:
测量n次,其中m次误差幅值小于
。
要求
时,
置信度>0.6,
置信度>0.8。
(3)能够以数字形式显示距离值,距离发生变化时,系统能够实时检测并更新距离值。
(4)不能使用声纳传感器。
2.发挥部分
(1)要求
时,
置信度>0.75,
置信度>0.95。
(2)系统成本相对较低,功耗较低。
三、评分标准
项目
主要内容
分数
设计报告
系统方案
整体方案比较
7
控制方案
设计与论证
设计、计算
12
误差信号产生
控制理论简单计算
电路设计
系统组成
3
各种电路图
测试结果
测试数据完整性
3
测试结果分析
设计报告
摘要
5
正文结构完整性
图表的规范性
总分
30
基本要求
基本要求实际完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
15
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
10
完成第(4)项
10
总分
50
9.
声音定位系统
难度系数:
1.0
一、任务
设计一套声音定位系统。
在一块不大于1m2的平板上贴一张500mm×350mm的坐标纸,在其四角外侧分别固定安装一个声音接收模块,声音接收模块通过导线将声音信号传输到信息处理模块,声音定位系统根据声响模块通过空气传播到各声音接收模块的声音信号,判定声响模块所在的位置坐标。
系统结构示意图如图1所示。
图1声音定位系统结构示意图
二、要求
1.基本要求
(1)设计制作一个声响模块,含信号产生电路、放大电路和微型扬声器等,每按键一次发声一次,声音信号的基波频率为500Hz左右,声音持续时间约为1s。
要求声响模块采用电池供电,功耗不大于200mW。
(2)设计制作四路声音接收模块,由麦克风、放大电路等组成,并分别与信息处理模块相连接,以便将频率为500Hz左右的信号传送至信息处理模块。
(3)设计制作一个信息处理模块,要求该模块能根据从声音接收模块传来的信号判断声响模块所在位置的x、y坐标,并以数字形式显示x、y坐标值,位置坐标值误差的绝对值不大于30mm。
2.发挥部分
(1)改善接收信号的放大电路性能,改进算法,进一步提高定位精度。
(2)控制声响模块以不间断的连续周期波的形式发出声音信号,其基波频率为500Hz左右。
当声响模块在坐标纸上移动时,声音定位系统能连续跟踪显示声响模块的x、y坐标值,随机停止声响模块的移动,能立即稳定地显示声响模块的x、y坐标值,误差的绝对值不大于10mm。
(3)具有显示声响模块移动轨迹的功能。
当声响模块在坐标纸上按指定路径移动时,液晶显示屏能动态显示声响模块移动的轨迹,显示的轨迹与声响模块移动的路径一致。
(4)其它。
三、说明
1.注意预留测量声响模块功耗的电流电压和信号放大电路输出信号的测试点。
2.采用三个声音接收模块即可实现定位,第四个模块可对定位作进一步校正。
3.不允许声响模块与其他电路有任何连接,并要求在声响模块上做出明显标记,以便清晰判读模块所在坐标数值。
4.声响模块移动轨迹的显示要求采用分辨率不低于128×64的液晶显示屏。
5.注意声音通过其它传播介质带来的影响。
四、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
(1)项
20
完成第
(2)项
20
完成第(3)项
20
总分
60
发挥部分
完成第
(1)项
10
完成第
(2)项
10
完成第(3)项
10
完成第(4)项
10
总分
40
10.
绳索驱动机器人
难度系数:
1.0
一、任务
图1所示为绳索驱动装卸机器人的示意图。
理论上通过控制绳长,可以实现负载平台的位移和水平控制。
试设计一个绳索驱动机器人系统,能够实现三维空间的运动控制。
图1.绳索驱动装卸机器人示意图
电机
绳索
负载平台
X/α
Y/β
Z
二、要求
1.基本要求
(1)能够实现负载平台在三个坐标方向上的的位移控制,位移误差(
)<5cm。
例如x轴平移10cm,y轴平移10厘米,z轴垂直上升/下降10cm。
在运动过程中保持其他轴的位移不变,且平台保持水平。
(2)能够根据输入的位置坐标(x,y,z),分别通过三个方向的位移运动,三次控制平台运动到指定位置。
位置误差
<10cm。
(3)运行过程平稳,避免出现位移超调导致平台剧烈晃动的情况。
2.发挥部分
(1)能够根据输入的位置坐标(x,y,z),一次运动控制平台到指定位置。
位置误差
<10cm。
(2)能够实现负载平台的任意倾斜角度(包括水平状态)的控制。
三、评分标准
项目
主要内容
分数
设计报告
系统方案
整体方案比较
7
控制方案
设计与论证
设计、计算
12
误差信号产生
控制理论简单计算
电路设计
系统组成
3
各种电路图
测试结果
测试数据完整性
3
测试结果分析
设计报告
摘要
5
正文结构完整性
图表的规范性
总分
30
基本要求
基本要求实际完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
15
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
10
完成第(4)项
10
总分
50
11.
花样流水灯系统设计
难度系数:
1.0
一、任务:
设计并制作一个带有颜色多变功能的花样流水灯系统。
二、要求:
1、基本要求
(1)彩灯数量不低于20个,并具有艺术造型;
(2)色彩变化不低于5种;
(3)成品通电后自动进入色彩多变环节。
2、发挥部分
(1)尽可能多的颜色控制方式;
(2)利用遥控技术,实现远距离控制;
(3)其它扩展功能。
三、评分标准
项目
主要内容
分数
设计报告
系统方案
整体方案比较
7
控制方案
设计与论证
设计、计算
12
误差信号产生
控制理论简单计算
电路设计
系统组成
3
各种电路图
测试结果
测试数据完整性
3
测试结果分析
设计报告
摘要
5
正文结构完整性
图表的规范性
总分
30
基本要求
基本要求实际完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
15
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
10
完成第(4)项
10
总分
50
12.
智能数字万用表
难度系数:
1.1
一、任务
设计并制作一台智能数字万用表。
二、要求
1、基本要求
(1)精度等级:
2.5
(2)直流电压量程3V、10V、38V,输入阻抗≥10MΩ;
(3)交流电压量程4V、40V、400V,输入阻抗≥10MΩ,频率响应40~400Hz;
(4)电阻10~400Ω,分辨率0.1Ω;(可以分档位如5Ω、40Ω、400Ω)
(5)433LED数码显示,最大读数3999。
2、发挥部分
(1)自动量程转换功能;
(2)测量并显示工频交流电中含有的1~7次谐波的百分比(±%);
(3)其它扩展功能。
三、评分标准
项目
主要内容
分数
设计报告
系统方案
整体方案比较
7
控制方案
设计与论证
设计、计算
12
误差信号产生
控制理论简单计算
电路设计
系统组成
3
各种电路图
测试结果
测试数据完整性
3
测试结果分析
设计报告
摘要
5
正文结构完整性
图表的规范性
总分
30
基本要求
基本要求实际完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
15
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
10
完成第(4)项
10
总分
50
13.
运水机器人
难度系数:
1.0
一、任务
如图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2所示。
C容器的口径不得大于100mm,高度不得低于250mm,放置方式在固定底板上自定,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(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不超过600ml,口径不大于100mm,小车上任意部分不得超出小车边缘50mm);C区存水装置;固定底板。
图1参考图(单位:
mm)
图2线路图(单位:
mm)
二、要求
2.1基本要求
(1)开始比赛时小车放置在A区黑色起车线的左侧,车轮不得压线。
(2)A区给水方式采用手动,注水完毕,启动小车,开始计时。
(3)将水由小车运到C容器,停在右边线左侧,停车后车轮不得压线。
小车自动将所载的水卸到C容器(方式自定)。
(4)卸水后,小车自动返回A区停在起车线的左侧,车轮不得压线。
重复过程
(2)、(3)。
(5)第二次卸水结束时,被测队队员叫停,测试人员按表终止计时。
(6)由测试人员记量C容器中的水量,计算单位时间的运水量。
2.2发挥部分
A区给水采用自动方式完成。
(2)小车可显示第一次和第二次的运水量,以及两次运水量之和,误差小于5%。
(3)显示运行时间(单位秒),向C容器注水结束,同步停止计时。
三、说明
1.不管运水量多少,以单位时间的运水量分档记分。
2.小车运行整个过程中不得人工改变小车的状态,小车要自备电源,不得有任何外引线。
小车宽度限定在200mm以内。
3.测试进行两次,计最好成绩。
四、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
(1)项
10
完成第
(2)项
10
完成第(3)项
10
完成第(4)项
15
完成第(5)项
15
总分
60
发挥部分
完成第
(1)项
10
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
15
总分
40
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 低频 信号 发生 分析 设计 制作