2013全国电子设计竞赛题目解析.pdfVIP

金沙滩工作室倾情奉献 F题——红外光通信装置 方案 1：模式方式 利用红外发光二极管和红外光敏二极管的对称特性实现红外传输，音频信号为交流信 号，而温度信号可认为是直流信号（因温度的变化很缓慢），那么发射端电路就需要把直流 温度信号和交流音频信号叠加后通过一级放大驱动来控制发光二极管的电流；接收端的红外 光敏二极管会将这个叠加后的电流信号如实反应出来，然后分别经过高通滤波提取出音频信 号，通过低通滤波提取出温度信号，然后通过音频功放驱动喇叭，通过显示电路显示温度。 方案2：数字方式 发送端：首先用单片机+AD 的方式将音频和温度分别采样，采样率必须满足频响的要 求，即大于最高频率的2倍，推荐10倍以达到高保真的目的。将转换出来的数字信号经红 外发光二极管调制后发出，协议可自己定义，现成的UART就可以，但波特率要求比较高 才行，再在软件层面上区分音频和温度信号；接收端接收后解出数据，然后通过音频DA或 其他音频驱动器驱动喇叭，通过显示电路显示温度值。 中继：中继部分只需先用光敏管接收，然后如实的用发光管再发射出来即可，管子的角 度安排根据要求调整。 J题——电磁控制运动装置 方案1：利用一块铁块 （或者永磁铁，下同，省略）的运动和其与运动摆杆上的永磁铁 之间的吸力来控制摆杆的转动，在摆杆支撑轴上安装角度传感器，通过不断采集其角度信号 来控制铁块的运动，以调节摆动的角度，可采用基本的PID算法实现。 要点：摆杆上的磁铁建议用强磁铁，铁块的运动轨迹要与摆杆成同心圆才能保证吸力的 均衡。 方案2：底部的控制部分用一组 （即很多个）磁极轨迹与摆杆成同心圆的电磁铁 （即把 线圈绕在磁芯材料上）实现，这样就可以用类似步进电机的控制方式实现对摆杆角度的控制， 优点是算法很简单，控制部分不需要运动。 要点：电磁铁根据控制精度的要求会需要很多个，比如精度要求5度，那么就需要每隔 10度安装一个磁极，参考四相步进电机的八拍控制方法。 K题——简易照明线路探测仪 方案：利用非接触测电笔使用的火线感应器 （即不接触也能感知到附近的火线）来探测 火线的位置，用直线位移传感器来探测当先处在哪个放个内，二者结合就可以将哪个方格内 有火线的信息获取出来，然后可用单片机将此信息显示到点阵LED或LCD屏幕上。灯泡类 型靠电流的大小来区分，但有没有能胜任的传感器我也不确定，就不多说了。 L题——直流稳压电源及漏电保护装置 方案：稳压电源部分可采用DC-DC芯片配合电感、电容来实现，比如TPS54 1—— 最大输入电压28V，最大输出电流3A，就能满足。功率测量部分用AD转换加单片机简单 计算就可以完成。 漏电保护装置的可选方案有2种： 1、在电源线和地线上各自串一个小阻值电阻，比如0.1欧，测量其两端的电压就可以 换算出电流的大小，两个电流之间的差值就是漏电流的大小，与固定的阈值进行比较即可。 2、采用霍尔传感器，将地线和电源线都从中穿过，那么霍尔传感器直接就可以给出电 流差值。 要点：无论那种方案，被测电压信号都很小，需要用运放等将其放大再测量