2023TI杯山東電子設計大賽試題匯總

低功耗數(shù)字多功能表的設計制作（A題）

【本科】

一、任務

設計并制作一款多功能數(shù)字測量儀表，其示意圖如圖1所示。

功

能

轉(zhuǎn)

T--換

及

變

換結(jié)

電果

路顯

示

鍵盤輸入

圖1低功耗數(shù)字多功能表系統(tǒng)示意圖

二、要求

i.基本要求

（1）采納9V方電池供電。自行設計保證該儀表正常工作的低功耗供電電

源系統(tǒng)。

（2）三位半數(shù)字顯示，最大讀數(shù)1999。

（3）測量直流電壓量程：0.2V、2V、20V；精度±（1%+2個字）；輸入阻抗：

210MQ。

（4）測量溝通電壓量程：0.2V、2V、20V；精度±（1.5%+5個字）；頻率范

圍：40Hz~400Hz；輸入阻抗：210MQ。

（5）測量電阻量程：200〉、2kQ、20k〉；精度±（1%+5個字）。

（6）測量電容量程：100nF、100uF；精度±（5%+10個字）。

（7）晶體三極管￡參數(shù)測試：測量類型NPN或PNP,顯示范圍0~1000,

精度±（2%+2個字）；測試條件：基極電流約10uA,VCE約3V。

2.發(fā)揮部分

（1）增加“自動關機”功能，即在測量模式下，若1分鐘內(nèi)無任何按鍵按下,

儀表將自動關閉供電電源并進入低功耗狀態(tài)；再按下隨意鍵，儀表將自動

返回“自動關機”前的狀態(tài)。

（2）增加正弦波信號源功能：要求輸出正弦波信號的頻率為lOHz-lOOkHz,

且

可調(diào)；非線性失真W3%。

（3）要求在負載為600Q時，輸出正弦波的最大值（有效值）25V；輸出正弦

波的幅值可調(diào)，調(diào)整范圍100mV~5Vo

（4）其他特色（例如：擴展其他功能、提高測量精度、削減失真等）

三、說明

1、不允許采納數(shù)字萬用表專用A/D轉(zhuǎn)換器或成品。

2、單片機建議采納MPS43O單片機。

四、評分標準

項目主要內(nèi)容滿分

比較與選擇

方案論證5

方案描述

直流供電系統(tǒng)DC/DC電路選擇與參數(shù)計算

直流電壓測量電路設計

溝通電壓測量電路設計

理論分析與

電阻測量電路設計

計算15

電容測量電路設計

晶體三極管￡測量電路設計

設計正弦波信號產(chǎn)生電路設計

顯示電路設計

報告

電路與程序

總體限制電路設計及程序設計流程圖10

設計

測試方案及測試條件

測試方案與

測試結(jié)果及其完整性10

測試結(jié)果

測試結(jié)果分析

摘要

設計報告結(jié)

設計報告正文的結(jié)構5

構及規(guī)范性

圖標的規(guī)范性

總分50

基本要求

實際制作完成狀況50

完成第（1）項15

發(fā)揮完成第（2）項20

完成第（3）項10

部分

其他5

總分50

低功耗電波鐘的設計制作（B題）

【本科題】

一、任務

設計并制作一臺低功耗電波鐘。

二、要求

1.基本要求

（1）自行設計制作天線、選頻放大，使其能接受中國碼（BPC）電波授時數(shù)據(jù)、

并輸出包絡。

（2）作品上電后盡可能快的完成授時信號的接受、處理。并顯示時間（精確到

秒）、日期和星期。

（3）以休眠方式（內(nèi)部計時不停）盡可能降低整機功耗，支持鍵喚醒。

（4）支持自動、手動授時，并使按鍵數(shù)量盡可能的少。

2.發(fā)揮部分

（1）太陽能供電系統(tǒng)，不運用任何外部電源及一次、二次電池，并盡可能提高

供電續(xù)航實力，并預留供電電壓測試端子。

（2）系統(tǒng)在不受光狀況下關閉輸出，整機休眠，支持可見光喚醒。

（3）運用ACG盡可能提高信噪比，并可以顯示當前信號強度。

（4）可在后臺同時運行秒表計時、倒數(shù)計時功能。

三、作品說明

1.不允許運用電波鐘成品模塊、支持長波接受的其他無線電接受芯片和成品天

線。

2.留出包絡信號測試端子。不得采納單片機或其他數(shù)字電路輸出模擬包絡。

3、留出整機功耗測試端子，系統(tǒng)不得運用實時時鐘。

4、建議運用MPS430單片機。

四、評分標準

滿

項目主要內(nèi)容分

系統(tǒng)方案比較與選擇、方案描述15

理論分析與計算電波鐘原理，低功耗方案10

設

計電路與程序設計電路設計及程序設計10

報測試方案及測試條件

測試方案與測試結(jié)果測試結(jié)果完整性

告10

測試結(jié)果分析

摘要

設計報告結(jié)構及規(guī)范性設計報告正文的結(jié)構5

圖表的規(guī)范性

總分50

基

本

實際制作完成狀

要50

況

求

完成第（1）項15

發(fā)

完成第（2）項15

揮

部完成第（3）項10

分

完成第（4）項10

總分50

超低功耗傾角測量儀的設計制作（C題）

【本科組】

一、任務

設計并制作一個超低功耗傾角測量儀。測量儀由儲有電能的電解電容供電,

尺寸不能超過150X150mm,高度不限。作品每按一下測試按鍵進行一次斜面傾

角的測量并顯示；測角范圍0—90度。超低功耗傾角測量儀示意圖如圖1所示

（傾角測量儀包含顯示器件和測試按鍵，不包含電解電容G，特此說明）。

圖1超低功耗傾角測量儀示意圖

二、要求

1.基本要求

（1）傾角測量儀的測角范圍為0?90度，要求每按一下測試按鍵進行一次

測量，顯示辨別率為0.1度，精度為±5度。

（2）電容G的容量為220011F,充電到25V后接入測量儀系統(tǒng)。當以每5

秒一次的頻率進行測量時，測量儀至少可以正常工作60秒。

（3）增加可以測量并顯示沿X、Y、Z方向重力加速度重量的功能，要求測

量精度為±5除單位為m/s?。

2.發(fā)揮部分

（1）進一步提高傾角測量儀的測量精度，使精度達到±1度。

（2）電容G的容量改為100uF電容，充電到25V后接入系統(tǒng)。并盡可能

地延長運用時間。

（3）自制為電容G充電的充電裝置（充電電壓為25V）,該充電裝置要求

運用1.5V干電池（電池可便利拆裝）供電。（充電裝置中運用的電容容量不限）

（4）其他

三、說明

1.傾角測量儀不能內(nèi)置電池和發(fā)電裝置，傾角測量儀內(nèi)部電容容量的總和

不能超過20uFo

2.整個測試過程中顯示器件必需始終顯示前一次的測試結(jié)果，不能為了省

電而在顯示數(shù)秒后關閉，顯示器件的功耗也要計算在總功耗內(nèi)。

3.要求電容G可以便利的安裝、拆下，A點處可接一個開關。A、B兩點

處要預留電壓測量點，測試點運用鱷魚夾引出。

4.電容G的誤差要求為±5%,測試時由組委會供應測試專用電容。

5.運用萬用表測試電容電壓時測量時間要盡可能短，以免萬用表10MQ的

輸入電阻引起電容電壓的下降。充溢電的電容要盡快運用，以盡量減小電解電

容漏電流的影響。

6.選用2200uF電容和100uF電容的漏電流要盡可能小。

7.測試時盡量選擇平整的地面（用氣泡水平儀測量）以免影響測試結(jié)果。

四、評分標準

項目主要內(nèi)容滿分

系統(tǒng)方案方案比較與選擇，系統(tǒng)結(jié)構10

傾角的計算方法

理論分析與計算15

理論功耗分析

電路設計

設計電路與程序設計12

程序結(jié)構與設計

報告

測試方案

測試方案與測試結(jié)果8

測試結(jié)果及分析

摘要

設計報告結(jié)構及規(guī)范性設計報告正文的結(jié)構5

圖表的規(guī)范性

總分50

基本

實際制作完成狀況50

要求

完成第（1）項12

完成第（2）項20

發(fā)揮

完成第（3）項14

部分

其他4

總分50

車輛會車自動限制系統(tǒng)的設計（D題）

［本科題］

一、任務

A、B兩輛汽車相對開行，并能按指定要求到達對方的發(fā)車點。行車道路示

意圖如圖1所示，道路兩側(cè)各有1.5?2厘米寬的黑色邊沿線；道路的寬度為A、

B兩車的寬度之和的1.1倍；會車區(qū)路段的寬度為A、B兩車的寬度之和的1.6

倍，會車區(qū)路段的長度是兩車車長之和的2倍；道路中間不允許有任何導行線。

二、要求:

1.基本要求

（1）甲乙兩車分別從各自從發(fā)車區(qū)動身，正常行駛至對方的發(fā)車區(qū)停止。

要求兩車分別能在50秒之內(nèi)到達終點。

（2）兩車同時發(fā)車，以對方的發(fā)車點為終點行進（會車時可以在非會車區(qū)

域會車）。要求兩車在60秒之內(nèi)到達各自的道路終點，且無碰撞或刮擦。

（3）兩車同時發(fā)車，以對方的發(fā)車點為終點行進。其中A車首先進入I號

會車區(qū)避讓，待B車通過后再接著前進.要求兩車在60秒之內(nèi)到達各自的道路

終點，且無碰撞或刮擦。

2.發(fā)揮部分

（1）A車先開行，B車后開行，且使之在2號路段相遇；相遇后，后動身

的B車后退進入II號會車區(qū)避讓，會車后兩車接著前進，要求兩車在90秒之

內(nèi)到達各自的道路終點，且無碰撞或刮擦。

（2）隨意指定一輛車先開行，另外一輛車后開行。相遇后，要求兩輛汽車

能依據(jù)各自離開會車區(qū)的距離進行避讓，即離會車區(qū)距離近的車輛后退進入會

車區(qū)避讓，進行會車，兩車應在90秒之內(nèi)到達各自的道路終點，且無碰撞或刮

擦。

（3）其他。

三、說明：

1.道路兩側(cè)各有L5~2厘米寬的黑色邊沿線，道路的寬度包括邊沿線在內(nèi)。

2.A、B兩輛汽車必需是四輪車，且車輛寬度以車輛左右兩輪外側(cè)所占最大

尺寸，如圖2所示。車輛的長度為車輛前后兩輪所占最大尺寸，如圖3所示。

車輛的高度不限。

圖2車身寬度的示意圖

3.競賽起先后，A、B兩車不行互換。

4.刮擦是指兩車側(cè)面發(fā)生接觸，碰撞是指任兩車前后發(fā)生接觸。會車時兩

車不應發(fā)生刮蹭或碰撞，每發(fā)生一次刮擦蹭減1分，每發(fā)生一次碰撞減3分。

5.車輛開行后任何車輪駛出道路邊線之外即為失敗。

6.車輛不允許遙控。

7.道路自行制作，道路尺寸不符合要求者將被取消競賽資格。

8.建議運用MSP-EXP430開發(fā)板

四、評分標準

項目主要內(nèi)容滿分

系統(tǒng)方案比較與選擇；方案描述10

設

測試與限制方案分析與器件測量原理15

計

選擇限制原理

報

12

告電路與程序設計電路設計及程序設計

測試和限制結(jié)果測試方案及測試條件；測試結(jié)

8

果完整性；測試結(jié)果分析

設計報告結(jié)構及規(guī)范性摘要；設計報告正文的結(jié)構5

總分50

基本實際制作與完成狀況50

要求

發(fā)完成第（1）項20

揮

完成第（2）項25

部

分其它5

總分50

雙路低頻信號發(fā)生及分析儀的設計制作（E題）

［本科題］

一、任務

設計并制作一個雙路低頻信號發(fā)生器，以及一個能對信號進行頻域分析的

儀器。電路結(jié)構框圖示意圖如圖1所示。

圖1電路結(jié)構框圖示意圖

二、要求

1.基本要求

（1）兩路信號均可程控選擇輸出正弦波、矩形波、三角波和鋸齒波，頻率

可預置，范圍為1000Hz到2000Hz,設置的步進值不大于10Hz,頻率精確度不

低于1%,且每路信號的波形及頻率都可以單獨預置。

（2）兩路輸出信號最大幅度不低于2.5V,幅度可預置，設置的步進值不

大于lOOmv,且每路信號的幅度都可以單獨預置。

（3）能產(chǎn)生兩路頻率相同相位差可預置的雙相正弦信號，相位差預置范圍

為0?360度，設置步進值為10度，精度為10度。

（4）輸出矩形波的占空比能在現(xiàn)一99%范圍內(nèi)預置，設置步進值為遙，精

度為1%-

（5）儀表低功耗分析。

2.發(fā)揮部分

（1）信號疊加電路能對信號發(fā)生器輸出的兩路正弦信號（頻率和幅度可以

不相同）進行合成，合成后的疊加信號波形正確。

（2）分析儀能對信號疊加電路輸出的疊加信號進行頻域分析，并分別顯示

原兩路正弦信號的頻率和幅度，其誤差肯定值不大于10%；

（3）能在顯示器顯示疊加信號頻譜圖，;

（4）其他

三、說明

1.作品中不得運用集成DDS芯片。

2.題目中所指的幅度均為峰峰值。

3.工作電源可用成品，也可自制。

四、評分標準

項目主要內(nèi)容分數(shù)

系統(tǒng)方案比較與選擇；方案描述10

理論分析與計算信號發(fā)生原理；信號頻域分

析原理；采樣頻率的設定依10

據(jù)

設計電路與程序設計主限制器電路

15

報告模擬電路；程序設計

測試方案與測試結(jié)果測試方案及測試條件

10

測試結(jié)果完整性；結(jié)果分析

設計報告結(jié)構及規(guī)范性摘要；設計報告正文的結(jié)構

5

圖表的規(guī)范性

總分50

基本實際制作狀況

50

要求

完成第（1）項15

完成第（2）項15

發(fā)揮

完成第（3）項15

部分

其他5

總分50

直流電子負載的設計制作（F題）

【本科組】

一、任務

電子負載用于測試直流穩(wěn)壓電源、蓄電池等電源的性能。設計并制作一臺

電子負載，有恒流和恒壓兩種方式，可手動切換。恒流方式時要求不論輸入電

壓如何改變（在肯定的范圍內(nèi)），流過該電子負載的電流恒定，且電流值可設

定。工作于恒壓方式時，電子負載端電壓保持恒定，且可設定，流入電子負載

的電流隨被測直流電源的電壓改變而改變。

示意圖

二、要求

1.基本要求

（I）負載工作模式：恒壓（CV）、恒流（CC）兩種模式可選擇

（2）電壓設置及調(diào)整范圍：1.00V-20.0V,相對誤差小于5除調(diào)整時間小

于3So

（3）電流設置及調(diào)整范圍：100mA-2.00A,相對誤差小于5除調(diào)整時間小

于3So

2.發(fā)揮部分

（1）增加恒陽模式（CR）,測量精度5%

（2）擴大負載參數(shù)的設置及調(diào)整范圍，以及精度;

（3）具有自動過載愛護報警設計。過載值可設。

三、評分標準

項目主要內(nèi)容滿分

整體方案設計

方案論證與設計15

模塊方案比較

系統(tǒng)組成和理論計算

電路設計15

模塊電路

設計報告測試數(shù)據(jù)完整性

測試結(jié)果10

測試結(jié)果分析

摘要

報告要求正文結(jié)構完整性10

圖表的規(guī)范性

總分50

基本要求實際制作完成狀況50

完成第⑴、⑵、（3）項各15

發(fā)揮部分其它5

總分50

四、說明

1.負載參數(shù)可調(diào)整設置，人工預置或數(shù)字程控皆可；

2.負載參數(shù)可數(shù)字化顯示，兩種負載參數(shù)（CV\CC）同時顯示;

3.實現(xiàn)原理可參考示意圖。

遙控電動小車裝置的設計制作（G題）

（高職高專組）

一、任務

設計并制作一個遙控電動小車裝置，該裝置由手持無線遙控器和電動小車

兩部分組成。電動小車車體的寬度和長度不超過30cm,車體上方要有明確的中

心點標示。

二、要求

1、基本要求

（1）電動小車能在無線遙控器的限制下前進、轉(zhuǎn)向、倒退，遙控距離不少于

5m。

（2）電動小車能在無線遙控器的限制下從指定的A點到達指定的B點，要求電

動小車達到B點的時間盡量短，在B點的定位誤差不大于10%o

（3）手持無線遙控器能在120cm*120cm的范圍內(nèi)，實時顯示電動小車位置的X、

Y坐標值（坐標原點可自定義），即電動小車能將其位置的坐標值實時傳送

至手持無線遙控器。要求定位誤差不大于10%,顯示刷新時間不大于0.5

秒。

2、發(fā)揮部分

（1）手持無線遙控器在120cm*120cm的范圍內(nèi)隨意設定一目標位置的坐標

值，電動小車能夠自動（不行遙控）到達目標位置，要求達到目標位

置的時間盡量短，目標位置處的定位誤差不大于10吼

（2）進一步降低裝置的定位誤差。

（3）其他。

三、評分標準

項目主要內(nèi)容滿分

系統(tǒng)方案比較與選擇12

方案描述

理論分析與計算理論分析與計算10

設

計電路與程序設計電路設計及程序設計15

報測試方案與測試結(jié)果測試方案及測試條件7

告測試結(jié)果完整性

測試結(jié)果分析

設計報告結(jié)構及規(guī)范性才商5

設計報告正文的結(jié)構

圖表的規(guī)范性

總分50

基本實際制作完成狀況50

要求

發(fā)

完成第（1）項30

揮

部完成第（2）項15

分其他5

總分50

簡易低功耗數(shù)字萬用表的設計制作（H題）

【高職高專組】

一、任務

設計并制作一款簡易數(shù)字萬用表，其示意圖如圖1所示。

功

能

轉(zhuǎn)

換結(jié)

及果

變顯

換示

電

路

鍵盤輸入

圖1低功耗數(shù)字萬用表系統(tǒng)示意圖

二、要求

1.基本要求

（1）采納9V方電池供電。自行設計保證該儀表正常工作的低功耗供電電

源系統(tǒng)。

（2）三位數(shù)字顯示，最大讀數(shù)999。

（3）測量直流電壓量程：0.1V、IV、10V；精度±（0.5%+2個字）；輸入阻抗：

210MQ。

（4）測量溝通電壓量程：0.1V、IV、10V；精度±（1.5%+2個字）；頻率范

圍：40Hz~400Hz；輸入阻抗：210MQ。

（5）測量電阻量程：100。、lkQ、10k。；精度±（1.5%+2個字）。

2.發(fā)揮部分

（1）增減電容測量功能。測量電容量程：100nF、100uF；精度±（2.5%+2個

字）。

（2）增加溫度測量功能。溫度傳感器為2線PT100,測溫范圍0~200℃,精

度±（2%+5個字）。

（3）其他特色。

三、說明

1、不允許采納數(shù)字萬用表專用A/D轉(zhuǎn)換器或成品。

2、單片機建議采納MPS430單片機。

四、評分標準

項目主要內(nèi)容滿分

系統(tǒng)方案總體方案設計4

直流供電電源設計

直流電壓測量電路設計

溝通電壓測量電路設計

理論分析與設計電阻測量電路設計8

電容測量電路設計

溫度測量電路設計

設計報告顯示電路設計

電路與程序設計總體電路圖及限制，程序流程圖3

調(diào)試方法與儀器

測試方案與測試結(jié)果測試數(shù)據(jù)完整性3

測試結(jié)果分析

設計報告結(jié)構及規(guī)范摘要；設計報告正文的結(jié)構

2

性圖表的規(guī)范性

總分20

基本要求實際制作完成狀況50

完成第（1）項20

完成第（2）項20

發(fā)揮部分

其他10

總分50

智能探測機器車的設計制作（I題）

【高職高專組】

一、任務

設計并制作一個智能探測機器車。

二、要求

1.基本要求

（1）智能探測機器車能沿循跡線行走一周，同時完成4個定位點的精確定位，

誤差小于5°。

（2）智能探測機器車能沿循跡線行走一周，并在規(guī)定區(qū)域完成360度轉(zhuǎn)身。

2.發(fā)揮部分

（1）智能探測機器車能沿循跡線行走一周，完成數(shù)據(jù)采集及顯示。

（2）用單片機設計并制作一個能接收智能探測機器車采集數(shù)據(jù)的接收系統(tǒng)，接

收智能探測機器車采集數(shù)據(jù)實時顯示數(shù)據(jù)并進行播報。

（3）其他

三、說明

1.場地（圖1）所示，設置在1塊細木工板（長240cm,寬120cm,厚度自選）

上，細木工板可干脆放在平整的地面上。虛線由1cm寬、長度為10cm、間隔為

10cm的黑膠帶構成；起點/終點標記線段由2cm寬黑膠帶構成。板上循跡、定

位點由約2cm寬的黑膠帶構成，邊界線由約1cm寬的黑膠帶構成，定位點是由

2cm寬的黑膠帶構成的十字，共設4個；定位點一側(cè)放置被測試目標，共放置4個;

定位點1一側(cè)緊靠場地邊沿放置圓柱形容器，圓柱形容器直徑6