暑期能力拓展训练题目要求

一、涡轮流量传感器信号调理电路设计
1、传感器信号特点：类正弦信号；
5mv~20mv，大小与流量成正比；
频率在100Hz以下；
传感器的输出阻抗很小，十几欧姆
2、可能存在的干扰：400Hz以上的差模干扰信号；
共模干扰；
3、要求的输出：转换为与类正弦信号同频率的方波，幅值为+3.3V；
方波的上升沿时间应满足数字电路对其进行计数的要求。

4、要求完成芯片选型、电路原理图设计、PCB设计、仿真；
5、提示：调理电路主要环节包括放大、滤波、波形变换、缩短上升沿时间；
6、需注意的问题：调理电路的第一级的输入阻抗；
先滤波还是先放大；
滤波电路的形式；
放大电路的形式（是否需要差分放大？单级放大还是多级放大？单电源
供电还是双电源供电？）；
如何转换成方波（比较器？迟滞比较器？或者其他电路？）
二、液体流量计量定量电路设计
1、输入信号的特点：方波，频率在15Hz～100Hz之间；
幅值为3.3V；
每15个脉冲代表流过1升液体；
2、要求实现的功能：（1）在测量状态下，对外部输入信号计数
按“开始”键后，开始对流量进行测量并显示；
可以设置一个流量值（在10升～9990升之间），当达到设定值时，停
止流量测量，流量值闪烁显示，并给出一个高电平输出信号，点亮LED
等，并驱动一个继电器闭合；
在测量过程中按“停止”键，停止对流量进行测量，并显示当前值；
（2）在自检状态下，对来自内部振荡电路的方波信号进行计数和显示。

功能与（1）一致。

3、要求完成方案设计、电路原理图设计、PCB设计、程序设计、仿真。

4、提示：可采用的方案有单片机、CPLD、PLC。

三、停车场出入口闸机控制系统设计
1、控制要求
（1）车辆到达取卡机位置时，司机按下取卡按钮，则出卡；
（2）取卡后开始抬杆，出卡60s内卡未取走，则灯光闪烁提醒管理员；
（3）管理员按复位按钮可停止灯光闪烁，并吞卡；
（4）车辆离开入口栏杆位置时，开始落杆；
（5）车辆到达出口位置时，由管理员通过按钮完成出口栏杆的手动升起，当车辆离开栏杆位置后，栏杆自动落下。

2、要求完成方案设计、电路设计（包括传感器选择）、程序设计、仿真；
3、提示：（1）入口和出口各一台电动机控制杆的起、落，应采用什么型号的电机？
（2）假定卡机内部有一直流电机通过正、反转完成出卡和吞卡的控制，如何实现直流电机的正、反转控制？
（3）可采用单片机、PLC等。

四、直流电动机转速测量与控制系统设计
1、自行选择直流电动机的型号，了解其工作参数。

2、选择测量转速的方法、传感器型号、传感器安装方式等；
3、设计电动机的驱动电路和转速控制电路，实现恒定转速控制；
4、可显示转速的测量值，可更改转速的设定值；
5、要求完成方案设计、电路设计（包括传感器选择）、程序设计、仿真；
6、提示：可采用单片机、PLC等。

五、无线温度测量装置设计
1、温度量程0-100摄氏度、0-800摄氏度，任选1个，完成传感器选型。

2、要求实现温度的测量，并通过无线传输方式发送到上位机显示。

3、在上位机软件中，可设置温度报警值。

4、要求：完成方案设计、电路设计（包括传感器选择）、程序设计、仿真；
5、提示：可采用单片机+无线传输模块实现发送，PC机+无线传输模块实现接受。

自行上网查无线传输模块的资料，建议选用的无线传输模块与单片机之间采用RS232连接。

六、超声波测距装置设计
1、以Arduino开源控制器为核心，采用超声波传感器和温度传感器模块完成超声波测距装置的设计，要求
a．具有温度补偿功能，可以根据气温对测距结果进行补偿；
b．要求测距装置可以与上位计算机通信；
c．完成上位机软件的设计，可以显示温度数据、距离数据并对距离数据进行越限报警。

2、要求完成方案设计、电路设计（包括传感器选择）、程序设计、仿真；
七、基于CPLD的电子密码锁设计
1、输入按键：数字键0~9、清除键、确认键；
2、密码：至少6位；
3、输出：报警信号、开锁信号，均为高电平有效；
4、基本功能：密码在下载程序时固化在CPLD内部，键盘输入密码，正确时，开锁信号为
高电平；错误时，报警信号为高电平。

5、要求：选择CPLD芯片，画出电路原理图，编写程序，进行仿真。

八、串口接收模块的verilog设计
1、提示
串口接收，实质是“采样”操作。

2、RX_Pin_In接串口的RX，接收数据；Rx_En_Sig为串口接受使能信号，Rx_Done_Sig为接收完成信号，Rx_Data为接收到的数据。

3、要求：完成程序设计和仿真。

九、串口发送模块的verilog设计
1、提示
实质是“定时发送”。

2、要求根据输入的8位数据，产生校验位，奇校验或偶校验自选。

3、要求完成程序设计和仿真。

十、八路抢答器设计
1、功能要求：
（1）八个抢答按钮，一个开始按钮，一个复位按钮，8个抢答成功指示灯，8个抢答犯规指示灯，一个开始抢答指示灯；
（2）主持人按下开始按钮后，开始抢答指示灯亮；
（3）在开始按钮按下之前按下某个抢答按钮，对应的抢答犯规指示灯亮；
（4）在按下开始按钮后，某抢答按钮首先按下后，对应的抢答成功指示灯亮，且其他抢答按钮失效；
（5）按下复位按钮后，抢答器恢复初始状态。

2、自行选择采用PLC方案或单片机方案；
3、完成方案设计、PLC或芯片选型，画出PLC接线图或单片机方案的原理图及PCB图，完成程序设计和仿真。

十一、基于CPLD的正弦波发生器设计
1、要求：（1）输出正弦波频率从1Hz～20kHz；
（2）通过按键控制频率；
（3）要求可以调节输出的正弦波的幅值（0～5V）和直流偏置量（-2.5～2.5V）。

2、提示：CPLD+DAC为核心，幅值和直流偏置采用外部模拟电路调整。

十二、基于CPLD的三角波发生器设计
1、要求：（1）输出三角波频率从1Hz～20kHz；
（2）通过按键控制频率；
（3）要求可以调节输出的三角波的幅值（0～5V）和直流偏置量（-2.5～2.5V）。

2、提示：CPLD+DAC为核心，幅值和直流偏置采用外部模拟电路调整。

十三、数字单相功率表设计
1、测量220V交流电路的有功、无功功率、累计消耗的电量。

2、具有显示功能，可切换显示有功、无功功率和耗电量。

3、提示：可考虑采用霍尔元件进行功率测量。

十四、基于单片机的电子密码锁设计
1、输入按键：数字键0~9、清除键、确认键；
2、密码：至少6位；
3、输出：报警信号、开锁信号，均为高电平有效；
4、基本功能：初始密码为8888，具有更改密码功能；键盘输入密码；输入正确时，开锁信号为高电平；输入密码错误时，报警信号为高电平。

5、要求：画出电路原理图，编写程序，进行仿真。

十五、数字三相功率表设计
1、测量对称三相交流负载有功、无功功率，测量累计消耗的电量。

2、具有显示功能，可切换显示有功、无功功率和耗电量。

3、提示：可考虑采用霍尔元件进行功率测量。