【正文】 “啟航杯”大學(xué)生科技創(chuàng)新普及競(jìng)賽參考題目指南（電子設(shè)計(jì)類）難度等級(jí)：A簡(jiǎn)單 題目編號(hào)：001倒計(jì)時(shí)器一、功能介紹利用八位數(shù)碼管顯示出倒計(jì)時(shí)時(shí)間，并有蜂鳴器提示功能。通過(guò)鍵盤可以設(shè)定倒計(jì)時(shí)時(shí)間。二、設(shè)計(jì)要求1．通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器完成倒計(jì)時(shí)的功能。2．通過(guò)八位數(shù)碼管顯示出倒計(jì)時(shí)時(shí)間。3．當(dāng)剩余10秒時(shí)，每秒用蜂鳴器短響進(jìn)行提示，最后一秒蜂鳴器長(zhǎng)響以示倒計(jì)時(shí)結(jié)束。4．利用鍵盤可以設(shè)定倒計(jì)時(shí)時(shí)間，最大可設(shè)定60分鐘的倒計(jì)時(shí)。三、參考方案設(shè)計(jì)1．硬件結(jié)構(gòu)圖見圖1。 MCUMAX7219數(shù)碼管顯示裝置蜂鳴器提示圖1 倒計(jì)時(shí)硬件結(jié)構(gòu) 2．制作思路（1）利用單片機(jī)定時(shí)器完成定時(shí)功能，選擇定時(shí)模式1，定時(shí)時(shí)間設(shè)定為50ms,，可在數(shù)碼管相應(yīng)的位置上減一。（2）利用八位數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片)MAX7219控制八位數(shù)碼管進(jìn)行顯示。分、秒、毫秒位用“—”隔開。（3）蜂鳴器發(fā)出響聲的長(zhǎng)短可通過(guò)單片機(jī)延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)實(shí)現(xiàn)。3．設(shè)計(jì)注意地方（1）MAX7219控制數(shù)碼管的電路以及驅(qū)動(dòng)程序可參考MAX7219的數(shù)據(jù)手冊(cè)。（2）寫程序時(shí)要注意分、秒以及毫秒位的進(jìn)位規(guī)則，避免顯示混亂。 （3）單片機(jī)控制蜂鳴器時(shí)要加一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)電路。難度等級(jí)：A簡(jiǎn)單題目編號(hào)：002煙霧自動(dòng)排風(fēng)控制器一、功能介紹現(xiàn)在很多公共場(chǎng)合都禁止吸煙，但還是有很多不自覺的人，本產(chǎn)品可以安裝在公共場(chǎng)合，當(dāng)有人吸煙時(shí)可以自動(dòng)打開排風(fēng)機(jī)，同時(shí)點(diǎn)亮“請(qǐng)勿吸煙”警示燈，提醒人們不要吸煙。二、設(shè)計(jì)要求1．利用QMN5將煙霧濃度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)AD0804將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為煙霧濃度值。2. 煙霧濃度超過(guò)報(bào)警所設(shè)定的濃度時(shí)，裝置自動(dòng)打開排風(fēng)機(jī)，蜂鳴器發(fā)出提示響聲，同時(shí)點(diǎn)亮LE燈，照亮“請(qǐng)勿吸煙”警示牌。3．可通過(guò)鍵盤設(shè)定煙霧報(bào)警濃度，同時(shí)可通過(guò)液晶或數(shù)碼管進(jìn)行顯示。三、參考方案設(shè)計(jì)1．電路原理圖：煙霧自動(dòng)排風(fēng)控制器電路見圖所示，控制器由電源電路、QMN5氣敏器件、TWH8778功率開關(guān)集成電路等組成。 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖見圖1。MCU單片機(jī)AD0804TWH8778功率開關(guān)排風(fēng)機(jī)、警示牌鍵盤設(shè)定煙霧報(bào)警濃度顯示煙霧報(bào)警 濃度蜂鳴器提示QMN5傳感器圖1 煙霧自動(dòng)排風(fēng)控制器硬件結(jié)構(gòu)2．制作思路（1） 在正常情況下，氣敏器件AK極間呈高電阻，隨著室內(nèi)煙霧濃度的不同，AK兩端呈現(xiàn)的電阻值不同，通過(guò)實(shí)驗(yàn)做出煙霧濃度與電阻值的關(guān)系，并與QMN5技術(shù)手冊(cè)所給的曲線關(guān)系進(jìn)行對(duì)比。（2） 通過(guò)AD采集AK兩端電壓值得到煙霧濃度的大小。（3） 利用鍵盤給單片機(jī)設(shè)定濃度報(bào)警數(shù)值，當(dāng)采集到的煙霧濃度大于報(bào)警濃度時(shí)，單片機(jī)控制TWH8778開啟K1繼電器，使排風(fēng)機(jī)、警示牌工作。 （4） TWH8778第5腳門限電壓為1．6V，二極管VD5導(dǎo)通壓降為0．65V。（5） 單片機(jī)控制蜂鳴須器使用三極管驅(qū)動(dòng)電路，顯示電路可使用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描或液晶顯示等方式。難度等級(jí)：A簡(jiǎn)單 題目編號(hào)：003電子秤一、功能介紹設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)量物體重量的裝置，利用四位八段數(shù)碼管顯示示數(shù)。二、設(shè)計(jì)要求：1．通過(guò)單片機(jī)控制AD采樣。2．可用某些傳感器。3．通過(guò)四位八段數(shù)碼管顯示當(dāng)前重量。4．量程01Kg，精確到5g三、參考方案設(shè)計(jì)1．硬件結(jié)構(gòu)方框圖見圖1。 單片機(jī) A/D 傳感器 數(shù)碼管顯示部分 外部機(jī)械部分圖1 電子秤硬件結(jié)構(gòu)方框圖2．制作思路（1）AD可采用ADC0804，如果要做成提拉式電子秤，傳感器可選位移傳感器。根據(jù)傳感器的不同型號(hào)來(lái)確定換算公式。（2）單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管顯示以g為單位。（3）AD實(shí)時(shí)采樣，數(shù)碼管示數(shù)隨物重變化而變化。3．設(shè)計(jì)注意的地方（1）一定要清楚地了解所用傳感器的特性，可根據(jù)傳感器與精度要求確定AD。（2）ADC0804的芯片資料參考ADC0804的技術(shù)手冊(cè)。（3）寫程序時(shí)，對(duì)于AD一定要嚴(yán)格按照它的時(shí)序來(lái)寫，延時(shí)不能長(zhǎng)也不能短。（4）數(shù)碼管顯示時(shí)使用動(dòng)態(tài)掃描不要閃的太厲害，以人眼看不出閃屏為好。難度等級(jí)：A簡(jiǎn)單 題目編號(hào)：004基于單片機(jī)控制密碼鎖一、功能介紹通過(guò)按鍵進(jìn)行密碼輸入，功能控制?？蛇M(jìn)行密碼長(zhǎng)度修改，密碼修改，語(yǔ)音報(bào)錯(cuò)，安全鎖定等功能。采用1602液晶顯示數(shù)據(jù)輸入和功能操作。二、設(shè)計(jì)要求1．利用單片機(jī)制做密碼輸入系統(tǒng)。2．用1602液晶作為密碼輸入顯示器。3．密碼長(zhǎng)度可修改；密碼可修改；密碼輸入結(jié)果進(jìn)行語(yǔ)音提示，正確時(shí)提示“密碼輸入正確”錯(cuò)誤時(shí)提示“密碼輸入錯(cuò)誤”。4．密碼輸入三次錯(cuò)誤鎖定鍵盤，30秒后解鎖。三、參考方案設(shè)計(jì)1．硬件結(jié)構(gòu)圖方框圖見圖1。按鍵輸入MCU1602顯示語(yǔ)音提示 圖1 基于單片機(jī)控制的密碼鎖硬件結(jié)構(gòu)方框圖2．制作思路當(dāng)單片上電復(fù)位,開始進(jìn)行初始化,然后接進(jìn)行鍵盤掃描,判斷是否有鍵按下，然后判是什么鍵，把鍵碼存到顯示地址，當(dāng)你把密碼輸入后再按下比較鍵，當(dāng)密碼與設(shè)值密碼符合時(shí)，單片機(jī)就會(huì)給發(fā)光二極管一個(gè)高電平使它發(fā)光表示開鎖，發(fā)光二極管發(fā)光七秒鐘后會(huì)自動(dòng)息滅，同時(shí)單片機(jī)控制語(yǔ)音芯片發(fā)出“密碼輸入正確”的提示。如果輸入的三次的密碼不正確，就鎖定按鍵3秒鐘，同時(shí)發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警。直到?jīng)]有按鍵按下3種后，才打開按鍵鎖定功能；否則在3秒鐘內(nèi)仍有按鍵按下，就重新鎖定按鍵3秒時(shí)間并報(bào)警。當(dāng)你的密碼被別人知后，你可以在第一時(shí)間輸入正確密碼。你將可以修改你的密碼?？赏ㄟ^(guò)1602顯示數(shù)據(jù)輸入和操作過(guò)程。語(yǔ)音提示功能可通過(guò)語(yǔ)音收錄芯片實(shí)現(xiàn)。3．設(shè)計(jì)注意地方（1）注意得采用AT24C02為掉電存儲(chǔ)器的芯片。防止密碼丟失。（2）1602要接背光，將VO管腳直接接地或者通過(guò)一個(gè)電位器來(lái)調(diào)節(jié)背光。難度等級(jí)：A簡(jiǎn)單題目編號(hào)：005金屬探測(cè)器一、功能介紹該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，是一種專門用來(lái)探測(cè)金屬的儀器，除了用于探測(cè)有金屬外殼或金屬部件物體之外，還可以用來(lái)探測(cè)隱蔽在墻壁內(nèi)的電線、埋在地下的水管和電纜，發(fā)現(xiàn)埋藏在地下的金屬物體。二、設(shè)計(jì)要求能夠?qū)崿F(xiàn)20cm范圍內(nèi)探測(cè)金屬物體。能顯示物體距離，誤差小于10%三、參考方案設(shè)計(jì)1．硬件結(jié)構(gòu)圖見圖1。探測(cè)線圈L探測(cè)振蕩器揚(yáng)聲器基頻振蕩器 圖1 金屬探測(cè)器硬件結(jié)構(gòu)方框圖2．制作思路 在L未探測(cè)到金屬物體時(shí)，探測(cè)振蕩器的工作頻率與基頻振蕩器的工作頻率相同，揚(yáng)聲器無(wú)聲音。當(dāng)L探測(cè)到金屬物體后，探測(cè)振蕩器的工作頻率將變高，有音頻信號(hào)輸入到音頻放大器，經(jīng)放大后，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。3．設(shè)計(jì)注意地方需要音頻放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，音頻放大器可采用LM386。難度等級(jí)：A簡(jiǎn)單 題目編號(hào)：006脈沖振幅鑒別器一、功能介紹該作品通過(guò)放大由信號(hào)源提供頻率為100HZ~1KHZ的mv級(jí)方波或脈沖信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)比較器進(jìn)行比較，最后輸出峰峰值為5V的單片機(jī)所能識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。二、設(shè)計(jì)要求1．待放大信號(hào)頻率100HZ~1K,~1mv2．信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后幅度為5V三、參考方案設(shè)計(jì)1．硬件結(jié)構(gòu)圖見圖1。IN 放大器 比較器 OUT 圖1 脈沖振幅鑒別器硬件結(jié)構(gòu)方框圖2．制作思路（1）由于待放大的信號(hào)為mv級(jí)，而輸出要能夠達(dá)到v級(jí)，所以放大器的放大倍數(shù)要達(dá)到千倍，而利用三極管進(jìn)行放大，要達(dá)到千倍很難做到，采用型號(hào)為NE5532運(yùn)放級(jí)聯(lián)的方式進(jìn)行放大。（2）所提供的電源為單電源，而NE5532為雙極性，所以在電源部分要進(jìn)行處理，提供一個(gè)偏置。同時(shí)由一個(gè)單運(yùn)放放大千倍也很困難，所以需要進(jìn)行二級(jí)放大，而兩級(jí)級(jí)聯(lián)時(shí)由與放大倍數(shù)大，所以容易產(chǎn)生自激震蕩，所以在級(jí)聯(lián)之間加一個(gè)由運(yùn)放組成的射隨電路，NE5532為雙運(yùn)放，所以一級(jí)放大，一級(jí)設(shè)隨，只需兩片NE5532即可。（3）放大后的信號(hào)與LM339組成的比較器之間加一個(gè)同上的射隨電路進(jìn)行隔離，同時(shí)在LM339的比較電壓地方利用一個(gè)電位器進(jìn)行比較電壓調(diào)節(jié)，使得最后輸出一個(gè)峰峰值為5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。3．設(shè)計(jì)注意地方（1）第一級(jí)運(yùn)放放大倍數(shù)在50倍左右，放大倍數(shù)由圖中R10，R11，R12決定，改變參數(shù)即可改變放大倍數(shù)，后級(jí)運(yùn)放組成射隨電路。 （2）第二片NE5532的一級(jí)放大同第一片一級(jí)放大一樣設(shè)計(jì)，放大倍數(shù)自己設(shè)計(jì)，參數(shù)自己通過(guò)計(jì)算得到，設(shè)隨也一樣設(shè)計(jì)。（3）比較器的設(shè)計(jì)，比較電壓部分加一個(gè)電位器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，使最終輸出符合要求，同時(shí)比較器為5V供電。難度等級(jí)：A簡(jiǎn)單題目編號(hào)：007調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)一、功能介紹該作品通過(guò)信號(hào)源輸入一路單極性方波信號(hào)與載頻為4MHz的信號(hào)(有源晶振提供)進(jìn)行與門調(diào)制，然后經(jīng)過(guò)單二極管解調(diào)電路，最后通過(guò)比較器進(jìn)行比較，恢復(fù)出方波信號(hào)。二、設(shè)計(jì)要求1．輸入信號(hào)頻率100HZ~10KHz2．輸入信號(hào)幅度3V~5V3．最終輸出信號(hào)幅度為5V4．調(diào)制方式為調(diào)幅三、參考方案設(shè)計(jì)1．硬件結(jié)構(gòu)圖見圖1。 調(diào)幅電路4M載頻輸入信號(hào)單二極管解調(diào)電路比較器輸出信號(hào) 圖1 調(diào)制與解調(diào)電路硬件結(jié)構(gòu)方框圖 2．制作思路（1）由于載頻為4M,輸入信號(hào)為1KHZ的方波，要進(jìn)行調(diào)幅設(shè)計(jì)，用一與門（74F08）即可進(jìn)行調(diào)制，但與門必須為高速的，否則載頻不能通過(guò)。（2）調(diào)制后的信號(hào)為一調(diào)幅信號(hào)，要解調(diào)出信號(hào)，只需一單二極管檢波電路即可，但要根據(jù)載頻與基帶信號(hào)的頻率計(jì)算出檢波電路中電容與電阻的取值，在檢波電路中，利用檢波管1N60，其導(dǎo)通電壓小，檢波效果好。（3）檢波出來(lái)的信號(hào)不一定是一標(biāo)準(zhǔn)的方波，所以經(jīng)過(guò)比較器(LM339)電路進(jìn)行比較，通過(guò)調(diào)節(jié)比較電壓的大小使輸出信號(hào)最為標(biāo)準(zhǔn)3．設(shè)計(jì)注意地方（1）調(diào)制電路中輸入端在沒(méi)信號(hào)輸入時(shí)，由于74F08管腳在懸空時(shí)為高電平，所以可以不接一上拉電阻。（2）解調(diào)電路中R,C值的選取根據(jù)電容充放電的時(shí)間常數(shù)來(lái)選取。（3）檢波出來(lái)的信號(hào)送給比較器進(jìn)行比較，通過(guò)觀察輸入輸出的信號(hào)調(diào)節(jié)比較電壓，使輸出與輸入一樣。難度等級(jí)：A簡(jiǎn)單