2014年TI杯大学生电子设计竞赛题（多省联赛）
A题：四旋翼飞行器
1. 任务
设计制作一架能够自主飞行的四旋翼飞行器。
2. 要求
四旋翼飞行器能够完成以下飞行动作：
（1） 飞行器能够根据起飞前预置的指令起飞，飞离地面高度应超过30cm，飞行距
离（水平）应超过60cm，然后飞行器应能平稳降落。（30分）
（2） 飞行器能够根据指定（键盘设定）的飞行高度及降落地点（方向及距离）连续
稳定地完成起飞、指定高度水平飞行、平稳降落等动作。（20分）
（3） 飞行器能够根据起飞前预置的指令垂直起飞，起飞后能够在50cm以上高度平
稳悬停5s以上，然后再平稳缓慢降落到起飞地点；起飞与降落地点水平距离不超过30cm。（30分）
（4） 其他自主发挥设计的飞行动作。（20分） （5） 设计报告（20分） 项 目 系统方案 设计与论证 测试 设计报告结构及规范性 小计 主要内容 方案比较，方案描述 飞行器姿态测量方法 飞行控制器控制方法与参数计算 测试方法与测试结果 摘要，正文结构完整性、内容规范性 分数 5 8 5 2 20 3. 说明
（1） 飞行器的姿态检测及飞行控制必须使用TI 公司的TIVA M4、C2000或
MSP430等系列控制器。
（2） 飞行器在完成每一项飞行动作期间不得以任何方式进行人为干预，如遥控等。 （3） 飞行器的尺寸可自行选定。
（4） 飞行方向以正北方向为0°、东北方向为45°、正东方向为90°等，以此类
推；距离的单位为厘米（cm）。
（5） 指定的降落地点是指降落地点距起飞地的水平距离及方向。
（6） 平稳降落是指在降落过程中无明显的跌落、弹跳及着地后滑行等情况出现。 （7） 能够完成要求（2）时，要求（1）可以免测。
（8） 为确保安全，飞行器应在安全网中或在系留方式下工作（即以绳索将飞行器
拴在地面固定物上）。
共1页，H-1
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题 B题：金属物体探测定位器 4. 任务 设计并制作一个可自主移动的金属物体探测定位器（以下简称探测器），可探测置于玻璃板下的金属物体并给出定位指示。该探测器需采用TI公司LDC1000电感/数字转换器评估板（AY-LDC1000）作为金属物体探头，探头上应有定位指针，以给出明显定位指示。探头可在水平放置的玻璃板上移动。用直径Φ2（mm）的铁丝围成约50cm×50cm的正方形闭合框作为探测区边界置于玻璃板下，示意图见图1。 探头进入区无色透明普通玻璃板或有机玻璃板 玻璃板下 金属物体 玻璃板下 50cm×50cm 图1 金属物体探测环境示意图 铁丝方框 5. 要求 （6） 在探测区域内某处（距探测边界≥5cm）玻璃下放置一枚直径约19mm的镀镍钢芯1角硬币（第五套人民币的1角硬币）。探头能从“探头进入区”一侧任意指定位置和方向自行进入探测区（铁丝框包围区域）。通过探测，定位指针应指在硬币边沿之内，探测定位速度越快越好，且探测定位总时间应不超过2分钟。完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。（30分） （7） 将1角硬币更换成直径约25mm的镀镍钢芯1元硬币（第五套人民币1元硬币），重复要求（1）的探测过程。定位完成后，定位指针与硬币圆心之间的定位误差应控制在5mm以内；探测定位速度越快越好，探测定位总时间不应超过2分钟。完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。（30分） （8） 将硬币改为自制圆铁环（用Φ2铁丝绕制），铁环外直径4cm。重复要求（1）的探测过程，应使定位指针尽可能指向铁环圆心，定位误差应控制在5mm以内；完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动，探测定位总时间应不超过3分钟。（30分） （9） 其他自主发挥功能。（10分） （10）设计报告。（20分） 项 目 共1页，H-2
主要内容 分数 系统方案 理论分析与计算 电路与程序设计 测试方案与测试结果 设计报告结构及规范性 系统结构、方案比较与选择 探测器组成方案与工作原理分析、检测与控制算法 电路设计，程序结构与设计 测试结果及分析 摘要，设计报告正文的结构，公式、图表的规范性 总分 4 6 5 3 2 20
6. 说明
（1） 金属物体探测定位装置探头采用AY-LDC1000板（由TI公司提供），可直接
用AY-LDC1000板上的覆铜线圈，也可自制线圈；不得安装其他传感与摄像装置。探测开始后，不得手动或遥控探测器。
（2） 玻璃板可采用普通无色玻璃（玻璃边沿需贴上胶带以防划伤），也可用无色透
明有机玻璃板；玻璃板长宽尺寸应大于50cm、厚度约3mm。
（3） 探头从“探头进入区”一侧进入时探头的起始位置和摆放方向，以及探测区域
内的被测金属物体摆放位置均由测试专家在现场指定。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题
C题：锁定放大器的设计
1．任务
设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA）。锁定放大器基本组成框图见图1。
信号
参考 触发 R(t) 整形 移相器 方波 驱动 图1 锁定放大器基本组成结构框图
S(t) 参考通道 r(t) 信号通道 交流 放大器 带通 滤波器 x(t) 相敏 检波器 低通 滤波器 直流 放大器 输出 显示 2．要求
（1）外接信号源提供频率为1kHz的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号R(t)端。
R(t)通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S(t)端，S(t)端幅度有效值为 10μV~1mV。（5分）
共1页，H-3
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题(8道赛题全)
