超短光脉冲量计

超短光脉冲能量计一、任务利用单片机数据采集和处理，设计制作一台超短光脉冲能量计，能实时测量可见光波段、持续时间在微秒及纳秒量级的超短光脉冲能量。

二、要求1．基本要求（1）自制一个闪光灯，闪光频率约每分钟10-60次左右(可调)；（2）掌握光电转换的基本原理与技术，用光敏元件将光脉冲信号转换成电脉冲信号；（3）通过A/D转换，对上述电脉冲进行峰值保持与采样，用单片机采集并显示能量数据；（4）不需要定标，只要做到相对测量即可。

2．发挥部分（1）采用多路采样，能同时测量多路（例如四路）超短光脉冲能量。

（2）能测量的脉冲宽度达到皮秒（1012秒）量级。

三、评分标准设计报告项目主要内容分数系统方案方案描述15 电路与程序设计电路设计电路仿真10 测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果分析12激光谐振腔的设计及调节一：简介1988年Maker提出的三镜折叠腔成了LD泵浦固体激光器广泛采用的一种腔型[2]，结构如图1所示。

固体激光介质一端切成平面，镀双色膜，形成一个腔镜M1，另一端切成布氏角，凹面镜M2以一定的倾斜角θ放置，用以补偿由布氏面引入的像散，M3为输出耦合平面镜。

利用这种腔型，端面泵浦可获得较高的泵浦效率，且消除了腔内的任何标准具效应。

短臂（M1到M2）内特别是晶体内可获得很好的紧聚集，长臂（M2到M3）内适合放置各种锁模和调Q元件。

图1 典型的三镜折叠腔倾斜的凹面镜和布氏角切割的晶体都会引入像散，在实际的激光腔设计中，元件的像散是必须考虑的因素。

二、设计部分任务对LD泵浦Cr: LiSAF激光器的光腔进行设计。

Cr:LiSAF晶体长d=3mm，折射率n=1.41，一端布儒斯特角切割，凹面镜曲率半径R=100mm，激光波长λ=850nm。

设计时要考虑平行光斜入射凹面镜时沿子午面和沿弧矢面传播光束的反射矩阵是不同的，同时也要考虑晶体布氏面产生的像散。

设晶体至腔镜M2的距离为d1，腔镜M3至腔镜M2的距离为d2。

使用Matlab语言或C语言进行程序设计。

要求：1、固定长臂，画出谐振腔的稳区随短臂（d1）和入射角θ的变化图（取d2=400mm、600mm、800mm、1000mm 四种情况分别计算，角度从0开始，步长为0.5；d1在（R/2-d）附近取值。

）2、列表提供满足像散补偿的腔参数（至少3组）（取d2=1000mm）序号d1(mm)θ(°) ωt(μm) ωs(μm) Gt Gs三、调节部分任务半外腔He-Ne激光器调试（电子楼C312），调节至出光，记录时间。

四、评分标准激光谐振腔设计项目主要内容分数设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构图表的规范性10设计方案方案描述20 程序设计程序源代码25 计算结果计算结果正确及完整性结果分析35 合计90He-Ne激光器调试半外腔He-Ne激光器调试，调节至出光，记录时间30 总分120高年级竞赛题目1：云网络指纹考勤机1.1任务目前，市面上指纹考勤系统常见的是脱机型产品,单机就可完成考勤全部过程,使用方便,得以广泛应用。

脱机型产品在对考勤信息进行统计时都是USB导出数据或RS232/485网络与管理计算机连接起来，对于考勤地点比较分散、距离较远、需要多台考勤终端的单位来说，RS232/485串口通讯不能完成远距离的网络数据传输。

基于TCP/IP协议的网络架构技术已经广泛应用于公司、校园、工厂等各种环境，编写TCP/IP应用程序，可方便地将设备连入以太网，实现实时数据的网络传输。

基于这一背景下，我们需要设计一款传统考勤机和互联网相结合的全新考勤系统---云网络指纹考勤机，以实现考勤点分散的使用场合下考勤数据的统一管理。

系统框架说明：STM32考勤主机+ 路由器（做端口映射，数据转发，从而实现外网访问）+ 云服务器+ 电脑考勤管理软件1.2要求1.2.1基本要求1.脱机指纹录入，认证，删除功能2.考勤数据查询、显示和数据导出表格功能3.实现PC上位机管理软件：完成对人员管理、特殊情况管理、导出考勤数据进行处理，存储并对考勤数据进行分类管理，实现对考勤记录的查询、统计、报表生成、打印等功能。

1.2.2发挥部分1.指纹数据存储在云盘，任何一个考勤终端录入指纹，所有考勤终端共享。

2.防考勤作弊功能：打卡时候自动拍照存档，考勤人员随时可以查阅打卡人的打卡时间及拍照信息。

3.出差人员考勤，手机APP借助GPS定位+手机拍照功能实现出差定点考勤功能。

1.3评分标准2多功能智能蓝灯音箱2.1任务蓝牙作为智能手机的标配设备，智能手机普通率几乎达100%。

利用智能手机普通率高的这一优势，可以把传统设备与智能手机结合起来实现智能化设备。

现在我们要设计一款多功能智能蓝牙音箱，把传统音箱与智能手机的优势紧密结合起来，让音箱不只单纯的播放音乐功能，让它变得更智能，更人性化。

2.2要求2.2.1基本要求1.支持适配器、锂电池供电，充电功能、OLED屏显示播放及操作信息。

2.支持离线模式播放TF卡音乐、蓝牙模式连接手机，播放手机音乐。

3.支持硬件FM收音功能、具备闹钟功能。

2.2.2发挥部分1.支持语音识别控制操作2.实现手机APP端功能：定时，FM调频，定时闹钟设置3.具备台灯功能，触摸感应灯光，作为晚上在床头的好伴侣，灯光亮度可调节，触摸式调节灯光，通过用户在手机调控LED灯的颜色变化。

2.3评分标准3：基于STM32的物联网智能大棚种植系统3.1任务物联网是基于传感器技术的新型网络技术，在现代农业中，大量的传感器节点构成了一张张功能各异的监控网络，通过各种传感器采集与作物生产有关的各种生产信息和环境参数，可以帮助农民及时发现问题，准确地捕捉发生问题的位置，对耕作、播种、施肥、灌溉等田间作业进行数字化控制，使得投入资源利用精准化、效率最大化。

现在我们需要设计一套基于无线传感网络的温室大棚种植系统，采用不同的传感器和执行机构对土壤水分，空气温湿度和光照强度，二氧化碳浓度等影响作物生长的环境信息进行实时监测，系统根据监测到的数据将室内水、肥、气、光、热等植物生长所必需的条件控制到最佳状态，保证作物的增产增收。

3.2要求3.2.1基本要求1．实现对大棚土壤水分含量，大棚空气温度湿，环境光照，二氧化碳浓度，实时采集，采用Zigbee/433M/2.4G实现传感器节点组网；传感器节点数据传递给大棚中控机，由终端端显示在LCD屏上。

2．大棚中控机具备数据分析能力，可以根据传感器返回的数据分析决定是否启动自动灌溉系统，加温系统，充二氧化碳系统，通风系统。

3．中控WIFI通信功能，实现手机APP端远程查看大棚环境参数，设置工作参数，远程调节大棚内大棚温度湿度、光照强度符以符合作物生长所需。

3.2.2发挥部分1．实时采集分析温度、湿度、光照强度等数据，数据上传到云服务器存储，用户可实时查看数据或历史数据。

2．支持视频远程监控观察大棚内作物生长情况。

3．实现PC上位机管理软件，实现对大棚环境实时数据，历史数据查询，对自动灌溉系统，加温系统，充二氧化碳系统，通风系统进行控制，远程视频监控查看功能。

3.3评分标准4题目：基于STM32的物联网无线病房呼叫管理系统4.1任务该无线系统由以STM32系列微控制器+ CC2530 (ZigBee)为平台的无线传感网组成。

系统主要由两部分构成：第一部分：STM32和ZigBee协调器等组成的监控终端，完成整个系统的监控与管理；第二部分：便携式病人终端、护士终端及路由节点组成，完成呼叫、服务确认和评价等信息的传递。

4.2要求4.2.1基本要求1.实现总台监控终端的协调器与病房节点使用Zigbee组网进传输数据，演示节点数量不少于10个，并能实时显示当前病房节点开启情况。

2.病房床位使用实际情况，病人唤醒信息实时在大屏LED显示。

3.实现上位机管理系统，对呼叫数据，处理情况，病人评价信息的管理。

4.2.2发挥部分1.病人节点、护士终端节点设计有适当的低功耗处理方式，以提高节点电池续航能力，减少更换电池带的维护工作。

2.增加云服务器，在总台监控终端上增加网络功能，可以把系统数据上传到云服务器，采用MySQL数据库进行存储，并实现与PC管理软件进行数据对接。

3.具备语音识别唤叫功能。

4.3评分标准低年级组竞赛题目A.基于四运放LM324的波形设计综合一、任务使用1片四运放芯片LM324组成电路的框图如图所示，要求实现下述功能：二、要求1. 基本要求使用低频信号源U i1=0.1sin(2πf0t)V、f0=500Hz的正弦波信号，加至加法器的一个输入端，加法器的另一输入端加入自制振荡器产生的信号，T1=0.5ms，允许T1有±5%的误差。

要求加法器的输出电压U i2=10U i1+U o1。

U i2经过选频滤波器滤除U o1的频率分量，选出f0信号为U o2，U o2是峰峰值等于9V的正弦信号，用示波器观察无明显失真，U o2信号再经过比较器在1kΩ负载上得到峰峰值2V的输出电压U o3。

电源只能使用+12V和+5V两种单电源，由稳压电源供给。

电阻电容自选。

要求预留U i1、U i2、U o1、U o2、U o3的测试端子。

2. 发挥部分自己制作稳压电源。

三、评分标准设计报告项目主要内容分数系统方案比较与选择方案描述10电路与程序设计电路设计电路仿真10测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果分析12设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构图表的规范性8合计40基本要求实际自己制作完成情况60发挥部分电路与程序设计等10实际制作完成情况10合计20总分120B.智能往返小车的设计与制作一、任务不用单片机，设计与制作一个基于模\数电路的智能小车，并实现往返控制。

二、要求1、基本要求小车在如图所示的跑道上自动往返行驶，跑道表面贴有白纸，在1、2、3、4处贴有黑胶带。

车子从起跑线出发到达终点线停车10秒，然后返回到起点，停车。

减速区行驶时间要求大于15秒，快速区行驶时间小于8秒，终点线停车要求车子中心与黑线的距离尽量小。

2、发挥部分车子能记录显示黑线条数，去时显示“0-1-2-3-4”返回时数字依次递减。

三、评分标准设计项目主要内容分数C.无线防盗防火监控系统一、任务设计并制作一个无线防盗防火监控系统，实现对室内非法入侵和烟雾的实时控制及报警功能。

二、要求1.基本要求（1）监控分机：制作两个以上的测试监控分机，每个分机均利用相应传感器，检测室内非法入侵（开关量）和烟雾浓度（开关量），将所获信息无线传回监控主机。

（2）监控主机：主机可设置分机的状态（布防、撤防、灭火等），当主机检测到室内有非法入侵时，可启动报警设备并控制分机拍照（可以只给出控制信号，以LED指示）；主机当接收到烟雾报警信息时，可无线控制风扇运转，降低烟雾浓度。