2007年全國大學生電子設計競賽題目

1、2007年全國大學生電子設計競賽試題參賽注意事項（1）2007年9月3日&00競賽正式開始。本科組參賽隊只能A、B、C、D、E、F題目中任 選一題；高職高專組參賽隊原則上在G、H、I、J題中任選一題，也可以選擇苴他題目。（2）參賽隊認真填寫登記表內(nèi)容，填寫好的登記表交賽場巡視員暫時保存。（3）參賽者必須是有正式學籍的全日制在校本、?？茖W生，應出示能夠證明參賽者學生身份 的有效證件（如學生證）隨時備查。（4）每隊嚴格限制3人，開賽后不得中途更換隊員。（5）競賽期間，可使用各種圖書資料和網(wǎng)絡資源，但不得在學校指左競賽場地外進行設il制 作，不得以任何方式與他人交流，包括教師在內(nèi)的非參賽隊員

2、必須迥避，對違紀參賽隊取 消評審資格。（6）2007年9月6日20:00競賽結朿，上交設計報告、制作實物及登記表，由專人封存。音頻信號分析儀（A題）【郴組】一、任務設計、制作一個可分析音頻信號頻率成分，并可測量正弦信號失真度的儀器。二、要求1. 基本要求（1）輸入阻抗：50G（2）輸入信號電壓范圍（峰-峰值）：100mV5V（3）輸入信號包含的頻率成分范圍：200Hz10kHz（4）頻率分辨力：100Hz （可正確測量被測信號中，頻差不小于100Hz的頻率分 量的功率值。）（5）檢測輸入信號的總功率和各頻率分量的頻率和功率，檢測出的各頻率分量的 功率之和不小于總功率值的95%；各頻率分量功率測

3、量的相對誤差的絕對值小 于10%,總功率測量的相對誤差的絕對值小于5%o（6）分析時間：5秒。應以5秒周期刷新分析數(shù)據(jù)，信號各頻率分量應按功率大小 依次存儲并可回放顯示，同時實時顯示信號總功率和至少前兩個頻率分量的頻 率值和功率值，并設暫停鍵保持顯示的數(shù)據(jù)。2. 發(fā)揮部分（1）擴大輸入信號動態(tài)范圍，提高靈敬度。（2）輸入信號包含的頻率成分范圍：20HzlOkHzo（3）增加頻率分辨力20Hz檔。（4）判斷輸入信號的周期性，并測量其周期。(5) 測量被測正弦信號的失真度。(6) 其他。三、說明1. 電源可用成品，必須自備，亦可自制。2. 設計報告正文中應包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程

4、圖、主要的 測試結果。完整的電路原理圖、重要的源程序、和完整的測試結果用附件給出。四、評分標準設計報告項日主要內(nèi)容分數(shù)系統(tǒng)方案比較與選擇 方案描述5理論分析與計算放大器設計 功率譜測量方法 周期性判斷方法15電路與程序設計電路設計 程序設計10測試方案與測試結果測試方案及測試條件 測試結果完整性 測試結果分析12設計報告結構及規(guī)范性摘要設計報告正文的結構 圖表的規(guī)范性8總分50基本要求實際制作完成情況50發(fā)揮 部分完成第(1)項10完成第(2)項10完成第(3)項10完成第(4)項10完成第(5)項5其他5總分50無線識別裝置(E題)(3) 應答器增加信息存儲功能，其存儲容量大于等于兩個四位二

5、進制數(shù)。裝置斷 電后，應答器存儲的信息不丟失。無線識別裝置具有在閱讀器端寫入、讀出 應答器存儲信息的功能。(4) 其他。三、說明設計報告正文中應包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試 結果。完整的電路原理圖、重要的源程序用附件給出。四、評分標準設計 報告項目主要內(nèi)容滿分系統(tǒng)方案無線識別裝置總體方案設計6理論分析與計算耦合線圈的匹配理論 閱讀器發(fā)射電路分析 閱讀器接收電路分析9電路與程序設計閱讀器電路設計計算 應答器電路設計計算 總體電路圖識別裝置工作流程圖19測試方案與測試結果調(diào)試方法與儀器 測試數(shù)據(jù)完整性 測試結果分析8設計報告結構及規(guī)范性摘要設計報告正文的結構 圖表的規(guī)范

6、性8總分50基本要求實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第(1)項21完成第(2)項20完成第(3)項5其他4總分50t字示波器（C題）【榊組】設訃并制作一臺具有實時釆樣方式和等效釆樣方式的數(shù)字示波器，示意圖如圖1所 示。圖1數(shù)字示波器示意圖顯示部分二、要求1. 基本要求（1）被測周期信號的頻率范圍為10Hz10MHz,儀器輸入阻抗為lMd 顯示屏 的刻度為SdivXIOdiv,垂直分辨率為8bits,水平顯示分辨率$20點/div。（2）垂直靈敬度要求含lV/div. OV/div兩檔。電壓測量誤差W5%。（3）實時采樣速率W IMSa/s,等效采樣速率$200MSa/s；掃描速度要求含20ms

7、/div、 2卩s/div、100 ns/div三檔，波形周期測量誤差W5%。（4）儀器的觸發(fā)電路采用內(nèi)觸發(fā)方式，要求上升沿觸發(fā)，觸發(fā)電平可調(diào)。（5）被測信號的顯示波形應無明顯失真。2. 發(fā)揮部分（1）提高儀器垂直靈敬度，要求增加2mV/div檔，其電壓測量誤差W5%,輸入短 路時的輸出噪聲峰-峰值小于2mVo（2）增加存儲/調(diào)出功能，即按動一次“存儲”鍵，儀器即可存儲當前波形，并能 在需要時調(diào)出存儲的波形予以顯示。（3）增加單次觸發(fā)功能，即按動一次“單次觸發(fā)”鍵，儀器能對滿足觸發(fā)條件的 信號進行一次釆集與存儲（被測信號的頻率范圍限定為10Hz50kHz）o（4）能提供頻率為100kHz的方波

8、校準信號，要求幅度值為O.3V±5% （負載電阻時），頻率誤差W5%。（5）其他。三、說明1. A/D轉換器最高釆樣速率限定為IMSa/s,并要求設計獨立的取樣保持電路。為了 方便檢測，要求在A/D轉換器和取樣保持電路之間設置測試端子TPo2. 顯示部分可采用通用示波器，也可釆用液晶顯示器。3. 等效采樣的概念可參考蔣煥文等編著的電子測量一書中取樣示波器的內(nèi)容， 或陳尚松等編著的電子測量與儀器等相關資料。4. 設計報告正文中應包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測 試結果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結果可用附件給出。四、評分標準設計 報告項目應包括的主

9、要內(nèi)容分數(shù)系統(tǒng)方案比較與選擇 方案描述6理論分析與計算等效采樣分析 垂直靈敬度 掃描速度12電路與程序設計電路設計 程序設計12測試方案與測試結果測試方案及測試條件 測試結果完整性 測試結果分析12設計報告結構及規(guī)范性摘要設計報告正文的結構 圖表的規(guī)范性8總分50基本 要求實際制作完成悄況50發(fā)揮 部分完成第（1）項22完成第（2）項7完成第（3）項7完成第（4）項6其他8總分50程控濾波器（D題）【郴組】一、任務設汁并制作程控濾波器，其組成如圖1所示。放大器增益可設置；低通或高通濾波 器通帶、截止頻率等參數(shù)可設置。測試端子圖1程控濾波器組成框圖二、要求1. 基本要求（1）放大器輸入正弦信號電

10、壓振幅為10mV,電壓增益為40dB,增益10dB步進 可調(diào)，通頻帶為100Hz40kHz,放大器輸出電壓無明顯失真。（2）濾波器可設置為低通濾波器，其-3dB截止頻率力在1kHz20kHz范圉內(nèi)可 調(diào)，調(diào)節(jié)的頻率步進為1kHz,幼.處放大器與濾波器的總電壓增益不大于30dB. /?L=lkQo（3）濾波器可設置為高通濾波器，其-3dB截止頻率&在1kHz20kHz范圍內(nèi)可 調(diào)，調(diào)節(jié)的頻率步進為1kHz, 0.5斤處放大器與濾波器的總電壓增益不大于 30dB,/?L=lkQo（4）電壓增益與截止頻率的誤差均不大于10%。（5）有設置參數(shù)顯示功能。2. 發(fā)揮部分（1）放大器電壓增益為60

11、dB,輸入信號電壓振幅為10mV：增益10dB步進可調(diào), 電壓增益誤差不大于5%o（2）制作一個四階橢圓型低通濾波器，帶內(nèi)起伏WldB, -3dB通帶為50kHz,要 求放大器與低通濾波器在200kHz處的總電壓增益小于5dB, -3dB通帶誤差 不大于5%o（3）制作一個簡易幅頻特性測試儀，其掃頻輸出信號的頻率變化范圍是100Hz 200kHz,頻率步進 10kHzc（4）其他。三、說明設計報告正文應包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖和主要的測試結 果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結果可用附件給出。四、評分標準項目滿分設計 報告系統(tǒng)方案15理論分析與計算15電路與程序

12、設計5測試方案與測試結果10設計報告結構及規(guī)范性5總分50基本 要求實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項14完成第（2）項16完成第（3）項15其他5總分50開關穩(wěn)壓電源（E題）【郴組】一、任務設計并制作如圖1所示的開關穩(wěn)壓電源。開關穩(wěn)壓電源圖1電源框圖二、要求在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求:1. 基本要求（1）輸出電壓Uo可調(diào)范圍：30V36V；（2）最大輸出電流Zonrn： 2A；（3）6從15V變到21V時，電壓調(diào)整率S”W2% （Zo=2A）；（4）/o從0變到2A時，負載調(diào)整率S/W5% （t/2=18V）；（5）輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UoppWIV（S=18VQo=3

13、6V./o=2A）；（6）DC-DC 變換器的效率7/70% （t/2=18V,t/o=36V,/o=2A）；（7）具有過流保護功能，動作電流/o.th>=2.5±0,2A：2. 發(fā)揮部分<1）進一步提高電壓調(diào)整率，使S（/W0.2% （Zo=2A）；（2）進一步提高負載調(diào)整率，使S/W0.5%（6=18V）；（3）進一步提高效率，使?/85%（5=18VQo=36V,/o=2A）；（4）排除過流故障后，電源能自動恢復為正常狀態(tài)；（5）能對輸出電壓進行鍵盤設定和步進調(diào)整，步進值IV,同時具有輸出電壓、 電流的測量和數(shù)字顯示功能。（6）其他。三、說明（1）DC-DC變換器不

14、允許使用成品模塊，但可使用開關電源控制芯片。（2）5可通過交流調(diào)壓器改變3來調(diào)整。DC-DC變換器（含控制電路）只能 由Un端口供電，不得另加輔助電源。（3）本題中的輸出噪聲紋波電壓是指輸出電壓中的所有非直流成分，要求用帶寬 不小于20MHz模擬示波器（AC耦合、掃描速度20ms/div）測量U）pp。（4）本題中電壓調(diào)整率St/指5在指定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓的變化率； 負載調(diào)整率,指/（）在指定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓&的變化率；DC-DC 變換器效率7戸P" Pin，其中Po="o/o, Pin="nAn。<5）電源在最大輸出功率下應能連續(xù)安全工

15、作足夠長的時間（測試期間，不能出 現(xiàn)過熱等故障）。（6）制作時應考慮方便測試，合理設置測試點（參考圖1）。（7）設計報告正文中應包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要 的測試結果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結果用附件給 出。四、評分標準項目應包括的主要內(nèi)容或考核要點滿分A-13設計報告方案論證DGDC主回路拓撲；控制方法及實現(xiàn)方案； 提高效率的方法及實現(xiàn)方案8電路設計 與參數(shù)計算主回路器件的選擇及參數(shù)計算：控制電路設 計與參數(shù)計算；效率的分析及計算；保護電 路設訃與參數(shù)計算；數(shù)字設定及顯示電路的 設計20測試方法與數(shù)據(jù)測試方法；測試儀器；測試數(shù)據(jù)（著重考查方法和儀器

16、選擇的正確性以及數(shù) 據(jù)是否全面、準確）10測試結果分析與設計指標進行比較，分析產(chǎn)生偏差的原因， 并提出改進方法5電路圖及設計文件重點考查完整性、規(guī)范性7總分50基本要求實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項10完成第（2）項10完成第（3）項15完成第（4）項4完成第（5）項6其他5總分50電動車蹺蹺板（F題）【郴組】一、任務設計并制作一個電動車蹺蹺板，在蹺蹺板起始端A側裝有可移動的配重。配重的 位置可以在從始端開始的200mm600mm范圍內(nèi)調(diào)整，調(diào)整步長不大于50mm；配重可拆 卸。電動車從起始端A出發(fā)，可以自動在蹺蹺板上行駛。電動車蹺蹺板起始狀態(tài)和平衡 狀態(tài)示意圖分別如圖1和圖2所示

17、。800mm圖2平衡狀態(tài)示意圖二、要求1. 基本要求在不加配重的情況下，電動車完成以下運動：（1）電動車從起始端A出發(fā)，在30秒鐘內(nèi)行駛到中心點C附近；（2）60秒鐘之內(nèi)，電動車在中心點C附近使蹺蹺板處于平衡狀態(tài)，保持平衡5秒 鐘，并給出明顯的平衡指示；（3）電動車從（2）中的平衡點出發(fā)，30秒鐘內(nèi)行駛到蹺蹺板末端B處（車頭距蹺 蹺板末端B不大于50mm）；（4）電動車在B點停止5秒后，1分鐘內(nèi)倒退回起始端A,完成整個行程；（5）在整個行駛過程中，電動車始終在蹺蹺板上，并分階段實時顯示電動車行駛所用的時間。2. 發(fā)揮部分將配重固定在可調(diào)整范圍內(nèi)任一指定位置，電動車完成以下運動：（1）將電動車放

18、置在地面距離蹺蹺板起始端A點300mm以外、90°扇形區(qū)域內(nèi)某 一指定位置（車頭朝向蹺蹺板），電動車能夠自動駛上蹺蹺板，如圖3所示：圖3自動駛上蹺蹺板示意圖（2）電動車在蹺蹺板上取得平衡，給出明顯的平衡指示，保持平衡5秒鐘以上；（3）將另一塊質(zhì)量為電動車質(zhì)量10%20%的塊狀配重放置在A至C間指定的位置，電動車能夠重新取得平衡，給出明顯的平衡指示，保持平衡5秒鐘以上;（4）電動車在3分鐘之內(nèi)完成（1）（3）全過程。（5）其他。三、說明（1）蹺蹺板長1600mm、寬300mm,為便于攜帶也可將蹺蹺板制成折疊形式。（2）蹺蹺板中心固定在直徑不大于50mm的半圓軸上，軸兩端支撐在支架上，并保 證與支架圓滑接觸，能靈活轉動。（3）測試中，使用參賽隊自制的蹺蹺板裝置。（4）允許在蹺蹺板和地面上采取引導措施，但不得影響蹺蹺板面和地面平整。（5）電動車（含加在車體上的其它裝置）外形尺寸規(guī)定為：長W300mm,寬W200mm.（6）平衡的定義為A、B兩端與地面的距離差d二I dA-dB I不大于40mmo（7）整個行程約為1600mm減去車