2023年全国大学生电子设计竞赛题目2.doc

第八届大学生电子设计竞赛题目题目一 音控信号分析仪一、设计任务 设计、制作一种可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度仪器。二、设计规定 1基本规定（1）输入阻抗：50（2）输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV5V（3）输入信号包括频率成分范围：200Hz10kHz（4）频率辨别力：100Hz（可对旳测量被测信号中，频差不不不小于100Hz频率分量功率值。）（5）检测输入信号总功率和各频率分量频率和功率，检测出各频率分量功率之和不不不小于总功率值95%；各频率分量功率测量相对误差绝对值不不小于10%，总功率测量相对误差绝对值不不小于5%。（6）分析时间：5秒。应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同步实时显示信号总功率和至少前两个频率分量频率值和功率值，并设暂停键保持显示数据。2发挥某些（1）扩大输入信号动态范围，提高敏捷度。（2）输入信号包括频率成分范围：20Hz10kHz。（3）增长频率辨别力20Hz档。（4）判断输入信号周期性，并测量其周期。（5）测量被测正弦信号失真度。（6）其她。三、阐明1电源可用成品，必要自备，亦可自制。2设计汇报正文中应波及系统总体框图、关键电路原理图、重要流程图、重要测试成果。完整电路原理图、重要源程序、和完整测试成果用附件给出。四、评分原则项 目 重要内容得 分 基本规定 系统方案比较与选用、方案描述5理论分析与计算 放大器设计功率谱测量措施周期性判断措施15电路与程序设计电路设计程序设计10测试方案与测试成果测试方案及测试条件测试成果完整性测试成果分析 12设计汇报构造及规范性 摘要设计汇报正文构造图表规范性8总分50基本规定实际制作完毕状况50发挥某些 完毕第一项 10完毕第二项 10完毕第三项 10 完毕第四项 10完毕第五项 5其他5总分50题目二 无线识别装置一、设计任务设计制作一套无线识别装置。该装置由阅读器、应答器和耦合线圈构成，其方框图参见图1。阅读器能识别应答器有无、编码和存储信息。 装置中阅读器、应答器均具有无线传播功能，频率和调制方式自由选定。不得使用既有射频识别卡或用于识别专用芯片。装置中耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不不不不小于1mm漆包线或有绝缘外皮导线密绕10圈制成。线圈直径为6.60.5 cm（可用直径6.6 cm左右易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。线圈间介质为空气。两个耦合线圈最靠近某些间距定义为D。阅读器、应答器不得使用其她耦合方式。二、设计规定 1基本规定 （1）应答器采用两节1.5V干电池供电，阅读器用外接单电源供电。阅读器采用发光二极管显示识别成果，能在D尽量大状况下，识别应答器有无。识别对旳率80%，识别时间5秒，耦合线圈间距D5cm。（2）应答器增长编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。阅读器能对旳识别并显示应答器预置编码。显示对旳率80%，响应时间5秒，耦合线圈间距D5cm。2发挥某些 （1）应答器所需电源能量所有从耦合线圈获得（通过对耦合到信号进行整流滤波得到能量），不容许使用电池及内部具有电池集成电路。阅读器能对旳读出并显示应答器上预置四位二进制编码。显示对旳率80%，响应时间5秒，耦合线圈间距D5cm。（2）阅读器采用单电源供电，在识别状态时，电源供应功率2W。在显示编码对旳率80%、响应时间5秒条件下，尽量增长耦合线圈间距D。 （3）应答器增长信息存储功能，其存储容量不不不小于等于两个四位二进制数。装置断电后，应答器存储信息不丢失。无线识别装置具有在阅读器端写入、读出应答器存储信息功能。（4）其她。三、阐明设计汇报正文中应波及系统总体框图、关键电路原理图、重要流程图、重要测试成果。完整电路原理图、重要源程序用附件给出。四、评分原则设计汇报项 目 重要内容 满分系统方案无线识别装置总体方案设计6理论分析与计算耦合线圈匹配理论阅读器发射电路分析阅读器接受电路分析9电路与程序设计阅读器电路设计计算应答器电路设计计算总体电路图识别装置工作流程图19测试方案与测试成果调试措施与仪器测试数据完整性测试成果分析8设计汇报构造及规范性摘要设计汇报正文构造图表规范性8总分50基本规定实际制作完毕状况50发挥某些完毕第（1）项21完毕第（2）项20完毕第（3）项5其她4总分50题目三 数字示波器一、任务设计并制作一台具有实时采样方式和等效采样方式数字示波器，示意图如图1所示。图1 数字示波器示意图二、规定1基本规定（1）被测周期信号频率范围为10Hz10MHz，仪器输入阻抗为1M?，显示屏刻度为8 div10div，垂直辨别率为8bits，水平显示辨别率20点/ div。（2）垂直敏捷度规定含1V/div、0.1V/div两档。电压测量误差5%。（3）实时采样速率1MSa/s，等效采样速率200MSa/s；扫描速度规定含20ms/div、2s /div、100 ns/div三档，波形周期测量误差5%。（4）仪器触发电路采用内触发方式，规定上升沿触发，触发电平可调。（5）被测信号显示波形应无明显失真。2发挥某些（1）提高仪器垂直敏捷度，规定增长2mV/div档，其电压测量误差5%，输入短路时输出噪声峰-峰值不不小于2mV。（2）增长存储/调出功能，即按动一次“存储”键，仪器即可存储目前波形，并能在需要时调出存储波形予以显示。（3）增长单次触发功能，即按动一次“单次触发”键，仪器能对满足触发条件信号进行一次采集与存储（被测信号频率范围限定为10Hz50kHz）。（4）能提供频率为100kHz方波校准信号，规定幅度值为0.3V5%（负载电阻1 M?时），频率误差5%。（5）其她。 三、阐明1A/D转换器最高采样速率限定为1MSa/s，并规定设计独立取样保持电路。为了以便检测，规定在A/D转换器和取样保持电路之间设置测试端子TP。2显示某些可采用通用示波器，也可采用液晶显示屏。3等效采样概念可参照蒋焕文等编著电子测量一书中取样示波器内容，或陈尚松等编著电子测量与仪器等有关资料。4设计汇报正文中应波及系统总体框图、关键电路原理图、重要流程图、重要测试成果。完整电路原理图、重要源程序和完整测试成果可用附件给出。四、评分原则设计汇报项 目 重要内容 满分系统方案比较与选用方案描述6理论分析与计算等效采样分析垂直敏捷度扫描速度12电路与程序设计电路设计程序设计12测试方案与测试成果测试方案及测试条件测试成果完整性测试成果分析12设计汇报构造及规范性摘要设计汇报正文构造图表规范性8总分50基本规定实际制作完毕状况50发挥某些完毕第（1）项22完毕第（2）项7完毕第（3）项7完毕第（4）项6其她8总分50返回顶部 题目四 程控滤波器一、任务设计并制作程控滤波器，其构成如图1所示。放大器增益可设置；低通或高通滤波器通带、截止频率等参数可设置。图1 程控滤波器示意图二、规定1基本规定（1）放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为40dB，增益10dB步进可调，通频带为100Hz40kHz，放大器输出电压无明显失真。（2）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz20kHz范围内可调，调整频率步进为1kHz，2fc处放大器与滤波器总电压增益不不不不小于30dB，RL=1k。（3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz20kHz范围内可调，调整频率步进为1kHz，0.5fc处放大器与滤波器总电压增益不不不不小于30dB，RL=1k。（4）电压增益与截止频率误差均不不不不小于10%。（5）有设置参数显示功能。2发挥某些（1）放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为10mV；增益10dB步进可调，电压增益误差不不不不小于5%。（2）制作一种四阶椭圆型低通滤波器，带内起伏1dB，-3dB通带为50kHz，规定放大器与低通滤波器在200kHz处总电压增益不不小于5dB，-3dB通带误差不不不不小于5%。（3）制作一种简易幅频特性测试仪，其扫频输出信号频率变化范围是100Hz200kHz，频率步进10kHz。（4）其她。三、阐明设计汇报正文应波及系统总体框图、关键电路原理图、重要流程图和重要测试成果。完整电路原理图、重要源程序和完整测试成果可用附件给出。四、评分原则设计汇报项 目 满分系统方案15理论分析与计算15电路与程序设计5测试方案与测试成果10设计汇报构造及规范性5总分50基本规定实际制作完毕状况50发挥某些完毕第（1）项14完毕第（2）项16完毕第（3）项15其她5总分50题目五 开关稳压电源一、任务设计并制作如图1所示开关稳压电源。图1 电源示意图二、规定在电阻负载条件下，使电源满足下述规定：1基本规定（1）输出电压UO可调范围：30V36V；（2）最大输出电流IOmax：2A；（3）U2从15V变到21V时，电压调整率SU2%（IO=2A）；（4）IO从0变到2A时，负载调整率SI5%（U2=18V）；（5）输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（6）DC-DC变换器效率 70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（7）具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.50.2A；2发挥某些（1）深入提高电压调整率，使SU0.2%（IO=2A）；（2）深入提高负载调整率，使SI0.5%（U2=18V）；（3）深入提高效率，使 85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（4）排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；（5）能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同步具有输出电压、电流测量和数字显示功能。（6）其她。三、阐明（1）DC-DC变换器不容许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。（2）U2可通过交流调压器变化U1来调整。DC-DC变换器（含控制电路）只能由UIN端口供电，不得另加辅助电源。（3）本题中输出噪声纹波电压是指输出电压中所有非直流成分，规定用带宽不不不小于20MHz模仿示波器（AC耦合、扫描速度20ms/div）测量UOPP。（4）本题中电压调整率SU指U2在指定范围内变化时，输出电压UO变化率；负载调整率SI指IO在指定范围内变化时，输出电压UO变化率；DC-DC变换器效率?=PO/ PIN，其中POUOIO，PINUINIIN。（5）电源在最大输出功率下应能持续安全工作足够长时间（测试期间，不能出现过热等故障）。（6）制作时应考虑以便测试，合理设置测试点（参照图1）。（7）设计汇报正文中应波及系统总体框图、关键电路原理图、重要流程图、重要测试成果。完整电路原理图、重要源程序和完整测试成果用附件给出。四、评分原则设计汇报项 目 重要内容 满分方案论证 比较与DC-DC主回路拓扑；控制措施及实现方案；提高效率措施及实现方案选用8电路设计与参数计算主回路器件选用及参数计算；控制电路设计与参数计算；效率分析及计算；保护电路设计与参数计算；数字设定及显示电路设计 20 测试措施与数据 测试措施；测试仪器；测试数据(着重考察措施和仪器选用对旳性以及数据与否全面、精确) 10 测试成果分析 与设计指标进行比较，分析产生偏差原因，并提出改善措施 5 电路图及设计文献 重点考察完整性、规范性 7总分50基本规定实际制作完毕状况50发挥某些完毕第（1）项10完毕第（2）项10完毕第（3）项16完毕第（4）项4完毕第（5）项6其她5总分50题目六 电动车跷跷板一、任务设计并制作一种电动车跷跷板，在跷跷板起始端A一侧装有可移动配重。配重位置可以在从始端开始200mm600mm范围内调整，调整步长不不不不小于50mm；配重可拆卸。电动车从起始端A出发，可以自动在跷跷板上行驶。电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示。 二、规定1基本规定在不加配重状况下，电动车完毕如下运动：（1）电动车从起始端A出发，在30秒钟内行驶到中心点C附近；（2）60秒钟之内，电动车在中心点C附近使跷跷板处在平衡状态，保持平衡5秒钟，并给出明显平衡指示；（3）电动车从（2）中平衡点出发，30秒钟内行驶到跷跷板末端B处（车头距跷跷板末端B不不不不小于50mm）；（4）电动车在B点停止5秒后，1分钟内倒退回起始端A，完毕整个行程；（5）在整个行驶过程中，电动车一直在跷跷板上，并分阶段实时显示电动车行驶所用时间。2发挥某些将配重固定在可调整范围内任一指定位置，电动车完毕如下运动：（1）将电动车放置在地面距离跷跷板起始端A点 300mm以外、90扇形区域内某一指定位置（车头朝向跷跷板），电动车可以自动驶上跷跷板，如图3所示：（2）电动车在跷跷板上获得平衡，给出明显平衡指示，保持平衡5秒钟以上；（3）将另一块质量为电动车质量1020块状配重放置在A至C间指定位置，电动车可以重新获得平衡，给出明显平衡指示，保持平衡5秒钟以上；（4）电动车在3分钟之内完毕（1）（3）全过程。（5）其她。三、阐明（1）跷跷板长1600mm、宽300mm，为便于携带也可将跷跷板制成折叠形式。（2）跷跷板中心固定在直径不不不不小于50mm半圆轴上，轴两端支撑在支架上，并保证与支架圆滑接触，能灵活转动。（3）测试中，使用参赛队自制跷跷板装置。（4）容许在跷跷板和地面上采用引导措施，但不得影响跷跷板面和地面平整。（5）电动车(含加在车体上其他装置)外形尺寸规定为：长300mm，宽200mm。（6）平衡定义为A、B两端与地面距离差d=dA-dB不不不不小于40mm。（7）整个行程约为1600mm减去车长。（8）测试过程中不容许人为控制电动车运动。（9）基本规定（2）不能完毕时，可以跳过，但不能得分；发挥某些（1）不能完毕时，可以直接从（2）项开始，不过（1）项不得分。四、评分原则设计汇报项 目 重要内容 满分系统方案实现措施；方案论证；系统设计；构造框图12理论分析与计算测量与控制措施；理论计算13电路与程序设计检测与驱动电路设计总体电路图软件设计与工作流程图12成果分析创新发挥；成果分析8设计汇报构造及规范性 摘要；设计汇报构造；图表规范性5总分50基本规定实际制作完毕状况50发挥某些完毕第（1）项10完毕第（2）项15完毕第（3）项10完毕第（4）项5其她10总分50