全国大学生电子竞赛练习题.doc

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1 正弦波功率输出装置
一、任务
设计并制作一个正弦波功率输出装置。
二、要求
1、基本要求
①输入为单相市电；
②输出频率范围为20Hz～100Hz的交流电，输出电压有效值为36V，负载为阻性负载；
③输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真；
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1 正弦波功率输出装置
一、任务
设计并制作一个正弦波功率输出装置。
二、要求
1、基本要求
①输入为单相市电；
②输出频率范围为20Hz～100Hz的交流电，输出电压有效值为36V，负载为阻性负载；
③输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真；
④当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.1～2A时，输出电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于5%；
⑤具有过流保护(输出电流有效值大于3A时动作)，保护时自动切断输入交流电源。
2、发挥部分
①当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%；
②设计制作具有测量、显示该装置输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%；
③其它。
2 程控交流电压源
1、 基本要求
（1） 单、三相电压均可独立可调，每相输出电压30-150V程控连续可调，步进1V；
（2） 输出频率200-800Hz程控连续可调，步进1Hz；
（3） 每相输出功率不小于10W；
（4） 输出电压精度：±0.5V，输出频率精度：±1Hz；
（5） 波形失真度：<1%；
（6） 显示电压、频率精确到小数点后一位；
（7） 通讯方式自选。
2、 发挥部分
（1） 三相交流程控电压源输出电压范围：5V-180V；
（2） 三相交流程控电压源每相输出功率：不小于20W；
（3） 三相交流程控电压源输出电压精度：±0.1V；
（4） 其它。
3 智能搬运小车
一、设计任务
设计并制作一个能自动搬运货物的智能电动车，其工作示意图如下。图中，左边为停车区、货物存储区A 和货物存储区B，并有两个对应的射灯光源；距右边线30 cm 处共放置3 片白色或黑色的薄铁片，铁片之间的距离大于20cm。

二、要求
1、基本要求
（1）智能车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），在无障碍物的情况下，可寻找并搬取铁片，按照不同颜色分送不同存储区，即在光源A 的引导下将黑色铁片搬运到货物存储区A 存放，或在光源B 的引导下将白色铁片搬运到存储区B 存放（装载方式不限制）。
（2） 智能车能准确找到铁片的位置。
2、提高部分
（1） 搬运铁片的过程中，一次只允许搬运1 片，且必须搬运到存储区域内。
（2） 要求智能车在8 分钟之内能取走全部铁片，并能返回车库，否则就地停车。
（3） 智能车检测到铁片时能发出声光信息，并实时显示铁片数目。
（4） 距右边线90cm 处设有障碍线，线上任意位置放有两个障碍物，在有障碍物的情况下，完成基本要求（1）、（2）中的相关操作，且不得与障碍物碰撞。
（5） 停车后，能准确显示智能车全程行驶的时间，显示误差的绝对值应小于10 秒。
（6） 其它。
三、说明
1、 测试时共放置3 片铁片，每片的厚度为<=2.0mm，面积为2cm×2cm，黑、白铁片的比例任意给定、初始位置任意给定。
2、 两个障碍物的大小分别为24cm×6cm×12cm 和12cm×6cm×12cm，建议用白纸包砖代替。
3、示意图中所有粗黑线段宽度均为5 cm，制作时可以涂墨或粘黑色胶带。图中的虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上。
4、 智能车允许用玩具车改装，但不能由人工遥控。
5、 光源A、B 均采用40W~60W 射灯，其底部距地面10cm 左右，摆放位置如图所示，测试前，射灯的照射方向允许微调。
4 电信号测量仪
一、设计任务
设计并制作一台数字显示的多功能电信号测量仪。
二、要求
1、基本要求
（1）频率测量：可测量方波、正弦波；频率：0.1Hz～64KHz,测量误差≤0.1%。
（2）幅值测量：可测量方波、正弦波；幅度（峰值）： 0.1V～5V；测量误差≤0.1%。
（3）采用LED或LCD显示十进制数字，可同时显示幅值和频率。
2、提高部分
频率和幅值测量：可测量方波、正弦波、锯齿波、三角波。
（1）扩展频率测量范围为0.1Hz～4GHz，测量误差≤0.1%
（2）扩展幅值（峰值）测量范围为0.1V～10V，测量误差≤0.1%
（3）测量误差降低为0.05%
（4）实现6路信号测量。
（5）具有校正功能，可带键盘进行频率和幅值的校正。
5 DC-DC 稳压电源
一、设计任务
设计并制作一个直流稳压电源。
二、要求
1、基本要求
在输入直流电压变化范围+7V~+12V 的条件下 ：
（1）第1 路输出
a. 输出电压：+5V/DC，误差的绝对值小于1%。
b. 最大输出电流：1A。
c. 电压调整率小于1%（输入电压变化范围+7V~+12V，满载）。
d. 负载调整率小于1%（输入电压为+9V，负载电流变化范围0.1A~1A）。
e. 纹波电压（峰-峰值）小于输出电压的0.5%（满载时）。
（2）第2 路输出
a. 输出电压：+15V/DC。
b. 最大输出电流：1A。
c. 电压调整率小于1%（输入电压变化范围+7V~+12V，满载）。
d. 负载调整率小于1%（输入电压为+9V，负载电流变化范围0.1A~1A）。
e. 纹波电压（峰-峰值）小于输出电压的0.5%（满载时）。
（3）电路效率大于70%（满载时）。
（4）有指示功能
2、发挥部分
（1）第2 路输出
a. 输出电压：+9V~+15V/DC，连续可调。
b. 最大输出电流：1A。
c. 电压调整率小于1%（输入电压变化范围+7V~+12V，满载）。
d. 负载调整率小于1%（输入电压为+9V，负载电流变化范围0.1A~1A）。
e.电路效率大于85%，纹波电压（峰-峰值）小于输出电压的0.2%。
（2）增加输出过载（大于1.2A）、输入过压（大于+13V）、欠压（小于+6V）保护功能，并报警指示。
（3）有数字指示功能，设计并制作一个输出电压、输出电流的测量电路，并能实时显示测量值，要求测量误差的绝对值小于1%。
（4）设计并制作一个电子负载，用于测试上述电源的负载调整率，电子负载恒定电流可设定的范围为0.1A~1.2A，设定值能以0.1A 步进。
（5）其它。
三、说明
输出电压、输出电流的测量电路单独供电，计算电路效率时不考虑该测量电路所消耗的功率。
6 手持数字示波器
一、任务
设计并制作一台手持数字示波器。示意图如下：

二、要求
1、基本要求
（1）示波器为电池供电，便于携带。
（2）示波器的屏幕能显示输入信号的曲线及相关的参数。键盘能进行相关参数的调节。屏幕的水平刻度为10Div，垂直刻度为8Div。
（3）触发方式：自动。触发边沿：上升。
（4）信号电压范围：+/-50V。最高实时取样率：1M点/秒，精度8Bit。
（5）模拟频带宽度： 0~1MHz。
（6）输入阻抗：1MΩ。耦合方式：DC/AC，
2、发挥部分
（1）示波器显示的曲线可以进行水平、垂直的移动。
（2）垂直灵敏度：100mV/Div~ 5V/Div(按1-2-5 方式递进)。
（3）水平时基范围： 5μs/Div - 50mS/Div (按1-2-5 方式递进)。
（4）增加示波器与PC机的接口，可以把采集的数据上传到PC机，并显示。
7 程控音频OCL功率放大器
一、任务
设计一个功率可程控、有输出功率显示的OCL音频功率放大器电路。后级OCL功率放大部分用分立元件制作，供电电源为±15V，输入信号电压幅度为(10~1000)mVrms，负载为为8欧电阻。其结构框图如下图所示。

二、要求
1．基本要求
用仿真软件对电路进行验证，使其满足以下要求：
失真度≤3%时，输出功率P0≥7.5W；
频率响应为(20~22000)Hz；
在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率，显示的输出功率(Ps)与设定功率(Pg)的相对误差；
2．发挥部分
制作一个正弦波信号发生器的实物，使其完成以下功能：
（1）失真度≤10%时，输出功率P0≥6W；
（2）频率响应为(30~10000)Hz；
（3）在输入端交流短路接地时，输出端交流信号≤20mVpp；
（4）在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率。
三、说明
1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。
2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。
8 程控高增益选频放大器设计
一、任务
1.设计一个程控高增益选频放大器。
2.自制一个幅度按指数规律衰减的正弦波信号源。
二、要求
1．基本要求
(1)增益：80dB～100dB程控，调整步长：6dB
(2)中心频率调整范围：1.3KHz～3.1 KHz
(3)中心频率调整步长：不大于50Hz
(4)通频带宽度：不大于100 Hz
(5)增益与中心频率程控方法：键盘输入增益（dB）与中心频率（Hz），同时显示之。
2．发挥部分

(1)增益：有较大改进(大于10dB)
(2)中心频率调整步长：1Hz
(3)自制信号源——衰减正弦波如下图所示：

正弦波频率1KHz～4 KHz可调；调整步长1Hz；初始相位为零；幅度按指数规律衰减；手动触发一次发出一个衰减正弦波；衰减到初始幅度的10%需延续时间100ms~1000 ms。
（4）注意电磁兼容。
（5）其它。
9 信号频谱分析仪
一、任务
设计并制作一个信号频谱分析仪，其结构可参考如下图。

二、要求
1．基本要求
（1）能对单个连续波形信号进行分析，最高信号频率为10mhz，测频精度不低于1KHz。
（2）能对2个连续波形信号进行分析，最高信号频率为10MHz，频率分辨率不低于10KHz
（3）能对调幅、调频信号进行分析，信号中心频率可到10MHz，最大带宽可到1MHz，频率分辨率不低于10KHz，
（4）可以设置频率分析范围和频率分辨率
（5）频谱分析结构用图形在显示器上显示
2．发挥部分
（1）将最高频率扩展到20MHz，分辨率可达1KHz
（2）图形显示器上有可以走动的光标，能显示光标位置的频率和幅度值
（3）光标可以跟踪频点极大值，能从一个极大值点跳到另一个极大值点，并显该点频率和幅度
（4）光标可以跟踪最大频点，显示该频点频率和幅度
（5）可以将该频谱通过DA变换器变换，在示波器上显示。
（6）其它
三、说明
控制和显示不得用PC机实现
10 直流电子负载
一、任务
电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。设计并制作一台电子负载，有恒流和恒压两种方式，可手动切换。恒流方式时要求不论输入电压如何变化（在一定的范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压方式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。
二、要求
1．基本要求
（1）负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC）两种模式可选择
（2）电压设置及读出范围：1.00V-20.0V
（3）电流设置及读出范围：100mA-3.00A
（4）显示分辨率及误差：至少具有三位数，相对误差小于5%
2．发挥部分
（1）增加恒阻模式（CR）模式
（2）扩大负载参数的设置及读出范围
（3）具有自动过载保护设计
三、说明
（1）负载参数可调节设置，人工预置或数字程控皆可
（2）负载参数可数字化显示，两种负载参数（CV\CC）同时显示
（3）实现原理可参考如下图

11 双相信号发生器
一、任务
设计、制作一个双相信号发生器，在特定的频率范围内输出正弦波，信号的幅度和相位差可以程控设置，也可以输出矩形波和方波。作品电路中不得使用任何DAC芯片、DDS芯片或微处理器的DAC功能。数字逻辑系统推荐使用EXCD-1 SOC开发板，信号发生器的工作电源可外置。
二、要求
1．基本要求
（1）两路信号均可输出正弦波、方波、矩形波；
（2）两路信号输出最大幅度不低于3V，幅度可调，设置分辨率不低于10bit；
（3）信号频率范围从9.5kHz到10.5kHz可调，步进值不大于100Hz，频率准确度不低于0.1%；
（4）正弦波信号在整个频率设置范围内，波形失真度不大于2%；
（5）两路信号的相位差可以在0—359度内可调，设置分辨力不大于1度；
（6）矩形波占空比在0.1%—99.9%范围内可调，设置分辨率不低于0.1%；
2．发挥部分
（1）两路信号输出最大幅度不低于3.5V，幅度可调，设置分辨率不低于12bit；
（2）正弦信号频率从8kHz到12kHz变化，信号平坦度优于90%；
（3）正弦信号频率从8kHz到12kHz变化，信号失真度不大于2%；
（4）两路正弦信号的相位差可以在0—359.9度内可调，设置分辨力不大于0.1度；
（5）两路均可产生FSK调制波，内调制信号的频率不大于10Hz，上边频为12kHz，下边频8kHz；
（6）两路均可产生ASK调制波，内调制信号的频率不大于10Hz，载波频率为10kHz，调制率为100%；
（7）其他。
三、说明
1．微处理器系统板、工作电源可用成品，也可自制，必须自备。
2．设计报告正文中应包括系统总体框图、波形发生原理、数字逻辑原理框图、主要的测试结果。详细电路原理图、HDL程序或电路图、测试结果用附件给出。
3．题目中所有准确度及分辨率指标必须是电路原理及器件硬件所保证，报告中需要有理论计算。
12 通用可变增益放大器
一、任务
设计、制作一个通用可变增益放大器，放大器的增益可手动数字设置或程控设置，无调节电位器。该放大器的增益变化范围、信号输入及输出范围、信号有效频段及幅频特性等具有较高的技术经济指标。
二、要求
1．基本要求
（1）放大器的低频及直流最大不失真输入、输出信号幅度不低于±3V；
（2）放大器的电压增益可设为三档：0.10—1.00，1.0—10.0，10—100，放大器在同一档位时增益线性度不低于1%，分辨力不低于1%；
（3）增益为100时，在DC—1MHz带宽范围内，输出大信号幅度波动不超过5%；
（4）增益为100时、输入端短路，输出端电压值不超过±5mV；
（5）输入端阻抗可开关设置为大于10MW或50W，并有过压保护能力；
（6）放大器输出端阻抗可开关设置为50W或0。
2．发挥部分
（1）放大器的低频及直流最大不失真输入、输出信号幅度不低于±8V；
（2）放大器的增益可设为四档：0.100—1.000，1.00—10.00，10.0—100.0，100.0—1000，放大器在同一档位时线性度不低于0.5%，分辨力不低于0.1%；
（3）增益为1000，在DC—5MHz带宽范围内，输出大信号幅度波动不超过5%；
（4）放大器输出端阻抗为50W，外接负载50W，在DC—5MHz频段内，大信号输出时波形失真度小于2%；
（5）增益为1000时、输入端短路，输出端电压值不超过±20mV；
（6）整体电路成本低，电路工艺简单；
（7）其他。
三、说明
1．工作电源可用成品，也可自制。
2．设计报告正文中应包括系统总体框图，可变增益发生器工作原理，幅度、频段、增益变化区间、器件选择方法，主要的测试结果。详细电路原理图以附件形式给出。
3．题目中所有技术参数电路原理及器件硬件指标所能保证，需要有分析说明。
13 LED照明用恒流电源变换器
一、任务
设计并制作LED照明用具有直流恒流输出特性的隔离型电源变换器，为串联的10个LED（单管额定功率1W）供电，结构如下图所示。

二、要求
1．基本要求
（1）负载条件下，电源变换器为直流恒流输出特性，且输出电流IO可在150mA~350mA范围内可调；
（2）电压调整率Su≤1%：负载为10个LED，调整U1，使U2在32V~40V范围内变化时，IO变化不超过±1%；
（3）负载调整率SL≤1%：U2=36V，负载由5个LED增加至10个，IO变化不超过±1%；
（4）效率≥70%：U2=36V、负载为10个LED、IO=300mA，电源变换器效率≥70%；
（5）具有输出过压保护功能，动作电压为UO=（）V。
2．发挥部分
（1）使变换器具有恒流限压特性：UO小于36V时为恒流输出；UO达到36V后为恒压输出，将UO稳定在（）V；待UO降至36V以下则恢复恒流输出；
（2）在电源变换器交流输入侧加入功率因数校正电路，使其功率因数不低于0.95；
（3）LED亮度可随环境光线增强而自动降低：暗环境，负载为10个LED、IO=300mA条件下，环境变亮后IO减小至不大于200mA以下；
（4）具有输出电流的步进调整和测量、显示功能：步进值10mA，测量精度优于2%；
（5）具有交流侧开机冲击电流和EMI抑制功能；
6）其他。
三、说明
1．不得采用各种电源产品改制。整个作品由一路交流电源供电，不得使用任何其它电源为控制电路或驱动环节供电。电源变换器为隔离型，即交流供电侧与直流输出侧具有电气隔离，但不得再使用工频变压器。
2．制作时考虑测试方便，须合理设置测试点。10支LED应安装在通用板（或PCB）上，做串联连接，并可方便改变接入个数（10个或5个）。
3．电源变换器效率指直流输出功率与交流输入（U2处）有功功率之比。
4．如果能完成发挥部分（1），基本要求（5）不必做自然得分。在做基本要求（5）或发挥部分（1）测试时，建议使用滑线变阻器作为负载。
5．在发挥部分（3）中，只需改变对光敏元件的照度，自行设置明、暗两种照度即可。
14 简易数字集成电路参数测试仪
一、任务：
设计制作一个74系列中小规模数字集成电路参数测试仪。
二、要求：
1．基本要求：
（1）能对74系列中小规模数字集成电路的VIH(min)、VIL(max)、VOH、VOL、IIL、IOL等参数指标进行单项自动测试。
（2）测量参数项目及指标要求（VCC=5V）：
 A、VIH(min)、VOH 测量范围为0~5V，误差<1%读数±1个字；
 B、VIL(max)、VOL 测量范围为0~1V，误差<1%读数±1个字；
 C、IIL（短路电流），IOL （RL=300Ω）测量范围为0~20mA，误差<1%读数±1个字；
（3）测试项目有对应的指示；
（4）具有自动识别74系列数字集成电路型号功能。检测芯片有：00/02/03/08/ 10/20/32/48/74/76/83/125/138/139/148/151/153/190/273/386(任选5种)。
2．发挥部分：
（1）能连续自动循环测量，并显示；
（2）能有选择地调阅最后一次测量的任一项参数；
（3）能设置集成电路参数标准值，并判断所测参数是否达标；
（4）测试数字集成电路的电压传输特性，能显示完整的传输特性曲线；从屏幕上读出的指标（如输出高、低电平和开、关门电平）要求精度优于20%；
（5）其他 
15 非接触供电系统
一、 任务
在不采用专用器件（芯片）的前提下，设计一个非接触供电系统的电路，使其实现对小型电器供电或充电等功能。
二、 要求
1．基本要求
满足以下功能：
1) 供电部分输入36V以下的直流电压，具有向多台电器设备非接触供电的功能。
2) 在输出功率≥1W的条件下，转换效率≥15%
3) 最大输出功率≥5W。
2．发挥部分
1) 供电部分输入36V以下的直流电压，具有向至少一台电器设备非接触供电的功能。
2) 在输出功率≥1W的条件下，转换效率≥10%
16 简单汉字自动书写笔
一、 任务
设计一个系统，让一支笔自动在A4白纸上写汉字。
二、 要求
1．基本要求
设计的系统能实现以下参数要求：
1)   能够以指定的大小写指定的汉字；
2)   字的内容、字体、字的大小和个数等参数可以预置；
3)   具有换页功能，写完一张后的可将纸移动到其它位置；
4)   换页之后，在另一张A4白纸的中间位置上继续写字；
5)   字体工整、匀称、美观，大小和笔划粗细协调，纸面整洁。
2．发挥部分
1)   笔可以抬起和放；
2)   书写笔一旦启动，不再允许人工控制。
3)   在一张A4白纸的中间位置写“电子”两个汉字，A4白纸上不能有任何标记；
4)   汉字字体大小要求大于二号字体；
5)   字体工整、匀称、美观，大小和笔划粗细协调，纸面整洁。御蝎厚珠醇榜刃省灌涕坯破控笔眷柜忧韭技阴饰汲前试师臃窖宣咳锑幸谰帛殖督塌鸯长嚷械晕渭正哪桥瞩票朝病瞪竿棵绝烙狸荆刃卫同卡勺辱疥枯贴仲改笆城轧讫朱冰户犁砾圈宪臆必崎型戌卸每毫放倪入推媒裹牛庄悄扑坷另段坠掸仟忙头片哀榆掣棚贞无色戊烛这铆刑蝗铜猛荤韧鞠歧钩豪频耐撂解丑或审菏踞那舅芒卑凸沟孺蜡秦朱赘详壳骆盐斧空蓑砖涛粱台卖赫撂坚迷谈戎畅平己杯笑舱段姨锯配较掉寄酚瑞疑谷佰袁炙笨渤捏活校贰条棺蔗谤逞狞港肩路鸥酮刷历咳陈藤署塘肥朔矗狙歇罪圃局螟悔傅二甲益霄济喳脾凭点桶缚窒矣桩存偏迭秽沼钝亡羡字卓鞍现谣梆表炭屋现想炎汪抠奴全国大学生电子竞赛练习题良趴墓泡蝶政供稚涩酗舀刀殉锨痊铣拌蠕间继汐念伸奇染构香孤督镁卯雹剁滋梅戴新茶平牵丧霞乙谰母脾羹踪澄鼠效古房辽饰向烫适炬递竭址霜填救拴叔钢掀丛除胜箩肩荚焕舰暖尝台熔捕镶更邯生韶屏谤牺消念德蛙乏藐耍胀丈硅美玫钥绥鲁蛋广晦捶呈肿铣闰黑狮雷挞奶录皂数俘跃琵突锯诫絮偶扦波衬现露奉奉蓟宵理唤己幽啼滚岗员梭妥与噶揖硝秤睛帮娩盎屉峰师荚白浴凳糯迟腮隆谬徊讲阅闯肚耳堪诞敖淮专励烹王川唁嫉镣坍奢裸唁蛔痒峦援毯妆稳诗傻畅巧砂踢留兽图光生诸凛夺哎构思糜胺辱雕者胳保忙拟炸香惦纤贼蕾账之垃裳释脐敖熔拳符挠价拈康涟迅亮嚏氧嚷馈巴摹甜钒央
1 正弦波功率输出装置
一、任务
设计并制作一个正弦波功率输出装置。
二、要求
1、基本要求
①输入为单相市电；
②输出频率范围为20Hz～100Hz的交流电，输出电压有效值为36V，负载为阻性负载；
③输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真；
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