合肥学院第十届爱默尔杯电子设计竞赛题目

1、合肥学院第十届“爱默尔杯”电子设计竞赛题目合肥学院第十届电子设计竞赛于2014年4月25日8:004月28日16:00进行，参赛队从附件中任选一题完成实物的制作及设计报告书。A题 UPS不间断供电系统的设计B题 射频宽带放大器C题 正弦信号失真度仪D题遥控调光控制器E题 双翼平衡杆F题 基于单片机的纸张点数器的设计与实现G题 函数信号发生器H 红外莫尔斯密码锁A UPS不间断供电系统的设计一任务设计一个不间断UPS供电系统，输入电源为24V交流电，经过整流、蓄电池充电，在输入端断电的情况下，仍然能够输出稳定的交流电供给负载。图1 UPS结构示意图 二 要求1基本要求1）负载端与市电输入端处于优

2、良的”电隔离“状态之中、输出波形好、输出电压质量高、无论负载突变或负载稳定时均呈现优异的带载特性。2) 市电经过降压转变为24V交流电， 输出端输出12V,频率为50Hz的交流电。3）输入端断电后，输出持续稳定供电时间为20分钟。负载为50欧姆的纯电阻。2.发挥部分1）在输入电压不变的情况下，输出电压为24V，频率为50Hz ,2）要求UPS的效率为50%以上，输出电压的频率范围为49.9Hz-50.1Hz。3）输出端持续供电时间为30分钟。4）其它三 说明1、 可以使用整流和逆变的芯片，但不能使用整流和逆变现成的模块。2、 市电供电时要用隔离变压器降压到24V。四.评分标准项 目得 分基本要

3、求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析50输出端输出12V,频率为50Hz的交流电20输出持续稳定供电时间为20分钟20经过降压转变为24V交流电10总分100发挥部分完成第(1)项10完成第(2)项20完成第(3)项10其它10总分50主要器件：蓄电池、整流模块，逆变模块，24V的隔离变压器B 射频宽带放大器一、任务设计并制作一个射频宽带放大器。二、要求1基本要求（1）电压增益Av20dB，输入电压有效值Ui20mV。Av在020dB范围内可调。（2）最大输出正弦波电压有效值Uo200mV，输出信号波形无明显失真。

4、（3）放大器BW-3dB的下限频率fL0.3MHz，上限频率fH20MHz，并要求在1MHz15MHz频带内增益起伏1dB。（4）放大器的输入阻抗=50，输出阻抗=50。2发挥部分（1）电压增益Av40dB，输入电压有效值Ui10mV。Av在040dB范围内可调。（2）在Av40dB时，输出端噪声电压的峰峰值UoNpp100mV。（3）放大器BW-3dB的下限频率fL0.3MHz，上限频率fH60MHz，并要求在1MHz50MHz频带内增益起伏1dB。该项目要求在Av40dB（或可达到的最高电压增益点），最大输出正弦波电压有效值Uo1V，输出信号波形无明显失真条件下测试。（4）最大输出正弦波电

5、压有效值Uo1V，输出信号波形无明显失真。（5）其他（例如进一步提高放大器的增益、带宽等）。三、说明1要求负载电阻两端预留测试端子。最大输出正弦波电压有效值应在RL=50条件下测试（要求RL阻值误差5%），如负载电阻不符合要求，该项目不得分。2评测时参赛队自备一台220V交流输入的直流稳压电源。3. 建议的测试框图如图1所示，可采用点频测试法。射频宽带放大器幅频特性示意图如图2所示。图1测试框图 50图2 幅频特性示意图 4、 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2理论分析与计算宽带放大器设计频带内增益起伏控制 射频放大器稳定性增益调整8电路与程序设计电路设计程序设计4测

6、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4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2总分20基本要求完成（1）19完成（2）10完成（3）21总分50发挥部分完成（1）18完成（2）2完成（3）16完成（4）6其他8总分50C 正弦信号失真度仪一、任务设计并制作一台正弦信号失真度仪。二、要求1基本要求（1）被测输入正弦信号的频率范围为 20Hz100Hz；（2）输入信号的峰峰值范围为0.5v2.5v；（3）测量失真度范围为0.1%99.9%，分辨率为0.1%；（4）测量输入正弦信号的频率，范围为20.0Hz100Hz,分辨率为0.1Hz。2发挥部分（1）扩大测

7、量失真度的频率范围：10Hz100KHz；（2）与计算机连接，信号波形和测试结果可以在计算机上显示；（3）同时接收两路信号，并将其定义某一负载的电压信号和电流信号，测试出平均功率和功率因数；（4）能够有效值的方式显示输入信号的幅值；（5）其它。三、评分标准项目得分设计报告设计方案与论证5分理论分析与软件说明5分主要电路说明、测试方法6分数据、结果分析4分合计20分基本部分完成1项：25分完成2项：10分完成3项：5分完成4项5分合计50分发挥部分完成1项15分完成2项10分完成3项10分完成4项10分其它5分合计50分 D遥控调光控制器一、任务设计并制作一个带遥控器的智能调光控制系统，实现要求

8、中给定的控制功能。系统框图如下 图1 系统框图二、要求1、基本要求1、遥控器的遥控距离大于7米。2、遥控器不少于6个感应触摸按键。3、负载L为40W/60W白炽灯。4、各个按键的功能及调光效果，如表1所示。5、根据自然光照强度自动调节调光百分比，自然光暗时可自动调亮，自然光亮时刻自动调暗或关闭。（该功能可使能/屏蔽）。6、可任意设置软启动时间（软启动时间：灯光从0%（100%）渐变到100%（0%）的时间。单位：s 时间范围：0-100 秒，参数设置方式自定）7、可任意设置最小亮度值，当渐变调暗至最小门限值时灯光保持在最小亮度值。（参数设置方式自定）2、发挥部分1、增加负载回路数，至少3路白炽

9、灯，实现分别设置参数和控制。2、设计调光部分的保护电路（提供原理图）。3、 渐变过程灯光变化平滑。4、其他发挥部分。表1 ：按键功能及对应调光效果按键1白炽灯打开，亮度100% 按键2白炽灯关闭，亮度0% 按键3白炽灯打开，亮度 60% 按键4白炽灯打开，亮度 30% 按键5按着按键白炽灯渐变暗，松开按键后亮度为当前松开按键时的亮度 按键6按着按键白炽灯渐变亮，松开按键后亮度为当前松开按键时的亮度三、评分标准项 目得 分基本要求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析50实际制作完成情况（基本要求）50发挥部分完成第1项

10、20完成第2项15完成第3项5完成第4项10四、供参考选择的元器件（1）STC89S52 1片 （2）HC0038 1个 （3）BTA16 1个 （4）电阻、电容、导线若干E双翼平衡杆一任务设计一种双翼平衡杆，按照要求控制双翼风机，达到平衡杆平衡、以及按照设定角度倾斜平衡。双翼平衡杆示意图如下： 图1 双翼平衡杆示意图二 要求1基本要求（1）双翼电机自静止状态启动，达到稳定转速（调节时间不超过30秒），并保持水平平衡。（2）能显示左右风机的转速。（3）在平衡杆任意点加载砝码后，能恢复双翼水平平衡态（调节时间不超过30秒），并保持平衡。（3）可有三次启动机会，执行任务限时为5分钟，超过时间即为失

11、败。2发挥部分（1）可设定平衡杆倾斜角度（角度范围：0度60度）。（2）在设定角度处双翼达到平衡态（调节时间不超过30秒），并保持平衡。（3）显示达到平衡态的时间。（4）随机在平衡杆加入冲激扰动，双翼能自动恢复平衡态（调节时间不超过30秒），并保持平衡。（5）其他三 说明1. 平衡杆长度自拟，不大于120CM。2支撑杆高度自拟。3. 不能使用人工遥控。四.评分标准项 目得 分基本要求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析50双翼电机自静止状态启动，达到稳定转速（调节时间不超过30秒），并保持水平平衡。20显示左右风机的

12、转速10在平衡杆任意点加载砝码后，能恢复双翼水平平衡态（调节时间不超过30秒），并保持平衡。20总分100发挥部分完成第(1)项10完成第(2)项10完成第(3)项10完成第(4)项15其它5总分50 F 基于单片机的纸张点数器的设计与实现一、任务纸张的清点在许多场合下都是必须要做的一项工作，又快又准确地清点纸张的数量对于任何人来说都不是一件轻松的事情。因此有必要设计一个能够自动清点纸张的装置，来代替人们的这项工作，从而使人们从这项枯燥的工作中解脱出来。二、要求笔尖划过一叠错开的纸的边缘是会产生声音的，通过对这种声音进行分析可以看出，每划过一张纸，都会产生一组声音脉冲。利用单片机对声音脉冲组进

13、行计数，就可以知道划过的纸张的数目。基于以上原理，该装置要满足下述要求：1基本要求（1）数码管或液晶屏显示纸张的数目；（2）误差在5%以内。2发挥部分（1）该装置尽可能的小巧轻便；（2）能够语音播报纸张的数目；（3）能用其他方法实现纸张的自动清点。三、说明（1） 所有的元器件自由选择；（2） 设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。四、评分标准项目基本内容分数设计报告设计报告结构4设计报告格式2设计报告正文14小计20基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项20完成第（3

14、）项（原理正确即可，不必做出实物）15其他5小计50总分120 G 函数信号发生器一、任务设计并制作一台函数信号发生器，在给定12V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波信号源。其系统框图如图1所示。 图1 函数信号发生器方框图二、要求1基本要求（1）函数信号发生器能产生正弦波周期性波形；（2）输出信号频率在100Hz100kHz范围内可调, 输出信号频率稳定度优于10-3；（3）在1kW负载条件下，输出信号的电压峰-峰值Vopp在05V范围内可调；（4）可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值；（5）输出信号波形无明显失真；（6）自制稳压电源。2发挥部分（1） 将输出信号频率范围扩展为

15、100KHz10MHz，输出信号频率可分段调节：在100Hz1kHz范围内步进间隔为1Hz；在1kHz10MHz范围内步进间隔为100Hz。频率值可通过键盘进行设置；（2）在50W负载条件下，输出信号的电压峰-峰值Vopp在05V范围内可调，调节步进间隔为0.1V，输出信号的电压值可通过键盘进行设置； （3）可显示输出信号的波形；使之能产生三角波、锯齿波和方波信号，（4）其他。三、说明（1）设计制作中不能够采用DDS芯片。（2）设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。 四、评分标准项目满分设计报告系

16、统方案10理论分析与计算10电路与程序设计(最好用Multisim软件)20测试方案与测试结果 5设计报告结构及规范性5总分50基本要求部分实际制作完成完成第（1）（2）项20完成第（3）项10完成第（4）项10完成第（5）项5完成第（6）项5发挥部分完成第（1）项20完成第（2）项10完成第（3）项15其他5总分50 H红外莫尔斯密码锁一、任务 设计制作一个基于红外传输的莫尔斯密码锁。先在接收端预置2位BCD密码，发射端通过莫尔斯码输入两位十进制数字密码，经红外调制输出，接收端接收红外信号后解调，若与所设密码一致，则绿色指示灯亮表明处于开锁状态，否则红色指示灯亮表明处于锁定状态。其系统方框图

17、如下：二、要求1基本要求（1）发射端由自制+12V电源供电,接收端由电池供电。（2）该密码锁密码由两位十进制数字组成，密码设定端具有密码设定输入开始和结束按键。密码锁的初始密码由接收端的0和1两个按键以BCD码形式设定，设系统初始密码为11。（3）自制正弦信号发生器，产生的载波频率为40kHz(允许1kHz误差)，通过红外发光管发射。（4）接收端由红外二极管接收红外信号，经过解码，使输出能够正确指示开锁。若使发射端振荡器停振，则接收器输出指示为锁定状态。接收距离大于20cm。2、发挥部分（1）任意预设2位的数字密码，密码设定范围为00-99。由接收端的0和1两个按键以BCD码形式设定，密码设定

18、应具有输入开始和结束按键。（2）发射端密码输入具有输入开始和结束按键。密码锁通过在发射机输入端设置两个按键分别输入莫尔斯电码的点和划来实现两位数字密码的输入。绿色输入指示灯亮表示可开始进行一次1位数字输入，每个数字的输入时间不超过6秒。要求按键自动产生“点”的波形为0.1ms低电平，“划”为0.3ms低电平，一个数字中的点和划间隔为0.2ms高电平；数字之间的间隔为0.4ms高电平。（3）将莫尔斯密码信号对自制40kHz(允许500Hz误差)载波进行ASK调制。可自定义信号传输协议，每帧信号不超过50bit。（4）将已调制的信号通过红外发光管发射。（5）接收端接收红外信号，经放大，可观测经莫尔斯电码调制后的输入波形。（6）接收端接收红外信号后解调，若与所设密码一致，则绿色指示灯亮表明处于开锁状态，否则红色指示灯亮表明处于锁定状态。增加接收距离，要求大于1m。允许三次输入密码测试。（7）其他。三、说明1、红外收发不得使用成品的红外收发模块，只能使用红外收发管。2、发挥部分（2）中莫尔斯密码采用短码形式，密码对应表如下，四、评分标