电子设计大赛试题

1、 参赛注意事项(1)2013年4月12日8:00竞赛正式开始。(2) 本次比赛不设组别，各年级选用同一套试题比赛。(3)参赛队认真填写登记表内容，填写好的登记表交至无线电小组暂时保存。(4)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）。(5)每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。(6)2014年4月27日20:00竞赛结束,4月28日进行设计答辩。A题：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

2、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0359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

3、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0359.9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

4、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。四、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4理论分析与计算频率设置，相位设置幅度设置、占空比设置正弦波发生8电路与程序设计可编程逻辑电路模拟电路 程序设计8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6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4总分30基本要求完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项8完成第（4）项6完成第（5）项8完成第（6）项8总分50发挥部分完成第（1

5、）项4完成第（2）项4完成第（3）项3完成第（4）项3完成第（5）项2完成第（6）项2其他2总分20B题：频率特性测试仪一、任务设计制作一个频率特性测试仪。二、要求1、基本指标：1.1扫频信号源(1) 中心频率范围：1KHz10MHz(2) 频率分辨率：1 Hz(3) 扫频宽度：从1KHz5MHz，按1·2·5步进(4) 输出幅度：100mV1V(有效值, 在50负载上)(5) 输出阻抗：50(6) 扫频时间：0.5s20s，按1·2·5步进1.2接收机(7) 最大输入电压：1V(有效值, 在50负载上)(8) 测量方式：线性或对数(9) 对数动态范围：

6、60dB(10) 线性测量范围：1mV1V(有效值)(11) 显示器：双踪示波器或自制显示器（LCD等）2、附加指标2.1增加频率标记功能通过可动标记显示屏幕上任意一点的频率值和幅度值2.2增加相频测量功能(1) 测量频率范围：1KHz100KHz(2) 相位测量精度：3°注:被测网络：450 KHz陶瓷带通滤波器（学校组委会提供）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5理论分析与计算扫频信号源计算方法对数放大器设计方法频率标记设计方法相频测量原理10电路与程序设计电路设计程序设计5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5设计报告结构及规

7、范性摘要设计报告正文的结构图表的规范性5总分30基本制作完成扫频信号产生功能10完成接收机功能10完成显示器功能10完成实验测试10总分40操作指标测试完成第（1）项2完成第（2）项2完成第（3）项2完成第（4,5）项2完成第（6）项2完成第（7）项2完成第（8）项2完成第（9）项2完成第（10）项4总分20附加制作完成频率标记功能5完成相频测量功能5总分10满分100C题：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

8、性，且输出电流IO可在150mA350mA范围内可调； （2）电压调整率Su1%：负载为10个LED，调整U1，使U2在32V40V范围内变化时，IO变化不超过±1%；（3）负载调整率SL1%：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

9、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

10、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。4. 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。四、评分标准项 目主要内容满 分设计报告方案论证比较与选择，方案描述（含总体框图）4电路与程序设计电源变换器主回路与器件选择控制电路或控制程序设计保护电路设计功率因数校正电路设计自动调光电路设计，开机冲击电流和EMI抑制电路设计9理论分析与计算恒流控制

11、方法与参数计算隔离变压器的设计、计算提高效率的方法滤波参数计算9测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果及其完整性测试结果分析5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3总分30基本要求完成第（1）项15完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10完成第（5）项5总分50发挥部分完成第（1）项5完成第（2）项5完成第（3）项5完成第（4）项3完成第（5）项2其他1总分20D题：乒乓球升降高度自动控制装置一、任务 设计并制作一套乒乓球升降高度自动控制装置，整套装置由乒乓球升降高度设置和显示单元A和乒乓球升降高度控制单元B构成，要求A和B均具有无线收发功能，A与B之间必

12、须采用无线通讯方式，通讯载体不限。整个装置结构如下图所示：单元A设定与显示装置单元B乒乓球升降高度控制装置 乒乓球升降高度控制系统示意图二、要求要求在单元A上能设定乒乓球升降高度、停留时间、动作次序等，并能将控制信息以无线方式发送给信号接收控制器,并能够实时显示乒乓球高度及其误差信息以及动作状态等；乒乓球在升降控制过程中不能进行任何的人工干预。1.基本要求 （1）在单元A上可任意设定乒乓球的各种控制任务，并能够实时显示乒乓球所在高度以及计时功能等，具有无线传输功能；每次稳定时有明显的声或光的提示。（2）利用气体将乒乓球（标准白色）向上吹起，装置能控制乒乓球离开喷口在任意的高度上稳住，从开始启动

13、到稳定，时间不超过30秒，乒乓球稳定时上下起伏波动应在±1cm以内，稳定时间不小于10秒（以乒乓球底端为基准测量点）；能稳定地回到起点，要求应无弹跳现象；（3）能控制乒乓球在管道中做以下要求的连续运动；装置启动后，5秒以内把乒乓球从0点吹到20cm处稳定10秒;向下移动到5cm处，稳定5秒;再向上移动到30cm处，稳定5秒;回到20cm处，稳定10秒；从20cm处平稳的回到起点。完成规定动作-整个时间不超过90秒，要求各处误差均在±1cm以内。2.发挥部分 （1）能够实时准确显示稳定时的误差。（2）现场由测评专家给定两个位置参数，要求分别能在10秒之内到达指定位置，要求各处

14、误差均在±1cm以内；并能够实现两个位置之间连续的起伏运动（在两个端点不必再过多停留）；（3）速度可控：上一项测试中最后的连续起伏运动，可以看到明显的周期变化（周期时间的变化不小于50%），要求各处误差均在±1cm以内；（4）更换乒乓球（白色外表，与原有小球体积相同，但重量是原来乒乓球的510倍），继续完成发挥（2）中的任务，要求各处误差均在±2cm以内。（5）其它。三、说明（1）乒乓球升降控制管的材料不做限制，可以自行选择，要求能直观观察到乒乓球升降过程，便于竞赛裁判观测和记录，升降控制管的长度限定不能大于500mm，测评时乒乓球升降高度控制在50300mm之间

15、的任意位置，升降高度标尺绘制以mm为单位，可以采用成品不锈钢板尺。整个装置的结构可参考上面的示意图设计，具体结构由参赛队自行设计确定；（2）乒乓球升降位置检测装置的安装方式与检测方法由参赛队自行确定，在竞赛开始前可以手动设定，在测试进行过程中不允许做任何改动和调整；（3）乒乓球的升降高度均以乒乓球的底面作为测量基准。无线发送信息格式与载体不做限制，由参赛队自行确定； （4）单元A不能使用已成套的设备，必须由竞赛队独立开发设计，元器件规格与型号不做限定；（5）控制装置外形尺寸要求：不能大于规定尺寸（长400mm、宽400mm、高600 mm）。四、评分标准 项目内 容得 分设计报告方案比较与论证

16、：方案描述、比较与论证5理论分析与设计：单元设计、系统设计5电路图和设计文件：完整性、规范性5测试数据与分析：系统测试、结果分析5分项满分值合计20基本要求实际完成情况 （1）10实际完成情况 （2）15实际完成情况 （3）25分项满分值合计50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分项满分值合计50总分100E题：小车跟踪与导航系统一、任务设计并制作小车跟踪与导航系统系统。如图1所示，小车行走区域4m*5m，小车尺寸20cm*15cm左右，小车系统由两节9V电池提供。图1 系统结构图二、要求*报告中要求有关于时间分辨率和定位精度的误差分析1基本要求（1）小车在椭圆形轨道上以0.3m