年黑龙江省电子设计大赛题目doc.docx
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年黑龙江省电子设计大赛题目doc
A题:
双相信号发生器(本科组)
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-1SOC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。
A-1
四、评分标准
项目
主要内容
分数
系统方案
比较与选择
4
方案描述
理论分析与计算
频率设置,相位设置
幅度设置、占空比设置
8
正弦波发生
电路与程序设计
可编程逻辑电路
设计
模拟电路
8
报告
程序设计
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
6
测试结果分析
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构
4
图表的规范性
总分
30
完成第
(1)项
10
完成第
(2)项
10
基本
完成第(3)项
8
完成第(4)项
6
要求
完成第(5)项
8
完成第(6)项
8
总分
50
完成第
(1)项
10
完成第
(2)项
10
完成第(3)项
6
发挥
完成第(4)项
8
部分
完成第(5)项
6
完成第(6)项
6
其他
4
总分
50
】
A-2
B题:
通用可变增益放大器(本科组)
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%;
(4)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%;
(5)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10M或50,并有过压保护能力;
(6)放大器输出端阻抗可开关设置为50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50,外接负载50,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。
A-3
四、评分标准
项目
主要内容
系统方案
比较与选择
方案描述
理论分析与计算
程控放大,程控衰减
幅度范围,频段上限
增益范围,零点误差
设计
电路与程序设计
硬件电路原理图
语言程序设计清单
报告
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
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
总分
完成第
(1)项
基本
完成第
(2)项
完成第(3)项
部分
完成第(4)项
完成第(5)项
完成第(6)项
总分
完成第
(1)项
完成第
(2)项
发挥
完成第(3)项
部分
完成第(4)项
完成第(5)项
完成第(6)项
其他
总分
分数
4
10
6
6
4
30
6
18
12
6
5
3
50
10
14
8
6
6
3
3
50
A-4
C题:
水温控制系统(本科组)
一、任务
设计并制作一个水温自动控制系统,控制对象为1升水,容器为搪瓷器皿。
水温可以在一定范围内设定,并能实现在10℃—70℃量程范围内对每一点温度的自动控制,以保持设定的温度基本保持不变。
二、要求
1.基本要求
(1)可键盘设定控制温度值,并能用液晶显示,显示最小区分度为0.1℃;
(2)可以测量并显示水的实际温度。
温度测量误差在±0.5℃内;
(3)水温控制系统应具有全量程(10℃—70℃)内的升温、降温功能(降温可用半导体制冷片、升温用800W以内的电加热器);
(4)在全量程内任意设定一个温度值(例如起始温度±15℃内),控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。
控制的最大动态误差≤±4℃,静态误差≤±1℃,系统达到稳态的时间≤15min(最少两个波动周期)。
2.发挥部分
(1)当设定温度突变(温度变化±20℃)时,控制的最大动态误差≤±2℃,系统达到稳态的时间≤8min(最少两个波动周期);
(2)温度控制的静态误差≤±0.2℃(在最小稳态时间内);
(3)在设定温度发生突变(温度变化±20℃)时,用液晶屏显示水温随时间变化的实时曲线(最少显示两个波动周期);
(4)其他。
三、说明
(1)允许使用单片机最小系统;
(2)升温和降温驱动电路自行设计制作,不允许使用成品模块;
(3)电路制作注意节能低功耗;
(4)为了测试的方便,测量水温时要求在容器内自行给定一个位置,测试时放置玻璃水银温度计,作为标准温度计;
(5)避免测试过程出现烧伤现象,注意做好保护措施。
A-5
四、评分标准
项
目
应包括的主要内容
分数
系统方案
比较与选择
4
方案描述
理论分析与计算
温度控制算法
控制误差
10
温度控制速度
设计
电路与程序设计
电路设计
6
程序设计
报告
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
5
测试结果分析
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构
5
图表的规范性
总分
30
完成第
(1)项
5
基本
完成第
(2)项
5
完成第(3)项
10
要求
完成第(4)项
30
总分
50
完成第
(1)项
20
发挥
完成第
(2)项
10
完成第(3)项
15
部分
其他
5
总分
50
A-6
D题:
自动搬运机器人(本科)
一、任务
设计并制作一个能自动行驶在起始位置与终点库房间的搬运机器人。
允许用玩具汽车改装,可
运用图像、光电、声波、超声波等无线自动导航识别技术,将场地内放置的3个木质正立方体由堆放位置搬运到库房内。
搬运场地面积1.2×1.2米,表面为白色,可贴白纸,终点库房设与地面垂直的╚╝形档板,其长宽高为20×20×10cm,在起始点处有2cm宽的黑线,搬运场地如图所示。
20cm
105
5
20cm
20cm
20cm库区线
起始线
10cm库区线
终点库房U形挡板
120cm
起始位置的方木块
30cm
30cm
120cm
二、要求
1.基本要求
⑴机器人从起始线出发(出发前,机器人任何部分不得超出起跑线,后端不限),自动将木块逐一
运送到库房内(允许倒车)。
运行的时间应力求最短(从合上电源开关开始计时)。
⑵木块运送到达库房时,应能堆放到库房档板20cm线以内;如果不能全部运入库房,记录木块距
离20cm线的最大距离,根据此距离将分档扣分。
A-7
⑶用秒表记录整个搬运时间。
2.发挥部分
⑴自动记录、显示每一次往返的时间(记录显示装置要求安装在机器人上)和总的行驶时间。
⑵木块运送到达终点库房时,应能够整齐排列堆放到库房挡板10cm线以内,3个木块的左右边线
应尽量对齐,记录偏差尺寸。
⑶其它特色与创新。
三、说明
(1)木质正立方体的尺寸为5×5×5cm,误差不得超过-0.1cm,木块间距为5cm。
(2)搬运机器人前端可安装机械手,其形状、功能自定。
搬运木块的方式自定,但不得采用磁铁吸附。
木块上可涂抹颜色或符号,不得安装其他附件。
⑶在木块堆放的起点和库房侧可设有自动无线引导信号源,类型自定(禁用地面引导线)。
(4)应选用能够直角转弯的车辆,车辆启动后不能用人工控制(包括有线和无线遥控)。
四、评分标准
项
目
主要内容
系统方案
实现方法,方案论证
系统设计,结构框图
理论分析与计算
控制方法,理论计算
检测与驱动电路设计
设计
电路与程序设计
总体电路图
报告
软件设计与工作流程图
结果分析
创新发挥,结果分析
设计报告结构
摘要
设计报告结构
及规范性
图表的规范性
总分
放入20cm库区
每块12分
基本
在库区外的最大尺寸
要求
搬运时间
总分
第1项
单次运行时间显示
有
总运行时间显示
有
发挥
第2项
放入10cm库区
每块12分
部分
其他
总分
分数
6
7
7
5
5
30
36
14
50
4
5
36
5
50
A-8
E题:
LED照明用恒流电源变换器(本科组)
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。
I2
工频
U1220VAC隔离
U236VAC
变压器
IO
+
隔离型
LED*10
电源变换器
UO
150~350mADC
-
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32V40V
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=(360.2)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(360.2)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。
A-9
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
设计
报告
基本要求
发挥
部分
项目
主要内容
满分
方案论证
比较与选择,方案描述(含总体框图)
4
电源变换器主回路与器件选择
控制电路或控制程序设计
电路与程序设计
保护电路设计
功率因数校正电路设计
9
自动调光电路设计,开机冲击电流和
EMI
抑制电路设计
恒流控制方法与参数计算
理论分析与计算
隔离变压器的设计、计算
9
提高效率的方法
滤波参数计算
测试方案与测试
测试方案及测试条件
测试结果及其完整性
5
结果
测试结果分析
设计报告结构及
摘要
设计报告正文的结构
3
规范性
图表的规范性
总分
30
完成第
(1)项
6
完成第
(2)项
12
完成第(3)项
12
完成第(4)项
15
完成第(5)项
5
总分
50
完成第
(1)项
8
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
8
完成第(4)项
8
完成第(5)项
6
其他
5
总分
50
A-10
F题:
无线通信信号分析与测量装置(本科组)
一、任务
设计并制作一个能接收、分析、记录和显示无线电信号特征的通信信号分析与测量装置。
其原理示意图如下:
二、要求
1、基本要求
(1)信号分析装置能从高频信号发生器获取信号,并自动扫描、捕捉、分析和识别通信信号,载波工作频率范围:
15MHz~25MHz;
(2)自动测量通信信号的输入信号载波频率,测量值的准确度优于5%;
(3)自动判别射频信号的调制方式:
无调制载波信号、AM、FM、ASK、FSK;
(4)用液晶屏显示
(2)和(3)要求的各项参数;
(5)正常识别条件下,接收机灵敏度≤1mV;
(6)高频放大器输入阻抗为50Ω。
2、发挥部分
(1)装置正常工作时,接收机灵敏度优于100μV,载波频率测量值的准确度优于1%;
(2)具有键控预置和自动扫描测量通信信号功能,并能够存储、查询测量结果(以
时间先后排序,保存不少于5组数据);
(3)设计制作一个中心频率为20MHz的高频功率放大器,与输岀电阻为50Ω、输岀电压VP≤300mV的高频信号发生器组成发射机。
发射机的负载为50Ω鞭状天线,天线长度不大于1m。
要求高频功率放大器的输岀功率≤20mW(在负载电阻50Ω上),效率≥40%,在天线间距离≥1m时能实现与接收机的无线正常通信,能够完成基本要求
(2)和(3);
(4)扩展信号载波频率范围至15MHz~35MHz;
(5)其他。
三、说明
A-11
1.中频频率自选;
2.可选用接收机专用集成电路自行设计与装调,不允许用成品接收机;
3.为便于测量电路的性能指标,应留出相关的测量端口;
4.高频放大器用特性阻抗为50Ω的插座作为信号输入端,高频信号源的输出电阻为50Ω,输出端口为通用标准插座。
测试时需自备,信号源至高频放大器的电缆线及标准
插头(50Ω);
5.AM波调制信号频率0.5~1kHz,调幅度为0.3;FM波调制信号频率0.5~1kHz,最大频偏20kHz;ASK波的码元速率为0.5~1kHz;FSK波的码元速率为0.5~1kHz,两载频差为0.1MHz;
6.测试前应完成整机调整,测试中不允许对整机进行任何手动调节以及软件更改。
分析与识别结果应在显示屏上正确显示。
四、评分标准
项
目
满分
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
30
基本要求
数据及测试结果分析
实际完成情况
50
完成第
(1)项
6
完成第
(2)项
10
完成第(3)项
20
发挥部分
8
完成第(4)项
完成第(5)项
6
合计
50
A-12
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