电子设计竞赛备选题南航.docx
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电子设计竞赛备选题南航
2013南京航空航天大学电子设计竞赛题
参赛说明
1.赛题分为：
初级组（一、二年级）和高级组（三、四年级）两大类。
2.一、二年级学生独立组队可单独按初级组评奖，制作部分主要考察基本要求，也可参加高级组。
3.三、四年级学生的组队参赛，按一般评奖（高级组）基本要求、提高部分一起评分。
不可参加初级组评奖。
4.如果参赛队伍中有高年级和低年级学生混合组队的情况，则按高年级学生参赛（即高级组）处理。
程控音频OCL功率放大器（A题）
（高级组）
一、任务
设计并制作一个功率可程控的、有输出功率显示的OCL音频功率放大器，其结构框图如下图所示。
二、要求
1、基本要求
用分立元件（指后级OCL功率放大部分）制作，供电电源为
（测试时仅提供
电源），输入信号电压幅度为
，测试电阻用8欧纯阻负载，放大器应满足：
（1）失真度
时输出功率
；
（2）频率响应为
；
（3）在输入端交流短路接地，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。
2、发挥部分
（1）在信号源的幅度和频率固定为某一值时，显示的输出功率
与设定功率
的相对误差
；
（2）频率响应为
；
（3）失真度
时输出功率
；
（4）其它
三、评分标准
要求
项目
满分
基本要求
设计总结报告：
方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及相关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析
20
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
20
完成第（4）项
20
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
10
其它
10
总计
120
射频宽带放大器（B题）
（高级组）
一、任务
用指定的2片OPA2695，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Av≥20dB，输入电压有效值Ui≤20mV。
Av在0～20dB范围内可调。
（2）最大输出正弦波电压有效值Uo≥200mV，输出信号波形无明显失真。
（3）放大器BW-3dB的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥20MHz，并要求在1MHz～15MHz频带内增益起伏≤1dB。
（4）放大器的输入阻抗=50Ω，输出阻抗=50Ω。
2．发挥部分
（1）电压增益Av≥60dB，输入电压有效值Ui≤1mV。
Av在0～60dB范围内可调。
（2）在Av≥60dB时，输出端噪声电压的峰峰值Uonpp≤300mV。
（3）放大器BW-3dB的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥100MHz，并要
求在1MHz～80MHz频带内增益起伏≤1dB。
该项目要求在Av≥60dB（或可达到的最高电压增益点），最大输出正弦波电压有效值Uo≥1V，输出信号波形无明显失真条件下测试。
（4）最大输出正弦波电压有效值Uo≥1V，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．作品只能用一块自制的电路板，不得采用多块电路板级联方式。
2．采用可调电阻方式调节增益。
3．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。
4．评测时自备一台220V交流输入的直流稳压电源。
5.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
图2射频宽带放大器幅频特性示意图
要求
项目
满分
基本要求
设计总结报告：
方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及相关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析
20
完成第
（1）项
19
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
16
完成第（4）项
5
发挥部分
完成第
（1）项
18
完成第
（2）项
2
完成第（3）项
16
完成第（4）项
6
其它
8
总计
120
四、评分标准
直流毫伏信号发生器（C题）
（高级组）
一、任务
设计出有一定输出电压范围高精度毫伏信号发生器，并能够检测其输出精度，其系统框图如图1所示。
图1直流毫伏信号发生器系统框图
二、要求
1．基本要求
（1）输出电压：
范围0～＋1V，步进0.5mV；具有输出电压值（测量值）显示功能；由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；
（2）具备485通讯能力，波特率可设置，即4800、9600、19200、38400、56000、57600、115200bps可设置；
（3）能显示设定值与实际值及其误差。
2．发挥部分
（1）输出电压：
范围0～＋2V，步进0.1mV；指定输出范围内任意电压值；
（2）能提高精度模拟J型热电偶分度简表（见附表）输出（输入温度后，自动输出电压值）；
（3）检测部分可单独成为电压测量模块，测量范围、精度参考电压输出部分；
（4）编写功能完备的用于模块测试、设置、读取的上位机程序；
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计报告。
要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。
字数控制在10页之内。
20
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
20
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
15
完成第（4）项
10
总分
120
四、说明：
1、制作时应合理设置测试点，以方便测试。
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。
3、如果发挥部分的（4）项未完成，通讯部分可用串口助手测试，可以自备485转232模块。
4、附表：
非匀速（随机）运动木棒长度计量装置（D题）
（高级组）
一、任务
设计并制作一个非匀速（随机）运动的棒体长度计量装置。
实现单个木棒长度、累计长度和木棒个数的计量、显示和语音播报。
其结构原理如下图所示。
二、要求
1．基本要求
（1）具有非匀速运动木棒单个长度、个数、累计长度的显示功能；
（2）具有运动木棒单个长度、个数、累计长度的语音播报；
（3）长度测量误差≤0.5cm。
（4）具有运动木棒方向显示功能，A端到B端。
并能够换算成公制、英制等功能，如公制应有毫米、厘米、米转换等。
2．发挥部分
（1）具有数据的存储、回放、显示功能；
（2）长度测量误差≤0.2cm；
（3）具有木棒反方向运动从B端到A端的计量功能，实现相应长度、个数扣除；
（4）具有随机长度（不规则断面）扣除功能。
（5）创新性。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计报告。
要求有封面、方案论证、系统结构图、功能模块的电路设计、软件流程图；必要调试说明、作品实现的技术指标、元器件清单及价格表；电路原理图要用Protel软件绘制。
字数控制在10页之内。
20
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项实际制作完成情况（包括工艺结构及经济性）
10
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
10
完成第（5）项
10
总分
120
四、说明
1．棒体采用直径约3厘米的拖布杆制成，长度5～20cm。
2．滑槽采用水平放置，表面光滑，长度约为100cm。
3．单根木棒通过滑槽的时间小于3秒钟。
4．长度计量不容许使用光栅尺。
5.木棒运动方式不允许使用任何电拖动和电牵引装置，可采用弹性绳或弹簧等手动方法驱动木棒。
便携式脉搏测试仪（E题）
（高级组）
一、任务
设计并制作一个便携式人体脉搏测试仪，该测试仪采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。
其系统框图如图1所示，其中A、B为2处信号观测点用于作品评测。
图1脉搏测试仪系统方框图
二、要求
1、基本要求
（1）设计制作光电脉搏探头，发射红外光或红光作为探测信号，照射到指尖等人体组织后，接收其透射或反射信号。
（2）设计制作脉搏信号调理电路与信息处理电路，测量并显示被测人每分钟脉搏次数，以医学仪器产品同时测量值为对照，测量误差不大于±3次。
（3）测试仪必须采用3.6V电池供电，并尽量降低待机电流与工作电流。
作品应留有电池供电电流测试点以便评测时测量功耗。
（4）测试仪能在白天室内日常亮度环境下正常工作。
（5）测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。
2、发挥部分
（1）可预置脉搏次数上下告警门限，当脉搏次数测量值超出告警限时，测试仪告警。
（2）可将测试仪设置为监护状态或回放状态。
在监护状态，测试仪进行定时、连续长时间测量并保存测量数据，在回放状态，回放所保存测量数据。
记录数据时应包括其测量时间。
（3）可在不小于128×64点阵的屏幕上实现光电脉搏信号波形动态显示。
（4）其它。
三、说明
（1）本题只能使用一个控制器，并指定使用LaunchPadMSP430单片机开发板。
（2）不允许使用光电发射接收器一体化成品。
（3）光电脉搏检测的基本原理是：
随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。
当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大，这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。
利用波长600-1000nm的红光或红外发光二极管产生的光线照射到人体的手指尖、耳垂等部位，用装在该部位另一侧或同侧旁边的光电接收管来检测机体组织的透明程度，即可将搏动信息转换成电信号。
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
系统总体方框图
3
理论分析与计算
光电发射接收参数分析与计算
脉搏信号参数分析
信息采样与处理参数分析与计算
波形显示参数分析与计算
6
电路与程序设计
光电转换电路设计
调理电路设计
程序设计
6
测试方案与测试结果
测试方案、条件及仪器
测试结果完整性
测试结果分析
3
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
实际制作
50
发挥
部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
10
其他
10
总分
50
多功能电子万年历（F题）
（初级组）
一、设计任务
用实验室提供的或自主购买的MSP430开发装置，设计一个具有多种功能的电子万年历。
二、要求
1、基本要求
（1）能显示阳历年、月、日、星期、小时、分、秒//十五个数码管
（2）显示模块采用LCD液晶显示，要求能用按键调整时间。
（3）能显示阴历月、日，在显示阴历时间时能标明是否为闰年。
（4）具有定时报警功能，能够进行整点和半点语音报时。
2、选做部分
（1）掉电存储功能，可存储掉电前用户定时设置。
（2）具有日程管理，可以设定指定日期的日程，可以设置日程的提醒时间，并可用语音进行提示。
（3）可以保存30个日程设定，每个日程的提醒采用音乐提醒，至少有5首歌曲进行选择播放，提示音乐具有重复播放功能。
三、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
逻辑控制电路设计
日程设定和日期计算方法
15
电路与程序设计
电路设计
程序设计
10
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
12
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
8
总分
40
基本
要求
基本实现时间显示，时间调整功能以及时间的语音播报，工艺较好
50
提高
部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
总分
30
合计
120
多种功能电路的设计与仿真（G题）
（初级组）
一、任务
用给定的差分放大器INA133，完成多种功能电路的设计并仿真。
二、要求
（1）用给定的差分放大器INA133，构成反相比例放大电路、同相比例放大电路、差分放大电路，推导出输出与输入之间的关系式。
（2）在差分放大器INA133基础上，加入少量元件（电阻、电容、二极管、稳压管、晶体管、场效应管、其他运放等），构成更多的应用电路，合起来不少于15种，越多越好。
（3）选用Multisim、Tina-TI等电子设计仿真软件对
（1）、
（2）的电路（全部或部分）进行仿真，给出仿真结果。
（4）用该器件构成一个二阶常微分方程的求解电路并仿真，给出仿真结果。
（5）根据要求（4）所设计的电路，用实际器件完成电路的制作。
三、说明
（1）设计的电路及仿真结果提交电子版和打印稿，并制作简要PPT；
（2）评审验收采用简要汇报、现场仿真操作；
（3）所设计的电路越多越好，并对电路数量、质量、创意性进行评判。
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