电设校内赛暨国防科大邀请赛题目.docx
《电设校内赛暨国防科大邀请赛题目.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电设校内赛暨国防科大邀请赛题目.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电设校内赛暨国防科大邀请赛题目
军地院校大学生电子设计制作
邀请赛题目
校内赛时间定为3月26日四月底（具体上交时间地点另行通知）。
5月4日优秀作品将送往国防科大参加邀请赛，5月5日上午8:
00—11:
00作品验收，验收地点为国防科技大学三号院305北楼6楼，同时每组上交一份打印版设计报告。
选题信息表格式：
序号
姓名
学校
分工
联系电话
选题
1
张三
湖南大学
A题：
xxxxxxxxxxxxx
李四
中南大学
王五
湖南大学
2
3
注：
该表格以学校为单位填好后提交，组数不够的可自行添加。
A题简易数字频率计
一、任务
设计并制作一台数字显示的简易频率计。
二、要求
1．基本要求
（1）频率测量
a．测量范围信号：
方波、正弦波；幅度：
0.5V～5V；频率：
1Hz～1MHz
b．测量误差≤0.1%
（2）周期测量
a．测量范围信号：
方波、正弦波；幅度：
0.5V～5V；频率：
1Hz～1MHz
b．测量误差≤0.1%
（3）脉冲宽度、幅度测量
a．测量范围信号：
脉冲波；幅度：
0.5V～5V；脉冲宽度≥100μs
b．测量误差≤1%
（4）相位差测量（2008级必做）
a．测量正弦信号的量程：
0～360°；测量准确度：
2°；分辨率：
1°。
b．信号频率范围：
10Hz～100kHz；信号幅度范围：
0.5V～5V。
（5）显示器
十进制数字显示，测量闸门时间1～10秒连续可调（步长1秒），对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示，也可附加其他指示。
（6）具有自校功能，时标信号频率为1MHz。
2．发挥部分
（1）扩展频率测量范围为0.1Hz～10MHz（信号幅度0.5V～5V），测量误差降低为0.01%（最大闸门时间≤10s）。
（2）测量并显示周期脉冲信号（幅度0.5V～5V、频率1Hz～1kHz）的占空比，占空比变化范围为10%～90%，测量误差≤1%。
（3）在1Hz～1MHz范围内及测量误差≤1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。
三、说明
1.频率、周期测量单元不允许采用专用频率计模板。
2．自制用于相位测量的相移电路。
相位差实际的测量范围应达到：
[0+2f×10-5]°～[360-2f×10-5]°，式中：
f为被测信号频率（单位为Hz）。
3．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可用附件给出。
4.测频、测相位等推荐采用FPGA。
本题推荐使用“FPGA+单片机”结合的方案。
四、评分标准
项目
得分
基本要求
设计与总结报告：
方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项、完成第
（2）项
20
完成第（3）项
20
特色与创新
10
B题高效率音频功率放大器
一、任务
设计并制作一个高效率音频功率放大器及其参数的测量、显示装置。
功率放大器的电源电压为+5V（电路其他部分的电源电压不限），负载为8Ω电阻。
二、要求
1．基本要求
（1）功率放大器
a．3dB通频带为300Hz～3400Hz，输出正弦信号无明显失真。
b．最大不失真输出功率≥1W。
c．输入阻抗>10k，电压放大倍数1～20连续可调。
d．低频噪声电压（20kHz以下）≤10mv，在电压放大倍数为10，输入端对地交流短路时测量。
e．在输出功率500mW时测量的功率放大器效率（输出功率/放大器总功耗）≥50%。
（2）设计并制作一个放大倍数为1的信号变换电路，将功率放大器双端输出的信号转换为单端输出，经RC滤波供外接测试仪表用，如图1所示。
图1中，高效率功率放大器组成框图可参见本题第四项“说明”。
（3）设计并制作一个测量放大器输出功率的装置，要求具有3位数字显示，精度优于5%。
2．发挥部分
（1）3dB通频带扩展至300Hz～20kHz。
（2）输出功率保持为200mW，尽量提高放大器效率。
（3）输出功率保持为200mW，尽量降低放大器电源电压。
（4）增加输出短路保护功能。
（5）其它。
三、评分标准
项目
满分
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
50
发挥部分
完成第
（1）项
6
完成第
（2）项
25
完成第（3）项
4
完成第（4）项
5
完成第（5）项
10
四、说明
1．采用开关方式实现低频功率放大（即D类放大）是提高效率的主要途径之一，D类放大原理框图如图2。
本设计中如果采用D类放大方式，不允许使用D类功率放大集成电路。
2．效率计算中的放大器总功耗是指功率放大器部分的总电流乘以供电电压（+5V），不包括“基本要求”中第
（2）、（3）项涉及的电路部分功耗。
制作时要注意便于效率测试。
3．在整个测试过程中，要求输出波形无明显失真。
C题开关稳压电源
一、任务
设计并制作如图1所示的开关稳压电源。
图1电源框图
二、要求
在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：
1．基本要求
（1）输出电压UO可调范围：
30V～36V；
（2）最大输出电流IOmax：
1.5A；
（3）U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=1.5A）；
（4）IO从0变到1.5A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）；
（5）输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=1.5A）；
（6）DC-DC变换器的效率
≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=1.5A）；
（7）具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.0A±0.2A；
2．发挥部分
（1）进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=1.5A）；
（2）进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）；
（3）进一步提高效率，使
≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=1.5A）；
（4）排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；
（5）能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。
（6）其他。
三、说明
（1）DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。
（2）U2可通过交流调压器改变U1来调整。
DC-DC变换器（含控制电路）只能由UIN端口供电，不得另加辅助电源。
（3）本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于20MHz模拟示波器（AC耦合、扫描速度20ms/div）测量UOPP。
（4）本题中电压调整率SU指U2在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率；负载调整率SI指IO在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率；DC-DC变换器效率=PO/PIN，其中PO＝UOIO，PIN＝UINIIN。
（5）电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）。
（6）制作时应考虑方便测试，合理设置测试点（参考图1）。
（7）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。
（8）推荐学习DSP，为以后竞赛电源类题目等打好基础。
用CS5171或CS5173。
实用电路图如下（调节R2和R3的比例就可以调节输出电压）——
四、评分标准
项目
应包括的主要内容或考核要点
满分
设计
报告
方案论证
DC-DC主回路拓扑；控制方法及实现方案；提高效率的方法及实现方案
8
电路设计
与参数计算
主回路器件的选择及参数计算；控制电路设计与参数计算；效率的分析及计算；保护电路设计与参数计算；数字设定及显示电路的设计
20
测试方法与数据
测试方法；测试仪器；测试数据
（着重考查方法和仪器选择的正确性以及数据是否全面、准确）
10
测试结果分析
与设计指标进行比较，分析产生偏差的原因，并提出改进方法
5
电路图及设计文件
重点考查完整性、规范性
7
总分
50
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
10
完成第（3）项
15
完成第（4）项
4
完成第（5）项
6
其他
5
总分
50
D题自动往返电动小汽车
一、任务
设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽车。
允许用玩具汽车改装，但不能用人工遥控（包括有线和无线遥控）。
跑道宽度0.5m，表面贴有白纸，两侧有挡板，挡板与地面垂直，其高度不低于20cm。
在跑道的B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽的黑线，各段的长度如图1所示。
二、要求
1．基本要求
（1）车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线），到达终点线后停留10秒，然后自动返回起跑线（允许倒车返回）。
往返一次的时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）。
（2）到达终点线和返回起跑线时，停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差的测量值）。
（3）D～E间为限速区，车辆往返均要求以低速通过，通过时间不得少于8秒，但不允许在限速区内停车。
2．发挥部分
（1）自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）。
（2）自动记录、显示行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）。
（3）其它特色与创新。
三、评分标准
项目与指标
满分
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
50
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
25
完成第（3）项
10
四、说明
（1）不允许在跑道内外区域另外设置任何标志或检测装置。
（2）车辆（含在车体上附加的任何装置）外围尺寸的限制：
长度≤35cm，宽度≤15cm。
（3）必须在车身顶部明显标出车辆中心点位置，即横向与纵向两条中心线的交点。
（4）小车在行进途中禁止触碰挡板，每触碰一次总分扣3分。
（5）小车在途中持续停车时间不得超过5秒，若超过5秒仍能继续参加比赛则每次总分扣5分，如不能继续比赛则取消比赛资格。
E题无线识别装置
一、任务
设计制作一套无线识别装置。
该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图1。
阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。
图1无线识别装置方框图
装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。
不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。
装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。
线圈直径为6.6±0.5cm（可用直径6.6cm左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。
线圈间的介质为空气。
两个耦合线圈最接近部分的间距定义为D。
阅读器、应答器不得使用其他耦合方式。
二、要求
1．基本要求
（1）应答器采用两节1.5V干电池供电，阅读器用外接单电源供电。
阅读器采用发光二极管显示识别结果，能在D尽可能大的情况下，识别应答器的有无。
识别正确率≥80%，识别时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。
（2）应答器增加编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。
阅读器能正确识别并显示应答器的预置编码。
显示正确率≥80%，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。
2．发挥部分
（1）应答器所需电源能量全部从耦合线圈获得（通过对耦合到的信号进行整流滤波得到能量），不允许使用电池及内部含有电池的集成电路。
阅读器能正确读出并显示应答器上预置的四位二进制编码。
显示正确率≥80%，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。
（2）阅读器采用单电源供电，在识别状态时，电源供给功率≤2W。
在显示编码正确率≥80%、响应时间≤5秒的条件下，尽可能增加耦合线圈间距D。
（3）应答器增加信息存储功能，其存储容量大于等于两个四位二进制数。
装置断电后，应答器存储的信息不丢失。
无线识别装置具有在阅读器端写入、读出应答器存储信息的功能。
（4）其他。
三、说明
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、重要的源程序用附件给出。
四、评分标准
设计报告
项目
主要内容
满分
系统方案
无线识别装置总体方案设计
6
理论分析与计算
耦合线圈的匹配理论
阅读器发射电路分析
阅读器接收电路分析
9
电路与程序设计
阅读器电路设计计算
应答器电路设计计算
总体电路图
识别装置工作流程图
19
测试方案与测试结果
调试方法与仪器
测试数据完整性
测试结果分析
8
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
50
基本要求
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项
21
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
5
其他
4
总分
50
升级会员 