中国矿业大学学电子设计大赛题目.docx
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中国矿业大学学电子设计大赛题目
选题说明：
参赛的同学（高年级本科生和研究生）可以从以下参考题目A~I中挑选任意一道作为选题，一旦选择不可更改。
同时为了鼓励创新，也可以自己另外拟题，并统一定为“G题”。
参考题目和自拟题目分开评奖。
低年级本科组H题（队伍内三人全为大一学年）题目进参赛群下载。
单相正弦波逆变电源（A题）
1、任务
设计并制作输出正弦交流电压Uo有效值为10V、额定输出电流Io有效值为1A的单相逆变电源，负载为阻性；输入直流电压UI=15V。
结构框图如图1所示。
II
I
o
变换
滤波
R
UI
Uo
电路
电路
L
图1
电路结构框图
2、要求
（1）UI=15V、Io=1A条件下，输出电压Uo=10±0.5V，频率fo=50±1Hz，输出正弦波无明显失真。
（25分）
（2）UI=15V、Io=1A条件下，尽量提高逆变电源效率h=Uo×Io。
（20分）
UI×II
（3）UI=15V、Io在0.1~1A范围内变化，负载调整率SI≤1%。
（20分）
（4）输出频率可步进调整，步进值不大于5Hz，频率调整范围不小于20~100Hz。
（15分）
（5）具有输出过流保护功能，Io≥1.5A时动作；且故障排除后能够自动恢复。
（10分）（6）其他发挥。
（10分）
（7）设计报告。
（10分）
项目
主要内容
分数
系统方案
系统结构、方案比较与选择
2
理论分析与计算
关键指标的分析计算、器件选择
2
电路与程序设计
电路设计和参数计算，程序算法设计
4
测试方案与测试结果
测试结果及分析
2
总分
10
3、说明
（1）输入电压由直流稳压电源提供，逆变电源全部电路均由UI供电，不得再使用其他电源；
（2）负载调整率计算方法：
Io=0.2A时输出电压为Uo1，Io=1A时输出电压Uo2，则负载调整率
SI=Uo2-Uo1；
Uo2
（3）注意作品制作工艺，留出电流、电压测试端口。
声波测距仪（B题）
1、任务
设计并制作一个超声波测距仪，原理图如图1所示。
被测物为一块面积大于20cm*15cm的固体板（推荐使用书立）。
超声波测距仪采用单5V电源供电。
2、要求
（1）测量并显示超声波探头到被测物的距离，显示分辨优于5mm。
（10分）
（2）测量距离范围100mm-1300mm，测量误差的绝对值小于5mm。
根据误差和测量范围大小给分。
（55分）
（3）超声波完成一次测量时间小于1s。
（10分）
（4）在不增加误差的前提下尽量减少测量盲区（最大距离和最小距离）。
（15分）
（5）创新与特色。
（10分）
（6）设计报告。
（10分）
3、说明
（1）超声波换能器只能采用两只，一发一收，必须在同一侧。
不可以使用现成模块。
（2）测量距离能适应不同环境条件，保持精度。
（3）超声波测距仪5V单电源供电，如有其他电源要求自行变换。
温度自动控制系统（C题）
一、任务
设计并制作一个温度自动控制系统，控制一封闭盒内的温度（其内空间为100mm×100mm×100mm）。
在盒子左侧面的中间开一个安装半导体致冷器件的窗口（尺寸与致冷器件一致），致冷器件的外侧面涂敷导热硅脂并加散热片,致冷器件的内侧面也允许加散热片,但厚度不能超过20mm；在木盒顶部的中间钻两个小孔，其中一个用于插入温度自动控制单元的温度传感器，另一个用于盒内温度的检测；在木盒右侧面采用透明有机玻璃，以便观察。
其系统的参考结构如图1所示。
图1温度自动控制参考结构图
二、要求
1.基本要求
（1）温度可调节范围为5℃～35℃，最小设定分度为1℃。
（2）具有温度显示功能，分辨率为0.1℃。
（3）当温度达到某一设定值并稳定后，盒内温度的波动控制在±2℃以内。
要求温度调控达到稳定状态时，必须给出声或光提示信号。
（4）当设定的调节温差为15℃时,要求达到稳定状态的调节时间小于等于3分钟，稳定状态下的温度波动在±2℃以内。
2.发挥部分
（1）当温度达到某一设定值并稳定后，盒内温度的波动控制在±1℃以内。
（2）当设定的调节温差为15℃时,尽量减少达到稳定状态的调节时间，并要求超调量不超过3℃，稳定状态下的温度波动在±1℃以内。
（3）能记录并实时显示温度调节过程的曲线,显示的误差绝对值小于2℃。
（4）其他。
三、说明
（1）木盒的材料采用厚度小于10mm的木板。
（2）采用陶瓷平板型半导体致冷器件实现制冷或加热，如果单片功率不够允许多片串联。
（3）盒内温度检测采用具有温度测量功能的数字万用表。
（4）当温度达到稳定状态的提示信号出现后立即检测调控的温度值，每次检测时间延续60s，以记录温度波动的最大值。
（5）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
项目
设计报告
报告要求
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
理论分析与计算
5
电路与程序设计
电路设计
程序结构与设计
6
测试方案与结果
测试方案
测试结果与分析
4
结构及规范性
摘要、设计报告正文的结构及图表规范性
3
小计
20
基本要求
实际制作情况
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
15
小计
50
总分
120
帆板控制系统（D题）
一、任务
设计并制作一个帆板控制系统，通过对风扇转速的控制，调节风力大小，改
变帆板转角θ，如图1所示。
图1帆板控制系统示意图
二、要求
1、基本要求
（1）用手转动帆板时，能够数字显示帆板的转角θ。
显示范围为0~60°，分辨力为2°，绝对误差≤5°。
（2）当间距d=10cm时，通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角θ能够在0~60°范围内变化，并要求实时显示θ。
（3）当间距d=10cm时，通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角θ稳定在45°±5°范围内。
要求控制过程在10秒内完成，实时显示θ，并由声光提示，以便进行测试。
2、发挥部分
（1）当间距d=10cm时，通过键盘设定帆板转角，其范围为0~60°。
要求θ在5秒内达到设定值，并实时显示θ。
最大误差的绝对值不超过5°。
（2）间距d在7~15cm范围内任意选择，通过键盘设定帆板转角，范围为0~60°。
要求θ在5秒内达到设定值，并实时显示θ。
最大误差的绝对值不超过5°。
（3）其他。
三、说明
（1）调速装置自制。
（2）风扇选用台式计算机散热风扇或其他形式的直流供电轴流风扇，但不
能选用带有自动调速功能的风扇。
（3）帆板的材料和厚度自定，固定轴应足够灵活，不阻碍帆板运动。
帆板
形式及具体制作尺寸如图2所示。
四、评分标准
项目
设
计
报
告
报告要点
主要内容
满分
系统方案
风扇控制系统系统总体方案设计
3
理论分析与计算
风扇控制电路角度测量原理
控制算法
5
电路与程序设计
风扇控制电路设计计算
控制算法设计与实现
总体电路图
6
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
4
设计报告结构及规范性
摘要设计报告正文的结构
图标的规范性
2
总分
20
基本
要求
实际制作情况
50
发挥
部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
25
其他
5
总分
50
简易电阻、电容和电感测试仪（E题）
一、任务
设计并制作一台数字显示的电阻器、电容器和电感器参数测试仪。
示意框图如图所示：
二、要求
1．基本要求
①测量范围
电阻：
100Ω至1MΩ
电容：
100pF至10000pF
电感：
100uH至10mH
②测量精度±5%。
③制作四位数码管显示器，显示测量数据，并用发光二极管分别指示所测无件的类别和单位。
2．发挥部分
①扩大测量范围。
②提高测量精度。
③测量量程自动化。
三、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，理论分析算与计算、电路图，测试方法与数据，结果分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第①项
9
完成第②项
9
完成第③项
12
特色与创新
20
高效率音频功率放大器（F题）
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。
20
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。
自选题目（G题）
鼓励创新设计，单独评奖。
作品充分体现创新性、综合性、节能性、高性价比等特点。
低年级组题目（H）（竞赛群文件下载）
Proteus可视化设计（I题）
一、任务
要求参赛队员使用全新的Proteus可视化设计（ProteusVisualDesigner）环境，自拟题目，设计出最具创新性的项目。
二、要求
所拟题目本着创新的原则，运用到Proteus可视化设计流程图编辑器和可视化设计元器件库进行设计；提交的项目必须已经100%完成，同时能够在Proteus上仿真。
比赛设计项目不能在Proteus现有设计示例的基础上设计。
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，测试数据及测试结果分析。
20
实际制作完成情况
50
发挥部分
在完成基本要求的基础上，评审专家组认定题目立意新颖，有特色且完成出色
50
升级会员 