大学生电子设计竞赛命题组分析内部资料不得外传.docx

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大学生电子设计竞赛命题组分析内部资料不得外传

（内部资料，不得外传）

2011年全国大学生电子设计竞赛

1.赛题要求和分类

1.1赛题要求

在“全国大学生电子设计竞赛组委会官方网站”所公布的“全国大学生电子设计竞赛章程”、“关于组织2011年全国大学生电子设计竞赛的通知”和“2011年全国大学生电子设计竞赛命题原则及征题要求”中可以看到：

（1）命题范围

应以电子技术（包括模拟和数字电路）应用设计为主要内容。

可以涉及模-数混合电路、单片机、嵌入式系统、DSP、可编程器件、EDA软件的应用。

题目包括“理论设计”和“实际制作与调试”两部分。

竞赛题目应具有实际意义和应用背景，并考虑到目前教学基本内容和新技术应用趋势。

（2）命题要求

竞赛题目应能测试学生运用基础知识的能力、实际设计能力和独立工作能力。

题目原则上应包括基本要求部分和发挥部分，从而使绝大多数参赛学生既能在规定时间内完成基本要求部分的设计工作，又能便于优秀学生有发挥与创新的余地。

命题应充分考虑到竞赛评审的操作性。

（3）题目类型

①综合题。

综合题应涵盖模-数混合电路，可涉及单片机和可编程逻辑器件的应用，并尽可能适合不同类型学校和专业的学生选用；

②专业题。

专业题是侧重于某一专业（如计算机、通信、自控、电子技术应用等）的题目；

③电路题。

电路题是侧重于模拟电路、数字电路、电力电子线路等的题目；

④新型器件和集成电路应用题。

新型器件和集成电路应用题侧重于新型器件的应用、新型集成电路的应用；

⑤电子产品和仪器初步设计题。

常用电子产品和电子仪器初步设计的题目侧重于某一产品的初步设计。

不同类型的题目之间，在难易程度上允许有差别。

1.2历届竞赛已经出现过的赛题分类

全国大学生电子设计竞赛从1994年的首届试点到2009年已经成功地举办了9届。

从9届电子设计竞赛的赛题来看，53个赛题可以归纳成7类，即：

（1）电源类：

（7题）简易数控直流电源（第一届），直流稳压电源（第二届）等。

（2）信号源类：

（5题）实用信号源的设计和制作（第二届），波形发生器（第五届），电压控制LC振荡器（A题）（第六届）等。

（3）高频无线电类：

（7题）简易无线电遥控系统（第二届），调幅广播收音机（第三届），短波调频接收机（第四届），调频收音机（第五届）等。

（4）放大器类：

（9题）实用低频功率放大器（第二届），高效率音频功率放大器（第五届），宽带放大器（B题）（第六届）等。

（5）仪器仪表类：

（12题）简易电阻、电容和电感测试仪（第二届），简易数字频率计（第三届），频率特性测试仪（第四届），数字式工频有效值多用表（第四届），简易数字存储示波器（第五届），低频数字式相位测量仪（C题）（第六届），简易逻辑分析仪（D题）（第六届）等。

（6）数据采集与处理类：

（4题）多路数据采集系统（第一届），数字化语音存储与回放系统（第四届），数据采集与传输系统（第五届）等。

（7）控制类：

（9题）水温控制系统（第三届），自动往返电动小汽车（第五届）；简易智能电动车（E题）（第六届）；液体点滴速度监控装置（F题）（第六届）等。

从以上赛题可见，试题具有实用性强、综合性强、技术水平发挥余地大的特点。

涉及到的电子信息类专业的课程有：

低频电路、高频电路、数字电路、微机原理、电子测量、单片机、可编程逻辑器件、EDA设计等；实践性教学环节有：

电子线路实验课、微机原理实验课、课程设计、生产实习等；可选用的器件有：

晶体管、集成电路、大规模集成电路、单片机、可编程逻辑器件等；设计手段必须采用现代电子设计方法与开发工具，如VHDL语言、XilinxFoundationSeriesEDA工具、单片机编程器等。

不难看出，电子设计竞赛的试题既反映了电子技术的先进水平，又引导高校在教学改革中应注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力。

表1历届竞赛已经出现过的赛题

赛题类型

题目

电源类赛题（7题）

简易数控直流电源（1994年A题）

直流稳压电源（1997年A题）

数控直流电流源（2005年F题）

三相正弦波变频电源（2005年G题）

开关稳压电源（2007年本科组E题）

光伏并网发电模拟装置（2009年A题）

电能搜集充电器（2009年E题）

信号源类赛题（5题）

实用信号源的设计和制作（1995年B题）

波形发生器（2001年A题）

电压控制LC振荡器（2003年A题）

正弦信号发生器（2005年第七届A题）

信号发生器（2007年H题高职高专组）

高频无线电类赛题（7题）

简易无线电遥控系统（1995年C题）

调幅广播收音机（1997年D题）

短波调频接收机（1999年D题）

调频收音机（2001年F题）

单工无线呼叫系统（2005年D题）

无线识别装置（2007年B题本科组）

无线环境监测模拟装置（2009年D题）

放大器类赛题（9题）

实用低频功率放大器（1995年A题）

测量放大器（1999年A题）

高效率音频功率放大器（2001年D题）

宽带放大器（2003年B题）

程控滤波器（2007年D题本科组）

可控放大器（2007年I题高职高专组）

数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）

低频功率放大器（2009年G题高职高专组）

宽带直流放大器（2009年C题）

仪器仪表类赛题（12题）

简易电阻、电容和电感测试仪（1995年D题）

简易数字频率计（1997年B题）

数字式工频有效值多用表（1999年B题）

频率特性测试仪（1999年C题）

简易数字存储示波器（2001年B题）

低频数字式相位测量仪（2003年C题）

简易逻辑分析仪（2003年D题）

集成运放参数测试仪（2005年B题）

简易频谱分析仪（2005年C题）

音频信号分析仪（2007年A题本科组）

数字示波器（2007年C题本科组）

积分式直流数字电压表（2007年G题高职高专组）

数据采集与处理类赛题（4题）

多路数据采集系统（1994年B题）

数字化语音存储与回放系统（1999年E题）

数据采集与传输系统（2001年E题）

LED点阵书写显示屏（2009年H题高职高专组）

控制类赛题（9题）

水温控制系统（1997年C题）

自动往返电动小汽车（2001年C题）

简易智能电动车（2003年E题）

液体点滴速度监控装置（2003年F题）

悬挂运动控制系统（2005年E题）

电动车跷跷板（2007年F题本科组）

电动车跷跷板（2007年J题高职高专组）

声音引导系统（2009年B题）

模拟路灯控制系统（2009年I题高职高专组）

2.各类赛题的主要特点、主要知识点和一些建议

2.1“放大器类”赛题

2.1.1“放大器类赛题”历届都有

在9届电子设计竞赛中，“放大器类赛题”除了1994年外，其它每届都有，共有9题：

①实用低频功率放大器（1995年A题）；②测量放大器（1999年A题）；③高效率音频功率放大器（2001年D题）；④宽带放大器（2003年B题）；⑤程控滤波器（2007年D题本科组）；⑥可控放大器（2007年I题高职高专组）；⑦宽带直流放大器（2009年C题）；⑧数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）；⑨低频功率放大器（2009年G题）。

其中：

与音频功率放大器有关的有4题。

与宽带放大器有关的有2题。

与直流、低频放大器有关的有3题。

比较历届赛题可以看到，“放大器类”赛题的要求是越来越高，如：

在“程控滤波器（2007年D题本科组）”中要求放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为10mV。

制作“简易幅频特性测试仪”，其扫频输出信号的频率变化范围是100Hz～200kHz，频率步进10kHz。

在“数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）”中要求：

当输入正弦信号vi电压有效值为5mV、功率放大器接8电阻负载（一端接地）时，要求输出功率≥10W。

功率放大电路的-3dB通频带为20Hz～20kHz。

功率放大电路的效率≥60％。

宽带放大器（2003年B题）”中要求3dB通频带10kHz～6MHz，最大增益≥58dB（3dB通频带10kHz～6MHz，最大输出电压有效值≥6V，数字显示输出正弦电压有效值。

“宽带直流放大器（2009年C题）”中要求最大电压增益AV≥60dB，输入电压有效值Vi≤10mV。

放大器的输入电阻≥50，3dB通频带0～10MHz；负载电阻（50±2），最大输出电压正弦波有效值Vo≥10V。

注意：

放大器同时也是各赛题中一个必不可少的组成部分。

2.1.2常用的一些放大器（包含OP）芯片

历届的“放大器类赛题”（包括其他赛题）中使用到的一些放大器（包含OP）芯片有：

AD526精确程控放大器ADI公司，

AD603，低噪声、90MHz可变增益放大器.，ADI公司，

AD605双通道、低噪声、单电源可变增益放大器，ADI公司，

AD620低漂移、低功耗仪表放大器，增益设置范围1～10000ADI公司，

AD783，采样保持电路，ADI公司，

AD811高性能视频运算放大器（电流反馈型宽带运放），ADI公司，

AD818高速低噪声电压反馈型运放，ADI公司，

AD8011300MHz、1mA电流反馈放大器，ADI公司，

AD8056双路、低成本、300MHz电压反馈型放大器ADI公司，

AD8564，四路7ns单电源高速比较器，ADI公司，

AC524/AC5255~500MHz级联放大器，teledyne公司，www.teledyne-

BUF634，250mA高速缓冲器，TI公司，

CA3140单运算直流放大器，IntersilCorporation，

HFA1100850MHz、低失真电流反馈放大器，IntersilCorporation，

INA118精密低功耗仪表放大器，TI公司，

LF356JFET输入运算放大器，NationalSemiconductorCorpora，

LM311具有选通信号的差动比较器，NationalSemiconductorCorpora，

LF356，JFET输入运算放大器，NationalSemiconductorCorpora，

LM393电压比较器，NationalSemiconductorCorpora，

LM7171高速电压反馈运算放大器，NationalSemiconductorCorpora，

LM358/LM158/LM258/LM2904双运算放大器，NationalSemiconductorCorpora，

LM2902,LM324/LM324A,LM224/LM224A四运算放大器，NationalSemiconductorCorpora，

LT12101.1A，35MHz电流反馈放大器，linear公司，

MAX4256，UCSP封装、单电源、低噪声、低失真、满摆幅运算放大器，Maxim公司，www.maxim-

MAX912,MAX913单/双路、超高速、低功耗、精密的TTL比较器，Maxim公司，www.maxim-

MAX477，300MHz、高速运算放大器，Maxim公司，www.maxim-

MAX427/MAX437低噪声、高精度运算放大器，Maxim公司www.maxim-

MAX900高速、低功耗、电压比较器，Maxim公司www.maxim-

NE5532双路低噪声高速音频运算放大器，TI公司，

NE5534低噪声高速音频运算放大器，TI公司，

OP27低噪声、精密运算放大器ADI公司，

OP37低噪声、精密运算放大器ADI公司，

OPA637，精密、高速、低漂移、高增益放大器，TI公司，

OPA637，精密、高速、低漂移高增益放大器，TI公司，

OPA642高速低噪声电压反馈型运放，TI公司，

OPA690，宽带50MHz、电压反馈运算放大器，TI公司，

OPA690高速、电压反馈型运放（大于等于50MHz），TI公司，

PGA202KP，数字可编程仪表放大器，TI公司，

THS3091单路高压低失真电流反馈运算放大器，TI公司，

THS3092高压低失真电流反馈运算放大器，TI公司，

TL084，JFET输入运算放大器，TI公司，

µA741标准线性放大器，TI公司，

以上各放大器IC和OP的更多资料，可以登录有关网站查询得到（以运算放大器的型号为关键词）。

2.1.3建议

（1）主攻“放大器类”赛题方向的同学在训练过程中，以历届赛题为基础，完成相关模块的设计制作，以备竞赛需要。

放大器原理简单，制作困难，电源、屏蔽、PCB设计等都有要求，处理不当，就会引起自激振荡。

（2）主攻“放大器类”赛题方向的同学还应该注意与放大器特性和指标参数测试有关的仪器仪表的设计与制作。

一些赛题会包含这方面的内容，如2007年D题程控滤波器。

（3）主攻其他方向的同学，也应注意信号处理放大器的设计与制作。

2.2“高频无线电类”赛题

2.2.1“高频无线电类赛题”每届都有

在9届电子设计竞赛中，“高频无线电类赛题”除了1994年外，每届都有：

●简易无线电遥控系统（1995年C题）

●调幅广播收音机（1997年D题）

●短波调频接收机（1999年D题）

●调频收音机（2001年F题）

●电压控制LC振荡器（2003年A题）（该题也可以划在信号源类）

●单工无线呼叫系统（2005年D题）

●无线识别装置（2007年B题本科组）

●无线环境监测模拟装置（2009年D题本科组）

赛题的频率范围：

几MHz~40MHz

注意：

制作“高频无线电类”赛题通常是不允许采用现成的RF模块的。

2.2.2历届“高频无线电类”赛题的主要知识点

从最近几届的赛题来看，主攻“高频无线电类”赛题方向的同学除了需要掌握模拟电路、数字电路、单片机电路和电子测量电路的知识外，还需要了解：

●RF（射频）接收电路设计与制作

●RF（射频）发射电路设计与制作

●RF（射频）小信号放大器电路设计与制作

●RF（射频）功率放大器（A~E类）电路设计与制作

●RF（射频）信号检测电路设计与制作

●LC振荡器电路设计与制作

●VCO（压控振荡器）电路设计与制作

●PLL（锁相环）电路设计与制作

●FM调制与解调电路设计与制作

●ASK调制与解调电路设计与制作

●FSK调制与解调电路设计与制作

●电路之间的阻抗匹配设计与制作

●天线阻抗匹配的设计与制作

●电感线圈的设计与制作

●RF电路的PCB设计与制作

2.2.3建议：

“高频无线电类”赛题中所涉及到的一些知识点，对有些专业的同学来讲，在专业课程中是没有的，需要自己去搞清楚。

这一点很重要。

理论用来指导行动。

没有理论基础，盲人摸象，行动一定会有困难。

另外，“高频无线电类”赛题的实践性要求很强，例如电感线圈的位置、线圈之间的间距、PCB的导线长短等都会对电路参数带来影响。

站在岸上是学不会游泳的。

制作“高频无线电类”赛题作品，实践经验很重要。

建议从简单的基本的高频无线电类电路做起，如简单的无线电收发电路、PLL-VCO电路等，通过一些作品的制作和训练，找到感觉，积累实践经验。

2.3“仪器仪表类”赛题

2.3.1“仪器仪表类”赛题是电子设计竞赛中出现的最多类型的赛题

在9届电子设计竞赛中，“仪器仪表类赛题”除了1994年和2009年外，其它每届都有，共有12题：

简易电阻、电容和电感测试仪（1995年D题）；简易数字频率计（1997年B题）；数字式工频有效值多用表（1999年B题）；频率特性测试仪（1999年C题）；简易数字存储示波器（2001年B题）；低频数字式相位测量仪（2003年C题）；简易逻辑分析仪（2003年D题）；集成运放参数测试仪（2005年B题）；简易频谱分析仪（2005年C题）；音频信号分析仪（2007年A题本科组）；数字示波器（2007年C题本科组）；积分式直流数字电压表（2007年G题高职高专组）。

如果将信号源类赛题（4题）也包括进来，如实用信号源的设计和制作（1995年B题）；波形发生器（2001年A题）；正弦信号发生器（2005年第七届A题）；信号发生器（2007年H题高职高专组）。

仪器仪表类赛题是电子设计竞赛中出现的最多类型的赛题。

2.3.2历届“仪器仪表类”赛题的主要知识点

从历届的赛题来看，主攻“仪器仪表类”赛题方向的同学需要了解和掌握：

（1）目前已经出现过的赛题，基本上在实验室都可以看到和用到的，赛题的基本工作原理与测量和测试方法，这一方面的知识可以从产品说明书和使用手册中获得。

（2）注意同一类型的仪器仪表，其工作原理与测量和测试方法可能不同，例如电压的测量低频交流电压和高频交流电压测量的方法就完全不同；例如频率、周期的测量等。

选择合适的工作原理与测量和测试方法是赛题能否制作成功和获得好的竞赛成绩的关键。

（3）赛题中涉及到的一些基本电路有：

输入电路：

分压器、前置放大器；ADC电路；微控制器（单片机、FPGA、ARM、DSP）；DAC；键盘与开关电路，LED与液晶显示器；电源电路等。

（4）“仪器仪表类”赛题也在其他赛题中出现，例如2007年的“程控滤波器（D题）”就要求制作一个“简易幅频特性测试仪”，电源类赛题中的电压电流测量。

2.3.3建议

（1）选择已经出现过的一些赛题做一些训练；主要训练这类赛题的共用部分，如微控制器、ADC/DAC、放大器、电源等。

（2）主攻“仪器仪表类”赛题方向的同学还可以发挥自己的想象力，考虑一下：

①还有哪些实验室的仪器仪表没有在赛题中没有出现过？

如阻抗分析仪、网络分析仪等，在培训过程中可以事先训练一下。

②已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能会在放大器、高频等赛题中出现？

③已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能在指标和功能方面会有哪些变化？

如简易电阻、电容和电感测试仪等赛题。

④已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能在制作要求方面会有哪些变化？

2.4“控制类”赛题

2.4.1“控制类”赛题是参加队选择最多的赛题

在9届电子设计竞赛中，“控制类赛题”除了1994和1995年外，其它每届都有，共有9题：

①水温控制系统（1997年C题）；②自动往返电动小汽车（2001年C题）；③简易智能电动车（2003年E题）；④液体点滴速度监控装置（2003年F题）；⑤悬挂运动控制系统（2005年E题）；⑥电动车跷跷板（2007年F题本科组）；⑦电动车跷跷板（2007年J题高职高专组）；⑧声音引导系统（2009年B题）；⑨模拟路灯控制系统（2009年I题）。

其中与电动小车有关的有6题。

从历届竞赛的情况来看“控制类”赛题是参加队最多的。

2.4.2“控制类”赛题的主要知识点

从历届的赛题来看，主攻“控制类”赛题方向的同学需要了解和掌握：

（1）系统控制方案和算法设计

（2）微控制器电路模块制作和编程：

如：

AT89S52、MSP430F1611、MSP430F2274、Atmega128、PIC16F628A、ADuC841、C8051F022、W78E51B、STM32F103VET6等等。

（3）微控制器外围电路模块制作和编程：

如键盘及LED数码管显示器模块、RS-485总线通信模块、CAN总线通信模块、无线收发器电路模块、ADC模块、DAC模块等等。

（4）传感器电路模块制作和编程：

如光电传感器模块、超声波发射与接收模块、温湿度传感器模块、倾角传感器模块、角度传感器模块、音频信号检测模块等等。

（5）电机控制电路模块制作和编程：

如直流电机驱动模块（L298N）、步进电机驱动模块（L297+L298N，TA8435H）、舵机控制模块、光电隔离模块等等。

（6）放大器电路模块制作：

小信号放大器电路模块、滤波器电路模块、音频放大器

（7）电源电路模块制作

（8）电动小车制作

2.4.3建议

（1）“控制类”赛题中所涉及到的一些知识点，特别是有关自动控制理论与算法方面，对有些专业的同学来讲，在专业课程中是没有的，需要自己去搞清楚。

这一点很重要。

理论用来指导行动。

没有理论基础，盲人摸象，行动一定会有困难。

“系统控制方案和算法设计”是控制类赛题的重点，对于不同的赛题，控制目的和要求都是不相同的，其“系统控制方案和算法设计”也都是不相同的。

而“系统控制方案和算法设计”往往决定该赛题能否成功的关键之一。

在训练过程中可以选择一些往届的赛题，适当做一些修改，进行培训。

（2）随着全国大学生电子设计竞赛的深入和发展，电子设计竞赛从题目要求的深度、难度都有很大的提高，在竞赛规则中对微控制器选型、电路模块的采用的限制、“最小系统”的定义、“性价比”与“系统功耗”指标要求等也出现了一些变化。

根据目前的竞赛规则，训练过程中制作的一些功能模块是可以在竞赛中使用的。

建议训练过程中，对历届赛题中经常出现的基本电路和功能模块（如直流电机驱动模块、步进电机驱动模块、传感器模块等）进行设计与制作，制作和掌握这些模块的使用，为竞赛做好充分的准备。

（3）根据我们在培训过程中对学生的了解，主攻“控制类”赛题方向的同学通常对数字信号处理掌握较好，而对模拟电路、小信号处理（如2009的音频信号）缺乏训练。

模拟电路知识是电子设计竞赛中的一个重点。

控制类赛题也不会是纯数字量处理（如全部都是开关动作），从2007、2009的赛题就可以看到这个趋势。

主攻“控制类”赛题方向的同学需要注意和加强模拟电路方面的训练。

（4）主攻“控制类”赛题方向的同学还可以发挥自己的想象力，考虑一下还有可能出现什么控制类的赛题，还有可能出现什么样的控制算法，还有哪些传感器可能被使用（如图像识别传感器模块、色彩传感器模块、电子罗盘模块等），在