全国电子设计竞赛标准题目.docx
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全国电子设计竞赛标准题目
2013年全国电子设计竞赛赛题预测（标准版）
承载平台平衡调整系统
一、任务
设计并制作一个承载平台平衡调整系统。
该承载平台由多条腿支撑，并能承受一定重量的载重。
通过调整支撑腿的伸缩来调整平台的水平和倾斜。
平台为长方形，宽带尺寸不小于25cm，长度比例不小于1.4。
二、要求
1.基本要求
a.能同时检测平台长边和宽边的倾角，并显示。
b.能设置平台沿宽边倾斜，倾角《20度，精度《3度。
c.平台沿宽边在20度内倾斜时，能在15秒内调平，调平精度《3度。
d.能设置平台沿长边倾斜，倾斜度《20度，精度《3度。
e.平台沿长边在20度内倾斜时，能在15秒内调平，调平精度《3度。
f.平台能承载500克的物体，且可在平台上任意放置。
2发挥部分
a.可设置沿任意方向倾斜，倾斜度《20度，精度《3度。
b.平台沿任意方向在20度内倾斜时，能在15秒内调平，调平精度《3度
c.在上述两项的基础上，倾斜度提高到30度，精度提高到1度，调整时间缩短至8秒（三个指标可分别完成）
d.平台能承载1000克重的物体。
e.在地面不平（地面倾斜超过10度）的情况下，完成上述四个项目。
f.其它
三、说明
不得使用成品调整机构和模块。
自动追光自动壁障电动小车
一、任务
设计制作一套自动追光太阳能充电系统放置在小车上。
小车以一定速度追着光源行进，太阳能板始终能面对光源给蓄电池充电。
小车行进过程中会遇到路障，小车必须能避开路障绕道找到光源并继续追光前行。
二、要求
1、基本要求
a.光源用不大于100W的白炽灯，场地不小于1.5m×1.5m，障碍物不小于15cm×15cm×15cm。
可以对光源进行聚光。
b.光源在离小车大约1.5m的固定位置摆放，放置高度不高于25cm，小车发现光源后沿光源方向前进。
c.小车前进方向上至少随机放置三个障碍物。
遇到障碍物，小车应绕道前进。
d.在小车绕道过程中，太阳能板始终对准光源。
e.到达离光源一定位置后，小车应停止前进。
f.小车前进直线距离应不大于1.2m，时间不大于2分钟。
g.能显示太阳能为蓄电池供电状态。
2、发挥部分
a.场地尺寸2m×2m，光源离小车2米以上。
b.障碍物5个以上
c.能逆着光源前进，并绕过障碍物。
但太阳能板始终对准光源
d.完成时间不大于1分钟
e.在无白炽灯光源情况下，小车可以沿自然光源方向前进。
f.其它
三、说明
a.小车行进线路上不得有任何轨迹，也不得有其它任何引导小车前进的物体、声源、无线发射源等，更不得利用遥控手段
b.可以用浅色将场地分割成方形格子，障碍物放在格子里边。
但小车不得用浅颜色分割线来寻迹。
c.不得用市场上能买到的成品机器人模块来完成
信号频谱分析仪
一、任务
设计并制作一个信号频谱分析仪，其结构可参考如下图
二、要求
1.基本要求
a.能对单个连续波形信号进行分析，最高信号频率为10mhz，测频精度不低于1KHz。
b.能对2个连续波形信号进行分析，最高信号频率为10MHz，频率分辨率不低于10KHz
c.能对调幅、调频信号进行分析，信号中心频率可到10MHz，最大带宽可到1MHz，频率分辨率不低于10KHz，
d.可以设置频率分析范围和频率分辨率
e.频谱分析结构用图形在显示器上显示
2.发挥部分
a.将最高频率扩展到20MHz，分辨率可达1KHz
b.图形显示器上有可以走动的光标，能显示光标位置的频率和幅度值
c.光标可以跟踪频点极大值，能从一个极大值点跳到另一个极大值点，并显该点频率和幅度
d.光标可以跟踪最大频点，显示该频点频率和幅度
e.可以将该频谱通过DA变换器变换，在示波器上显示。
f.其它
三、说明
控制和显示不得用PC机实现
无线考试作弊监测干扰仪
一、任务
制作一台无线考试作弊监测干扰仪，用于监测考场内外利用无线通信方式进行作弊的行为，同时还能对通信进行干扰，以抑制作弊活动
二、要求
1.基本要求
a.能在30MHz-300MHz范围内进行扫描，寻找无线辐射信号
b.信号接收灵敏度不低于-30dBm
c.能同时监控3个指定频率点的信号，指出这些频率是否在工作。
d.对指频率点实施噪声或语音信号干扰，以压制该频率点通信，最大干扰功率1mW
e.对监测到的认为是作弊通信的信号实施干扰，可同时干扰3个频率点的信号。
2.发挥部分
a.将频率范围扩展到30MHz-600MHz
b.将同时监控频点扩展到5个
c.可以监听调频和调幅语音通信信号
d.可以设置保护频率，扫描时不显示保护频率，干扰时不对保护频率进行干扰
三、说明
可省略天线的制作，接收可直接用拉杆天线或灌入多个信号源进行测试，发射可直接接频谱仪测试。
控制和显示不得用PC机实现
直流电子负载
一、任务
电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。
设计并制作一台电子负载，有恒流和恒压两种方式，可手动切换。
恒流方式时要求不论输入电压如何变化（在一定的范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。
工作于恒压方式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。
二、要求
1.基本要求
a.负载工作模式：
恒压（CV）、恒流（CC）两种模式可选择
b.电压设置及读出范围：
1.00V-20.0V
c.电流设置及读出范围：
100mA-3.00A
d.显示分辨率及误差：
至少具有三位数，相对误差小于5%
2.发挥部分
a.增加恒阻模式（CR）模式
b.扩大负载参数的设置及读出范围
c.具有自动过载保护设计
三、说明
a.负载参数可调节设置，人工预置或数字程控皆可
b.负载参数可数字化显示，两种负载参数（CV\CC）同时显示
c.实现原理可参考如下图
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。
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
4
理论分析与计算
频率设置，相位设置
幅度设置、占空比设置
正弦波发生
8
电路与程序设计
可编程逻辑电路
模拟电路
程序设计
8
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
6
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
4
总分
30
基本
要求
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
8
完成第（4）项
6
完成第（5）项
8
完成第（6）项
8
总分
50
发挥
部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
6
完成第（4）项
8
完成第（5）项
6
完成第（6）项
6
其他
4
总分
50
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。
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
4
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
10
电路与程序设计
硬件电路原理图
语言程序设计清单
6
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
6
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
4
总分
30
基本
部分
完成第
（1）项
6
完成第
（2）项
18
完成第（3）项
12
完成第（4）项
6
完成第（5）项
5
完成第（6）项
3
总分
50
发挥
部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
14
完成第（3）项
8
完成第（4）项
6
完成第（5）项
6
完成第（6）项
3
其他
3
总分
50
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。
四、评分标准
设计
报告
项目
应包括的主要内容
分数
系统方案
比较与选择
方案描述
4
理论分析与计算
温度控制算法
控制误差
温度控制速度
10
电路与程序设计
电路设计
程序设计
6
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
5
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
5
总分
30
基本要求
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
5
完成第（3）项
10
完成第（4）项
30
总分
50
发挥
部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
15
其他
5
总分
50
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2 cm宽的黑线，搬运场地如图所示。
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。
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
设计
报告
项目
主要内容
分数
系统方案
实现方法，方案论证
系统设计，结构框图
6
理论分析与计算
控制方法，理论计算
7
电路与程序设计
检测与驱动电路设计
总体电路图
软件设计与工作流程图
7
结果分析
创新发挥，结果分析
5
设计报告结构
及规范性
摘要
设计报告结构
图表的规范性
5
总分
30
基本
要求
放入20cm库区
每块12分
36
在库区外的最大尺寸
搬运时间
14
总分
50
发挥
部分
第1项
单次运行时间显示
有
4
总运行时间显示
有
5
第2项
放入10cm库区
每块12分
36
其他
5
总分
50
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。
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32V
40V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=（
）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（
）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。
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
项目
主要内容
满分
设计
报告
方案论证
比较与选择，方案描述（含总体框图）
4
电路与程序设计
电源变换器主回路与器件选择
控制电路或控制程序设计
保护电路设计
功率因数校正电路设计
自动调光电路设计，开机冲击电流和EMI
抑制电路设计
9
理论分析与计算
恒流控制方法与参数计算
隔离变压器的设计、计算
提高效率的方法
滤波参数计算
9
测试方案与测试结果
测试方案及测试条件
测试结果及其完整性
测试结果分析
5
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
3
总分
30
基本要求
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
发挥
部分
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题压力检测与报警系统
一、任务
设计并制作一个压力检测与报警系统。
系统结构如图1所示。
压力传感器输出为直流信号且变化频率小于10HZ，易受到50HZ及以上高频信号干扰。
数码显示可以采用表头电路,要求达到0.5级表精度。
声音报警不能采用现成的模块。
图1系统结构图
二、具体指标与分值（理论设计满分100分）
任务
要求
分值
基本部分
整个系统供由220v交流，设计5v的直流输出电路。
10
放大电路的放大倍数200以上，滤波频率为50HZ以上
15
发声电路设计
15
光报警电路
5
显示电路
5
发挥部分
数码显示电路自行设计
20
精度提高到0.1级
20
其它（附加功能、低功耗、性价比等）。
10
三、说明
1.设计方案中不能使用单片机、可编程逻辑器件等可编程器件；
2.设计报告中应给出主要设计过程及各元器件参数及型号；
3.理论设计部分成绩由设计报告和现场答辩综合评定。
四、设计报告格式
1.设计报告统一使用A4纸张纵向打印。
页边距除上边取3厘米外，其它使用Word的约定值（即下边2.54厘米，左右各3.17厘米）。
装订位置在报告上方，装订线距设计报告上端约1.5厘米处。
2.设计报告章、节标题使用黑体小三号字体，正文使用宋体小四号字体。
行距设单倍行距。
每页右下角标注页码。
3.设计报告封面应写明竞赛题目、参赛学院、参赛队号和队员姓名。
4.设计报告的图文篇幅限制为15页以内（封面不计，单面打印）。
设计报告第一页应为设计题目、300字以内的中文设计摘要，关键词3～6个。
设计报告内容格式通常应包括下述内容：
（1）引言：
叙述对题目的理解，以及设计思路和特点。
（2）方案设计：
叙述设计思路，总体方案组成和说明，通常要提出两个方案，并对两个方案进行比较，说明采用其中一个方案的理由。
（3）对各个组成部分作详细说明及参数计算，给出框图、电路原理图、软件流程图。
（4）结论：
叙述完成情况、未完成的原因、心得体会、存在的问题、进一步努力的方向。
（5）附件：
包括完整电路图、元器件清单列表、源程序清单等。
B题信号频率测量仪
一、任务
设计并制作一个信号频率测量仪，示意图如图2如示。
图2频率测量仪
二、具体指标与分值（理论设计满分100分）
任务
要求
分值
基本部分
自制被测信号源，可以输出正弦波、方波、三角波
50
频率测量范围：
1kHz～100kHz，测量误差≤1%
具有十进制数字显示功能
发挥部分
扩展频率测量范围：
1Hz～1MHz，测量误差≤0.1%
20
具有周期测量功能
20
其它有益附加功能
10
三、说明
1.设计方案中不能使用单片机、可编程逻辑器件等可编程器件；
2.设计报告中应给出主要设计过程及各元器件参数及型号；
3.理论设计部分成绩由设计报告和现场答辩综合评定。
四、设计报告格式
1.设计报告统一使用A4纸张纵向打印。
页边距除上边取3厘米外，其它使用Word的约定值（即下边2.54厘米，左右各3.17厘米）。
装订位置在报告上方，装订线距设计报告上端约1.5厘米处。
2.设计报告章、节标题使用黑体小三号字体，正文使用宋体小四号字体。
行距设单倍行距。
每页右下角标注页码。
3.设计报告
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