09年电子设计大赛题目

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1、 20092009 年全国大学生电子设计竞赛试题年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 （1）2009 年 9 月 2 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写登记表内容，填写好的登记表交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。 （5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流， 包

2、括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）2009 年 9 月 5 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及登记表 ，由专人封存。 光伏并网发电模拟装置光伏并网发电模拟装置（A A 题）题） 【本科组】【本科组】 一、任务 设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图 1 所示。用直流稳压电源 US和电阻 RS模拟光伏电池，US=60V，RS=3036；uREF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为 2V，频率 fREF为 45Hz55Hz；T 为工频隔离变压器，变比为 n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将 uF作为输出电流的反馈信号；负载电阻

3、RL=3036。 DC-ACUdIdio1uouREF+-RLuFuo1滤 波 器控制电路n1n2n3USRS+-Tio图 1 并网发电模拟装置框图 二、要求 1基本要求 （1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和 RL在给定范围内变化时，使dS1 2UU，相对偏差的绝对值不大于 1%。 （2） 具有频率跟踪功能： 当 fREF在给定范围内变化时， 使 uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于 1%。 （3）当 RS=RL=30 时，DC-AC 变换器的效率60%。 （4）当 RS=RL=30 时，输出电压 uo的失真度 THD5%。 （5）具有输入欠压保护功能，动作电压 Ud（t

4、h）=（25 0.5）V。 （6）具有输出过流保护功能，动作电流 Io（th）=（1.5 0.2）A。 2发挥部分 （1）提高 DC-AC 变换器的效率，使80%（RS=RL=30 时） 。 （2）降低输出电压失真度，使 THD1%（RS=RL=30 时） 。 （3）实现相位跟踪功能：当 fREF在给定范围内变化以及加非阻性负载时，均能保证 uF与 uREF同相，相位偏差的绝对值5 。 （4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。 （5）其他。 三、说明 1本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。 2US采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。 3控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少

5、路数和损耗。 4DC-AC 变换器效率odP P，其中oo1o1PUI，dddPUI。 5基本要求（1） 、 （2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路达到稳态的时间不大于 1s。 6装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。 7制作时应合理设置测试点（参考图 1） ，以方便测试。 8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。 四、评分标准 项项 目目 主要内容主要内容 满满 分分 设计设计 方案论证 比较与选择 方案描述 4 报告报告 理论分析与计 算 MPPT 的控制方

6、法与参数计算 同频、同相的控制方法与参数计算 提高效率的方法 滤波参数计算 9 电路与程序设 计 DC-AC 主回路与器件选择 控制电路或控制程序 保护电路 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 图标的规范性 3 总分总分 30 基本要求基本要求 实际制作完成情况 50 发挥发挥 部分部分 完成第（1）项 10 完成第（2）项 5 完成第（3）项 24 完成第（4）项 5 其他 6 总分总分 50 音导引系统音导引系统(B(B 题题) ) 【本科组】【本科组】 一、任务 设计并制作一声音导引系统，示

7、意图如图 1 所示。 接收器 CWD1 m图图1 1 系统示意图系统示意图 xy1 mS 可移动 声源接收器 A接收器 B中点 O中点 O图中，AB 与 AC 垂直，Ox 是 AB 的中垂线，Oy 是 AC 的中垂线，W是 Ox 和 Oy 的交点。 声音导引系统有一个可移动声源 S，三个声音接收器 A、B 和 C，声音接收器之间可以有线连接。声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源离 Ox 线（或 Oy 线）的误差信号，并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源，引导其运动。 可移动声源运动的起始点必须在 Ox 线右侧，位置可以任意指定。 二、要求 1基本要求基本要求

8、 （1）制作可移动的声源。可移动声源产生的信号为周期性音频脉冲信号，如图 2 所示，声音信号频率不限，脉冲周期不限。 t （2）可移动声源发出声音后开始运动，到达 Ox 线并停止，这段运动时间为响应时间，测量响应时间，用下列公式计算出响应的平均速度，要求平均速度大于 5cm/s。 （3）可移动声源停止后的位置与 Ox线之间的距离为定位误差，定位误差小于 3cm。 （4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过 Ox线左侧的距离小于 5cm。 （5）可移动声源到达 Ox线后，必须有明显的光和声指示。 （6）功耗低，性价比高。 2发挥部分发挥部分 （1）将可移动声源转向 180 度（可手动调整发声器件方

9、向） ，能够重复基 本要求。 （2）平均速度大于 10cm/s。 （3）定位误差小于 1cm。 （4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过 Ox线左侧距离小于 2cm。 （5） 在完成基本要求部分移动到 Ox线上后， 可移动声源在原地停止 5s 10s，然后利用接收器 A 和 C，使可移动声源运动到 W 点，到达 W 点以后，必须有明显的光和声指示并停止，此时声源距离 W 的直线 距离小于 1cm。整个运动过程的平均速度大于 10cm/s。 （6）其他。 三、说明 1. 本题必须采用组委会提供的电机控制 ASSP 芯片（型号 MMC-1）实现可移动声源的运动。 2. 在可移动声源两侧必须有明显的

10、定位标志线，标志线宽度0.3cm 且垂直于地面。 图 2 信号波形示意图 可移动声源的起始位置到 Ox线的垂直距离 响应时间 平均速度 可移动声源在 Ox线上重新启动位置到移动停止点的直线距离 再次运动时间 平均速度 3. 误差信号传输采用的无线方式、频率不限。 4. 可移动声源的平台形式不限。 5. 可移动声源开始运行的方向应和 Ox线保持垂直。 6. 不得依靠其他非声音导航方式。 7. 移动过程中不得人为对系统施加影响。 8. 接收器和声源之间不得使用有线连接。 四、评分标准 项目项目 主要内容主要内容 分数分数 设计报告设计报告 系统方案 整体方案比较 7 控制方案 设计与论证 设计、计

11、算 12 误差信号产生 控制理论简单计算 电路设计 系统组成 3 各种电路图 测试结果 测试数据完整性 3 测试结果分析 设计报告 摘要 5 正文结构完整性 图表的规范性 总分总分 30 基本要求基本要求 基本要求实际完成情况 50 发挥部分发挥部分 完成第（1）项 5 完成第（2）项 10 完成第（3）项 10 完成第（4）项 10 完成第（5）项 10 完成第（6）项 5 总分总分 50 宽带直流放大器（宽带直流放大器（C C 题）题） 【本科组】【本科组】 一、任务 设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。 二、要求 1 1基本要求基本要求 （1）电压增益 AV40dB，输入电

12、压有效值 Vi20mV。AV可在 040dB 范围内手动连续调节。 （2）最大输出电压正弦波有效值 Vo2V，输出信号波形无明显失真。 （3）3dB 通频带 05MHz；在 04MHz 通频带内增益起伏1dB。 （4）放大器的输入电阻50，负载电阻（50 2）。 （5）设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。 2 2发挥部分发挥部分 （1）最大电压增益 AV60dB，输入电压有效值 Vi10 mV。 （2）在 AV60dB 时，输出端噪声电压的峰峰值 VONPP0.3V。 （3）3dB 通频带 010MHz；在 09MHz 通频带内增益起伏1dB。 （4）最大输出电压正弦波有效值 Vo10

13、V，输出信号波形无明显失真。 （5）进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。 （6）电压增益 AV可预置并显示，预置范围为 060dB，步距为 5dB（也可以连续调节） ； 放大器的带宽可预置并显示 （至少 5MHz、 10MHz 两点） 。 （7）降低放大器的制作成本，提高电源效率。 （8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等） 。 三、说明 1宽带直流放大器幅频特性示意图如图 1 所示。 图 1 幅频特性示意图 2负载电阻应预留测试用检测口和明显标志，如不符合（502）的电阻值要求，则酌情扣除最大输出电压有效值项的所得分数。 3放大器要留有必要的测试点。建议的测试框图如图 2 所示，可采用

14、信号发生器与示波器/交、直流电压表组合的静态法或扫频仪进行幅频特性测量。 图 2 幅频特性测试框图 四、评分标准 设计设计 报告报告 项项 目目 主要内容主要内容 分数分数 系统方案 比较与选择 方案描述 2 理论分析与计算 带宽增益积 通频带内增益起伏控制 线性相位 抑制直流零点漂移 放大器稳定性 9 电路与程序设计 电路设计 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 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 3 总分总分 30 基本基本 要求要求 实际制作完成情况 50 发挥发挥 部分部分 完成第（1）项 7 完成第（2）项 2 完成

15、第（3）项 7 完成第（4）项 6 完成第（5）项 12 完成第（6）项 5 完成第（7）项 6 其他 5 总分总分 50 无线环境监测模拟装置（无线环境监测模拟装置（D D 题）题） 【本科组】【本科组】 一、任务 设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由 1 个监测终端和不多于 255 个探测节点组成（实际制作 2 个） 。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个天线。 二、要求 1基本要求基本要求 （1）制作 2 个探测节点。探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B11111111B。探测节点能够探

16、测其环境温度和光照信息。温度测量范围为 0100，绝对误差小于 2；光照信息仅要求测量光的有无。探测节点采用两节 1.5V 干电池串联，单电源供电。 （2）制作 1 个监测终端，用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图 1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。 （3）无线环境监测模拟装置的探测时延不大于 5s，监测终端天线与探测节点天线的距离D不小于 10cm。在 010cm 距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信。 2发挥部分发挥部分 （1） 每个探测节点增加信息的转发功能， 节点转发功能示意图如图 2 所示。即探测节点 B 的探测信息，能自动通过探测节点 A 转发，以增加监