2017年全国大学生电子设计竞赛试题

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1、2011 年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）2011 年8 月31 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， 包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪

2、参赛队取消评审资格。 （6）2011 年9 月3 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。开关电源模块并联供电系统（A 题）【本科组】一、任务 设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W 的8V DC/DC 模块构成的并 联供电系统（见图1）。图 1 两个DC/DC 模块并联供电系统主电路示意图 二、 要求 1.基本要求 （1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压UO=8.00.4V。（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60% 。 （3）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和IO =1.0A 且按

3、I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对 误差绝对值不大于5%。 （4）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之 和IO =1.5A 且按I1:I2= 1:2 模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误 差绝对值不大于5%。 2. 发挥部分 （1）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使负载电流IO 在1.53.5A 之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.52.0）范围内按指定的比例自动 分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。 （2）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之 和IO =4.0

4、A 且按I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误 差的绝对值不大于2%。 （3）额定输出功率工作状态下，进一步提高供电系统效率。 （4）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阈值电流为4.5A（调试时允 许有0.2A 的偏差）。 （5）其他。 三、 评分标准四、 说明 （1）不允许使用线性电源及成品的DC/DC 模块。A-3 （2）供电系统含测控电路并由UIN 供电，其能耗纳入系统效率计算。 （3）除负载电阻为手动调整以及发挥部分（1）由手动设定电流比例外，其 他功能的测试过程均不允许手动干预。（4）供电系统应留出UIN、UO、IIN 、IO、I1、I2 参数的测试端子，

5、供测试 时使用。 （5）每项测量须在5 秒钟内给出稳定读数。 （6）设计制作时，应充分考虑系统散热问题，保证测试过程中系统能连续 安全工作。基于自由摆的平板控制系统（B 题）【本科组】一、任务设计并制作一个自由摆上的平板控制系统，其结构如图1 所示。 摆杆的一端通过转轴固定在一支架上，另一端固定安装一台电机，平板固定 在电机转轴上；当摆杆如图2 摆动时，驱动电机可以控制平板转动。二、要求1基本要求 （1）控制电机使平板可以随着摆杆的摆动而旋转（35 周），摆杆摆一个周 期，平板旋转一周（360），偏差绝对值不大于45。 （2）在平板上粘贴一张画有一组间距为1cm 平行线的打印纸。用手推动摆杆至

6、一个角度（在3045间），调整平板角度，在平板中心稳定放置一枚1 元硬币（人民币）；启动后放开摆杆让其自由摆动。在摆 杆摆动过程中，要求控制平板状态，使硬币在5 个摆动周期中不从平板上滑落，并尽量少滑离平板的中心位置。（3）用手推动摆杆至一个角度（在4560间），调整平板角度，在平板中心稳定叠放8 枚1 元硬币，见图2；启动后放开摆杆让其自由 摆动。在摆杆摆动过程中，要求控制平板状态使硬币在摆杆的5 个摆 动周期中不从平板上滑落，并保持叠放状态。根据平板上非保持叠放 状态及滑落的硬币数计算成绩。 2发挥部分 （1）如图3 所示，在平板上固定一激光笔，光斑照射在距摆杆150cm 距离 处垂直放置

7、的靶子上。摆杆垂直静止且平板处于水平时，调节靶子高 度，使光斑照射在靶纸的某一条线上，标识此线为中心线。用手推动摆杆至一个角度（在3060间），启动后，系统应在15 秒钟内控制平板尽量使激光笔照射在中心线上（偏差绝对值1cm），完成时 以LED 指示。根据光斑偏离中心线的距离计算成绩，超时则视为失败。（2）在上述过程完成后，调整平板，使激光笔照射到中心线上（可人工协 助）。启动后放开让摆杆自由摆动；摆动过程中尽量使激光笔光斑始终 瞄准照射在靶纸的中心线上，根据光斑偏离中心线的距离计算成绩。 （3）其他。三、说明1摆杆可以采用木质、金属、塑料等硬质材料；摆杆长度（固定转轴至电机 轴的距离）为10

8、0 cm5cm；摆杆通过转轴固定在支架或横梁上，并能够灵活摆动；将摆杆推起至=30处释放后,摆杆至少可以自由摆动7 个周期以上。摆杆不得受重力以外的任何外力控制。2平板的状态只能受电机控制。平板的长宽尺寸为10cm6cm，可以采用较 轻的硬质材料；不得有磁性；表面必须为光滑的硬质平面；不得有凸起的边沿； 倾斜一定角度时硬币须能滑落。平板承载重量不小于100g。 3摆动周期的定义：摆杆被释放至下一次摆动到同侧最高点。 4摆杆与平板部分电路可以用软质导线连接，但必须不影响摆杆的自由摆动。 5在完成基本要求部分工作时，需在平板上铺设一张如图4 所示画有一组间 距为1cm 平行线的打印纸（10cm6c

9、m），平行线与电机转轴平行。 6非保持叠放状态硬币数为接触平板硬币数减1。接触平板硬币数的定义参 见图5。图5-1 中接触平板硬币数为1；图5-2 中接触平板硬币数为2；图5-3 中接 触平板硬币数为3。 7 在完成发挥部分工作时，需要在平板上固定安装一激光笔。激光笔的照射 方向垂直于电机转轴。激光笔的光斑直径不大于5mm。需在距摆杆150cm 处设置一高度可以调整的目标靶子，靶子上粘贴靶纸（A4 打印纸），靶纸 上画一组间距为1cm 的水平平行线。测试现场提供靶子，也可自带。 8题目要求的各项工作中，凡涉及推动摆杆至某一位置并准备开始摆动时， 允许手动操作启动工作，亦可自动启动工作。一旦摆杆

10、开始自由摆动，不 得再人为干预系统运行。 9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、评分标准智能小车（C 题）【本科题】一、任务甲车车头紧靠起点标志线,乙车车尾紧靠边界,甲、乙两辆小车同时起动，先 后通过起点标志线，在行车道同向而行，实现两车交替超车领跑功能。跑道如 图 1 所示。二、要求1. 基本要求（1）甲车和乙车分别从起点标志线开始，在行车道各正常行驶一圈。 （2）甲、乙两车按图1 所示位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车 区内实现超车功能，并先于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车

11、超过甲车。（3）甲、乙两车在完成(2)时的行驶时间要尽可能的短。2. 发挥部分（1）在完成基本要求(2)后,甲、乙两车继续行驶第二圈，要求甲车通过超 车标志线后要实现超车功能，并先于乙车到达终点标志线，即第二圈完成甲车 超 过乙车，实现了交替领跑。甲、乙两车在第二圈行驶的时间要尽可能的短。 （2）甲、乙两车继续行驶第三圈和第四圈，并交替领跑；两车行驶的时间 要尽可能的短。 （3）在完成上述功能后，重新设定甲车起始位置（在离起点标志线前进方 向40cm 范围内任意设定），实现甲、乙两车四圈交替领跑功能，行驶时间要尽 可 能的短。三、评分标准四、说明：1.赛车场地由2 块细木工板（长244cm，宽

12、122cm，厚度自选）拼接而成，C-3 离地面高度不小于6cm(可将垫高物放在木工板下面，但不得外露)。板上边界线 由约2cm 宽的黑胶带构成；虚线由2cm 宽、长度为10cm、间隔为10cm 的黑胶带 构成；起点/终点标志线、转弯标志线和超车标志区线段由1cm 宽黑胶带构成。 图1 中斜线所画部分应锯掉。 2.车体（含附加物）的长度、宽度均不超过40cm，高度不限，采用电池供 电，不能外接电源。3.测试中甲、乙两车均应正常行驶，行车道与超车区的宽度只允许一辆车行 驶，车辆只能在超车区进行超车（车辆先从行车道到达超车区，实现超车后必 须 返回行车道）。甲乙两车应有明显标记，便于区分。 4.甲乙

13、两车不得发生任何碰撞，不能出边界掉到地面。 5.不得使用小车以外的任何设备对车辆进行控制，不能增设其它路标或标 记。 6.测试过程中不得更换电池。 7.评测时不得借用其他队的小车。LC 谐振放大器（D 题）【本科组】一、任务设计并制作一个LC 谐振放大器。二、要求设计并制作一个低压、低功耗LC 谐振放大器；为便于测试，在放大器的输入端插入一个40dB 固定衰减器。电路框图见图1。1基本要求（1）衰减器指标：衰减量402dB，特性阻抗50，频带与放大器相适应。 （2）放大器指标： a） 谐振频率：f0 =15MHz；允许偏差100kHz； b） 增益：不小于60dB； c）3dB 带宽：2f0.

14、7 =300kHz；带内波动不大于2dB； d） 输入电阻：Rin=50； e） 失真：负载电阻为200，输出电压1V 时，波形无明显失真。（3）放大器使用3.6V 稳压电源供电（电源自备）。最大不允许超过360mW， 尽可能减小功耗。2发挥部分（1）在-3dB 带宽不变条件下，提高放大器增益到大于等于80dB。 （2）在最大增益情况下，尽可能减小矩形系数Kr0.1。 （3）设计一个自动增益控制（AGC）电路。AGC 控制范围大于40 dB。 AGC 控制范围为20log(Vomin/Vimin)20log(Vomax/Vimax)（dB）。 （4）其他。三、说明1. 图2 是LC 谐振放大器

15、的典型特性曲线，矩形系数Kr0.1=2. 放大器幅频特性应在衰减器输入端信号小于5mV 时测试（这时谐振放大器 的 输入Vi50V）。所有项目均在放大器输出接200 负载电阻条件下测量。 3功耗的测试：应在输出电压为1V 时测量。 4. 文中所有电压值均为有效值。四、评分标准简易数字信号传输性能分析仪（E 题）【本科组】一、任务设计一个简易数字信号传输性能分析仪，实现数字信号传输性能测试；同时， 设计三个低通滤波器和一个伪随机信号发生器用来模拟传输信道。 简易数字信号传输性能分析仪的框图如图 1 所示。图中，V1 和 V1-clock 是数字信号发生器产生的数字信号和相应的时钟信号；V2 是经

16、过滤波器滤波后的输 出信号；V3 是伪随机信号发生器产生的伪随机信号；V2a 是V2 信号与经过电容 C 的V3 信号之和，作为数字信号分析电路的输入信号； V4 和V4-syn 是数字信号分 析电路输出的信号和提取的同步信号。二、要求1基本要求（1）设计并制作一个数字信号发生器：a）数字信号V1 为 的m 序列，其时钟信号为V1-clock； b）数据率为10100kbps，按10kbps 步进可调。数据率误差绝对值不大于 1； c）输出信号为TTL 电平。 （2）设计三个低通滤波器，用来模拟传输信道的幅频特性： a）每个滤波器带外衰减不少于40dB/十倍频程； b）三个滤波器的截止频率分别为100kHz、200kHz、500kHz，截止频率 误差绝对值不大于10； c）滤波器的通带增益AF 在0.24.0 范围内可调。 （3）设计一个伪随机信号发生器用来模拟信道噪声： a）伪随机信号V3 为 的m序列； b）数据率为10Mbps，误差绝对值不大于