全国大学生电子设计竞赛历年题目（2009－2011）2009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（A题）【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=30Ω~36Ω；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45Hz~55Hz；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RL=30Ω~36Ω。
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，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=30Ω时，DC-AC变换器的效率≥60%4）当RS=RL=30Ω时，输出电压uo的失真度THD≤5%5）具有输入欠压保护功能，动作电压Ud（th）=（25±0.5）V6）具有输出过流保护功能，动作电流Io（th）=（1.5±0.2）A2．发挥部分（1）提高DC-AC变换器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω时）2）降低输出电压失真度，使THD≤1%（RS=RL=30Ω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2．US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，但应尽量减少路数和损耗4．DC-AC变换器效率，其中，。
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1s6．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 项目主要内容满分设计报告方案论证比较与选择方案描述4理论分析与计算MPPT的控制方法与参数计算同频、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30基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（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50 音导引系统(B题)【本科组】一、任务设计并制作一声音导引系统，示意图如图1所示图中，AB与AC垂直，Ox是AB的中垂线，O'y是AC的中垂线，W是Ox和O'y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O'y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t（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，脉冲周期不限图2 信号波形示意图（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＝（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3cm4）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5cm5）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（1）将可移动声源转向180度（可手动调整发声器件方向），能够重复基本要求2）平均速度大于10cm/s3）定位误差小于1cm4）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2cm5）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＝ （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定位标志线，标志线宽度0.3cm且垂直于地面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、评分标准项目主要内容分数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30基本要求基本要求实际完成情况50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50宽带直流放大器（C题）【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．基本要求（1）电压增益AV≥40dB，输入电压有效值Vi≤20mV。
AV可在0～40dB范围内手动连续调节2）最大输出电压正弦波有效值Vo≥2V，输出信号波形无明显失真3）3dB通频带0～5MHz；在0～4MHz通频带内增益起伏≤1dB4）放大器的输入电阻≥50W，负载电阻（50±2）W5）设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源2．发挥部分（1）最大电压增益AV≥60dB，输入电压有效值Vi≤10 mV2）在AV＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值VONPP≤0.3V3）3dB通频带0～10MHz；在0～9MHz通频带内增益起伏≤1dB4）最大输出电压正弦波有效值Vo≥10V，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0～60dB，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（50±2）W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、评分标准设计报告项目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30基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项7完成第（2）项2完成第（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50无线环境监测模拟装置（D题）【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（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B～B探测节点能够探测其环境温度和光照信息温度测量范围为0℃～100℃，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，单电源供电探测节点A探测节点B监测终端D图1 探测节点分布示意图（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0～10cm距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信 2．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，以增加监测终端与节点B之间的探测距离D+D1该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置探测节点A探测节点B监测终端DD1图2 节点转发功能示意图（2）在监测终端电源供给功率≤1W，无线环境监测模拟装置探测时延不大于5s的条件下，使探测距离D+D1达到50cm3）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间各探测节点应预留干电池供电电流的测试端子4）其他。