南京郵電大學(xué)電子研發(fā)設(shè)計(jì)競(jìng)賽模擬競(jìng)賽試題

1、2011年南京郵電大學(xué)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽暨全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽模擬競(jìng)賽試題參賽注意事項(xiàng)（1）2011年8月10日8:00競(jìng)賽正式開始。（2）每隊(duì)嚴(yán)格限制3人，開賽后不得中途更換隊(duì)員。（3）競(jìng)賽期間，可使用各種圖書資料和網(wǎng)絡(luò)資源，但不得在學(xué)校指定競(jìng)賽場(chǎng)地外 進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，不得以任何方式與他人交流，包括教師在內(nèi)的非參賽隊(duì)員必須 迴避，對(duì)違紀(jì)參賽隊(duì)取消評(píng)審資格。（4）2011年8月13日20:00競(jìng)賽結(jié)束，上交設(shè)計(jì)報(bào)告電子檔，作品不上交，自行 封存。（5）2011年8月14日9： 00各隊(duì)在比賽現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，專家評(píng)判。單工無線呼叫系統(tǒng)（A題）、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)單工無線呼叫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主站至從站間的單工語音及

2、數(shù)據(jù)傳 輸業(yè)務(wù)。.、要求1基本要求（1）設(shè)計(jì)并制作一個(gè)主站，傳送一路語音信號(hào)，其發(fā)射頻率在 30MHz40MHz之間自行選擇，發(fā)射峰值功率不大于 20mW（50假負(fù) 載電阻上測(cè)定），射頻信號(hào)帶寬及調(diào)制方式自定，主站傳送信號(hào)的輸入 采用話筒和線路輸入兩種方式；（2）設(shè)計(jì)并制作一個(gè)從站，其接收頻率與主站相對(duì)應(yīng)，從站必須采用電池 組供電，用耳機(jī)收聽語音信號(hào)；（3）當(dāng)傳送信號(hào)為300Hz3400Hz的正弦波時(shí)，去掉收、發(fā)天線，用一個(gè) 功率衰減20dB左右的衰減器連接主、從站天線端子，通過示波器觀 察從站耳機(jī)兩端的接收波形，波形應(yīng)無明顯失真；（4）主、從站室內(nèi)通信距離不小于 5米，題目中的通信距離是指主

3、、從站 兩設(shè)備（含天線）間的最近距離；（5） 主、從站收發(fā)天線采用拉桿天線或?qū)Ь€，長度小于等于1米。2、發(fā)揮部分（1）從站數(shù)量擴(kuò)展至8個(gè)（實(shí)際制作1個(gè)從站），構(gòu)成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的單工無 線呼叫系統(tǒng)。要求從站號(hào)碼可任意改變，主站具有撥號(hào)選呼和群呼功能；（2）增加英文短信的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)主站英文短信的輸入發(fā)送和從站 英文短信的接收顯示功能；（3）當(dāng)發(fā)射峰值功率不大于20mW時(shí)，盡可能地加大主、從站間的通信距 離。（4）其他。三、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目滿分基本要求設(shè)計(jì)與總結(jié)報(bào)告：方案比較、設(shè)計(jì)與論證， 理論分析與計(jì)算，電路圖及有關(guān)設(shè)計(jì)文 件，測(cè)試方法與儀器，測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié) 果分析。50實(shí)際制作完成情況50發(fā)

4、揮部分完成第（1）項(xiàng)15完成第（2）項(xiàng)15完成第（3）項(xiàng)15其他5四、說明1、 主站需留出末級(jí)功率放大器發(fā)射功率的測(cè)量端，用于接入50 假負(fù)載電 阻，以測(cè)試發(fā)射功率；2、為測(cè)試方便，作品中使用的衰減器（可以自制），應(yīng)與作品一起封裝上交。集成運(yùn)放參數(shù)測(cè)試儀（B題）一、任務(wù)示意圖如圖1設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)能測(cè)試通用型集成運(yùn)算放大器參數(shù)的測(cè)試儀, 所示。運(yùn)放參數(shù)被測(cè)測(cè)試電路串運(yùn)放t信號(hào)源、要求1、基本要求（1）能測(cè)試Vio（輸入失調(diào)電壓）、lio（輸入失調(diào)電流）、Avd （交流差模開環(huán)電 壓增益）和Kcmr （交流共模抑制比）四項(xiàng)基本參數(shù)，顯示器最大顯示數(shù)為 3999;（2）各項(xiàng)被測(cè)參數(shù)的測(cè)量范圍及精度如

5、下（被測(cè)運(yùn)放的工作電壓為±5V）:Vio:測(cè)量范圍為040mV （量程為4mV和40mV）,誤差絕對(duì)值小 于3%讀數(shù)+1個(gè)字；lio:測(cè)量范圍為04譏（量程為0.4譏和4譏），誤差絕對(duì)值小于 3%讀數(shù)+1個(gè)字；Avd :測(cè)量范圍為60dB120dB，測(cè)試誤差絕對(duì)值小于3dB; Kcmr:測(cè)量范圍為60dB120dB,測(cè)試誤差絕對(duì)值小于 3dB;（3）測(cè)試儀中的信號(hào)源（自制）用于Avd、Kcmr參數(shù)的測(cè)量，要求信號(hào)源能輸 出頻率為5Hz、輸出電壓有效值為4 V的正弦波信號(hào)，頻率與電壓值誤 差絕對(duì)值均小于1%;（4） 按照本題附錄提供的符合 GB3442-82的測(cè)試原理圖（見圖2圖4）,

6、再制 作一組符合該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試 Vio、lio、Avd和Kcmr參數(shù)的測(cè)試電路，以此 測(cè)試電路的測(cè)試結(jié)果作為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)制作的運(yùn)放參數(shù)測(cè)試儀進(jìn)行標(biāo)定。2、發(fā)揮部分（1）增加電壓模運(yùn)放BWG （單位增益帶寬）參數(shù)測(cè)量功能，要求測(cè)量頻率范圍 為100kHz3.5MHz，測(cè)量時(shí)間w 10秒，頻率分辨力為1kHz;為此設(shè)計(jì)并制作一個(gè)掃頻信號(hào)源，要求輸出頻率范圍為 40kHz 4MHz，頻率誤差絕對(duì)值小于1%;輸出電壓的有效值為2V ± 0.2 V;（2）增加自動(dòng)測(cè)量（含自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換）功能。該功能啟動(dòng)后，能自動(dòng)按Vio、Iio、 Avd、Kcmr和BWg的順序測(cè)量、顯示并打印以上 5個(gè)參數(shù)測(cè)量結(jié)

7、果；（3）其他。三、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目滿分基本要求設(shè)計(jì)與總結(jié)報(bào)告：方案比較、設(shè)計(jì)與論證，理論分 析與計(jì)算，電路圖及有關(guān)設(shè)計(jì)文件，測(cè)試方法與儀 器，測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析。50實(shí)際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1 ）項(xiàng)30完成第（2）項(xiàng)15其他5四、說明1、為了制作方便，被測(cè)運(yùn)放的型號(hào)選定為8引腳雙列直插的電壓模運(yùn)放F741（LM741、譏741、F007等）通用型運(yùn)算放大器；2、為了測(cè)試方便，自制的信號(hào)源應(yīng)預(yù)留測(cè)量端子；3、測(cè)試時(shí)用到的打印機(jī)自帶。附錄:參照GB3442-82標(biāo)準(zhǔn)，Vio、Iio、Avd和Kcmr參數(shù)的測(cè)試原理圖分別如圖2、 圖3和圖4所示。圖3和圖4中的信號(hào)源可采用現(xiàn)成的信號(hào)源。

8、為了保證測(cè)試精 度，外接測(cè)試儀表（信號(hào)源和數(shù)字電壓表）的精度應(yīng)比自制的運(yùn)放參數(shù)測(cè)試儀的 精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。（1） Vio、Iio電參數(shù)測(cè)試原理圖Rf圖2在Ki、K2閉合時(shí)，測(cè)得輔助運(yùn)放的輸出電壓記為SrVloVlo，則有:在Ki、K2閉合時(shí)，測(cè)得輔助運(yùn)放的輸出電壓記為RR RfR開時(shí)，測(cè)得輔助運(yùn)放的輸出電壓記為 Vli，則有：II。Vlo ;在 Ki、K2斷Vli -Vlo(2) Avd電參數(shù)的測(cè)試原理與測(cè)試原理圖設(shè)信號(hào)源輸出電壓為Vs，測(cè)得輔助運(yùn)放輸出電壓為 Vlo，貝U有AVS R +RfAD = 20lg 產(chǎn)(dB)M。R 丿(3) Kcmr電參數(shù)的測(cè)試原理與測(cè)試原理圖Kcmr = 20

9、 lgR RfR設(shè)信號(hào)源輸出電壓為Vs,測(cè)得輔助運(yùn)放輸出電壓為Vlo，則有(dB)附錄說明1、 測(cè)試采用了輔助放大器測(cè)試方法。要求輔助運(yùn)放的開環(huán)增益大于60dB， 輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流值小；2、 為了保證測(cè)試精度，要求對(duì) R、Ri、Rf的阻值準(zhǔn)確測(cè)量，Ri、R2的阻值 盡可能一致；ho與R的乘積遠(yuǎn)大于Vio； Iio與Ri / Rf的乘積應(yīng)遠(yuǎn)小于Vio。測(cè)試 電路中的電阻值建議?。篟i =100Q、Rf =20 k ' 100k1、Ri = R2=30k、Rl=10 k QR=1MQ ;3、建議圖3、4中使用的信號(hào)源輸出為正弦波信號(hào)，頻率為 5Hz、輸出電壓有效值為4V。懸掛運(yùn)動(dòng)控制

10、系統(tǒng)（C題）一、任務(wù)設(shè)計(jì)一電機(jī)控制系統(tǒng)，控制物體在傾斜（仰角W 100度）的板上運(yùn)動(dòng)。在一白色底板上固定兩個(gè)滑輪，兩只電機(jī)（固定在板上）通過穿過滑輪的吊 繩控制一物體在板上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)范圍為 80cmK100cm。物體的形狀不限，質(zhì)量大 于100克。物體上固定有淺色畫筆，以便運(yùn)動(dòng)時(shí)能在板上畫出運(yùn)動(dòng)軌跡。 板上標(biāo) 有間距為1cm的淺色坐標(biāo)線（不同于畫筆顏色），左下角為直角坐標(biāo)原點(diǎn)，示意 圖如下。、要求1、基本要求：（1 ）控制系統(tǒng)能夠通過鍵盤或其他方式任意設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)；（2）控制物體在80cmx 100cm的范圍內(nèi)作自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡長度不 小于100c m，物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠在板上畫出運(yùn)動(dòng)

11、軌跡，限300秒內(nèi)完成;（3） 控制物體作圓心可任意設(shè)定、直徑為50cm的圓周運(yùn)動(dòng)，限300秒內(nèi)完 成；（4）物體從左下角坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)，在150秒內(nèi)到達(dá)設(shè)定的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)（兩點(diǎn)間 直線距離不小于40cm）。2、發(fā)揮部分（1）能夠顯示物體中畫筆所在位置的坐標(biāo)；（2） 控制物體沿板上標(biāo)出的任意曲線運(yùn)動(dòng) （見示意圖），曲線在測(cè)試時(shí)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo) 出，線寬1.5cm1.8cm,總長度約50cm,顏色為黑色；曲線的前一部 分是連續(xù)的，長約30cm；后一部分是兩段總長約20cm的間斷線段，間 斷距離不大于1cm；沿連續(xù)曲線運(yùn)動(dòng)限定在200秒內(nèi)完成，沿間斷曲線 運(yùn)動(dòng)限定在300秒內(nèi)完成；（3）其他。三、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目滿

12、分基本要求設(shè)計(jì)與總結(jié)報(bào)告：方案比較、設(shè)計(jì)與論證，理論分析與計(jì)算， 電路圖及有關(guān)設(shè)計(jì)文件，測(cè)試方法與儀器，測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié) 果分析。50實(shí)際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項(xiàng)10完成第（2）項(xiàng)中連續(xù)線段運(yùn)動(dòng)14完成第（2）項(xiàng)中斷續(xù)線段運(yùn)動(dòng)16其他10四、說明1、物體的運(yùn)動(dòng)軌跡以畫筆畫出的痕跡為準(zhǔn)，應(yīng)盡量使物體運(yùn)動(dòng)軌跡與預(yù)期軌 跡吻合，同時(shí)盡量縮短運(yùn)動(dòng)時(shí)間；2、若在某項(xiàng)測(cè)試中運(yùn)動(dòng)超過限定的時(shí)間，該項(xiàng)目不得分；3、運(yùn)動(dòng)軌跡與預(yù)期軌跡之間的偏差超過 4cm時(shí)，該項(xiàng)目不得分；4、在基本要求（3）、（4）和發(fā)揮部分（2）中，物體開始運(yùn)動(dòng)前，允許手動(dòng)將物體定 位；開始運(yùn)動(dòng)后，不能再人為干預(yù)物體運(yùn)動(dòng)；5、

13、競(jìng)賽結(jié)束時(shí)，控制系統(tǒng)封存上交賽區(qū)組委會(huì)，測(cè)試用板（板上含空白坐標(biāo)紙） 測(cè)試時(shí)自帶。數(shù)字示波器(D題)一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)具有實(shí)時(shí)采樣方式和等效采樣方式的數(shù)字示波器，示意圖如圖1所示。圖1數(shù)字示波器示意圖.、要求1基本要求(1) 被測(cè)周期信號(hào)的頻率范圍為10Hz10MHz，儀器輸入阻抗為1M1 , 顯示屏的刻度為8 divx 10div,垂直分辨率為8bits，水平顯示分辨率 > 20 點(diǎn) / div。(2) 垂直靈敏度要求含1V/div、0.1V/div兩檔。電壓測(cè)量誤差w 5%。(3) 實(shí)時(shí)采樣速率w 1MSa/s，等效采樣速率200MSa/s；掃描速度要求含 20ms/div、2g

14、 /div、100 ns/div三檔，波形周期測(cè)量誤差w 5%。(4) 儀器的觸發(fā)電路采用內(nèi)觸發(fā)方式，要求上升沿觸發(fā)，觸發(fā)電平可調(diào)。(5) 被測(cè)信號(hào)的顯示波形應(yīng)無明顯失真。2發(fā)揮部分(1) 提高儀器垂直靈敏度，要求增加 2mV/div檔，其電壓測(cè)量誤差w 5%， 輸入短路時(shí)的輸出噪聲峰-峰值小于2mV o(2) 增加存儲(chǔ)/調(diào)出功能，即按動(dòng)一次“存儲(chǔ)”鍵，儀器即可存儲(chǔ)當(dāng)前波形， 并能在需要時(shí)調(diào)出存儲(chǔ)的波形予以顯示。(3) 增加單次觸發(fā)功能，即按動(dòng)一次“單次觸發(fā)”鍵，儀器能對(duì)滿足觸發(fā) 條件的信號(hào)進(jìn)行一次采集與存儲(chǔ)(被測(cè)信號(hào)的頻率范圍限定為10Hz 50kHz)o(4) 能提供頻率為100kHz的方

15、波校準(zhǔn)信號(hào)，要求幅度值為0.3V±5% (負(fù) 載電阻1 M0時(shí))，頻率誤差w 5%o(5) 其他。三、說明1. A/D轉(zhuǎn)換器最高采樣速率限定為1MSa/s，并要求設(shè)計(jì)獨(dú)立的取樣保持電 路。為了方便檢測(cè)，要求在 A/D轉(zhuǎn)換器和取樣保持電路之間設(shè)置測(cè)試端 子TP。2顯示部分可采用通用示波器，也可采用液晶顯示器。3. 等效采樣的概念可參考蔣煥文等編著的 電子測(cè)量一書中取樣示波器的 內(nèi)容，或陳尚松等編著的電子測(cè)量與儀器等相關(guān)資料。4設(shè)計(jì)報(bào)告正文中應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主 要的測(cè)試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測(cè)試結(jié)果可用 附件給出。四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)報(bào)告

16、項(xiàng)目應(yīng)包括的主要內(nèi)容分?jǐn)?shù)系統(tǒng)方案比較與選擇方案描述6理論分析與計(jì)算等效米樣分析垂直靈敏度 掃描速度12電路與程序設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)12測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果測(cè)試方案及測(cè)試條件 測(cè)試結(jié)果完整性 測(cè)試結(jié)果分析12設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要設(shè)計(jì)報(bào)告正文的結(jié)構(gòu) 圖表的規(guī)范性8總分50基本要求實(shí)際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項(xiàng)22完成第（2）項(xiàng)7完成第（3）項(xiàng)7完成第（4）項(xiàng)6其他8總分50開關(guān)穩(wěn)壓電源(E題)、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作如圖1所示的開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)穩(wěn)壓電源圖i電源框圖、要求在電阻負(fù)載條件下，使電源滿足下述要求：1. 基本要求(1) 輸出電壓Uo可調(diào)范圍：30V36V;(2) 最大輸出電流l

17、omax： 2A ；(3) U2從15V變到21V時(shí)，電壓調(diào)整率Su< 2% (Io=2A);(4) Io從0變到2A時(shí)，負(fù)載調(diào)整率S< 5% ( U2=18V);(5) 輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UoppW 1V (U2=18V,Uo=36V,lo=2A);(6) DC-DC 變換器的效率 > 70% (U2=18V,Uo=36V,Io=2A);(7) 具有過流保護(hù)功能，動(dòng)作電流Io (th) =2.5 ±.2A;2. 發(fā)揮部分(1) 進(jìn)一步提高電壓調(diào)整率，使 Su< 0.2% (Io=2A);(2) 進(jìn)一步提高負(fù)載調(diào)整率，使 Si< 0.5% ( U2

18、=18V ;(3) 進(jìn)一步提高效率，使> 85% (U2=18V,Uo=36V,lo=2A);(4) 排除過流故障后，電源能自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)；(5) 能對(duì)輸出電壓進(jìn)行鍵盤設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整，步進(jìn)值1V，同時(shí)具有輸出 電壓、電流的測(cè)量和數(shù)字顯示功能。(6) 其他。三、說明(1) DC-DC變換器不允許使用成品模塊，但可使用開關(guān)電源控制芯片。(2) U2可通過交流調(diào)壓器改變U1來調(diào)整。DC-DC變換器(含控制電路) 只能由UlN端口供電，不得另加輔助電源。（3）本題中的輸出噪聲紋波電壓是指輸出電壓中的所有非直流成分，要求用帶寬不小于20MHz模擬示波器（AC耦合、掃描速度20ms/div） 測(cè)

19、量Uopp。（4）本題中電壓調(diào)整率Su指U2在指定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓Uo的變 化率；負(fù)載調(diào)整率Si指Io在指定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓 U。的變 化率；DC-DC 變換器效率 =Po/ Pin,其中 Po= Uolo, Pin = UinIin。（5） 電源在最大輸出功率下應(yīng)能連續(xù)安全工作足夠長的時(shí)間（測(cè)試期間， 不能出現(xiàn)過熱等故障）。（6） 制作時(shí)應(yīng)考慮方便測(cè)試，合理設(shè)置測(cè)試點(diǎn)（參考圖1）。（7）設(shè)計(jì)報(bào)告正文中應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程 圖、主要的測(cè)試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的 測(cè)試結(jié)果用附件給出。四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目應(yīng)包括的主要內(nèi)谷或考核要點(diǎn)滿分設(shè)計(jì)報(bào)告方

20、案論證DC-DC主回路拓?fù)?；控制方法及?shí)現(xiàn)方 案；提高效率的方法及實(shí)現(xiàn)方案8電路設(shè)計(jì) 與參數(shù)計(jì)算主回路器件的選擇及參數(shù)計(jì)算；控制電 路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算；效率的分析及計(jì)算； 保護(hù)電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算；數(shù)字設(shè)定及 顯示電路的設(shè)計(jì)20測(cè)試方法與數(shù)據(jù)測(cè)試方法；測(cè)試儀器；測(cè)試數(shù)據(jù)（著重考查方法和儀器選擇的正確性以及 數(shù)據(jù)是否全面、準(zhǔn)確）10測(cè)試結(jié)果分析與設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生偏差的 原因，并提出改進(jìn)方法5電路圖及設(shè)計(jì)文 件重點(diǎn)考查完整性、規(guī)范性7總分50基本要求實(shí)際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項(xiàng)10完成第（2）項(xiàng)10完成第（3）項(xiàng)15完成第（4）項(xiàng)4完成第（5）項(xiàng)6其他5總分50音頻信號(hào)分析儀(F題)一、任務(wù)設(shè)計(jì)、制作一個(gè)可分析音頻信號(hào)頻率成分，并可測(cè)量正弦信號(hào)失真度的儀器。一、要求1基本要求(1) 輸入阻抗：50Q(2) 輸入信號(hào)電壓范圍(峰-峰值)：100mV5V(3) 輸入信號(hào)包含的頻率成分范圍：200