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1、白城师范学院第六届电子设计竞赛题目2014年白城师范学院第六届电子设计竞赛题目单相正弦波逆变电源（A题） 一、任务 设计并制作输出电压为36VAC的单相正弦波逆变电源，输入为12VDC电源，负载为阻性。结构框图如下图所示。二、要求：2.1 基本要求（1）在额定输入电压Ui=1014.5V下，输出电压UORMS=360.5V，频率，额定满载输出功率50W；（2）输出正弦波电压，THD3%；（3）满载情况下，逆变效率83%；（4）具有输入过压、欠压保护功能，欠压保护点90.5V，过压保护点160.5V。当满足过压、欠压条件时，关闭输出；（5）输出过流保护功能，动作电流Io=1.60.1A。 2.2

2、 发挥部分（1）进一步提高逆变器效率，95%；（2）输出正弦波电压THD1%；（3）输出频率可调20100Hz；（4）具有输出短路保护功能，可自恢复，具有工作及保护指示；（5）其他。三、说明1. 输入电源可来自直流稳压电源，或者采用调压器+隔离变压器+整流+滤波得到；2. 系统供电全部采用Ui供给，不得另外提供其他电源。3. 不得使用电源类产品改制，不得采用各种电源和逆变模块，不得采用各类集成功率放大电路。4. 不得采用SPWM专用芯片。5. 注意作品制作工艺，留出测试端口。6. 尽可能降低制作成本。7. 测试开始后，不允许对电路进行任何调整。四、评分标准项目主要内容满分设计报告1. 方案论证

3、；2关键技术指标的设计保证措施及关键技术分析等；3单元电路的工作原理，必要的理论计算等；4. 测试方法及测试数据分析等；5. 报告的完整性和规范性。30分基本部分完成（1）21分完成（2）10分完成（3）10分完成（4）6分完成（5）3分合计：50分发挥部分完成（1）12分完成（2）12分完成（3）12分完成（4）9分完成（5）5分合计：50分总分：130分 数控线性直流稳定电源（B题） 一、任务设计制作一个数控线性直流稳定电源，具有稳压和稳流功能。输入交流电为220V/50Hz，变化范围为10%。电源结构如图1所示。图1：数控线性直流稳定电源结构二、要求1. 基本要求（1）具有稳压和稳流功能

4、，通过开关或按键设置。（2）对稳压电路的要求 输出电压范围：+2.000V +10V，最大输出电流：1A； 具有过流保护功能，保护电流为1.2A； 电压调整率 0.2%； 负载调整率 1%； 总纹波电压（峰-峰值）10mV。（3）对稳流电路的要求 输出电流范围：200mA 1A，要求在输出电流范围内，输出直流电压不超过10V； 负载调整率：设置输出电流为1A，改变负载电阻，使输出电压在210V情况下，输出电流变化1%； 总纹波电流（峰-峰值）1mA。2. 发挥部分（1）对稳压电路的要求 负载调整率 0.1%； 总纹波电压（峰-峰值）1mV； 数字设置并显示设置的输出电压值，设置最小分辨率10m

5、V，输出电压设定值与实际输出电压值的误差1%； 测量并数字显示实际输出电压，测量显示值与实际电压输出值的误差0.1%。（2）对稳流电路的要求 负载调整率：设置输出电流为1A，改变负载电阻，使输出电压在210V情况下，输出电流变化 0.1%； 总纹波电流（峰-峰值）0.1mA； 数字设置并显示设置的输出电流值，设置最小分辨率1mA，输出电流设定值与实际输出电流值的误差1%； 测量并数字显示实际输出电流，测量显示值与实际电流输出值的误差0.1%。（3）提高电源效率。（4）其他。三、说 明1. 不允许使用任何形式的电源模块和集成稳压器。2. 辅助电源应自制，并包含在所制作的电源系统内。3. 实际输出

6、电压和输出电流测量装置需自制，并与电源制作成一个整机。4. 稳压和稳流功能必须共用一套变压器、主回路及功率元件。5. 总纹波电压指噪声和纹波的叠加值，可用数字示波器测量，带宽限制为20MHz。6. 可通过测量负载电阻上的总纹波电压计算总纹波电流。7. 效率，其中，PIN为用交流功率表测量的220V交流输入有功功率，VO为直流输出电压，IO为直流输出电流。四、评分标准 项目主要内容满分设计报告设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。30分基本要求第（2）项，4分4分第（2）项，5分5分第（2）项，每项各7分21分第（3）

7、项，6分6分第（3）项，每项各7分14分合计：50分发挥部分 第（1）项，每项各5分20分第（2）项，每项各5分20分第（3）项，5分5分第（4）项，5分5分合计：50分总分：130分 电动消防车（C题） 一、任务设计制作一个电动消防车，能到消防场地任意地点进行灭火作业。以蜡烛模拟火源，火源随机分布在场地中，消防场地如图1所示。图1：消防场地示意图二、要求1. 基本要求（1）在场地中随机放置一只蜡烛。消防车从车库启动，计时开始，消防车同时发出出库声音提示。消防车从车库出口驶出车库，自动行走到距离火源10cm以内区域，发出火警声音提示，停车3秒钟。（2）消防车执行灭火工作，灭火完毕后，发出火灭声

8、音提示。（3）消防车经由车库出口自动返回到车库，停稳后，发出返库声音提示，计时结束。（4）上述过程用时尽可能少。2. 发挥部分（1）在场地中随机放置三只蜡烛。消防车从车库启动，计时开始，消防车同时发出出库声音提示。消防车从车库出口驶出车库。（2）消防车能够找到一个火源，并自动行走到距离火源10cm以内区域，发出火警声音提示，停车3秒钟。然后消防车执行灭火工作，灭火完毕后，发出火灭声音提示。（3）再寻找下一个火源，重复过程（2），直到三个火源都被扑灭。（4）扑灭三个火源后，消防车经由车库出口自动返回到车库，停稳后，发出返库声音提示，计时结束。（5）上述过程用时尽可能少。（6）其他。三、说明1.

9、消防场地为白色背景，尺寸为180cm120cm。按图中位置配置黑色线条，线条宽度为1.7cm30%。但场地边界不允许配置线条。场地内外均不允许再设置任何其他的引导措施。2. 障碍物为白色，尺寸为：长宽高=56cm15cm15cm，障碍物必须按图对称牢固固定在场地上，位置如图1所示。消防车运行过程中，不允许碰到障碍物，否则扣分。3. 车库地面为红色，车库尺寸为30cm30cm。出发前，要求车的整体在车库内；返库时，车头向里或向外自定，车的整体应在车库内，否则扣分。4. 车的长宽高分别不大于25cm、25cm、25cm，电池供电，在一次测试中不允许更换电池。5. 如果消防车车身整体驶出消防场地，则

10、终止测试。如果消防车部分车体驶出消防场地超过10秒不能自动完全返回，则终止测试。6. 蜡烛直径不小于12mm，高度520cm，灭火方式不限（但不允许喷洒液体等弄脏场地或影响消防车运行和测试的物质）。灭火时每次只允许扑灭一个蜡烛，多灭扣分。消防车运行过程中碰倒未扑灭蜡烛停止测试，碰倒已灭蜡烛扣分。7. 在消防车发出火警声音提示前，禁止灭火作业，在发出火灭提示音的同时，即停止灭火作业，否则不予测试。8. 在测试过程中如果出现失误，允许消防车重新运行一次。9. 按照灭火过程中功能的完成情况和完成时间来计算成绩。10.出库声音、返库声音、火警声音、火灭等声音提示是消防车各种功能和计时的确认信号，音量要

11、足够大。四、评分标准项目主要内容满分设计报告设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。30分基本要求完成第（1）项10分完成第（2）项10分完成第（3）项15分完成第（4）项15分合计：50分发挥部分完成第（2）项5分完成第（3）项10分完成第（4）项15分完成第（5）项15分完成第（6）项5分合计：50分总分：130分 炮台打靶（D题）一、任务 设计并制作1个简易的炮台和电子靶，并在炮台上安装电动机驱动装置，可使炮塔在水平方向左右转动；在炮塔上安装电动机，可使炮塔上的炮口上下运动，用发红光的激光笔代替火炮。电子靶上能显

12、示该次打靶环数及总环数，并能语音播报单次打靶环数和总环数。本题应完成手动或自动两种方式控制炮台、瞄准光靶，实现激光打靶。本题考核点是炮台跟踪电子靶的位置、打靶的精确性以及完成任务的时间，电子靶显示和播报的准确性。炮台打靶示意图如图1所示。v图1 炮台及电子靶示意图二、要求1基本要求（1）对电子靶进行测试，用激光笔分别打到每1环上，电子靶能够语音播报该次打靶的环数、总环数，并能显示该次打靶环数及总环数。（2）把电子靶和炮台摆放好后（按说明5），开始计时，用手动控制炮塔，瞄准电子靶，瞄准完毕，连续发射三炮（按说明4），总时间小于120s。（脱靶则视为没有完成）（3）电子靶分别显示每次的环数，显示的

13、同时并播报，最后显示并播报总环数。（4）两次移动电子靶的位置（按说明5），用手动重新控制炮塔，瞄准电子靶，重复（2）（3）步骤。2发挥部分 （1）炮台摆放好后，参赛队员按下按钮，开始计时，参赛队员离开炮台，炮塔自动搜索电子靶，搜索完成后，炮台提示搜索完成，延时5s后，炮台示意开始发炮，炮塔自动连续发射三炮后（按说明4），示意完成。（三次全部脱靶，表示自动瞄准没有完成。）时间小于100s，（2）两次移动电子靶的位置，炮塔再次重新瞄准发射，重复（1）。（3）语音播报与显示同基本部分。三、说明 1、炮台放在地面上。2、传感器可放置在电子靶两个正方形边线之间上下左右的所有区域，传感器数量自定，见图1。

14、不允许利用打靶环区引导炮塔。3、炮台和电子靶的供电均为电池供电。4、激光笔必须为点光源，每次发炮必须保证在电子靶上看到红光点，每打一炮必须能完整的看到显示的环数和听到播报。5、电子靶可以在以炮台中轴线为准，左右90度范围内任意放置，电子靶可以在与炮台水平距离2至3米之内位置任意放置，电子靶在距离地面1米以内任意高度放置。6、尽量防止每次发炮时红光点在电子靶上抖动，若抖动按最低环计分。7、以每次打靶的总环数高低、所用的时间多少计分。四、评分标准 项目主要内容满分设计报告 报告内容：(1)方案比较、设计与论证；(2)理论分析与计算；(3)电路图及相关设计文件；(4)测试方法与仪器，测试数据及测试结

15、果分析。30分基本要求 完成第（1）、（3）项 10分完成第（2）项20分完成第（4）项 20分合计：50分发挥部分 完成第（1）项30分完成第（2）项20分合计：50分总分：130分 低成本双路正弦波发生器（E题） 一、任务设计、制作一个低成本双路正弦波发生器，每路信号的频率、幅度及两路信号的相位差均可程控设置。除工作电源外，正弦波发生器由微处理器单元（含键盘显示）、控制逻辑单元和模拟电路单元三部分组成。要求控制逻辑单元不使用任何存储器资源，模拟电路单元不使用集成DAC且无可调阻容件。正弦波发生器结构框图如下所示，微处理器单元以串行方式向控制逻辑单元发送参数控制字，控制逻辑单元产生若几个频率

16、稳定的逻辑脉冲输出给模拟电路单元，模拟电路单元经过信号变换后得到预定参数的双路正弦波。本任务中推荐采用的信号变换原理有：PWM信号经低通滤波后可变换为直流电压，窄带范围内的方波经低通滤波后可变换为相应频率的正弦波，两路不同频率的正弦波经差频与低通滤波后可变换为另一低频正弦波。二、要求1基本要求（1）两路正弦波的频率范围1Hz1kHz，步进值不大于1Hz，频率准确度不低于0.1%；（2）两路正弦波输出最大幅度不低于3V，幅度设置，设置分辨率不低于12bit；（3）正弦波信号在整个频率设置范围内，波形失真度不大于2%；（4）两路信号的相位差可以在0359度内可调，设置分辨力不大于1度；（5）所有参

17、数均可程控设置；2发挥部分（1）控制逻辑单元输出给模拟电路单元的信号线应不超过5条； （2）当两路信号频率为1到10间的倍频关系时能同步，示波器观测两路波形稳定； （3）设定的输出信号电压值在整个频段内，变换量小于5%；（4）两路正弦信号幅度设置为零时，输出噪声小于5mV； （5）取消微处理器单元，控制逻辑单元也能实现独立设置特定参数信号的输出；三、说明1若控制逻辑单元使用了存储器资源则在总分中扣除15分；若模拟电路单元使用了集成DAC则在总分中扣除10分，若使用了可调阻容件则在总分中扣除5分。2微处理器单元推荐使用TI的MCU，模拟电路单元推荐全部采用TI集成芯片；微处理器单元、控制逻辑单元

18、、工作电源可选用成品，也可自制，必须自备。3设计报告正文中应包括方案论证、总体框图、波形发生原理、理论计算、测试结果等；完整的电路原理图、控制逻辑电路图、HDL程序等可用附件给出。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分理论分析与计算频率、相位、幅度指标8分电路与程序设计控制逻辑电路设计、模拟电路设计、程序设计8分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分设计报告结构及规范性摘要、结构、图标等4分合计：30分基本要求完成第（1）项10分完成第（2）项10分完成第（3）项10分完成第（4）项10分完成第（5）项10分合计：50分发挥部分完

19、成第（1）项10分完成第（2）项10分完成第（3）项10分完成第（4）项10分完成第（5）项10分合计：50分总分：130分简易混合信号示波器（F题）一、任务设计并制作一台简易混合信号示波器（MSO），其组成框图如图1所示：二、要求1基本要求（1）被测信号要求：类型：正弦波；频率：100Hzf500KHz；幅度（峰峰值）：0.1VVp-p10V。（2）仪器能对被测信号进行采集、存储与显示，显示波形无明显失真，显示信号幅度无明显变化。（3）垂直灵敏度分为0.05V/div、0.5V/div、1V/div和2V/div共四档（手动调整）；触发方式为自动；电压误差5%。（4）水平显示分辨率20点/

20、div，设置1ms/div、0.1ms /div、10s /div、1s /div共四档扫描速度（手动调整）。（5）输字信号发生器循环输出4路数字信号，其波特率为10Mb/s，码长为16位，码型有加计数、减计数两种固定码型。（6）在示波器同一液晶屏上显示输出信号的码型示意波形。2发挥部分（1）增加垂直灵敏度档位，使被测信号幅度达到：0.05VVp-p20V。（2）增加扫描速度挡位，使被测信号频率达到：10Hzf5MHz。（3）信号发生器的码率可变(10Mb/s，20Mb/s，30Mb/s)，通过键盘能任意设置码型，并输出相应波特率和码型的4路数字信号。三、说明1. 示波器所测试的模拟信号和数字

21、信号应同时显示在同一液晶屏上。2. 不限制数字信号发生器输出信号的逻辑电平。四、评分标准项目主要内容满数设计报告设计报告结构7分设计报告格式7分设计报告正文16分合计：30分基本要求实际制作完成情况50分发挥部分完成第（1）项15分完成第（2）项15分完成第（3）项15分其他5分合计：50分总分：130分 无线通信接收与发射机（G题）一、任务 设计并制作一个以分立元器件及单功能集成电路組成的接收发射机。（不允许使用接收机、发射机集成模块以及市售成品改装）。二、要求1、基本要求(1)设计与制作一个点频调频超外差接收机,接收的调频信号为载波频率fS，fS在2628MHz范围内任选一点 (频率稳定度

22、优于10-4)。调制信号频率为50Hz15kHz, 最大频偏为75kHz。接收机要求为超外差式, 中频频率为fI=8.50.1MHz, 通频带18010kHz, 矩形系数Kr0.15, 接收灵敏度1mV, 镜像频率抑制比20dB, 输入阻抗50, 输入端用特性阻抗为50的插座作为信号输入端。(2)解调器后要有低频电压和功率放大，负载电阻8，在接收机输入信号幅值为1mV条件下, 输岀功率100mW, 波形无明显失真。(3)接收机要求有独立的接收天线(1m拉杆天线) 以便接收由发射机通过天线发射岀的无线电波；(注: 天线与接收机的连接要采用50的高频插座)。(4) 设计与制作一个调频发射机, 要求

23、载波频率fS为自制接收机的中心频率, 频率稳定度优于10-4, 调制信号频率为50Hz15kHz, 在调制信号振幅为1V时，最大频偏为75kHz, 发射机负载阻抗为50，输岀功率50mW； 2、发挥部分(1)提高接收机灵敏度100V； 在中频频率为fI=8.50.1MHz, 通频带18010kHz时, 满足矩形系数Kr0.13； (2)发射机有独立的发射天线(1m拉杆天线)，天线与发射机的连接要采用50的高频插座，发射机通过发射天线可以与接收机进行正常的无线通信。当发射机输岀功率50mW（在50负载电阻上测得）时，转接到发射天线进行无线通信，接收机收到的50Hz15kHz信号波形无明显失真，要

24、求通信距离4m；(3)发射机效率35%(在50负载电阻上输岀功率为50mW条件下测得)；(4)发射机与接收机能进行语言和音乐的无线通信, 通信距离4m；(5)接收机扩展接收频率范围为2628MHz, 能够自动搜索, 满足正常接收；能测量与显示接收信号的载频，误差5%；(6)其它扩展功能。三、说明1、 中频频率固定为8.50.1MHz。2、 不允许选用接收机、发射机专用集成电路，不允许用成品接收机和发射 机改装。3、 为便于测量电路的性能指标，本振信号、中频输岀端等应留出相关的测量端子。4、 高频信号源的输出电阻为50，输出端口为通用标准插座，测试时请自备信号源至接收机的电缆线及标准插头（50）

25、。5、 接收机灵敏度：在接收机8负载电阻获得100mW输出功率，且信号与噪声电压比12dB条件下, 测得的接收机的最小输入电压峰值。6、 测试前应完成整机调整，测试中不允许进行任何手动调节以及软件更改。7、 文中所有电压值为峰值。四、评分标准 项目主要内容满分设计报告方案比较、设计与论证5分总体方案及各部分电路原理12分硬件总图及元器件表、软件流程图及程序5分测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析8分合计：30分基本要求完成第（1）(2) (3)项35分完成第（4）项15分合计50分发挥部分完成第（1）项10分完成第（2）项12分完成第（3）项8分完成第（4）项8分完成第（5）项8分完成第（6）项4分合计：50分总分：130分