瑞莎杯全国大学生电子设计竞赛题目.docx

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瑞莎杯全国大学生电子设计竞赛题目

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8VDC/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=8.0±0.4V。

（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=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之

和IO=1.0A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

误差绝对值不大于5%。

（4）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，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=8.0±0.4V，使负载电流IO在1.5~3.5A

之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.5~2.0）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=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之

和IO=4.0A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

略

四、说明

（1）不允许使用线性电源及成品的DC/DC模块。

（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，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（3~5周），摆杆摆一个周

期，平板旋转一周（360º），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

杆至一个角度θ（θ在30º～45º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θ（θ在45º～60º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θ（θ在30º～60º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100cm±5cm；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θ=30º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10cm×6cm，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（10cm×6cm），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

略

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

略

四、说明：

1.赛车场地由2块细木工板（长244cm，宽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40±2dB，特性阻抗50Ω，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：

2Δf0.7=300kHz；带内波动不大于2dB；

d）输入电阻：

Rin=50Ω；

e）失真：

负载电阻为200Ω，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40dB。

AGC控制范围为20log（Vomin/Vimin）－20log（Vomax/Vimax）（dB）。

（4）其他。

三、说明

1.图2是LC谐振放大器的典型特性曲线，矩形系数

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Vi<50μV）。

所有项目均在放大器输出接200Ω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

略

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2348

f1（x）=1+x2+x3+x4+x8的m序列，其时钟信号为V1-clock；

b）数据率为10~100kbps，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0.2~4.0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4512

f2（x）=1+x+x4+x5+x12的m序列；

b）数据率为10Mbps，误差绝对值不大于1％；

c）输出信号峰峰值为100mV，误差绝对值不大于10%。

（4）利用数字信号发生器产生的时钟信号V1-clock进行同步，显示数字信号

V2a的信号眼图，并测试眼幅度。

2．发挥部分

（1）要求数字信号发生器输出的V1采用曼彻斯特编码。

（2）要求数字信号分析电路能从V2a中提取同步信号V4-syn并输出；同时，

利用所提取的同步信号V4-syn进行同步，正确显示数字信号V2a的信号

眼图。

（3）要求伪随机信号发生器输出信号V3幅度可调，V3的峰峰值范围为

100mV~TTL电平。

（4）改进数字信号分析电路，在尽量低的信噪比下能从V2a中提取同步信

号V4-syn，并正确显示V2a的信号眼图。

（5）其他。

三、说明

1、在完成基本要求时，数字信号发生器的时钟信号V1-clock送给数字信号分

析电路（图1中开关S闭合）；而在完成发挥部分时，V1-clock不允许送给

数字信号分析电路（开关S断开）。

2、要求数字信号发生器和数字信号分析电路各自制作一块电路板。

3、要求V1、V1-clock、V2、V2a、V3和V4-syn信号预留测试端口。

4、基本要求

（1）和（3）中的两个m序列，根据所给定的特征多项式1f（x）

和2f（x），采用线性移位寄存器发生器来产生。

5、基本要求

（2）的低通滤波器要求使用模拟电路实现。

6、眼图显示可以使用示波器，也可以使用自制的显示装置。

7、发挥部分（4）要求的“尽量低的信噪比”，即在保证能正确提取同步信

号V4-syn前提下，尽量提高伪随机信号V3的峰峰值，使其达到最大，此

时数字信号分析电路的输入信号V2a信噪比为允许的最低信噪比。

四、评分标准

略