全国大学生电子竞赛练习题共20页.docx

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全国大学生电子竞赛练习题共20页

1正弦波功率输出装置

要练说，得练看。

看与说是统一的，看不准就难以说得好。

练看，就是训练幼儿的观察能力，扩大幼儿的认知范围，让幼儿在观察事物、观察生活、观察自然的活动中，积累词汇、理解词义、发展语言。

在运用观察法组织活动时，我着眼观察于观察对象的选择，着力于观察过程的指导，着重于幼儿观察能力和语言表达能力的提高。

一、任务

我国古代的读书人,从上学之日起,就日诵不辍,一般在几年内就能识记几千个汉字,熟记几百篇文章,写出的诗文也是字斟句酌,琅琅上口,成为满腹经纶的文人。

为什么在现代化教学的今天,我们念了十几年书的高中毕业生甚至大学生,竟提起作文就头疼,写不出像样的文章呢?

吕叔湘先生早在1978年就尖锐地提出:

“中小学语文教学效果差,中学语文毕业生语文水平低,……十几年上课总时数是9160课时,语文是2749课时,恰好是30%,十年的时间,二千七百多课时,用来学本国语文,却是大多数不过关,岂非咄咄怪事!

”寻根究底,其主要原因就是腹中无物。

特别是写议论文,初中水平以上的学生都知道议论文的“三要素”是论点、论据、论证,也通晓议论文的基本结构:

提出问题――分析问题――解决问题,但真正动起笔来就犯难了。

知道“是这样”,就是讲不出“为什么”。

根本原因还是无“米”下“锅”。

于是便翻开作文集锦之类的书大段抄起来,抄人家的名言警句,抄人家的事例,不参考作文书就很难写出像样的文章。

所以,词汇贫乏、内容空洞、千篇一律便成了中学生作文的通病。

要解决这个问题,不能单在布局谋篇等写作技方面下功夫,必须认识到“死记硬背”的重要性,让学生积累足够的“米”。

设计并制作一个正弦波功率输出装置。

其实,任何一门学科都离不开死记硬背,关键是记忆有技巧,“死记”之后会“活用”。

不记住那些基础知识,怎么会向高层次进军?

尤其是语文学科涉猎的范围很广,要真正提高学生的写作水平,单靠分析文章的写作技巧是远远不够的,必须从基础知识抓起,每天挤一点时间让学生“死记”名篇佳句、名言警句,以及丰富的词语、新颖的材料等。

这样,就会在有限的时间、空间里给学生的脑海里注入无限的内容。

日积月累,积少成多,从而收到水滴石穿,绳锯木断的功效。

二、要求

1、基本要求

①输入为单相市电；

②输出频率范围为20Hz～100Hz的交流电，输出电压有效值为36V，负载为阻性负载；

③输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真；

④当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.1～2A时，输出电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于5%；

⑤具有过流保护（输出电流有效值大于3A时动作），保护时自动切断输入交流电源。

2、发挥部分

①当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%；

②设计制作具有测量、显示该装置输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%；

③其它。

2程控交流电压源

1、基本要求

（1）单、三相电压均可独立可调，每相输出电压30-150V程控连续可调，步进1V；

（2）输出频率200-800Hz程控连续可调，步进1Hz；

（3）每相输出功率不小于10W；

（4）输出电压精度：

±0.5V，输出频率精度：

±1Hz；

（5）波形失真度：

<1%；

（6）显示电压、频率精确到小数点后一位；

（7）通讯方式自选。

2、发挥部分

（1）三相交流程控电压源输出电压范围：

5V-180V；

（2）三相交流程控电压源每相输出功率：

不小于20W；

（3）三相交流程控电压源输出电压精度：

±0.1V；

（4）其它。

3智能搬运小车

一、设计任务

设计并制作一个能自动搬运货物的智能电动车，其工作示意图如下。

图中，左边为停车区、货物存储区A和货物存储区B，并有两个对应的射灯光源；距右边线30cm处共放置3片白色或黑色的薄铁片，铁片之间的距离大于20cm。

二、要求

1、基本要求

（1）智能车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），在无障碍物的情况下，可寻找并搬取铁片，按照不同颜色分送不同存储区，即在光源A的引导下将黑色铁片搬运到货物存储区A存放，或在光源B的引导下将白色铁片搬运到存储区B存放（装载方式不限制）。

（2）智能车能准确找到铁片的位置。

2、提高部分

（1）搬运铁片的过程中，一次只允许搬运1片，且必须搬运到存储区域内。

（2）要求智能车在8分钟之内能取走全部铁片，并能返回车库，否则就地停车。

（3）智能车检测到铁片时能发出声光信息，并实时显示铁片数目。

（4）距右边线90cm处设有障碍线，线上任意位置放有两个障碍物，在有障碍物的情况下，完成基本要求

（1）、

（2）中的相关操作，且不得与障碍物碰撞。

（5）停车后，能准确显示智能车全程行驶的时间，显示误差的绝对值应小于10秒。

（6）其它。

三、说明

1、测试时共放置3片铁片，每片的厚度为<=2.0mm，面积为2cm×2cm，黑、白铁片的比例任意给定、初始位置任意给定。

2、两个障碍物的大小分别为24cm×6cm×12cm和12cm×6cm×12cm，建议用白纸包砖代替。

3、示意图中所有粗黑线段宽度均为5cm，制作时可以涂墨或粘黑色胶带。

图中的虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上。

4、智能车允许用玩具车改装，但不能由人工遥控。

5、光源A、B均采用40W~60W射灯，其底部距地面10cm左右，摆放位置如图所示，测试前，射灯的照射方向允许微调。

4电信号测量仪

一、设计任务

设计并制作一台数字显示的多功能电信号测量仪。

二、要求

1、基本要求

（1）频率测量：

可测量方波、正弦波；频率：

0.1Hz～64KHz,测量误差≤0.1%。

（2）幅值测量：

可测量方波、正弦波；幅度（峰值）：

0.1V～5V；测量误差≤0.1%。

（3）采用LED或LCD显示十进制数字，可同时显示幅值和频率。

2、提高部分

频率和幅值测量：

可测量方波、正弦波、锯齿波、三角波。

（1）扩展频率测量范围为0.1Hz～4GHz，测量误差≤0.1%

（2）扩展幅值（峰值）测量范围为0.1V～10V，测量误差≤0.1%

（3）测量误差降低为0.05%。

（4）实现6路信号测量。

（5）具有校正功能，可带键盘进行频率和幅值的校正。

5DC-DC稳压电源

一、设计任务

设计并制作一个直流稳压电源。

二、要求

1、基本要求

在输入直流电压变化范围+7V~+12V的条件下：

（1）第1路输出

a.输出电压：

+5V/DC，误差的绝对值小于1%。

b.最大输出电流：

1A。

c.电压调整率小于1%（输入电压变化范围+7V~+12V，满载）。

d.负载调整率小于1%（输入电压为+9V，负载电流变化范围0.1A~1A）。

e.纹波电压（峰-峰值）小于输出电压的0.5%（满载时）。

（2）第2路输出

a.输出电压：

+15V/DC。

b.最大输出电流：

1A。

c.电压调整率小于1%（输入电压变化范围+7V~+12V，满载）。

d.负载调整率小于1%（输入电压为+9V，负载电流变化范围0.1A~1A）。

e.纹波电压（峰-峰值）小于输出电压的0.5%（满载时）。

（3）电路效率大于70%（满载时）。

（4）有指示功能

2、发挥部分

（1）第2路输出

a.输出电压：

+9V~+15V/DC，连续可调。

b.最大输出电流：

1A。

c.电压调整率小于1%（输入电压变化范围+7V~+12V，满载）。

d.负载调整率小于1%（输入电压为+9V，负载电流变化范围0.1A~1A）。

e.电路效率大于85%，纹波电压（峰-峰值）小于输出电压的0.2%。

（2）增加输出过载（大于1.2A）、输入过压（大于+13V）、欠压（小于+6V）保护功能，并报警指示。

（3）有数字指示功能，设计并制作一个输出电压、输出电流的测量电路，并能实时显示测量值，要求测量误差的绝对值小于1%。

（4）设计并制作一个电子负载，用于测试上述电源的负载调整率，电子负载恒定电流可设定的范围为0.1A~1.2A，设定值能以0.1A步进。

（5）其它。

三、说明

输出电压、输出电流的测量电路单独供电，计算电路效率时不考虑该测量电路所消耗的功率。

6手持数字示波器

一、任务

设计并制作一台手持数字示波器。

示意图如下：

二、要求

1、基本要求

（1）示波器为电池供电，便于携带。

（2）示波器的屏幕能显示输入信号的曲线及相关的参数。

键盘能进行相关参数的调节。

屏幕的水平刻度为10Div，垂直刻度为8Div。

（3）触发方式：

自动。

触发边沿：

上升。

（4）信号电压范围：

+/-50V。

最高实时取样率：

1M点/秒，精度8Bit。

（5）模拟频带宽度：

0~1MHz。

（6）输入阻抗：

1MΩ。

耦合方式：

DC/AC，

2、发挥部分

（1）示波器显示的曲线可以进行水平、垂直的移动。

（2）垂直灵敏度：

100mV/Div~5V/Div（按1-2-5方式递进）。

（3）水平时基范围：

5μs/Div-50mS/Div（按1-2-5方式递进）。

（4）增加示波器与PC机的接口，可以把采集的数据上传到PC机，并显示。

7程控音频OCL功率放大器

一、任务

设计一个功率可程控、有输出功率显示的OCL音频功率放大器电路。

后级OCL功率放大部分用分立元件制作，供电电源为±15V，输入信号电压幅度为（10~1000）mVrms，负载为为8欧电阻。

其结构框图如下图所示。

二、要求

1．基本要求

用仿真软件对电路进行验证，使其满足以下要求：

失真度≤3%时，输出功率P0≥7.5W；

频率响应为（20~22000）Hz；

在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率，显示的输出功率（Ps）与设定功率（Pg）的相对误差

；

2．发挥部分

制作一个正弦波信号发生器的实物，使其完成以下功能：

（1）失真度≤10%时，输出功率P0≥6W；

（2）频率响应为（30~10000）Hz；

（3）在输入端交流短路接地时，输出端交流信号≤20mVpp；

（4）在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率。

三、说明

1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。

2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。

此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。

8程控高增益选频放大器设计

一、任务

1.设计一个程控高增益选频放大器。

2.自制一个幅度按指数规律衰减的正弦波信号源。

二、要求

1．基本要求

（1）增益：

80dB～100dB程控，调整步长：

6dB

（2）中心频率调整范围：

1.3KHz～3.1KHz

（3）中心频率调整步长：

不大于50Hz

（4）通频带宽度：

不大于100Hz

（5）增益与中心频率程控方法：

键盘输入增益（dB）与中心频率（Hz），同时显示之。

2．发挥部分

（1）增益：

有较大改进（大于10dB）

（2）中心频率调整步长：

1Hz

（3）自制信号源——衰减正弦波如下图所示：

正弦波频率1KHz～4KHz可调；调整步长1Hz；初始相位为零；幅度按指数规律衰减；手动触发一次发出一个衰减正弦波；衰减到初始幅度的10%需延续时间100ms~1000ms。

（4）注意电磁兼容。

（5）其它。

9信号频谱分析仪

一、任务

设计并制作一个信号频谱分析仪，其结构可参考如下图。

二、要求

1．基本要求

（1）能对单个连续波形信号进行分析，最高信号频率为10mhz，测频精度不低于1KHz。

（2）能对2个连续波形信号进行分析，最高信号频率为10MHz，频率分辨率不低于10KHz

（3）能对调幅、调频信号进行分析，信号中心频率可到10MHz，最大带宽可到1MHz，频率分辨率不低于10KHz，

（4）可以设置频率分析范围和频率分辨率

（5）频谱分析结构用图形在显示器上显示

2．发挥部分

（1）将最高频率扩展到20MHz，分辨率可达1KHz

（2）图形显示器上有可以走动的光标，能显示光标位置的频率和幅度值

（3）光标可以跟踪频点极大值，能从一个极大值点跳到另一个极大值点，并显该点频率和幅度

（4）光标可以跟踪最大频点，显示该频点频率和幅度

（5）可以将该频谱通过DA变换器变换，在示波器上显示。

（6）其它

三、说明

控制和显示不得用PC机实现

10直流电子负载

一、任务

电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。

设计并制作一台电子负载，有恒流和恒压两种方式，可手动切换。

恒流方式时要求不论输入电压如何变化（在一定的范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。

工作于恒压方式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。

二、要求

1．基本要求

（1）负载工作模式：

恒压（CV）、恒流（CC）两种模式可选择

（2）电压设置及读出范围：

1.00V-20.0V

（3）电流设置及读出范围：

100mA-3.00A

（4）显示分辨率及误差：

至少具有三位数，相对误差小于5%

2．发挥部分

（1）增加恒阻模式（CR）模式

（2）扩大负载参数的设置及读出范围

（3）具有自动过载保护设计

三、说明

（1）负载参数可调节设置，人工预置或数字程控皆可

（2）负载参数可数字化显示，两种负载参数（CV\CC）同时显示

（3）实现原理可参考如下图

11双相信号发生器

一、任务

设计、制作一个双相信号发生器，在特定的频率范围内输出正弦波，信号的幅度和相位差可以程控设置，也可以输出矩形波和方波。

作品电路中不得使用任何DAC芯片、DDS芯片或微处理器的DAC功能。

数字逻辑系统推荐使用EXCD-1SOC开发板，信号发生器的工作电源可外置。

二、要求

1．基本要求

（1）两路信号均可输出正弦波、方波、矩形波；

（2）两路信号输出最大幅度不低于3V，幅度可调，设置分辨率不低于10bit；

（3）信号频率范围从9.5kHz到10.5kHz可调，步进值不大于100Hz，频率准确度不低于0.1%；

（4）正弦波信号在整个频率设置范围内，波形失真度不大于2%；

（5）两路信号的相位差可以在0—359度内可调，设置分辨力不大于1度；

（6）矩形波占空比在0.1%—99.9%范围内可调，设置分辨率不低于0.1%；

2．发挥部分

（1）两路信号输出最大幅度不低于3.5V，幅度可调，设置分辨率不低于12bit；

（2）正弦信号频率从8kHz到12kHz变化，信号平坦度优于90%；

（3）正弦信号频率从8kHz到12kHz变化，信号失真度不大于2%；

（4）两路正弦信号的相位差可以在0—359.9度内可调，设置分辨力不大于0.1度；

（5）两路均可产生FSK调制波，内调制信号的频率不大于10Hz，上边频为12kHz，下边频8kHz；

（6）两路均可产生ASK调制波，内调制信号的频率不大于10Hz，载波频率为10kHz，调制率为100%；

（7）其他。

三、说明

1．微处理器系统板、工作电源可用成品，也可自制，必须自备。

2．设计报告正文中应包括系统总体框图、波形发生原理、数字逻辑原理框图、主要的测试结果。

详细电路原理图、HDL程序或电路图、测试结果用附件给出。

3．题目中所有准确度及分辨率指标必须是电路原理及器件硬件所保证，报告中需要有理论计算。

12通用可变增益放大器

一、任务

设计、制作一个通用可变增益放大器，放大器的增益可手动数字设置或程控设置，无调节电位器。

该放大器的增益变化范围、信号输入及输出范围、信号有效频段及幅频特性等具有较高的技术经济指标。

二、要求

1．基本要求

（1）放大器的低频及直流最大不失真输入、输出信号幅度不低于±3V；

（2）放大器的电压增益可设为三档：

0.10—1.00，1.0—10.0，10—100，放大器在同一档位时增益线性度不低于1%，分辨力不低于1%；

（3）增益为100时，在DC—1MHz带宽范围内，输出大信号幅度波动不超过5%；

（4）增益为100时、输入端短路，输出端电压值不超过±5mV；

（5）输入端阻抗可开关设置为大于10MΩ或50Ω，并有过压保护能力；

（6）放大器输出端阻抗可开关设置为50Ω或0。

2．发挥部分

（1）放大器的低频及直流最大不失真输入、输出信号幅度不低于±8V；

（2）放大器的增益可设为四档：

0.100—1.000，1.00—10.00，10.0—100.0，100.0—1000，放大器在同一档位时线性度不低于0.5%，分辨力不低于0.1%；

（3）增益为1000，在DC—5MHz带宽范围内，输出大信号幅度波动不超过5%；

（4）放大器输出端阻抗为50Ω，外接负载50Ω，在DC—5MHz频段内，大信号输出时波形失真度小于2%；

（5）增益为1000时、输入端短路，输出端电压值不超过±20mV；

（6）整体电路成本低，电路工艺简单；

（7）其他。

三、说明

1．工作电源可用成品，也可自制。

2．设计报告正文中应包括系统总体框图，可变增益发生器工作原理，幅度、频段、增益变化区间、器件选择方法，主要的测试结果。

详细电路原理图以附件形式给出。

3．题目中所有技术参数电路原理及器件硬件指标所能保证，需要有分析说明。

13LED照明用恒流电源变换器

一、任务

设计并制作LED照明用具有直流恒流输出特性的隔离型电源变换器，为串联的10个LED（单管额定功率1W）供电，结构如下图所示。

二、要求

1．基本要求

（1）负载条件下，电源变换器为直流恒流输出特性，且输出电流IO可在150mA~350mA范围内可调；

（2）电压调整率Su≤1%：

负载为10个LED，调整U1，使U2在32V~40V范围内变化时，IO变化不超过±1%；

（3）负载调整率SL≤1%：

U2=36V，负载由5个LED增加至10个，IO变化不超过±1%；

（4）效率

≥70%：

U2=36V、负载为10个LED、IO=300mA，电源变换器效率

≥70%；

（5）具有输出过压保护功能，动作电压为UO=（

）V。

2．发挥部分

（1）使变换器具有恒流限压特性：

UO小于36V时为恒流输出；UO达到36V后为恒压输出，将UO稳定在（

）V；待UO降至36V以下则恢复恒流输出；

（2）在电源变换器交流输入侧加入功率因数校正电路，使其功率因数不低于0.95；

（3）LED亮度可随环境光线增强而自动降低：

暗环境，负载为10个LED、IO=300mA条件下，环境变亮后IO减小至不大于200mA以下；

（4）具有输出电流的步进调整和测量、显示功能：

步进值10mA，测量精度优于2%；

（5）具有交流侧开机冲击电流和EMI抑制功能；

（6）其他。

三、说明

1．不得采用各种电源产品改制。

整个作品由一路交流电源供电，不得使用任何其它电源为控制电路或驱动环节供电。

电源变换器为隔离型，即交流供电侧与直流输出侧具有电气隔离，但不得再使用工频变压器。

2．制作时考虑测试方便，须合理设置测试点。

10支LED应安装在通用板（或PCB）上，做串联连接，并可方便改变接入个数（10个或5个）。

3．电源变换器效率指直流输出功率与交流输入（U2处）有功功率之比。

4．如果能完成发挥部分

（1），基本要求（5）不必做自然得分。

在做基本要求（5）或发挥部分

（1）测试时，建议使用滑线变阻器作为负载。

5．在发挥部分（3）中，只需改变对光敏元件的照度，自行设置明、暗两种照度即可。

14简易数字集成电路参数测试仪

一、任务：

设计制作一个74系列中小规模数字集成电路参数测试仪。

二、要求：

1．基本要求：

（1）能对74系列中小规模数字集成电路的VIH（min）、VIL（max）、VOH、VOL、IIL、IOL等参数指标进行单项自动测试。

（2）测量参数项目及指标要求（VCC=5V）：

 A、VIH（min）、VOH测量范围为0~5V，误差<1%读数±1个字；

 B、VIL（max）、VOL测量范围为0~1V，误差<1%读数±1个字；

 C、IIL（短路电流），IOL（RL=300Ω）测量范围为0~20mA，误差<1%读数±1个字；

（3）测试项目有对应的指示；

（4）具有自动识别74系列数字集成电路型号功能。

检测芯片有：

00/02/03/08/10/20/32/48/74/76/83/125/138/139/148/151/153/190/273/386（任选5种）。

2．发挥部分：

（1）能连续自动循环测量，并显示；

（2）能有选择地调阅最后一次测量的任一项参数；

（3）能设置集成电路参数标准值，并判断所测参数是否达标；

（4）测试数字集成电路的电压传输特性，能显示完整的传输特性曲线；从屏幕上读出的指标（如输出高、低电平和开、关门电平）要求精度优于20%；

（5）其他。

15非接触供电系统

一、任务

在不采用专用器件（芯片）的前提下，设计一个非接触供电系统的电路，使其实现对小型电器供电或充电等功能。

二、要求

1．基本要求

满足以下功能：

1）供电部分输入36V以下的直流电压，具有向多台电器设备非接触供电的功能。

2）在输出功率≥1W的条件下，转换效率≥15%

3）最大输出功率≥5W。

2．发挥部分

1）供电部分输入36V以下的直流电压，具有向至少一台电器设备非接触供电的功能。

2）在输出功率≥1W的条件下，转换效率≥10%

16简单汉字自动书写笔

一、任务

设计一个系统，让一支笔自动在A4白纸上写汉字。

二、要求

1．基本要求

设计的系统能实现以下参数要求：

1）  能够以指定的大小写指定的汉字；

2）  字的内容、字体、字的大小和个数等参数可以预置；

3）  具有换页功能，写完一张后的可将纸移动到其它位置；

4）  换页之后，在另一张A4白纸的中间位置上继续写字；

5）  字体工整、匀称、美观，大小和笔划粗细协调，纸面整洁。

2．发挥部分

1）  笔可以抬起和放；

2）  书写笔一旦启动，不再允许人工控制。

3）  在一张A4白纸的中间位置写“电子”两个汉字，A4白纸上不能有任何标记；

4）  汉字字体大小要求大于二号字体；

5）  字体工整、匀称、美观，大小和笔划粗细协调，纸面整洁。