电子技能竞赛培训资料.docx

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电子技能竞赛培训资料

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一、电源类

题目一：

单相正弦波变频电源

1、

任务

设计并制作一个单相正弦波变频电源，输出电压有效值为15～36V可调，最大负载电流有效值为1A，负载为电阻负载。

变频电源框图如下图所示。

2、要求

1.基本要求

（1）输出频率范围为20Hz～100Hz，且输出电压有效值为15V～36V可调的单相交流电；

（2）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；

（3）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～1A时，输出电压有效值应保持在15V，误差的绝对值小于5%；

（4）具有过流保护（输出电流有效值达1.5A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0.5～1A时，输出电压有效值应保持在15V，误差的绝对值小于2%；

（2）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%；

（3）其他。

2．发挥部分

（1）三角波发生器电路的频率范围可以扩展到1KHz～300KHz；

占空比变化范围（即图2中AO/OB）可以扩展到20％～80％。

（2）将三角波测量电路的频率误差减小到不大于5%；

（3）将三角波测量电路的斜率误差减小到不大于5%；

（4）将三角波测量电路的幅度误差减小到不大于5%；

（5）可测量其他波形及相应参数。

3、竞赛说明

1.不能使用产生SPWM（正弦波脉宽调制）波形的专用芯片；

2.必要时，可以在隔离变压器前使用自耦变压器调整输入电压；可用滑动变阻器或电阻箱模拟负载；

3.输出功率可通过电流、电压的测量值计算。

题目二：

12V/220V逆变电源

1、任务

设计并制作一12V/220V逆变电源

2、要求

1、基本要求

（1）输入12V直流（汽车蓄电池提供）

（2）额定输出电压：

V0=220V交流；

（3）额定输出功率150W；

（4）输出有过压保护；

（5）输入有过压保护和过热保护；

2、发挥部分

（1）增加输出电压显示（LED数码显示，31/2位）；

（2）增加输出频率显示（LED数码显示，31/2位）；

（3）提高输出功率到200W；

（4）提高性能指标。

题目三：

设计并制作一个DC-DC稳压电源。

1、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：

+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.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）。

2、发挥部分

（1）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）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）其他。

题目四：

可调压变频电源

设计并制作变压交流电源

1、要求

（1）基本要求

    输入：

单相220V±10%、50HZ.

    输出：

单相,电压5V—20V连续可调；频率1HZ—100HZ连续可调（不准使用SPWM专用芯片）.

    输出最大电流：

0.5A,负载调整率<5%.

    具有20%的欠电压、过电压、过载保护及报警功能.

    显示输出电压、电流、频率的值，误差小于5％.

    输出谐波失真度<10％.

（2）发挥部分

   输出参数可传至上位PC机（具有电气隔离电路，作用将本电路强电部分和电脑之间隔离开来，保护电脑）。

   满负载（阻性负载）输出谐波失真度<5.0%,空载谐波失真度<5.0%。

   具有短路保护功能。

   其他特色与创新

 2、说明

     负载调整率的测定可选定输出电压由低到高三个点，，分别测得空载和满载时输出电压，其差值与对应电压点值之比，取所得三个比值最大项作为该电源指标。

二、仪器仪表类

题目一：

电压控制振荡器

1、任务

设计并制作一个电压控制振荡器（VCO）

2、要求

1．基本要求

（1）VCO部分

A．输出频率范围20MHz--60MHz。

B．输出频率稳定度小于10-3。

C．幅度Vpp=1V±0.1V。

D．可变频率步进，步距为1MHz±20kHz。

（2）频率步进数字显示。

（3）电压数字显示精度（峰-峰值）不低于10%。

（4）自制供电电源，单相220伏波动±10%可正常工作。

2.发挥部分

（1）扩大输出频率范围。

（2）步距改进为最小。

（3）其他。

题目二：

三角波斜率测量仪

1、任务

（1）设计占空比可调（即图2中AO/AB可调）的三角波发生器，作为三角波测量仪的信号输入。

（2）设计三角波测量电路，能够完成三角波幅度、频率、斜率的测量。

（3）设计显示电路，能够完成波形和测量数据的显示。

（4）能够测量由外部信号发生器产生的任意波形。

系统框图见图1所示。

2、要求

1．基本要求

（1）自行设计三角波发生器电路。

要求频率、占空比、幅度连续可调。

变化范围要求如下：

频率范围10KHz～100KHz；

占空比范围（即图2中AO/OB）30％～60％；

幅度范围（即图2中OC）0.5V到4V。

（2）三角波幅度测试：

要求测试电路完成三角波幅度的测量并显示出测量结果。

测量误差不大于10%；

（3）三角波频率测试:

要求测试电路完成三角波频率的测量并显示出测量结果。

测量误差不大于10%；

（4）三角波斜率测试:

要求测试电路完成三角波斜率的测量（即CO/AO）并显示出测量结果。

测量误差不大于10%。

2．发挥部分

（1）三角波发生器电路的频率范围可以扩展到1KHz～300KHz；占空比变化范围（即图2中AO/OB）可以扩展到20％～80％。

（2）将三角波测量电路的频率误差减小到不大于5%；

（3）将三角波测量电路的斜率误差减小到不大于5%；

（4）将三角波测量电路的幅度误差减小到不大于5%；

（5）可测量其他波形及相应参数。

三、说明

三角波测量电路与三角波发生电路的连接只允许存在信号线与地线，不允许在两个模块之间存在其他连线。

题目三：

程控多波形信号发生器

1、任务

设计并制作一个波形发生器。

信号产生限用FPGA,CPLD、D/A转换器及运放等器件实现；控制电路可采用微处理器最小系统，可用成品直流电源供电。

基本要求

（l）产生三角波、上斜波、下斜波三种周期性波形；

（2）每周期采样点数不少于50点；

（3）输出波形的频率范围为1Hz一500kHz，最小频率步进间隔为0.lHz;

（4）具有频率显示和波形指示功能，频率和波形由键盘设定；

（5）负载电阻为100时，输出电压峰峰值）>=2V;

（6）输出信号频率稳定度优于10-3（靠电路和器件保证）。

题目四：

简易数字电容表

1、任务：

设计并制作一台数字显示的简易电容表。

2、要求：

1、基本要求：

（1）测量范围：

10pF~99.9μF；

测量误差：

≤5.0%（以实验室标准电容或电容表为准）。

（2）设置量程选择：

×0.01μF、×0.1μF、×1μF、×10μF、×100μF。

（3）显示器：

十进制数字显示，对测量量程分别用发光二极管指示。

（4）设置自校准功能。

（5）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。

2、发挥部分

（1）扩展电容测量范围至10pF~999.9μF。

（2）测量误差≤1.0%以下。

（3）增设自动量程转换措施。

（4）增设直流电源。

（5）其他（智能化措施）。

题目五：

简易半导体三极管参数测试仪

1、任务

设计并制作一个小功率半导体三极管参数测试仪

2、要求

基本要求

（1）在

条件下，能测出三极管的直流电流放大系数β，并用数字显示。

测量范围50~300；测量误差的绝对值小于

，其中N是直流放大倍数β的显示数值。

（2）当

由10μA变化到20μA，

保持不变，能测出三极管的交流放大系数β，并用数字显示。

测量误差要求同

（1）。

（3）在

的条件下，测量三极管的集电极—发射极反向饱和电流

，用数字显示，测量范围0.1μA~100μA，测量误差≤10%。

（4）测量三极管的集电极—发射极间的反向击穿电压

，并用数字显示；测试条件

，测量范围20V~60V，测量误差≤5%。

（5）具有三极管管脚插错、损坏指示报警功能。

发挥部分

（1）在

条件下，显示出三极管共射极接法输入特性曲线。

（2）在

，10μA，20μA，30μA，

0~12V条件下，显示出三极管共射极接法输出特性曲线。

（3）其他。

三、无线射频类

题目一：

无线调频对讲机

1、任务

设计一无线调频对讲机。

2、要求

基本要求：

（1）、发射和接收频率范围：

27MHz～31MHz（FM）；

（2）、发射功率：

50mW；

（3）、发射机最大频偏：

±50KHz；

（4）、发射机调制信号频率范围：

300HZ～3000Hz；

（5）、接收输出功率：

Pomax＝100mW（Vcc＝6V，RL＝8）；

（6）、接收机灵敏度：

优于2mV／m；

（7）、接收机失真度：

≤5%（1000HZ）；

（8）、接收机镜象抑制比：

20dB；

（9）、接收机音频频响：

300HZ～3000HZ（±3dB）

发挥部分：

（1）、在发射、接收实现异频双工对讲基础上，增加实用功能；

（2）、实现双机呼叫功能；

（3）、实现群呼叫功能；

（4）、采用频谱倒置等方式，设计电路实现加密功能。

题目二：

无线半双工多路模拟通话系统

1、任务

设计并制作一个无线半双工多路数据传输系统，系统示意图如下：

二、要求

基本要求

（1）系统按照1个主站，31个从站的规模进行设计（实际制作2个从站），主站以主动呼叫方式对从站进行对话；

（2）设计制作无线半双工收发单元，其工作频率在（30～40）MHz中自行选择，各收发

单元工作频率的相对准确性（以主站工作频率为基准）优于10－4，所有收发单元的

发射功率不大于10mW（在75欧姆假负载上测定）；

（3）主、从站收发天线采用长度小于等于1米的拉杆天线，垂直放置，馈线部分自行设

计；

（4）主从站通信距离不小于8米；

（5）主站能实时显示目前呼叫从站的机号；

（6）从站采用电池供电。

发挥部分

（1）在主动呼叫的基础上增加从站主动报告主机工作状态的功能（包括空闲，繁忙状态）；

（2）主站具有对所有从站话音进行存储和回放的功能，并能按站号显示此前30秒的历史

话音；

（3）尽量增大通信距离；

（4）特色与创新。

题目三：

无线跳时数据传输系统

1、任务

设计出的无线跳时传输系统原理框图如下：

使用单个无线频点进行单向传输，数据时隙为6个，每帧一跳时，其传输时隙图如表1所示。

表1

时隙0

时隙1

时隙2

………

时隙7

时隙0

时隙1

………

同步时隙

控制时隙

数据时隙

数据时隙

数据时隙

同步时隙

控制时隙

数据时隙

如果跳时序列为012345，则每帧一跳时，1个byte的数据跳时顺序如表2所示。

表2

时隙0

时隙1

时隙2

时隙3

时隙4

时隙5

时隙6

时隙7

同步时隙

控制时隙

数据bit1

数据bit2

数据bit3

数据bit4

数据bit5

数据bit6

数据bit7

数据bit8

二、要求

基本要求

（1）设计射频发送电路（可选用射频模块）、射频发送控制电路，每帧信号在同步时隙发送同步序列（同步序列长度为64bit，内容可以自定），在控制时隙发送控制信号，在数据时隙发送需要传输的传输数据，射频发送控制电路中帧同步信号（每帧一个，宽度为时钟周期）和信号时钟可测，数据只在跳时时隙发送，其余时隙为低电平。

（2）设计射频接收电路（可选用射频模块）、射频接收控制电路，利用接收到的同步时隙的信号进行同步，射频接收控制电路中有帧同步信号（每帧一个，宽度为1个时钟周期）和信号时钟可测。

（3）发送的数据可以通过计算机传到射频接收控制电路，数据为任意输入值，长度大于20byte，循环发送，数据在接收端显示模块中显示。

（4）跳时序列可以在收发端预先设定（长度为6位），并要求在接收端显示模块中进行显示。

（5）发送数据速率为1kbit/s，信号时钟频率为8kbit/s。

（6）每帧8个时隙，数据时隙为6个，每帧一跳。

发挥部分

（1）数据跳时序列可以通过计算机任意设置（长度为6位），射频发送控制电路可在控制时隙发送数据跳时序列，射频接收控制电路可在控制时隙接收的跳时序列实时改变数据的接收，跳时序列要求可在接收端显示。

（2）可以任意设置跳时频率，如每帧一跳，每隔1帧一跳等，最多可设到每隔3帧一跳。

（3）数据（包括长度和内容）可以实时通过发送端微机修改。

（4）其他。

四、数据采集与放大类

题目一：

程控高增益选频放大器设计

1、任务

设计一个程控高增益选频放大器。

自制一个幅度按指数规律衰减的正弦波信号源。

2、要求

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。

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——衰减正弦波如右图所示：

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）其他。

题目二：

射频功率放大器

1、任务

（1）设计一个射频功率放大器。

（2）可采用分立元件也可采用相应的射频模块。

（3）功率控制部分可采用连续调整也可采用分档，但必须包含在电路设计中，而不能采用在功率输入或输出端加现成的可变衰耗器的方式完成。

（4）上交成果时应包括电源部分。

2、要求

1.基本要求

（1）频率范围：

100MHz～1000MHz之间任选一频点。

（2）放大器输出功率：

Pmax≥1W。

（3）输入信号不变时，输出功率可调，可调范围≥20dB。

调整方式可以为连续，也可为分档，当采用分档方式时，必须分为4档以上。

（4）放大器的3dB带宽≥5MHz。

（5）放大器的输出特性阻抗：

50欧姆（或75欧姆）。

2.发挥部分

（1）设计一个与上述放大器相对应的信号源。

信号源最好应为VCO形式，以便于调制信号的加入。

（2）用音频信号对信号源进行频率调制并接入功率放大器后，可通过无线接收或相关仪器将调制信号还原。

3、说明

考虑到各类高频仪表的功能限制，相关的功能测试既可采用开路方式，也可采用闭路加衰耗器模拟空间传播方式进行。

题目三：

低频低噪声高增益放大器

1、任务

设计并制作一个低频低噪声高增益放大器。

2、要求

1．基本要求

（1）放大器

a．电压放大倍数200~2000倍；

b．放大倍数可预置步进（间隔不大于200倍）；

c．并有数字显示；

d．通频带3kHz~5kHz；

e．放大倍数为2000倍时，测得输出噪声电压峰—峰值等效到输入端小于800nV。

f．最大输出幅度不小于8V。

g．输入电阻不小于1kΩ，输出电阻不大于20Ω。

（2）电源波动±10%时可正常工作。

（3）自制适合于本放大器测试用的信号源。

2．发挥部分

（1）电压放大倍数更高、步长更小。

（2）等效输入噪声不大于200nV。

（3）等效输入电阻大于10kΩ。

（4）数字显示精度进一步改善。

（5）其他。

五、功能类

题目一：

简易智能液体加注装置

1、任务

设计并制作一个简易智能液体加注装置，其参考结构示意图如下，水杯可用纸杯。

2、要求

1.基本要求

（1）从A号杯开始，依次向A、B、C、D、E、F号纸杯内加注水，使纸杯中的水达到指定量；

（2）纸杯中水的多少由键盘输入，范围为0～20ml，误差不大于0.1ml；

（3）在不同纸杯内的水量应不同；

（4）加注完成后小车回到A号杯位置，并给出声光报警。

2.发挥部分

（1）当原纸杯中有水且水量少于设定的量时，则只加入所缺少的部分；

（2）当原纸杯中有水且水量大于设定的量时，则从纸杯中把多余的水抽走；

（3）当水桶中的水量过少时（高度小于0.5cm），能够给出报警；

（4）其他。

3、说明

1.题图仅供参考，可以不采用天桥、天车的形式，只要能完成液体加注即可。

2.容器可不采用纸杯，但容积必须足够，以使加液量能达到20ml。

题目二：

多功能数字钟

1、任务

设计制作一个24小时制多功能数字钟。

示意图如下（仅供参考）：

2、要求

1．基本要求

（1）具有时间设置（小时和分钟）、闹钟时间设置、闹钟开、闹钟关功能。

（2）数字显示小时、分钟，有AM、PM指示器，闹钟就绪灯，蜂鸣器。

　　（3）220V供电。

2．发挥部分

（1）键盘切换现场环境温度显示。

（0～60℃

1℃）

（2）键盘切换电网频率、电压显示。

（3）电压欠压、过压报警（～220V

10％）功能。

（4）非接触止闹功能。

题目三：

实用电子称

1、任务

设计并制作一个实用电子称。

2、要求

1.基本要求：

（1）能用简易键盘设置单价，加重后能同时显示重量、金额和单价；

（2）重量显示：

单位为公斤；最大称重为9.999公斤，重量误差不大于±0.005公斤；

（3）单价金额及总价金额显示：

单价金额和总价金额的单位为元，最大金额数值为9999.99元，总价金额误差不大于0.01元；

（4）具有去皮功能和总额累加计算功能。

2.发挥部分：

能显示购物清单，自拟10种商品名称或代号，清单内容包括：

商品名称，数量，单价，金额，本次购物总金额。

（1）清单内容的商品名称等可使用代号显示；

（2）清单内容增加购货日期和收银员编号；

（3）清单内容在

（2）的基础上增加售货单位名称（自拟），且全部内容采用中文显示。

题目四：

自动控制升降旗系统

1、设计任务

设计一个自动控制升降旗系统，该系统能够自动控制升旗和降旗，升旗时，在旗杆的最高端自动停止；降旗时，在最低端自动停止。

自动控制升降旗系统的机械模型如图所示。

2、设计要求

（一）基本部分

1．按下上升按键后，国旗匀速上升，同时流畅地演奏国歌；上升到最高端时自动停止上升，国歌停奏；按下下降按键后，国旗匀速下降，降旗的时间不放国歌，下降到最低端时自动停止。

2．为避免误动作，国旗在最高端时，按上升键不起作用；国旗在最低端时，按下降键不起作用。

3．升降国旗的时间均为43秒钟，与国歌的演奏时间相等，同时，旗从旗杆的最下端上升到顶端。

降旗不演奏国歌，同时，旗从旗杆的最上端下降到底端。

4．数字即时显示旗帜所在的高度，以厘米为单位，误差不大于2厘米。

5．对于一般旗帜升旗高度可以自己决定，能在指定的位置上自动停止，此种工作方式下不放国歌。

（二）发挥部分

增设一个开关，由开关控制是否是半旗状态，该状态由一发光二极管显示。

1．半旗状态（根据《国旗法》）。

升旗时，按上升键，奏国歌，国旗从最低端上升到最高端之后，国歌停奏，然后自动下降到总高度的2/3高度处停止；降旗时，国歌停奏，按下降键，国旗先从2/3高度处上升到最高端，再自动从最高端下降到底之后自动停止。

2．不论旗帜是处于什么位置，关断电源之后重新合上电源，旗帜所在的高度数据显示不变，并且恢复断电之前的动作继续运行。

3．要求升降旗的速度可调整，旗杆高度不变的情况下，升降旗时间的调整范围是30—120秒钟，步进1秒，调整速度后升旗状态国歌停奏。

4．具有无线遥控升、降旗及停止功能。

说明：

旗帜用大于100克的重物代替,国旗杆的高度为1.8米.

题目五：

消防智能电动车

1、任务

设计制作一个消防智能小车模型,能到指定区域进行抢险灭火工作.

2、要求

1、基本要求

（1）智能小车从安全区域启动,自动寻找到火源并显示，火源采用40W白炽灯模拟，离地不高于15cm。

（2）除安全区外,场地随机出现2个火源,要求智能小车能够发现其中一个火焰并将其完全扑灭（小车可以使用LED在救火区内亮3秒表示正在扑火），扑灭后自动离开寻找下一个火源；

（3）能够发现并扑灭第二个火焰.

（4）扑灭二个火焰的总时间不超过5分钟.

（5）能够自动计算和显示扑灭的火源数.

2、发挥部分

（1）灭火完毕后智能小车能够返回到安全区域（原位）.

（2）能够自动计算由安全区到达火源的时间

（3）能够用不同声音对不同的状态进行报警（比如未发现火源，火源数量一个还是两个）

（4）其他

四,说明：

1.场地面积为300cm×300cm。

2.试验场地可采用白色地面，边界宽度为2.5-3.0cm的黑色胶带。

3.安全区面积为50cm×50cm。

4.障碍物尺寸15cm×15cm×15cm,且位置固定,数量为5个。

5.救火区域为以火源为圆心，半径为15cm的圆，救火车救火时车身需要接触到救火区。

6.小车尺寸小于30cm×30cm,高度低于15cm,所用电源电压小于等于24V。

7.小车驱动电机类型不限,其安装位置及安装方式自定,救火时不允许碰到灯。

8.小车不能完全离开场地。

9.允许一次重启动机会。