西南大学首届-西南大学教务处Word文档下载推荐.docx
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年 月 日
附件2：
西南大学2016年电子设计竞赛选拔赛参考题目
80MHz~100MHz 频谱分析仪（1题）
一、任务
设计制作一个简易频谱仪。
频谱仪的本振源用锁相环制作。
频谱仪
的基本结构图如图1所示。
二、要求
1.基本要求
制作一个基于锁相环的本振源：
（1）频率范围 90MHz~110MHz；
（2）频率步进 100kHz；
（3）输出电压幅度 10~100mV，可调；
（4）在整个频率范围内可自动扫描；
扫描时间在1~5s之间可调；
可手动扫描；
还可预置在某一特定频率；
（5）显示频率；
（6）制作一个附加电路，用于观测整个锁定过程；
（7）锁定时间小于1ms。
2.发挥部分
制作一个80MHz~100MHz频谱分析仪：
（1）频率范围 80MHz~100MHz；
（2）分辨率 100kHz；
（3）可在频段内扫描并能显示信号频谱和对应幅度最大的信号频率；
（4）测试在全频段内的杂散频率（大于主频分量幅度的2%为杂散频率）个数；
（5）其他。
三、说明
在频谱仪滤波器的输出端应有一个测试端子，便于测量。
四、评分标准
设计报告
项 目
主要内容
分数
系统方案
方案选择、论证
4
理论分析与计算
进行必要的分析、计算
电路与程序设计
电路设计程序设计
测试方案与测试结果
表明测试方案和测试结果
设计报告结构及规范性
图表的规范性
小计
20
基本要求
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
完成第（3）项
5
完成第（4）项
完成第（5）项
完成第（6）项
完成第（7）项
50
发挥部分
15
其他
总分
120
多旋翼自主飞行器（2题）
一、任务
设计并制作一架带航拍功能的多旋翼自主飞行器。
飞行区域俯视图和立体图分别如图1和图2所示。
2、要求
1.基本要求
（1）多旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图1所示的A区，开启航拍，
一键式启动，飞行器起飞；
飞向B区，在B区中心降落并停机；
航拍数据记录于飞行器自带的存储卡中，飞行结束后可通过PC回放。
飞行高度不低于30cm；
飞行时间不大于30s。
（2）飞行器摆放在图1所示的A 区，一键式启动，飞行器起飞；
沿矩形
CDEF逆时针飞行一圈，在A区中心降落并停机；
飞行高度不低于
30cm；
飞行时间不大于45s。
（3）制作一个简易电子示高装置，产生示高线h1、h2（如激光等），
h1、h2位于同一垂直平面，飞行器触碰h1、h2线时该装置可产生声光报警。
示高线h1、h2的高度在测试现场可以调整。
调整范围为
30cm~120cm。
2.发挥部分
（1）飞行器摆放在A区，飞行器下面摆放一小铁板M1，一键式启动，飞行器拾取小铁板M1并起飞。
飞行器携带小铁板M1从示高线
h1、h2间飞向B区，并在空中将小铁板M1投放到B区中心；
飞行器从示高线h1、h2间飞回A区，在A区中心降落并停机。
飞行时间不大于30s。
小铁板M1形状不限，重量20g、100g、200g三挡自选，重量重得分高。
h1、h2高度差小得分高。
（2）飞行器摆放在A区，小铁板M2摆放在B区任意位置；
一键式启动，飞
行器飞到B区寻找并拾取小铁板M2，携带小铁板M2飞回A区，在A 区中心降落并停机。
飞行高度不低于30cm；
飞行时间不大于
30s。
小铁板M2 为边长5cm的正方形，重量不限。
（3）其他。
三、评分标准
项目
满分
方案比较，方案描述
3
设计与论证
控制方法描述与参数计算
电路与程序设
计
系统组成，原理框图与各部分电路图，
系统软件与流程图
6
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
设计报告结构
及规范性
摘要
正文结构完整性图标的规范性
完成
（1）
完成
（2）
25
完成（3）
35
完成
（2）
四、说明
1.飞行器桨叶旋转速度高，有危险！
请务必注意自己及他人的人身安全。
2.飞行器的飞行控制板可自行选择，数据处理及导航板必须使用组委会统一下发的2015全国大学生电子设计竞赛RL78/G13开发套件中RL78/G13
MCU板（芯片型号R5F100LEA）。
3.飞行器可自制或外购，带防撞圈，外形尺寸（含防撞圈）限定为：
长度≤50cm，宽度≤50cm。
飞行器机身必须标注参赛队号。
4．多旋翼指旋翼数量不少于两个。
5.飞行区域地面为白色；
A区、B区形状大小相同，由直径20cm黑色实心圆和直径75cm的同心圆组成，同心圆虚线线宽小于0.1cm；
引导线宽度5cm，可用黑色胶带；
场地四周设30cm 等高线；
飞行区域不得额外设置
任何标识、引导线或其他装置。
6.简易电子示高装置不得与飞行器间有任何形式的通讯。
7.每项允许测试2次，每次测试全程不得更换电池。
2次测试之间允许更换电池，更换电池时间不超过2分钟。
8.飞行器不得遥控，飞行过程中不得人为干预。
9.飞行器降落和小铁板M1投放于A区和B区以外，酌情扣分。
10.飞行器飞行期间，触及地面后自行恢复飞行的，酌情扣分；
触地后5s
内不能自行恢复飞行视为失败，失败前完成的动作仍计分。
11.飞行器起飞，距地面高度30cm以上视为飞离地面。
12.参赛队自备发挥部分所需小铁板M1、M2，小铁板M1重量不得低于规定重量的95%，M2上不得附加任何其他装置，颜色不限。
13.一键式启动是指飞行器摆放在A区后，只允许按位于飞行器上的一个键启动。
如有飞行模式设置应在飞行器摆放在A区前完成，不得使用可编程设备进行设置。
14.为保证安全，可沿飞行区域四周架设安全网（长500cm，宽400cm，高200cm顶部无需架设。
若安全网采用排球网、羽毛球网时可由顶向下悬挂不必触地，不得影响视线。
安装示意图如图3所示。
D-21/
风力摆控制系统（3题）
一长约60cm~70cm的细管上端用万向节固定在支架上，下方悬挂一组（2~4只）直流风机，构成一风力摆，如图1所示。
风力摆上安装一向下的激光笔，静止时，激光笔的下端距地面不超过20cm。
设计一测控系统，控制驱动各风机使风力摆按照一定规律运动，激光笔在地面画出要求的轨迹。
（1）从静止开始，15s内控制风力摆做类似自由摆运动，使激光笔稳定地在地面画出一条长度不短于50cm 的直线段，其线性度偏差不大于±
2.5cm，并且具有较好的重复性；
（2）从静止开始，15s内完成幅度可控的摆动，画出长度在30~60cm间可设置，长度偏差不大于±
2.5cm的直线段，并且具有较好的重复性；
（3）可设定摆动方向，风力摆从静止开始，15s内按照设置的方向（角度）摆动，画出不短于20cm的直线段；
（4）将风力摆拉起一定角度（30°
~45°
）放开，5s内使风力摆制动达到静止状态。
（1）以风力摆静止时激光笔的光点为圆心，驱动风力摆用激光笔在地面画圆，30s内需重复3次；
圆半径可在15~35cm范围内设置，激光笔画出的轨迹应落在指定半径±
2.5cm
的圆环内；
（2）在发挥部分
（1）后继续作圆周运动，在距离风力摆1~2m距离内用一台50~60W台扇在水平方向吹向风力摆，台扇吹5s后停止，风力摆能够在5s内恢复发挥部分
（1）规定的圆周运动，激光笔画出符合要求的轨迹；
（3）其他。
1.任务中各项要求，均要考察完成时间及准确性。
2.风力摆的制作方法建议：
方案1：
如2图所示，一组直流风机用细管或棒（如碳素纤维管、PVC 管等）通过万向节固定在一支架上；
方案2：
用粗单股导线（减少自旋）将风力
摆吊挂在支架上。
3.参赛队可以自行选定一方向为0°
，以此为起始，顺时针依次为90°
、180°
、270°
等，详见图3，测试现场将提供此图。
4.直流风机是驱动风力摆的唯一动力，不得以任何其它方式影响风力摆的运动；
启动后，不得以任何形式人为影响风力摆运动。
5.各项目中，运动到达要求时需有明显声或光提示，以便开始测试及记录。
6.发挥部分施加干扰的方式是在1~2m的距离，用50~60W台扇在水平方向吹风力摆，风速在
1.0~2.0m/s范围内。
7.风力摆在圆周运动时的旋转方向不限；
测试时考察在6个均匀分布点上激光轨迹是否落在圆环内，见图3。
8.各项要求中，长度均以厘米（cm）为单位，角度以10°
为最小单位。
9.赛题中要求的各项动作完成时间越短越好，超过规定时间1倍时不计成绩。
方案论证
系统结构及风力摆运动控制方案论证
测控方法
风力摆状态测量及运动控制
系统设计
系统结构，电路设计
系统测试
测试方法及测试数据
格式规范
摘要设计报告内容完整性公式、图表的规范性
数字频率计（4题）
设计并制作一台闸门时间为1s的数字频率计。
（1）频率和周期测量功能 a．被测信号为正弦波，频率范围为1Hz～10MHz；
b．被测信号有效值电压范围为 50mV～1V；
c.测量相对误差的绝对值不大于10-4。
（2）时间间隔测量功能 a．被测信号为方波，频率范围为100Hz～1MHz；
b．被测信号峰峰值电压范围为 50mV～1V；
c.被测时间间隔的范围为0.1μs～100ms；
d．测量相对误差的绝对值不大于10-2。
（3）测量数据刷新时间不大于2s，测量结果稳定，并能自动显示单位。
（1）频率和周期测量的正弦信号频率范围为1Hz～100MHz，其他要求同基本要求
（1）和（3）。
（2）频率和周期测量时被测正弦信号的最小有效值电压为10mV，其他要求同基本要求
（1）和（3）。
（3）增加脉冲信号占空比的测量功能，要求：
a．被测信号为矩形波，频率范围为1Hz～5MHz；
b．被测信号峰峰值电压范围为50mV～1V；
c．被测脉冲信号占空比的范围为10%～90%；
d．显示的分辨率为0.1%，测量相对误差的绝对值不大于10-2。
（4）其他（例如，进一步降低被测信号电压的幅度等）。
本题时间间隔测量是指A、B两路同频周期信号之间的时间间隔TA-
B。
测试时可以使用双通道DDS函数信号发生器，提供A、B两路信号。
4、评分标准
应包括的主要内容
比较与选择方案描述
宽带通道放大器分析
各项被测参数测量方法的分析提高仪器灵敏度的措施
8
设计报告正文的结构图表的规范性
2
32
14
21
16
双向DC-DC变换器（5题）
设计并制作用于电池储能装置的双向DC-DC变换器，实现电池的充放电功能，功能可由按键设定，亦可自动转换。
系统结构如图1所示，图中除直流稳压电源外，其他器件均需自备。
电池组由5节18650型、容量2000~3000mAh的锂离子电池串联组成。
所用电阻阻值误差的绝对值不大于5%。
接通S1、S3，断开S2，将装置设定为充电模式。
（1）U2=30V条件下，实现对电池恒流充电。
充电电流I1在1~2A范围内步进可调，步进值不大于0.1A，电流控制精度不低于5%。
（2）设定I1=2A，调整直流稳压电源输出电压，使U2在24~36V范围内变化时，要求充电电流I1的变化率不大于1%。
（3）设定I1=2A，在U2=30V条件下，变换器的效率h1³
90%。
（4）测量并显示充电电流I1，在I1=1~2A范围内测量精度不低于2%。
（5）具有过充保护功能：
设定I1=2A，当U1超过阈值U1th=24±
0.5V时，停止充电。
（1）断开S1、接通S2，将装置设定为放电模式，保持U2=30±
0.5V，此时变换器效率h2³
95%。
（2）接通S1、S2，断开S3，调整直流稳压电源输出电压，使Us在32~38V范围内变化时，双向DC-DC电路能够自动转换工作模式并保持
U2=30±
0.5V。
（3）在满足要求的前提下简化结构、减轻重量，使双向DC-DC变换器、测控电路与辅助电源三部分的总重量不大于500g。
（4）其他。
1.要求采用带保护板的电池，使用前认真阅读所用电池的技术资料，学会估算电池的荷电状态，保证电池全过程的使用安全。
2.电池组不需封装在作品内，测试时自行携带至测试场地；
测试前电池初始状态由参赛队员自定，测试过程中不允许更换电池。
3.基本要求
（1）中的电流控制精度定义为，其中I1为实际电流、I10为设定值。
4.基本要求
（2）电流变化率的计算方法：
设U2=36V时，充电电流值为
I11；
U2=30V时，充电电流值为I1；
U2=24V时，充电电流值为I12，则
。
5.DC-DC变换器效率 、 、其中
。
6.基本要求（5）的测试方法：
在图1的A、B点之间串入滑线变阻器，使U1增加。
7.辅助电源需自制或自备，可由直流稳压电源（Us处）或工频电源
（220V）为其供电。
8.作品应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。
9.制作时应合理设置测试点（参考图1，以方便测试；
为方便测重，应能较方便的将双向DC-DC变换器、测控电路与辅助电源三部分与其他部分分开。
10.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、主要的测试结果。
完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出，在附件中提供作品较清晰的照片。
项目
满分
比较与选择；
方案描述。
电路与
程序设计
双向DC-DC主回路与器件选择；
测量控制电路、控制程序。
5
理论分析与计算
主回路主要器件参数选择及计算；
控制方法与参数计算；
提高效率的方法。
测试方案与测试结果
测试方案及测试条件；
测试结果及其完整性；
测试结果分析。
结构及规范性
摘要的规范性；
设计报告正文的结构；
图表的规范性。
小 计
小计
增益可控射频放大器（6题）
设计并制作一个增益可控射频放大器。
二、要求
（1）放大器的电压增益AV≥40dB，输入电压有效值Vi≤20mV，其输入阻抗、
输出阻抗均为50W，负载电阻50W，且输出电压有效值Vo≥2V，波形无明显失真；
（2）在75MHz～108MHz频率范围内增益波动不大于2dB；
（3）－3dB的通频带不窄于60MHz～130MHz，即
fL≤60MHz、fH≥130MHz；
（4）实现AV增益步进控制，增益控制范围为12dB～40dB，增益控制步长为4dB，增益绝对误差不大于2dB，并能显示设定的增益值。
（1）放大器的电压增益AV≥52dB，增益控制扩展至52dB，增益控制步长不变，输入电压有效值Vi≤5mV，其输入阻抗、输出阻抗均为
50W，负载电阻50W，且输出电压有效值Vo≥2V，波形无明显失真；
（2）在50MHz～160MHz频率范围内增益波动不大于2dB；
（3）－3dB的通频带不窄于40MHz～200MHz，即fL≤40MHz 和
fH≥200MHz；
（4）电压增益AV≥52dB，当输入信号频率f≤20MHz或输入信号频率
f≥
270MHz时，实测电压增益AV均不大于20dB；
三、说明
1.基本要求
（2）和发挥部分
（2）用点频法测量电压增益，计算增益波动，
测量频率点测评时公布。
2.基本要求（3）和发挥部分（3）用点频法测量电压增益，分析是否满足通频带要求，测量频率点测评时公布。
3.放大器采用+12V单电源供电，所需其它电源电压自行转换。
项目
主要内容
分数
系统方案
比较与选择
方案描述
2
理论分析与计算
射频放大器设计
频带内增益起伏控制射频放大器稳定性增益调整
8
电路与程序设计
电路设计与程序设计
4
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
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构图表的规范性
小计
20
完成第
（1）项
18
完成第
（2）项
6
完成第（3）项
16
完成第（4）项
10
50
14
3
12
（5）其他
总分
120
升级会员 