全国电子设计大赛题目.doc
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全国大学生电子设计大赛题目
共有四题大家选着其一
A题瞬态响应测试仪
【本科组】
一、任务
要求采用指定的FPGA实验平台（含EXCD-1开发板）设计一个二阶系统动态响应测试仪，系统组成框图如图1：
图1
二、要求
1. 基本部分
（1）设计并制作保证二阶系统正常工作所需要的一组±12V直流电源及FPGA实验平台供电电源。
（2）安装并调试好图2所示的二阶电路系统。
（3）设计并制作输出1V的直流阶跃信号源，要求阶跃信号的上升时间小于
0.5uS,输出直流信号电压的值在1±0.1V内。
（4）当给该二阶系统加入1V的阶跃信号时，显示并测量二阶系统的动态响应峰
值时间tp，测量误差小于5%。
（5）显示并测量二阶系统的超调量σp，测量误差小于5%。
（6）显示并测量二阶系统的调节时间ts（取δ为±2%），测量误差小于5%。
2. 发挥部分
（1）要求直流信号源输出0.5V～1.5V步进可调，步进大小为0.1V。
（2）要求显示二阶系统瞬态响应曲线。
（3）进一步提高测量二阶系统性能指标的精度。
（4）利用FPGA端口，设计一单脉冲信号源，要求脉冲宽度为0.1uS~1000uS范围
内可任意设置。
（可不考虑脉冲源的带负载能力大小）
（5）利用FPGA设计一个频率为100kHz，要求误差小于2%；幅值为2±0.1V的三
角波信号。
（6）其他。
三、评分标准
项目
满分
基
本
要
求
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。
50
实际制作完成情况
50
发
挥
部
分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
5
完成第（4）项
10
完成第（5）项
10
完成第（6）项
5
说明：
1、有关二阶系统的知识请参阅有关教材内容。
2、实现该测试仪器必须采用组委会指定的EXCD—1可编程片上系统开发板。
3、被测试的二阶系统的电路如图2所示。
图2
4、关于二阶系统瞬态参数的定义：
（1）峰值时间tp：
从施加阶跃信号开始，
二阶系统输出到达最大值所需要的时间。
（2）超调量σp：
二阶系统输出响
应的最大峰值与稳态值之间的差。
（3）调节时间ts：
输出响应值与稳态值
之间的差小于规定稳态值值百分数的时间。
5、在制作二阶系统时，要留有方便更换电阻R的插孔或端子。
6、允许外加必要的辅助测量电路。
B题电阻电容电感测试仪的设计与制作
【本科组】
一、任务
设计、制作一个电阻、电容、电感测试仪和测试所用的信号发生器。
（不准用现成仪表改制）。
二、要求
1．基本要求
（1）自制一个测试用的正弦信号发生器，输出信号的频率范围1Hz~1MHz，峰值Vm≥5V，输出阻抗≤50Ω。
输出信号的频率和峰值都连续可调。
（2）测量范围：
电阻1Ω～5MΩ；电容10pF～10μF；电感10μH～100mH。
（3）测量误差：
各档均≤±5%
（4）显示部分可选用LED或LCD，但应能明确表示出项目和量纲，有效数字4位。
可调出最近十次的测量结果显示，显示内容应包括测试的时间、元件类型、参数。
2．发挥部分
（1）测量并显示电感的Q值，Q值范围20～300。
同时显示测量频率。
（2）能通过键盘设定信号频率、测试对象和量程。
（3）测量量程手动或自动转换。
（4）其它
三、评分标准
项目
满分
基本要求
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。
50
实际完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
10
其它
5
C题VGA显示的多通道数字示波器
【本科组】
一、任务
二、
使用指定的FPGA实验平台（含EXCD-1开发板）设计多通道数字示波器，示波器显示使用普通的VGA显示器。
二、要求
1．基本要求
（1）示波器实时采样频率为10MHz，A/D转换精度为10bits。
（2）模拟信号输入电压为-2.5V---+2.5V，频率为0-1MHz。
（3）两路数字信号输入。
数字信号低电平为0V，高电平为3.3V，频率为0-1MHz。
（4）显示采用普通的VGA显示器（分辨率640×480即可）。
显示方向和普通示波器方向相同（水平方向为时间，垂直方向为幅度）,显示时间轴支持1us/div,1ms/div,1s/div。
幅度支持10mv/div,100mv/div,1v/div。
波形周期误差和幅度误差≤5%。
（5）显示波形稳定，支持实时显示和存储显示。
实时显示时可以暂停，存储显示时存储深度为显示器一屏的数据。
支持波形的手动存储功能，手动存储的波形掉电不丢失。
（6）可以单独显示任意一个通道，也可以多通道同时显示，多通道同时显示时不同的通道要用不同的颜色进行区分。
（7）数字信号要求参赛人员自行产生，A路要求占空比为50%，B路要求占空比为25%，并且要求B相比A相延时45°。
两路数字信号频率相同并且可以100KHz步进。
要留出自行产生的数字信号的测试点。
（8）模拟信号支持任意电平触发，数字信号支持上升沿和下降沿触发。
2．发挥部分
（1）自行产生的A路数字信号与与输入模拟信号同频同相。
B路和A路的关系仍然保持不变。
（2）存储深度增加一倍，存储显示时支持图像的左移和右移。
（3）存储显示支持正延时，负延时。
正负延时点数可以人为设定，设定方式步进和手动输入任选其一。
（4）显示器上有中文提示时间刻度，幅度刻度，通道对应的颜色。
（5）显示界面尽量贴近普通示波器。
（6）其他。
三、说明
1．VGA显示器使用普通的PC显示器即可，可以是液晶显示器，也可以是CRT显示器，无需自制。
2．本题示波器的存储显示功能通过检测按键的抖动波形进行测试，按键电路自制。
3．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。
四、评分标准
设计
报告
项目
应包括的主要内容
分数
理论分析与计算
垂直灵敏度；扫描速度
10
电路与程序设计
电路设计；程序设计
20
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
15
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
5
总分
50
基本
要求
实际制作完成情况
50
发挥
部分
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
15
完成第（4）项
10
完成第（5）
项
5
其他
5
总分
50
D题RFID打卡器和射频卡设计
【本科组】
一、任务
设计并制作一台RFID打卡器及射频卡，使打卡器能识别射频卡，识别后将射频卡输出的信号采集到并输出，射频卡可以做成IC卡样式，也可以采用电路方式实现，可采用集成电路，分立器件实现，其系统框图如图1所示。
图1射频信号发生器系统框图
二、要求
1．基本要求
（1）射频卡以及打卡器工作频率13.56MHz；
（2）最大识别距离不小于5cm；
（3）当射频卡接近到打卡器可识别距离时，打卡器识别到射频卡，并发出声音提示，同时将射频
卡发出的信号捕捉到并输出；
（4）采用RIGOLDP1308/1116A稳压电源供电，也可自制。
RFID系统指标要求
工作频率
13.56MH
识别距离
不小于5cm
打卡器RF信号功率
不小于1W
用户接口
蜂鸣器一个，工作以及电源指示灯个一个
识别信号输出功率
>0dBm
识别信号信噪比
>50dB
输出连接器和阻抗
BNC;50欧姆
2．发挥部分
（1）增加数据操作功能，打卡器向射频卡发出询问信息和编号查询信息——由按键控制发出信息的类型，射频卡返回相应信息，由数码或者液晶屏显示数据,参考工作流程：
打卡器轮询“WHO”——射频卡进入感应区接收到轮询信号——射频卡应答“DS（电赛）”——打卡器接收到应答，将应答信息解析出来并显示；
打卡器轮询“NO”——射频卡进入感应区接收到轮询信号——射频卡应答“001（三位数字即可）”——打卡器接收到应答，将应答信息解析出来并显示；
（2）增加电脑控制功能，打卡器使用串口与电脑相连，自定义软件来使用电脑显示数据和控制打卡器，参考工作流程：
使用RS232接口连接打卡器与电脑——上位机发送询问信息——打卡器发出蜂鸣声并返回编号001（三位数
字即可）——电脑软件显示编号；
三、说明
设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的测试结果。
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。
四、评分标准
总分150分，采用RIGOLDSA1030频谱分析仪等仪器进行指标的测试，根据完成情况以及具体指标的偏差程度打分。
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
5
理论分析与计算
基准源设计；调制器设计
发射天线设计；接收天线设计
功率放大电路设计
15
电路与程序设计
电路设计；程序设计
10
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
15
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
5
总分
50
基本
要求
实际制作完成情况
50
发挥
部分
完成第
（1）项
25
完成第
（2）项
25
总分
50
注：
射频卡以及打卡器的设计有实用意义，它符合ISO/IEC14443近耦合IC卡A类标准要求。
E题三相多功能电表
【本科组】
一、任务
设计并制作一个能同时对三相工频交流电（频率波动范围为45-65Hz）的三相电压、三相电流、三相有功功率、三相无功功率、总有功功率、总无功功率、功率因数、电网频率、有功电能和无功电能进行测量的数字式多用表。
参见附
图片1
二、要求
1．基本要求
（1）测量功能及技术参数
A．三相额定交流相电压：
100V/220V/380V，过载能力：
持续1.2倍、瞬时电流10倍/5秒；
B．三相额定交流电流：
1A，过载能力：
持续1.2倍、瞬时电压2倍/1秒；
C．三相三线或者四线任意选择；
D．实现电压和电流相序检测功能；
（2）准确度
测量精度：
1级
（3）功能选择：
A．用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率、频率和功率因数等的测量与显示；
B．有掉电存储功能。
2．发挥部分
A．利用按键实现密码保护功能；
B．标准RS-485通讯来实现远程测量，通信距离100米以上。
C．加入红外通信，通信距离3米以上；
D．其它（例如扩展功能，提高性能等）。
三、评分意见
项 目
满分
基本要求
设计与总结报告：
方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第一项
15
完成第二项
15
完成第三项
10
完成第四项
10
四、说明
1．调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为交流电压信号，再经移相输出代表对应路的电流信号；或者用电能表校验
装置来提供三相电流与三相电压。
2．可以用LCD液晶显示或者LED显示。
F题
【本科组】
一、任务
设计一个报警系统（低成本），系统应用于学生宿舍，能自动监视宿舍内的安全情况，有异常情况发生时能立即发出报警和求助信息。
二、要求
基本要求
（1）实现人体检测与声光报警功能。
（2）实现烟雾检测与声光报警功能。
（3）用键盘输入密码完成报警系统的解警等工作状况。
（4）实现异地监控。
（5）能反映宿舍内人员的进出
情况及人数的记录。
（6）宿舍无人时提示锁门。
2.发挥部分
（1）人体检测范围5米左右。
（2）能记录最近几天的宿舍安防情况。
（3）实现网络控制，可在监控点监控多个宿舍。
（4）能检测本宿舍贵重物品的进出情况。
三、评分标准
项目
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。
50
实际操作
基本部分
完成第
（1）项任务
10
完成第
（2）项任务
10
完成第（3）项任务
10
完成第（4）项任务
10
完成第（5）项任务
5
完成第（6）项任务
5
发挥部分
完成第
（1）项任务
10
完成第
（2）项任务
10
完成第（3）项任务
10
完成第（4）项任务
20
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