2012年TI杯电子设计大赛正式赛题

A题：LED照明用恒流电源变换器（本科组）

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。

I2IOU1?220V AC工频隔离变压器隔离型U2?36V AC+UO-LED *10150~350mA DC电源变换器 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32V40V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=（36?0.2）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（36?0.2）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。

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。

F题：无线通信信号分析与测量装置（本科组）

一、 任务

设计并制作一个能接收、分析、记录和显示无线电信号特征的通信信号分析与测量装置。其原理示意图如下：

二、要求 1、基本要求

（1） 信号分析装置能从高频信号发生器获取信号，并自动扫描、捕捉、分析和识别通

信信号，载波工作频率范围：15MHz～25MHz；

（2） 自动测量通信信号的输入信号载波频率，测量值的准确度优于5%；

（3） 自动判别射频信号的调制方式：无调制载波信号、AM、FM、ASK、FSK； （4） 用液晶屏显示（2）和（3）要求的各项参数； （5） 正常识别条件下，接收机灵敏度≤1mV； （6） 高频放大器输入阻抗为50Ω。 2、发挥部分

（1） 装置正常工作时，接收机灵敏度优于100μV,载波频率测量值的准确度优于1%； （2） 具有键控预置和自动扫描测量通信信号功能，并能够存储、查询测量结果（以时

间先后排序，保存不少于5组数据）；

（3） 设计制作一个中心频率为20MHz的高频功率放大器，与输岀电阻为50Ω、输岀电

压VP≤300mV的高频信号发生器组成发射机。发射机的负载为50Ω鞭状天线，天线长度不大于１ｍ。要求高频功率放大器的输岀功率≤20mW（在负载电阻50Ω上）, 效率≥40%，在天线间距离≥1ｍ时能实现与接收机的无线正常通信，能够完成基本要求（2）和（3）；

（4） 扩展信号载波频率范围至15MHz～35MHz； （5） 其他。 三、说明

1. 中频频率自选；

2. 可选用接收机专用集成电路自行设计与装调，不允许用成品接收机； 3. 为便于测量电路的性能指标，应留出相关的测量端口；

4. 高频放大器用特性阻抗为50Ω的插座作为信号输入端，高频信号源的输出电阻为50Ω，输出端口为通用标准插座。测试时需自备，信号源至高频放大器的电缆线及标准插头（50Ω）；

5. AM波调制信号频率0.5～1kHz, 调幅度为0.3；FM波调制信号频率0.5～1kHz, 最大频偏20kHz；ASK波的码元速率为0.5～1kHz；FSK 波的码元速率为0.5～1kHz, 两载频差为0.1MHz；

6. 测试前应完成整机调整，测试中不允许对整机进行任何手动调节以及软件更改。分析与识别结果应在显示屏上正确显示。 四、评分标准 项 目 满分 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 实际完成情况 完成第（1）项 完成第（2）项 发挥部分 完成第（3）项 完成第（4）项 完成第（5）项 合计

程控音频OCL功率放大器(C题)

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： 1) 失真度≤3%时，输出功率P0≥7.5W； 2) 频率响应为(20~22000)Hz；

3) 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。

30 50 6 10 20 8 6 50 基本要求 12V/220V逆变电源(D1题)

一、 设计任务

设计一个12V/220V逆变电源的电路。 二、 设计要求 1、基本要求

用仿真软件对电路进行验证，其满足的要求如下所示： 1) 输入12VDC；

2) 额定输出电压：Vo=220VAC； 3) 额定输出功率≥200W； 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

制作一个12V/36V逆变电源的实物，使其完成以下功能： 1) 输入12VDC（可用汽车蓄电池提供）； 2) 额定输出电压：Vo=36VAC； 3) 额定输出功率≥30W； 4) 输出有过压保护；

5) 有输入过压保护和过热保护； 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。

单相正弦波变频电源（D2）

一、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。

显示 二、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）其它。 三、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。 四、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 实际完成情况 完成第（1）项 发挥部分

E题：通用可变增益放大器（本科组）

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%；

（2）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%； （3）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10M?或50?，并有过压保护能力； （6）放大器输出端阻抗可开关设置为50?或0。

完成第（2）项 其它 50 50 20 24 6

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50?，外接负载50?，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。

四、评分标准 项 目 系统方案 理论分析与计算 主要内容 比较与选择 方案描述 程控放大，程控衰减 幅度范围，频段上限 增益范围，零点误差 硬件电路原理图 语言程序设计清单 测试方案及测试条件 测试结果完整性 测试结果分析 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 分数 4 10 设计 报告 电路与程序设计 测试方案与测试结果 6 6 设计报告结构及规范性 4 30 6 18 12 6 5 3 50 10 14 8 6 总分 完成第（1）项 基本 部分 完成第（2）项 完成第（3）项 完成第（4）项 完成第（5）项 完成第（6）项 总分 发挥 部分 完成第（1）项 完成第（2）项 完成第（3）项 完成第（4）项

完成第（5）项 完成第（6）项 其他 总分 6 3 3 50 射频功率放大器（F） 一、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。 二、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。 三、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。 四、评分标准

项目 得分 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50 设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析 基本要求 实际完成情况（包括频率，功率，带宽等指标） 信号源完成情况 发挥部分 音频信号的FM调制功能 其它

50 25 20 5

A题：自动追光自动壁障电动小车

一、 任务

设计制作一套自动追光太阳能充电系统放置在小车上。小车以一定速度追着光源行进，太阳能板始终能面对光源给蓄电池充电。小车行进过程中会遇到路障，小车必须能避开路障绕道找到光源并继续追光前行。 二、 要求

1、 基本要求

a. 光源用不大于100W的白炽灯，场地不小于1.5m×1.5m，障碍物不小于15cm

×15cm×15cm。可以对光源进行聚光。

b. 光源在离小车大约1.5m的固定位置摆放，放置高度不高于25cm，小车发

现光源后沿光源方向前进。

c. 小车前进方向上至少随机放置三个障碍物。遇到障碍物，小车应绕道前进。 d. 在小车绕道过程中，太阳能板始终对准光源。 e. 到达离光源一定位置后，小车应停止前进。

f. 小车前进直线距离应不大于1.2m，时间不大于2分钟。 g. 能显示太阳能为蓄电池供电状态。 2、 发挥部分

a. 场地尺寸2m×2m，光源离小车2米以上。 b. 障碍物5个以上

c. 能逆着光源前进，并绕过障碍物。但太阳能板始终对准光源 d. 完成时间不大于1分钟

e. 在无白炽灯光源情况下，小车可以沿自然光源方向前进。 f. 其它

三、 说明

a. 小车行进线路上不得有任何轨迹，也不得有其它任何引导小车前进的物体、声

源、无线发射源等，更不得利用遥控手段

b. 可以用浅色将场地分割成方形格子，障碍物放在格子里边。但小车不得用浅颜

色分割线来寻迹。

c. 不得用市场上能买到的成品机器人模块来完成

B题 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

a. 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。

b. 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

c. 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，

d. 可以设置频率分析范围和频率分辨率 e. 频谱分析结构用图形在显示器上显示 2. 发挥部分

a. 将最高频率扩展到20MHz，分辨率可达1KHz

b. 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

c. 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

d. 光标可以跟踪最大频点，显示该频点频率和幅度

e. 可以将该频谱通过DA变换器变换，在示波器上显示。 f. 其它

三、 说明

控制和显示不得用PC机实现

C题 无线考试作弊监测干扰仪

一、 任务

制作一台无线考试作弊监测干扰仪，用于监测考场内外利用无线通信方式进行作弊的行为，同时还能对通信进行干扰，以抑制作弊活动 二、 要求

1. 基本要求

a. 能在30MHz-300MHz范围内进行扫描，寻找无线辐射信号 b. 信号接收灵敏度不低于-30dBm

c. 能同时监控3个指定频率点的信号，指出这些频率是否在工作。

d. 对指频率点实施噪声或语音信号干扰，以压制该频率点通信，最大干扰功

率1mW

e. 对监测到的认为是作弊通信的信号实施干扰，可同时干扰3个频率点的信

号。

2. 发挥部分

a. 将频率范围扩展到30MHz-600MHz b. 将同时监控频点扩展到5个

c. 可以监听调频和调幅语音通信信号

d. 可以设置保护频率，扫描时不显示保护频率，干扰时不对保护频率进行干

扰 三、

说明

可省略天线的制作，接收可直接用拉杆天线或灌入多个信号源进行测试，发射可直接接频谱仪测试。控制和显示不得用PC机实现

D题 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

a. 负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC）两种模式可选择 b. 电压设置及读出范围：1.00V-20.0V c. 电流设置及读出范围：100mA-3.00A

d. 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

a. 增加恒阻模式（CR）模式

b. 扩大负载参数的设置及读出范围 c. 具有自动过载保护设计

三、 说明

a. 负载参数可调节设置，人工预置或数字程控皆可

b. 负载参数可数字化显示，两种负载参数（CV\\CC）同时显示 c. 实现原理可参考如下图

2011年全国电子设计竞赛赛题预测（练习版）

集成运放参数测试仪 一、任务

设计并制作一台能测试通用型集成运算放大器参数的测试仪，示意图如图1所示。

键盘与显示控制电路运放参数测试电路被测运放信号源

图1

二、要求 1、基本要求

（1）能测试VIO(输入失调电压)、IIO(输入失调电流)、AVD (交流差模开环电压增益)和KCMR (交流共模抑制比)四项基本参数，显示器最大显示数为 3999；

（2）各项被测参数的测量范围及精度如下(被测运放的工作电压为±15V)： VIO：测量范围为0?40mV（量程为4mV和40mV），误差绝对值小于5%读数+1个字； IIO：测量范围为0?4?A（量程为0.4?A和4?A），误差绝对值小于5%读数+1个字； AVD：测量范围为60dB?120dB，测试误差绝对值小于3dB；

KCMR：测量范围为60dB?120dB，测试误差绝对值小于3dB；

（3）测试仪中的信号源(自制)用于AVD、KCMR参数的测量，要求信号源能输出频率为5Hz、输出电压有效值为4V的正弦波信号，频率与电压值误差绝对值均小于2%；

（4）按照本题附录提供的符合GB3442-82的测试原理图(见图2?图4)，再制作一组符合该标准的测试VIO、IIO、AVD和KCMR参数的测试电路，以此测试电路的测试结果作为测试标准，对制作的运放参数测试仪进行标定。 2、发挥部分

（1）增加电压模运放BWG(单位增益带宽)参数测量功能，要求测量频率范围为 100kHz?3.5MHz，测量时间≤10秒，频率分辨力为1kHz；

为此设计并制作一个扫频信号源，要求输出频率范围为40kHz?4MHz，频率误差绝对值小于2%；输出电压的有效值为2V±0.2V；

（2）设计一个检测电路，要求可以检测基本要求（3）和发挥要求（1）中的正弦信号的频率和峰峰值，要求频率检测误差绝对值小于1%，峰峰值检测误差小于50mV；

（3）增加自动测量(含自动量程转换)功能。该功能启动后，能自动按VIO、IIO、AVD 、KCMR 和BWG的顺序测量；

（4）测量前，能输入运放型号，并记录20组或以上5个参数测量结果，并可回放这些历史数据；

（5）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50 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 完成第（1）项 完成第（2）项 发挥部分 完成第（3）项 完成第（4）项 其他 15 10 10 10 5 四、说明

1、为了制作方便，被测运放的型号选定为8引脚双列直插的电压模运放F741(LM741、?A741、F007等)通用型运算放大器；

2、为了测试方便，自制的信号源应预留测量端子。 附录：

参照GB3442-82标准，VIO、IIO、AVD 和KCMR参数的测试原理图分别如图2、图3和图4所示。图3和图4中的信号源可采用现成的信号源。为了保证测试精度，外接测试仪表（信号源和数字电压表）的精度应比自制的运放参数测试仪的精度高一个数量级。

（1）VIO、IIO电参数测试原理图

Rf K1RiR R1RiK2Rf 图2

① 在K1、K2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为VL0，则有：

② 在K1、K2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为VL0 ；在K1、K2断开时，测得辅助运放的

IIO?输出电压记为VL1，则有：

（2）AVD电参数的测试原理与测试原理图

Rf RiRiRf被测运放图3

设信号源输出电压为VS，测得辅助运放输出电压为VL0，则有

?VSRi?RfAVD?20lg??V?Ri?LO???(dB)?

Rf （3）KCMR电参数的测试原理与测试原理图

RiVS信号源RiRf被测运放+被测运放R2R -RiRi?Rf?R1+VL数字电压表(4位半以上)-辅助运放VIO?RiRi?Rf?VL0

VL1?VL0R

+RLVsR2VLO数字示波器+-+信号源R1RLR2--辅助运放

+VL0数字示波器-辅助运放图4

设信号源输出电压为VS，测得辅助运放输出电压为VL0，则有

?VSRi?RfKCMR?20lg??V?Ri?LO???(dB)?

附录说明：

1、测试采用了辅助放大器测试方法。要求辅助运放的开环增益大于60dB，输入失调电压和失调电流值小；

2、为了保证测试精度，要求对R、Ri、Rf的阻值准确测量，R1、R2的阻值尽可能一致；IIO与R的乘积远大于VIO；IIO与Ri//Rf的乘积应远小于VIO。测试电路中的电阻值建议取：Ri=100?、Rf=20k??100k?、R1=R2=30k?、RL=10k?、R=1M?；

3、建议图3、4中使用的信号源输出为正弦波信号，频率为5Hz、输出电压有效值为4V。

三角波斜率测量仪 一、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。

检测点

示波器 外接信号发生器

三角波发生器 测量电路 波形产生控制电路

检测控制电路 图1

二、要求

1．基本要求

测量结果显示 （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%。

A/V

C … … A O B f/Hz

图2 占空比可调三角波示意图

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）可测量其它波形及相应参数。 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。 四、评分标准 项目 得分 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50 文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析 实际完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 50 15 10 10 10 5 发挥部分 完成第(3)项 完成第(4)项 完成第(5)项

便携式气象仪 一、任务

设计并制作一个便携式气象检测仪（包括测量装置和接收装置，通过无线方式通信）。

通信通信风向风速湿度检测电源测量系统GPS信息键盘温度检测气压检测数据存储器接收装置电源打印机LCDLCD

二、要求 1.基本要求

（1）测量并显示风向、风速、温度、湿度、气压等基本气象要素。 （2）提供测试点的位置（经纬度、海拔高度），时间参数。 （3）范围及精度：

温度范围：-40～60℃（测量精度在20℃时为±0.2℃）； 相对湿度：0～100%（测量精度在20℃时为±1%）； 风向风速：0.4～75m/s（测量精度为±0.17m/s）； 气 压：95～105kpa（测量精度为±0.1 kpa）。 2.发挥部分

（1）采用GSM短信模式传输当时的天气实况数据和报文。接收装置发出请求测量的命令，测量装置回复各项参数。

（2）接受装置可定时、手动查询当前及历史记录，具备打印功能。 （3）尽量减少测量功耗。 （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 50 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。 实际制作完成情况 完成（1）项 完成（2）项 发挥部分 完成（3）项 其它 50 25 15 5 5

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～3.1 KHz (3)中心频率调整步长：不大于50Hz (4)通频带宽度：不大于100 Hz

(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～4 KHz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～1000 ms。 （4）注意电磁兼容。 （5）其它。

三、评分标准

项目 满分 50 50 6 6 25 5 8 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 基本要求 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。 实际制作完成情况 完成（1）项 完成（2）项 发挥部分 完成（3）项 完成（4）项 其它

简易无线竞赛系统 一、任务

为幼儿园小朋友设计一套训练十以内加、减法的无线竞赛系统，该系统包括两大部分，如下图所示：

无线竞赛手持器1无线竞赛手持器2 ． ．．无线竞赛手持器n无线竞赛控制器 （计算机）

第一部分为无线竞赛手持器：无线竞赛手持器是可以发射0到9数字的手持装置，其用途是小朋友用它发送计算结果。

第二部分为无线竞赛控制器：无线竞赛控制器是一台能接收（小朋友们的）无线竞赛手持器发射的无线信号的计算机，它的主要功能有以下三点：

1.在计算机屏幕上随机产生十以内加、减法题目（供小朋友们计算）。 2.接收小朋友们用无线竞赛控制器发送的计算结果。

3.对小朋友们用无线竞赛手持器发送的结果进行判定（正确或错误）。

多次计算后，对每个小朋友的对错情况进行统计，并在计算机屏幕上显示。 二、要求 1. 基本要求

（1）完成无线竞赛手持器。

要求用电池供电，至少应有0到9十个数字键，发射的无线信号有效距离不小于10米。至少完成两台无线竞赛手持器。

（2）设计无线竞赛控制器和无线竞赛手持器之间的通信协议，并求出在该协议下无线竞赛控制器最多能与多少台无线竞赛手持器进行通信。 （3）完成无线竞赛控制器。要求如下： a．能与无线竞赛手持器进行通信；

b．能在计算机屏幕上随机产生十以内加、减法题目。十个题目为一组，题目与题目之间的时间间隔可在1到10秒内调节； c．能正确判定小朋友们的计算结果。 2.发挥部分

（1）无线竞赛控制器能记录每个小朋友每一道题的答辩情况并列表显示；

（2）系统增加抢答功能，无线竞赛手持器增加一个抢答键，无线竞赛控制器能快速响应第一个按下抢答键的小朋友，并能在计算机屏幕上显示该小朋友的无线竞赛手持器的号码； （3）无线竞赛控制器能统计出每个小朋友每组题目的平均响应时间； （4）其它。

三、典型用法说明 设有十个小朋友，每人手中一台无线竞赛控制器，无线竞赛控制器的计算机每隔十秒钟随机产生一道十以内的加、减法题目，小朋友每人用手中的无线竞赛手持器发送计算结果。十道题后，计算机把每个小朋友的计算结果统计情况显示在屏幕上。 四、评分标准 项目 得分 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50 计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析 实际制作完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 50 5 15 20 10 发挥部分 完成第(3)项 其它

信号频率测量仪 一、任务

设计并制作一个信号频率测量仪，示意图如图2如示。

信号源 频率测试仪 数字显示

图2 频率测量仪

二、具体指标与分值（理论设计满分100分） 任 务 基本部分 要 求 自制被测信号源，可以输出正弦波、方波、三角波 频率测量范围：1kHz～100kHz，测量误差≤1% 具有十进制数字显示功能 扩展频率测量范围：1Hz～1MHz，测量误差≤0.1% 发挥部分 具有周期测量功能 其它有益附加功能 20 20 10 50 分值 三、说明

1.设计方案中不能使用单片机、可编程逻辑器件等可编程器件； 2.设计报告中应给出主要设计过程及各元器件参数及型号； 3.理论设计部分成绩由设计报告和现场答辩综合评定。

四、设计报告格式

1.设计报告统一使用A4纸张纵向打印。页边距除上边取3厘米外，其它使用Word的约定值（即下边2.54厘米，左右各3.17厘米）。装订位置在报告上方，装订线距设计报告上端约1.5厘米处。

2.设计报告章、节标题使用黑体小三号字体，正文使用宋体小四号字体。行距设单倍行距。每页右下角标注页码。

3.设计报告封面应写明竞赛题目、参赛学院、参赛队号和队员姓名。 4.设计报告的图文篇幅限制为15页以内（封面不计，单面打印）。设计报告第一页应为设计题目、300字以内的中文设计摘要，关键词3～6个。设计报告内容格式通常应包括下述内容：

（1）引言：叙述对题目的理解，以及设计思路和特点。

（2）方案设计：叙述设计思路，总体方案组成和说明，通常要提出两个方案，并对两个方案进行比较，说明采用其中一个方案的理由。

（3）对各个组成部分作详细说明及参数计算，给出框图、电路原理图、软件流程图。 （4）结论：叙述完成情况、未完成的原因、心得体会、存在的问题、进一步努力的方向。 （5）附件：包括完整电路图、元器件清单列表、源程序清单等。

双相信号发生器（本科组） 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-1 SOC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；

（4）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；

（5）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。

四、评分标准 项 目 系统方案 理论分析与计算 主要内容 比较与选择 方案描述 频率设置，相位设置 幅度设置、占空比设置 正弦波发生 可编程逻辑电路 模拟电路 程序设计 测试方案及测试条件 测试结果完整性 测试结果分析 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 分数 4 8 电路与程序设计 设计 报告 测试方案与测试结果 8 6 设计报告结构及规范性 4 30 10 10 8 6 8 总分 完成第（1）项 完成第（2）项 基本 要求 完成第（3）项 完成第（4）项 完成第（5）项 完成第（6）项 总分 完成第（1）项 完成第（2）项 完成第（3）项 发挥 部分 完成第（4）项 完成第（5）项 完成第（6）项 其他 总分

8 50 10 10 6 8 6 6 4 50

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