2011年全国大学生电子设计竞赛题目

2011年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）2011年8月31日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；

高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份

的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，

包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）2011年9月3日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

开关电源模块并联供电系统（A题）

【本科组】

一、任务

设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8V DC/DC模块构成的并联供电系统（见图1）。

O=8.0V

图1 两个DC/DC模块并联供电系统主电路示意图

二、 要求

1.基本要求

（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压UO=8.0±0.4V。

（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60% 。

（3）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO =1.0A且按 I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。

（4）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO =1.5A且按 I1:I2= 1:2

模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误

差绝对值不大于5%。 2. 发挥部分

（1）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使负载电流IO在1.5~3.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.5~2.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。

（2）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO =4.0A且按 I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于2%。

（3）额定输出功率工作状态下，进一步提高供电系统效率。

（4）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阈值电流为4.5A（调试时允许有±0.2A的偏差）。 （5）其他。 三、

评分标准

项 目

设计报告

电路设计 测试结果 结构及规范性 报告要点 系统方案

主要内容

满分

比较与选择、方案描述8

理论分析与计算 DC/DC 变换器稳压方法；电流电压检测；均

流方法；过流保护。

主电路、测控电路原理图及说明测试结果完整性、测试结果分析摘要、设计报告正文的结构及图表规范性总分基本要求 实际制作情况

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）项总分四、

说明

（1）不允许使用线性电源及成品的DC/DC模块。

（2）供电系统含测控电路并由UIN供电，其能耗纳入系统效率计算。 （3）除负载电阻为手动调整以及发挥部分（1）由手动设定电流比例外，其他功能的测试过程均不允许手动干预。

（4）供电系统应留出UIN、UO、IIN 、IO、I1、I2参数的测试端子，供测试时使用。

（5）每项测量须在5秒钟内给出稳定读数。

（6）设计制作时，应充分考虑系统散热问题，保证测试过程中系统能连续安全工作。

2011年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）2011年8月31日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；

高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份

的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制

作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

（6）2011年9月3日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

基于自由摆的平板控制系统（B题）

【本科组】

一、任务

设计并制作一个自由摆上的平板控制系统，其结构如图1所示。 摆杆的一端通过转轴固定在一支架上，另一端固定安装一台电机，平板固定在电机转轴上；当摆杆如图2摆动时，驱动电机可以控制平板转动。

图1 图2

二、要求

1．基本要求

（1）控制电机使平板可以随着摆杆的摆动而旋转（3~5周），摆杆摆一个周

期，平板旋转一周（360º），偏差绝对值不大于45°。

（2）在平板上粘贴一张画有一组间距为1cm平行线的打印纸。用手推动摆

，调整平板角度，在平板中心稳杆至一个角度θ（θ在30º～45º间）

定放置一枚1元硬币（人民币）；启动后放开摆杆让其自由摆动。在摆杆摆动过程中，要求控制平板状态，使硬币在5个摆动周期中不从平板上滑落，并尽量少滑离平板的中心位置。

（3）用手推动摆杆至一个角度θ（θ在45º～60º间），调整平板角度，在

平板中心稳定叠放8枚1元硬币，见图2；启动后放开摆杆让其自由摆动。在摆杆摆动过程中，要求控制平板状态使硬币在摆杆的5个摆动周期中不从平板上滑落，并保持叠放状态。根据平板上非保持叠放状态及滑落的硬币数计算成绩。

2．发挥部分

（1）如图3所示，在平板上固定一激光笔，光斑照射在距摆杆150cm距离

处垂直放置的靶子上。摆杆垂直静止且平板处于水平时，调节靶子高度，使光斑照射在靶纸的某一条线上，标识此线为中心线。用手推动摆杆至一个角度θ（θ在30º～60º间），启动后，系统应在15秒钟内控制平板尽量使激光笔照射在中心线上（偏差绝对值＜1cm），完成时以LED指示。根据光斑偏离中心线的距离计算成绩，超时则视为失败。

图3

（2）在上述过程完成后，调整平板，使激光笔照射到中心线上（可人工协

助）。启动后放开让摆杆自由摆动；摆动过程中尽量使激光笔光斑始终瞄准照射在靶纸的中心线上，根据光斑偏离中心线的距离计算成绩。 （3）其他。

三、说明

1．摆杆可以采用木质、金属、塑料等硬质材料；摆杆长度（固定转轴至电机轴的距离）为100 cm±5cm；摆杆通过转轴固定在支架或横梁上，并能够灵活摆动；将摆杆推起至θ=30º处释放后,摆杆至少可以自由摆动7个周期以上。摆杆不得受重力以外的任何外力控制。

2．平板的状态只能受电机控制。平板的长宽尺寸为10cm×6cm，可以采用较轻的硬质材料；不得有磁性；表面必须为光滑的硬质平面；不得有凸起的边沿；倾斜一定角度时硬币须能滑落。平板承载重量不小于100g。

3．摆动周期的定义：摆杆被释放至下一次摆动到同侧

-5

0+5

最高点。 图4

4．摆杆与平板部分电路可以用软质导线连接，但必须不影响摆杆的自由摆动。 5．在完成基本要求部分工作时，需在平板上铺设一张如图4所示画有一组间距为1cm平行线的打印纸（10cm×6cm），平行线与电机转轴平行。 6．非保持叠放状态硬币数为接触平板硬币数减1。接触平板硬币数的定义参见图5。

图5-1 图5-2 图5-3

图5-1中接触平板硬币数为1；图5-2中接触平板硬币数为2；图5-3中接触平板硬币数为3。

7． 在完成发挥部分工作时，需要在平板上固定安装一激光笔。激光笔的照射

方向垂直于电机转轴。激光笔的光斑直径不大于5mm。需在距摆杆150cm处设置一高度可以调整的目标靶子，靶子上粘贴靶纸（A4打印纸），靶纸上画一组间距为1cm的水平平行线。测试现场提供靶子，也可自带。

8．题目要求的各项工作中，凡涉及推动摆杆至某一位置并准备开始摆动时，允许手动操作启动工作，亦可自动启动工作。一旦摆杆开始自由摆动，不得再人为干预系统运行。

9．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用附件给出。

四、评分标准

项 目 系统方案 理论分析与计算 电路与程序设计

设计

主要内容

方案比较与选择，系统结构 平板状态测量方法 建模与控制方法 电路设计 程序结构与设计

5 满分 4 6

报告 测试方案与测试结测试方案

果 范性 总分

基本要求 发挥

实际制作完成情况 完成第（1）项 完成第（2）项 总分

测试结果及分析 设计报告正文的结构 图表的规范性

3

设计报告结构及规摘要

2 20 50 10 30 10 50

部分 其他

2011年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）2011年8月31日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；

高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份

的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，

包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）2011年9月3日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

智能小车（C题）

【本科题】

一、任务

甲车车头紧靠起点标志线,乙车车尾紧靠边界,甲、乙两辆小车同时起动，先后通过起点标志线，在行车道同向而行，实现两车交替超车领跑功能。跑道如图1

所示。

图

1

二、要求

1. 基本要求

（1）甲车和乙车分别从起点标志线开始，在行车道各正常行驶一圈。 （2）甲、乙两车按图1所示位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车区内实现超车功能，并先于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车超过甲车。

（3）甲、乙两车在完成(2)时的行驶时间要尽可能的短。

2. 发挥部分

（1）在完成基本要求(2)后,甲、乙两车继续行驶第二圈，要求甲车通过超车标志线后要实现超车功能，并先于乙车到达终点标志线，即第二圈完成甲车超过乙车，实现了交替领跑。甲、乙两车在第二圈行驶的时间要尽可能的短。

（2）甲、乙两车继续行驶第三圈和第四圈，并交替领跑；两车行驶的时间要尽可能的短。

（3）在完成上述功能后，重新设定甲车起始位置（在离起点标志线前进方向40cm范围内任意设定），实现甲、乙两车四圈交替领跑功能，行驶时间要尽可能的短。

三、评分标准

设计报告

项目 系统方案 理论分析与计算 电路与程序设计 测试方法与测试结果

主要内容

信号检测与控制 两车之间的通信方法 节能 电路设计 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

满分

总体方案设计与比较6 7 3

设计报告结构及规范性

2 20

总分

基本部分

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)项其他总分四、说明：

1.赛车场地由2块细木工板（长244cm，宽122cm，厚度自选）拼接而成，

离地面高度不小于6cm(可将垫高物放在木工板下面，但不得外露)。板上边界线由约2cm宽的黑胶带构成；虚线由2cm宽、长度为10cm、间隔为10cm的黑胶带构成；起点/终点标志线、转弯标志线和超车标志区线段由1cm宽黑胶带构成。图1中斜线所画部分应锯掉。

2.车体（含附加物）的长度、宽度均不超过40cm，高度不限，采用电池供电，不能外接电源。

3.测试中甲、乙两车均应正常行驶，行车道与超车区的宽度只允许一辆车行驶，车辆只能在超车区进行超车（车辆先从行车道到达超车区，实现超车后必须返回行车道）。甲乙两车应有明显标记，便于区分。

4.甲乙两车不得发生任何碰撞，不能出边界掉到地面。

5.不得使用小车以外的任何设备对车辆进行控制，不能增设其它路标或标记。

6.测试过程中不得更换电池。 7.评测时不得借用其他队的小车。

2011年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）2011年8月31日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；

高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份

的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，

包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）2011年9月3日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

LC谐振放大器（D题）

【本科组】

一、任务

设计并制作一个LC谐振放大器。

二、要求

设计并制作一个低压、低功耗LC谐振放大器；为便于测试，在放大器的输入端插入一个40dB固定衰减器。电路框图见图1。

图1 电路框图

1．基本要求

（1）衰减器指标：衰减量40±2dB，特性阻抗50 ，频带与放大器相适应。 （2）放大器指标：

a） 谐振频率：f0 =15MHz；允许偏差±100kHz； b） 增益：不小于60dB；

c） 3dB带宽：2Δf0.7 =300kHz；带内波动不大于2dB； d） 输入电阻：Rin=50 ；

e） 失真：负载电阻为200 ，输出电压1V时，波形无明显失真。

（3）放大器使用3.6V稳压电源供电（电源自备）。最大不允许超过360mW，

尽可能减小功耗。

2．发挥部分

（1）在-3dB带宽不变条件下，提高放大器增益到大于等于80dB。 （2）在最大增益情况下，尽可能减小矩形系数Kr0.1。

（3）设计一个自动增益控制（AGC）电路。AGC控制范围大于40 dB。 AGC控制范围为20log(Vomin/Vimin)－20log(Vomax/Vimax)（dB）。 （4）其他。

三、说明

1. 图2是LC谐振放大器的典型特性曲线，矩形系数Kr0.1=

Av/Av0

2Δf0.1

。 2Δf0.7

图2. 谐振放大器典型幅频特性示意图

f

2. 放大器幅频特性应在衰减器输入端信号小于5mV时测试（这时谐振放大器的

。所有项目均在放大器输出接200 负载电阻条件下测量。 输入Vi<50μV）

3．功耗的测试：应在输出电压为1V时测量。 4. 文中所有电压值均为有效值。

四、评分标准

设计 报告

项 目

方案论证 理论分析与计算

主要内容

比较与选择 方案描述 增益 AGC

带宽与矩形系数

满 分

3 6

完整电路图

输出最大不失真电压及功耗 测试方法与仪器

测试方案与测试结果

测试结果及分析。 摘要

设计报告结构及规范性设计报告正文的结构

图标的规范性

总 分 电路设计

基本要求发挥 部分

实际制作完成情况

6 3 2 20

完成第（1）项完成第（2）项完成第（3）项其他 6 总分 50

2011年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）2011年8月31日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；

高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份

的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，

包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）2011年9月3日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

简易数字信号传输性能分析仪（E题）

【本科组】

一、任务

设计一个简易数字信号传输性能分析仪，实现数字信号传输性能测试；同时，设计三个低通滤波器和一个伪随机信号发生器用来模拟传输信道。

简易数字信号传输性能分析仪的框图如图1所示。图中，V1和 V1-clock是数字信号发生器产生的数字信号和相应的时钟信号；V2是经过滤波器滤波后的输出信号；V3是伪随机信号发生器产生的伪随机信号；V2a是V2信号与经过电容C的V3信号之和，作为数字信号分析电路的输入信号； V4和V4-syn是数字信号分析电路输出的信号和提取的同步信号。

图1 简易数字信号传输性能分析仪框图

开关S

二、要求

1．基本要求

（1）设计并制作一个数字信号发生器：

a）数字信号V1为f1(x)=1+x2+x3+x4+x8的m序列，其时钟信号为

V1-clock；

b）数据率为10~100kbps，按10kbps步进可调。数据率误差绝对值不大于1％；

c）输出信号为TTL电平。

（2）设计三个低通滤波器，用来模拟传输信道的幅频特性：

a）每个滤波器带外衰减不少于40dB/十倍频程；

b）三个滤波器的截止频率分别为100kHz、200kHz、500kHz，截止频率误差绝对值不大于10％；

c）滤波器的通带增益AF在0.2~4.0范围内可调。 （3）设计一个伪随机信号发生器用来模拟信道噪声：

a）伪随机信号V3为f2(x)=1+x+x4+x5+x12的m序列；

b）数据率为10Mbps，误差绝对值不大于1％；

c）输出信号峰峰值为100mV，误差绝对值不大于10% 。

（4）利用数字信号发生器产生的时钟信号V1-clock进行同步，显示数字信号

V2a的信号眼图，并测试眼幅度。 2．发挥部分

（1）要求数字信号发生器输出的V1采用曼彻斯特编码。

（2）要求数字信号分析电路能从V2a中提取同步信号V4-syn并输出；同时，

利用所提取的同步信号V4-syn进行同步，正确显示数字信号V2a的信号眼图。

（3）要求伪随机信号发生器输出信号V3幅度可调，V3的峰峰值范围为

100mV~TTL电平。

（4）改进数字信号分析电路，在尽量低的信噪比下能从V2a中提取同步信

号V4-syn，并正确显示V2a的信号眼图。 （5）其他。

三、说明

1、在完成基本要求时，数字信号发生器的时钟信号V1-clock送给数字信号分

析电路（图1中开关S闭合）；而在完成发挥部分时，V1-clock不允许送给数字信号分析电路（开关S断开）。

2、要求数字信号发生器和数字信号分析电路各自制作一块电路板。 3、要求V1、V1-clock、V2、V2a、V3和 V4-syn信号预留测试端口。

4、基本要求（1）和（3）中的两个m序列，根据所给定的特征多项式f1(x)

和f2(x)，采用线性移位寄存器发生器来产生。

5、基本要求（2）的低通滤波器要求使用模拟电路实现。 6、眼图显示可以使用示波器，也可以使用自制的显示装置。

7、发挥部分（4）要求的“尽量低的信噪比”，即在保证能正确提取同步信

号V4-syn前提下，尽量提高伪随机信号V3的峰峰值，使其达到最大，此时数字信号分析电路的输入信号V2a信噪比为允许的最低信噪比。

四、评分标准

项 目 方案论证 理论分析与计

算

设计 报告

电路与程序设计

测试方案与测试结果 设计报告结构及规范性 总分

基本要求实际制作完成情况

主要内容

比较与选择 方案描述

低通滤波器设计 m序列数字信号 同步信号提取 眼图显示方法 系统组成

原理框图与各部分的电路图 系统软件与流程图 测试结果完整性 测试结果分析 摘要

正文结构规范

图表的完整与准确性

满 分

2

6

6 4 2 20

发挥 部分

50

完成第（1）项完成第（2）项完成第（3）项完成第（4）项其他总分 50

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x6h4.html