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第五屆(2001年)全國大學(xué)生電子設計競賽題目
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發(fā)表于 2010-11-10 14:14:19
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2001
,
大學(xué)生
,
電子設計競賽
,
題目
A題波形發(fā)生器
一、任務(wù)
設計制作一個(gè)波形發(fā)生器,該波形發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和由用戶(hù)編輯的特定形狀波形。示意圖如下:
二、要求
1.基本要求
(1)具有產(chǎn)生正弦波、方波、三角波三種周期性波形的功能。
(2)用鍵盤(pán)輸入編輯生成上述三種波形(同周期)的線(xiàn)性組合波形,以及由基波及其諧波(5次以下)線(xiàn)性組合的波形。
(3)具有波形存儲功能。
(4)輸出波形的頻率范圍為100Hz~20kHz(非正弦波頻率按10次諧波計算);重復頻率可調,頻率步進(jìn)間隔≤100Hz。
(5)輸出波形幅度范圍0~5V(峰-峰值),可按步進(jìn)0.1V(峰-峰值)調整。
(6)具有顯示輸出波形的類(lèi)型、重復頻率(周期)和幅度的功能。
2.發(fā)揮部分
(1)輸出波形頻率范圍擴展至100Hz~200kHz。
(2)用鍵盤(pán)或其他輸入裝置產(chǎn)生任意波形。
(3)增加穩幅輸出功能,當負載變化時(shí),輸出
電壓
幅度變化不大于±3%(負載
電阻
變化范圍:100Ω~∞)。
(4)具有掉電存儲功能,可存儲掉電前用戶(hù)編輯的波形和設置。
(5)可產(chǎn)生單次或多次(1000次以下)特定波形(如產(chǎn)生1個(gè)半周期三角波輸出)。
(6)其它(如增加頻譜分析、失真度分析、頻率擴展>200kHz、掃頻輸出等功能)。
三、評分標準
B題 簡(jiǎn)易數字存儲
示波器
一、任務(wù)
設計并制作一臺用普通示波器顯示被測波形的簡(jiǎn)易數字存儲示波器,示意圖如下:
二、要求
1.基本要求
(1)要求儀器具有單次觸發(fā)存儲顯示方式,即每按動(dòng)一次“單次觸發(fā)”鍵,儀器在滿(mǎn)足觸發(fā)條件時(shí),能對被測周期信號或單次非周期信號進(jìn)行一次采集與存儲,然后連續顯示。
(2)要求儀器的輸入阻抗大于100kΩ,垂直分辨率為32級/div,水平分辨率為20點(diǎn)/div;設示波器顯示屏水平刻度為10div,垂直刻度為8div。
(3)要求設置0.2s/div、0.2ms/div、20μs/div三檔掃描速度,儀器的頻率范圍為DC~50kHz,誤差≤5%。
(4)要求設置0.1V/div、1V/div二檔垂直靈敏度,誤差≤5%。
(5)儀器的觸發(fā)
電路
采用內觸發(fā)方式,要求上升沿觸發(fā)、觸發(fā)電平可調。
(6)觀(guān)測波形無(wú)明顯失真。
2.發(fā)揮部分
(1)增加連續觸發(fā)存儲顯示方式,在這種方式下,儀器能連續對信號進(jìn)行采集、存儲并實(shí)時(shí)顯示,且具有鎖存(按“鎖存”鍵即可存儲當前波形)功能。
(2)增加雙蹤示波功能,能同時(shí)顯示兩路被測信號波形。
(3)增加水平移動(dòng)擴展顯示功能,要求存儲深度增加一倍,并且能通過(guò)操作“移動(dòng)” 鍵顯示被存儲信號波形的任一部分。
(4)垂直靈敏度增加0.01V/div檔,以提高儀器的垂直靈敏度,并盡力減小輸入短路時(shí)的輸出噪聲電壓。
(5)其它。
三、評分標準
四、說(shuō)明
測試過(guò)程中,不能對普通示波器進(jìn)行操作和調整。
C題 自動(dòng)往返電動(dòng)小汽車(chē)
一、任務(wù)
設計并制作一個(gè)能自動(dòng)往返于起跑線(xiàn)與終點(diǎn)線(xiàn)間的小汽車(chē)。允許用玩具汽車(chē)改裝,但不能用人工遙控(包括有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)遙控)。
跑道寬度0.5m,表面貼有白紙,兩側有擋板,擋板與地面垂直,其高度不低于20cm。在跑道的B、C、D、E、F、G各點(diǎn)處畫(huà)有2cm寬的黑線(xiàn),各段的長(cháng)度如圖1所示。
二、要求
1.基本要求
(1)車(chē)輛從起跑線(xiàn)出發(fā)(出發(fā)前,車(chē)體不得超出起跑線(xiàn)),到達終點(diǎn)線(xiàn)后停留10秒,然后自動(dòng)返回起跑線(xiàn)(允許倒車(chē)返回)。往返一次的時(shí)間應力求最短(從合上汽車(chē)電源開(kāi)關(guān)開(kāi)始計時(shí))。
(2)到達終點(diǎn)線(xiàn)和返回起跑線(xiàn)時(shí),停車(chē)位置離起跑線(xiàn)和終點(diǎn)線(xiàn)偏差應最。ㄒ攒(chē)輛中心點(diǎn)與終點(diǎn)線(xiàn)或起跑線(xiàn)中心線(xiàn)之間距離作為偏差的測量值)。
(3)D~E間為限速區,車(chē)輛往返均要求以低速通過(guò),通過(guò)時(shí)間不得少于8秒,但不允許在限速區內停車(chē)。
2.發(fā)揮部分
(1)自動(dòng)記錄、顯示一次往返時(shí)間(記錄顯示裝置要求安裝在車(chē)上)。
(2)自動(dòng)記錄、顯示行駛距離(記錄顯示裝置要求安裝在車(chē)上)。
(3)其它特色與創(chuàng )新。
三、評分標準
四、說(shuō)明
(1)不允許在跑道內外區域另外設置任何標志或檢測裝置。
(2)車(chē)輛(含在車(chē)體上附加的任何裝置)外圍尺寸的限制:長(cháng)度≤35 cm,寬度≤15cm。
(3)必須在車(chē)身頂部明顯標出車(chē)輛中心點(diǎn)位置,即橫向與縱向兩條中心線(xiàn)的交點(diǎn)。
D題高效率音頻功率
放大器
一、任務(wù)
設計并制作一個(gè)高效率音頻
功率放大器
及其參數的測量、顯示裝置。功率放大器的電源電壓為+5V(電路其他部分的電源電壓不限),負載為8Ω電阻。
二、要求
1. 基本要求
(1)功率放大器
a.3dB通頻帶為300Hz~3400Hz,輸出正弦信號無(wú)明顯失真。
b.最大不失真輸出功率≥1W。
c.輸入阻抗>10k,電壓放大倍數1~20連續可調。
d.低頻噪聲電壓(20kHz以下)≤10mv,在電壓放大倍數為10,輸入端對地交流短路時(shí)測量。
e.在輸出功率500mW時(shí)測量的功率放大器效率(輸出功率/放大器總功耗)≥50%。
(2)設計并制作一個(gè)放大倍數為1的信號變換電路,將功率放大器雙端輸出的信號轉換為單端輸出,經(jīng)RC濾波供外接測試儀表用,如圖1所示。 圖1中,高效率功率放大器組成框圖可參見(jiàn)本題第四項“說(shuō)明”。
(3)設計并制作一個(gè)測量放大器輸出功率的裝置,要求具有3位數字顯示,精度優(yōu)于5%。
2.發(fā)揮部分
(1)3dB通頻帶擴展至300Hz~20kHz。
(2)輸出功率保持為200mW,盡量提高放大器效率。
(3)輸出功率保持為200mW,盡量降低放大器電源電壓。
(4)增加輸出短路保護功能。
(5)其它。
三、評分標準
四、說(shuō)明
1.采用開(kāi)關(guān)方式實(shí)現低頻功率放大(即D類(lèi)放大)是提高效率的主要途徑之一, D類(lèi)放大原理框圖如圖2。本設計中如果采用D類(lèi)放大方式,不允許使用D類(lèi)功率放大
集成電路
。
2. 效率計算中的放大器總功耗是指功率放大器部分的總
電流
乘以供電電壓(+5V),不包括“基本要求”中第(2)、(3)項涉及的電路部分功耗。制作時(shí)要注意便于效率測試。
3.在整個(gè)測試過(guò)程中,要求輸出波形無(wú)明顯失真。
E題 數據采集與傳輸系統
一、任務(wù)
設計制作一個(gè)用于8路模擬信號采集與單向傳輸系統。系統方框圖參見(jiàn)圖1。
二、要求
1.基本要求
(1)被測電壓為8路0~5V分別可調的直流電壓。系統具有在發(fā)送端設定8路順序循環(huán)采集與指定某一路采集的功能。
(2)采用8位A/D變換器。
(3)采用3dB帶寬為30kHz~50kHz的帶通
濾波器
(帶外衰減優(yōu)于35dB/十倍頻程)作為模擬信道。
(4)調制器輸出的信號峰-峰值vsp-p為0~1V可變,碼元速率16k波特(碼元/秒);制作一個(gè)時(shí)鐘頻率可變的測試碼發(fā)生器(如0101…碼等),用于測試傳輸速率。
(5)在接收端具有顯示功能,要求顯示被測路數和被測電壓值。
2.發(fā)揮部分
(1)設計制作一個(gè)用偽隨機碼形成的噪聲模擬發(fā)生器,偽隨機碼時(shí)鐘頻率為96kHz,周期為127位碼元,生成多項式采用
。其輸出峰-峰值
為0~1V連續可調。
(2)設計一個(gè)加法電路,將調制器輸出
與噪聲電壓
相加送入模擬信道。在解調器輸入端測量信號與噪聲峰-峰值之比(
),當其比值分別為1、3、5時(shí),進(jìn)行誤碼測試。測試方法:在8路順序循環(huán)采集模式下,監視某一路的顯示,檢查接收數據的誤碼情況,監視時(shí)間為1分鐘。
(3)在(
)=3時(shí),盡量提高傳輸速率,用上述第(2)項的測試方法,檢查接收數據的誤碼情況。
(4)其它(如自制用來(lái)定量測量系統誤碼的簡(jiǎn)易誤碼率測試儀,其方框圖見(jiàn)圖2)。
三、評分標準
F題 調頻收音機
一、任務(wù)
用SONY公司提供的FM/AM收音機集成芯片CXA1019和鎖相頻率合成調諧集成芯片BU2614,制作一臺調頻收音機。
二、要求
1. 基本要求
(1)接收FM信號頻率范圍88MHz~108MHz。
(2)調制信號頻率范圍100Hz~15000Hz,最大頻偏75kHz。
(3)最大不失真輸出功率≥100 mW(負載阻抗8Ω)。
(4)接收機靈敏度≤1 mV。
(5)鏡像抑制性能優(yōu)于20dB。
(6)能夠正常收聽(tīng)FM廣播。
2.發(fā)揮部分
(1)可實(shí)現多種自動(dòng)程序頻率搜索(如全頻率范圍搜索、指定頻率范圍內搜索等)。
(2)能顯示接收頻率范圍內的調頻電臺載波頻率值,顯示載波頻率的誤差≤5kHz。
(3)進(jìn)一步提高靈敏度。
(4)可存儲已搜索到的電臺,存儲電臺數不少于5個(gè)。
(5)其它(如3V單電源整機供電、節能供電、時(shí)鐘顯示等)。
三、評分標準
四、說(shuō)明
1.本題提供一組SONY公司的集成芯片和元件,包括:
● FM/AM收音機集成芯片CXA1019;
● 鎖相頻率合成調諧集成芯片BU2614;
● RF輸入帶通濾波器;
● 10.7MHz陶瓷帶通濾波器CF-2;
● 10.7MHz陶瓷諧振器CF-3);
● 可調
電容
器;
● 變容
二極管
;
● 鎖相環(huán)所用的75kHz晶體。
2.建議本振線(xiàn)圈與輸入回路線(xiàn)圈垂直安裝。
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