南华大学黄智伟备战2013电子设计竞赛“电源类”赛题分析
南华大学黄智伟备战2013电子设计竞赛“电源类”赛题分析
1. 历届的“电源类”赛题
在10届电子设计竞赛中，电源类赛题有8题[1]：
① 简易数控直流电源（1994年A题）
② 直流稳压电源（1997年A题）
③ 数控直流电流源（2005年F题）
④ 三相正弦波变频电源（2005年G题）
⑤ 开关稳压电源（2007年E题）【本科组】
⑥ 光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】
⑦ 电能搜集充电器（2009年E题）【本科组】
⑧ 开关电源模块并联供电系统（2011年A 题）【本科组】
比较历届赛题可以看到，“电源类”赛题从DC→AC，从单个电源到多个电源并联，而且设计要求是越来越高（例如，精度、效率（≥80%）等）。例如：
2005年G题“三相正弦波变频电源”赛题要求[1]：
（1）输出频率范围为20Hz～100Hz的三相对称交流电，各相电压有效值之差小于0.5V；（2）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持
在36V，误差的绝对值小于1%；
（3）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%；
（4）变频电源输出频率在50Hz以上时，输出相电压的失真度小于5%；
（5）具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。
2009年A题【本科组】“光伏并网发电模拟装置”赛题要求[1]：
（1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使，相对偏差的
绝对值不大于1%。
（2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差
绝对值不大于1%。
（3）DC-AC变换器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω时）。
（4）具有输入欠压保护功能，具有输出过流保护功能。
2011年A 题【本科组】“开关电源模块并联供电系统”赛题要求[1]:
赛题要求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。
（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，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）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 =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绝对值不大于2%。（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%。（5）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）。
2.1简易数控直流电源（1994年A题）赛题要求和设计方案
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2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案一
2.1简易数控直流电源（1994年A题）
2.1.1简易数控直流电源赛题要求[1]
赛题要求设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源
（1）基本要求
a. 输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；
b. 输出电流：500mA；
c. 输出电压值由数码管显示；
d. 由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；
e. 为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
（2）发挥部分
a. 输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；
b. 用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；
c. 扩展输出电压种类（比如三角波等）。
2.1.2简易数控直流电源系统设计方案[2,9~14]
采用单片机作为控制器的简易数控直流电源设计方案如下所示：设计方案中采用AT89S52单片机完成系统的数控功能；采用8279作为键盘／显示器接口控制器，可简化接口引线，减少软件对键盘／显示器的查询时间，提高AT89S52单片机的利用率；输出部分采用DAC0832与运算放大器OP077， OP077输出电压波形与D／A变换输出波形相同，可以输出直流电平，
和根据预先生成波形的量化数据产生多种波形输出；显示部分采用MXA136组成的三位半的数字电压表（DVM）直接显示输出电压值，一旦系统工作异常，出现预置值与输出值偏差过大，用户可根据该信息予以处理。采用带有ADC和DAC的微控制器系统（如STM32）系统结
构会更简单。
功率输出电路由运算放大器LF356和达林顿管TIP122与TIP127组成，LF356和达林顿管TIP122与TIP127构成闭环推挽输出电路形式，推挽功率放大器可以保证输出电压较好地跟
踪D/A变换的输出。
过流保护电路由晶体管9015和9014组成，过流保护电路还采用了一个声音报警电路，当过
流时产生声音报警。
输出电压显示采用MAX136组成的数字电压表，MAX136的引脚端封装形式和MAX136构成的数字电压表电路如图1.4.20所示。单片机显示器可以显示设置的电压值，数字电压表显示器显示实际测量的电压值。电路正常工作时两者应相差很小。
直流稳压电源电路采用三端稳压器芯片MC7815/7915和MC7805构成。
2.2直流稳压电源（1997年A题）赛题要求和设计方案
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2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案二
2.2直流稳压电源（1997年A题）
2.2.1直流稳定电源系统赛题要求[1]
赛题要求设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
（1）基本要求
①稳压电源
在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：
a．输出电压可调范围为+9V～+12V；
b．最大输出电流为1.5A；
c．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）；
d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）；
e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）；
f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）；
g．具有过流及短路保护功能。
② 稳流电源
在输入电压固定为＋12V的条件下：
a．输出电流：4～20mA可调；
b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为
20mA时的相对变化率）。
③ DC-DC变换器
在输入电压为+9V～+12V条件下：
a．输出电压为+100V，输出电流为10mA；
b．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）；
c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）；
d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV （输入电压+9V下，满载）。
（2）发挥部分
① 扩充功能
a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态；
b．过热保护；
c．防止开、关机时产生的“过冲”。
② 提高稳压电源的技术指标
a．提高电压调整率和负载调整率；
b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值。
③ 改善DC-DC变换器
a．提高效率（在100V、100mA下）；
b．提高输出电压。
④ 用数字显示输出电压和输出电流
2.2.2 直流稳定电源系统设计方案[2,9~14]
所设计的直流稳定电源系统由稳压电源、稳流电源、DC-DC变换器和显示模块四个模块电路构成。稳压电源采用两级稳压电路，前级为DC-DC开关稳压电源，后级为线性稳压电路。为进一步提高效率，两级间采用了恒压差控制技术。稳流电路采用由运算放大器构成的恒流源电路，或者利用3端稳压器LM317构成的恒流电路。DC-DC变换器采用降压型开关电源，具有效率高，输出电压范围宽，输出电流大的特点。显示模块由7107 A/D及显示译码芯片和
LED数码管构成。
1.稳压电源电路设计
根据赛题要求，在线性稳压电路前端加入一个DC-DC变换器，利用DC-DC变换器来完成从不稳定的直流电压到稳定的直流9～12V电压的转变。采用脉宽调制技术（PWM）和恒压差控制技术，使得线性稳压电路两端压差减小，电路消耗大幅度下降，以提高电源的效率。其次，使用脉宽调制技术，很容易进行过流、过热、自保恢复。此外，还可在DC-DC变换器中加入
软启动电路，以抑制开关机时的“过冲”。
以TL494芯片为控制核心的单端PWM降压型开关稳压电路，由TL494芯片、开关管TIP32A、
二极管MR850和低通滤波器组成。
2. 线性稳压电路
采用线性稳压电路的目的是在降压型开关稳压电路的基础上实现线性高精度稳压，以降低纹
波，提高电压调整率和负载调整率，最终达到设计的指标要求。线性稳压电路由稳压管TL431（2.5V）、比较器、达林顿管MJE3055和电阻反馈网络组成。
3. 恒流电路
恒流电路可以采用一个由双运放构成的恒流电路。A1为深反馈同相放大器。A2为电压跟随器，将输出电压反馈回输入端。也可以利用LM317集成可调稳压器作为恒流电路，是由于其3端与1端之间存在1.35 V固定压降VZ，流经固定电阻后可产生恒定的电流。
4. 显示电路设计
显示电路由数字电压表芯片+显示译码芯片+LED数码管构成，各电压量程或者电流量程（电流测量，通过采样电阻上的压降）由拨钮开关选择，通过电阻网络分压后输入芯片。本系统
使用两组电路分别显示电压和电流值。
2.3 数控直流电流源（2005年F题）赛题要求和设计方案
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2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案三
2.3 数控直流电流源（2005年F题）
2.3.1 数控直流电流源（2005年F题）赛题要求[1]
赛题要求设计并制作数控直流电流源。输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。
（1）基本要求（50分）
① 输出电流范围：200mA～2000mA；
② 可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10
mA；
③ 具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；
④ 改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值
的1％+10 mA；
⑤ 纹波电流≤2mA；
⑥ 自制电源。
（2）发挥部分（50分）
① 输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA；（4分）
② 设计、制作测量并显示输出电流的装置 (可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测
量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；（20分）
③ 改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电
流值的0.1％+1mA；（16分）
④ 纹波电流≤0.2mA；（5分）
⑤ 其他。（5分）
2.3.1 数控直流电流源（2005年F题）设计方案[5,9~14]
赛题要求制作一个数控直流电流源，好的恒流特性是赛题的核心要求，发挥部分要求制作一
个精度优于0.1％的电流表。
根据赛题要求，系统可分为电流源主电路、控制部分、人机界面（包括键盘输入与显示）和
辅助电源四部分。系统实现方案有：
方案一：根据传统线性恒流源的原理，以集成稳压芯片（如LM338）与数字电位器构成电流源的主体部分，通过单片机改变数字电位器的阻值以实现对恒流源输出值的调整，并使用数码管LED显示其数值。该方案电路结构简单，容易实现，但由于目前数字电位器分度有限，市场上能找到的最高分度只有10比特，如MAXIM公司的MAX5484，难以实现发挥部分的功能，此外，由于流过的电流较大，需要并串多个数字电位器才能满足输出的电流要求，且系
统为开环控制，稳定性差、精度较低。
方案二：根据开关电源的原理，经AC/DC/DC变换过程来实现可调稳流的功能，主电路由整流滤波电路、斩波电路和恒流电路构成。其工作过程如下：市电经隔离变压器降压后，通过整流桥整流，电容器滤波，变成平稳的直流电，完成AC/DC的变换过程；通过由FPGA（可编程逻辑器件）产生PWM调制波控制开关管的通断构成斩波电路，输出高频的直流脉冲，经储能电感平波、电容高频滤波后，输出可调的直流电；使用HCPL7870光电隔离A/D转换芯片（转换精度达15位）对输出电流进行采集，构成闭环控制系统。
由于FPGA的系统时钟频率高（一般使用50MHz），且以并行处理数据，所以该方案可靠性高、编程容易。但经仔细分析后发现，该方案由如下几个缺点：①系统成本较高；②由于使用的是离散数字PWM调制方式，当FPGA芯片使用50MHz的系统时钟时，若PWM的占空比要实现2000个分度时，PWM的最大频率只能达到25KHz，根据输出电流的纹波与输出的频率成反比的规律，在25KHz频带范围内，输出电流纹波较大，给后级的稳流滤波电路带来困难，影响输出的电流指标难以达到发挥部分的要求；（3）采用的是离散的数字信号反馈控制，
对数字信号的量化精度要求较高。
方案三：按照方案二AC/DC/DC的设计思路，再在斩波电路的前级增加一级稳压电路，使用集成稳压器来降低电网波动对斩波电路的影响。控制部分选用单片机与专用的PWM调制芯片相结合的方式，来控制MOSFET开关管的导通。其输出电流的大小通过隔离型电流传感器转换成对应的模拟信号。并将这一模拟量分为两路，一路直接反馈到PWM集成芯片的反馈输入端，构成连续的闭环控制系统；另一路经模数转换芯片变成数字信号传送给单片机处理，作为辅助的调节反馈量，使用软件算法来修正给定量，减小稳态误差。
方案三与前面的方案相比，具有以下特点：① 是系统为双环控制系统，动态响应快、超调量和稳态误差小；② 是成本较低、技术成熟；③ 是软硬件相结合，可靠性高、功能全、扩展余地大，理论上可以达到设计题目的所有性能指标。
数控直流电流源主要单元器件的选择：
① 开关管选择P沟道的MOSFET IRF5210其通断电流为20A，开关频率可达1MHz，通态电阻
Rds=0.06Ω，能满足设计要求。
② PWM芯片选择SG3525。 SG3525具有欠压保护和外部封锁功能，能方便实现过压过流保
护，能输出两路波形一致、相位差为180°的PWM信号，结合双MOSFET管斩波电路的独特
设计，能有效的减少输出电流的纹波。
③ 电流传感器的选择：一是使用电量测量中常用的磁补偿式电流传感器，此种器件在mA 级小电流检测时由于受漏磁等因素的影响，非线性失真明显。难以保证对mA级小电量的准确测量。且该类器件价格较昂贵。二是使用线性光电耦合器，如线性光电耦合器HCNR200，HCNR200输出电流 IPD2与LED发出的伺服光通量成线性比例，且其非线性度为0.01%，传输增益为100±15%；温度增益系数-65ppm/℃，带宽大于1MHz，耐压为直流1000V。具有精度较高、转换速度快、稳定性好的特点，能达到系统的设计要求。
④ A/D和D/A芯片的选择：考虑到单片机的I/O接口资源。选用串行数据传送方式的ADS7841和DAC7512两款芯片转换精度均为12位的集成芯片，其量化精度能达到1/4096<1/2000，
完全能达到设计的精度要求。
⑤ 微控制器芯片采用ATMEL公司的AT89S8252 CMOS 8位单片机。
⑥ 人机界面：采用LCD（液晶）显示。
⑦ 辅助电源选择：辅助电源主要是为控制部分供电的，由于电流源的主电路有开关管在工作，噪声干扰大，所以为了确保控制部分的稳定性和可靠性，采用与主电路分离的电源电路
供电。
2.4 三相正弦波变频电源（2005年G题）赛题要求和设计方案
南华大学黄智伟备战2013电子设计竞赛“电源类”赛题分析
2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案四
2.4 三相正弦波变频电源（2005年G题）
2.4.1 三相正弦波变频电源（2005年G题）赛题要求[1]
赛题要求设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y接法）。
（1）基本要求（50分）
① 输出频率范围为20Hz～100Hz的三相对称交流电，各相电压有效值之差小于0.5V；
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0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在
36V，误差的绝对值小于5%；
④ 具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三相
电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。
（2）发挥部分（50分）
① 当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在
36V，误差的绝对值小于1%；（10分）
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%；（24分）
③ 变频电源输出频率在50Hz以上时，输出相电压的失真度小于5%；（11分）
④ 其他。（5分）
2.4.2 三相正弦波变频电源（2005年G题）赛题分析与设计方案例[5,9~14]
赛题要求设计并制作一个三相正弦波变频电源，工作原理可以参考电力电子学中有关三相正弦波变频电源的基本原理，核心的电路是SPWM发生器和全桥逆变电路。保持输出线电压有效值的稳定是赛题指标的主要要求（线电压有效值的误差的绝对值小于1%）。发挥部分要求设计制作一个测量误差小于5%，能够测量电压、电流、频率和功率的电路，有24分。频率可以根据频率测量原理，利用系统中微控制器实现。功率的测量需要测量电压和电流的有效值，简洁的方法可以采用专用的真有效值转换芯片实现。
（1）采用单片机和FPGA共同控制的三相正弦波变频电源
在一个采用单片机和FPGA共同控制的三相正弦波变频电源的系统中，控制方式采用单片机和FPGA共同控制的方式，由单片机AT89S52、IR12864—M液晶显示器、4×4按键构成人机界面，单片机控制IR12864—M液晶显示器、4×4按键，并与FPGA的通信。FPGA作为本设计系统的主控器件，采用一块Xilinx公司生产的Spartan 2E系列xc2s100e—6pq208芯片，利用VHDL（超高速硬件描述语言）编程，产生PWM波和SPWM波。同时用FPGA完成采集控制逻辑、显示控制逻辑，系统控制，信号分析、处理、变换等功能。
220V/50Hz的市电，经过一个220V/60V的隔离变压器，输出60V的交流电压，经整流得直流电压，经斩波得到一个幅度可调的稳定直流电压。
斩波电路的IGBT开关器件选用BUP304，BUP304的驱动电路由集成化专用IGBT驱动器EXB841构成，EXB841的PWM驱动输入信号由FPGA提供，并采用光电隔离。输出的斩波电压经逆变
得到一系列频率的三相对称交流电。
逆变电路采用全桥逆变电路，MOSFET桥臂由六个K1358构成，K1358的驱动电路选用IR2111，
IR2111的控制信号SPWM由FPGA提供。
逆变输出电压经过低通滤波，输出平滑的正弦波，输出信号分别经电压、电流检测，送AD637真有效值转换芯片，输出模拟电平，经模数转换器ADC0809，输出数据送FPGA处理。送入FPGA的数据经过一系列处理，送显示电路，显示输出电压、电流、频率及功率。
（2）采用DSP和单片机共同控制的三相正弦波变频电源
采用DSP和单片机共同控制的三相正弦波变频电源由DSP三相正弦波变频电源的主电路和单
片机的测量系统两部分组成。
在一个采用DSP三相正弦波变频电源的主电路中，交流电源经过桥式全波整流后进行电容滤波，输出直流电，作为逆变电路的直流电源。同时也提供一路电源作为系统所需要的直流稳压电源。为保证系统安全性，交流电源入口处串联5 A保险管。
三相SPWM信号由电机控制专用DSP芯片TMS320LF2407生成。首先在DSP中的FLASH中存入512点的正弦表，改变读取正弦表每两个点之间的时间间隔，可以改变输出正弦波的频率，读取正弦表两个点之间时间间隔可以由定时器控制。
三相桥式逆变电路可以利用分立元件和集成的智能功率模块（IPM，例如PM30CSJ060）组成。
采用分立元件组成的三相桥式逆变电路，通常需要6个IGBT作为开关器件，以及IGBT的驱动电路。利用内部包括有桥式逆变电路和驱动电路的集成智能功率模块（IPM），其外围电
路简单，还具有多种保护的功能。
在一个采用单片机的测量系统，利用内部包含有A/D的单片机（例如PIC18F452等），通过电流传感器，电压传感器对线电压，线电流进行转换后，经过调理电路送入A/D，经数模转换后，单片机对数据进行处理，计算，计算后通过液晶屏显示所测量结果，并显示出被测信号的波形。也可以同时实时检测电流有效值，当电流有效值大于3. 6 A时，立刻通过I/O 口控制过流保护模块切断主回路来实现过流保护。
2.5开关稳压电源（2007年E题本科组）赛题要求和设计方案
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2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案五
2.5开关稳压电源（2007年E题本科组）
2.5.1开关稳压电源（2007年E题）【本科组】赛题要求[1]
赛题要求设计并制作一个开关稳压电源。在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：
（1）基本要求（50分）
① 输出电压UO可调范围：30V～36V；
② 最大输出电流IOmax：2A；
③ U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）；
④ IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）；
⑤输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
⑥ DC-DC变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
⑦ 具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.5±0.2A。
（2）发挥部分（50分）
① 进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）；（10分）
② 进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）；（10分）
③ 进一步提高效率，使≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（15分）
④ 排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；（4分）
⑤ 能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同时具有输出电压、电流的测量和
数字显示功能。（6分）
⑥ 其他。（5分）
2.5.2开关稳压电源（2007年E题）【本科组】赛题分析与设计方案例[6,9~14]
分析赛题要求，是要制作一个DC-DC升压型的开关稳压电源，工作原理可以参考电力电子学中有关升压型DC-DC的基本原理，核心的电路结构是Boost电路。电压调整率、负载调整率、
效率和过流保护是基本部分和发挥部分共同的要求，但要求效率≥85%，显然需要对这个系统电路的功耗进行控制。发挥部分还要求制作一个数字电压电流表，其他部分可以考虑增加
与语音报数、报警等功能。
在一个采用单片机与Boost斩波电路的开关稳压电源系统中，系统以Boost斩波电路为核心，以单片机为主控制器和PWM信号发生器，根据负载反馈信号对PWM信号做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现稳压输出。系统输出直流电压可以通过键盘设定和步进调整，并能对输入电压、输出电压和输出电流进行测量和显示。
本系统要求电源整体效率达到85 %，电源的额定功率为PO＝36V×2A＝72 W，则对应的输入功率为Pi＝PO/0. 85＝84. 7 W，即允许功耗为12. 7 W。
电路的功耗与开关管的损耗（包括开关损耗和通态损耗），开关损耗与开关频率直接相关，通态损耗为Qon＝I2Ron（Ron为开关管导通电阻）。续流二极管损耗为QD＝ΔUI（ΔU为二极管导通压降）。例如选择IRF3205功率MOSFET，其导通电阻仅为8 mΩ；续流二极管选择肖特基二极管745，导通压降为0.7V。使用采样电阻对输出电流进行采样时，采样电阻的损耗为Qr＝I2r，例如使用0.1Ω的采样电阻，额定输出时的损耗为Qr＝（22×0.1）W＝0.4 W。单片机可以选用MSP430 F449、PIC16F877等低功耗单片机，单片机的功耗与CPU时钟频率有关，降低单片机时钟频率可使损耗减小。另外还需要考虑测量控制电路的功耗，如信号放大用的运放使用低电源电压、RailToRai1型的运放也可降低功耗。
在Boost斩波电路中，开关的开通和关断受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量，电感L储能后使电压泵升，而电容C可将输出电压保持平稳，输出电压与输入电压的关系为UO＝U1（ton＋toff ）/ toff，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流变流的方式实现升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。为降低开关损耗，工作频率不宜过高，开关频率选定为20 kHz左右。功率场效应管开关损耗小、工作频率较高，选取功率场效应管作为Boost斩波电路中开关管。由于流过电感L的电流有很大的直流分量，为了防止电感饱和，电感的磁芯需加气隙。考虑系统总功率大于120 W，需要选择大容量的磁芯（如EE42型磁芯）和较大截面积的导线。
系统采用单片机产生PWM控制信号。单片机根据取样电路的反馈对PWM信号做出调整以实现
稳压输出
c 2.6光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】赛题要求和设计方案
南华大学黄智伟备战2013电子设计竞赛“电源类”赛题分析
2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案六
2.6光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】
2.6.1光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】赛题要求[1]
赛题要求设计并制作一个光伏并网发电模拟装置。用直流稳压电源US和电阻RS模拟光伏电池，US=60V，RS=30~36Ω；uREF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率fREF 为45~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将uF作为输出电流的
反馈信号；负载电阻RL=30~36Ω。设计详细要求与评分标准等请登录https://www.doczj.com/doc/6d9605902.html,查
询。
2.6.2光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】设计方案[7,9~14]
根据赛题要求，系统MPPT电路采用DC-DC结构，采用双反馈对模拟光伏电池的内阻电压以
及DC-DC的输出电压进行采样反馈。DC-AC部分采用全桥拓扑结构，用STC89C52单片机实
现对频率以及相位的跟踪。
本光伏并网发电模拟装置系统主要由DC-DC、DC-AC、并网控制电路和保护电路等部分组成。
本光伏并网发电模拟装置的DC-DC变换部分用于实现MPPT功能的控制，MPPT控制方式采用
双反馈的形式，同时采样输出电压和模拟光伏电池内阻的电压；逆变部分采用驱动芯片
IRF540进行全桥逆变，用自然采样法完成SPWM的调制；并网部分采用STC89C52单片机处
理实现反馈信号频率和相位的跟踪以完成并网。反馈部分分为两级，第一级反馈实现最大功
率点跟踪功能，第二级反馈利用电压控制模拟电位器使输出电压稳定，形成了双重反馈环节，
增加了系统的稳定性。在保护上，具有输入欠压、输出过流和短路保护的功能，增强了该装
置的可靠性和安全性。该装置基本上完成了各项指标，输入功率为24.48W，逆变部分效率
达到了81.7%。
其中：SPWM波的实现可以采用AD9851DDS或者采用自然采样法实现SPWM波等方法。虽然采
用AD9851DDS集成芯片生成SPWM波比较容易，但是编程复杂，成本也较高。自然采样法是
以正弦波为调制波,等腰三角波为载波进行比较,在两个波形的自然交点时刻控制开关器件
的通断。自然比较法生成的SPWM波经过低通滤波后最接近正弦波，实现起来也不难，并且
降低成本。
频率和相位跟踪功能的实现可以采用单片机或者锁相环等方法。采用锁相环实现同频和同相
的功能电路结构复杂，调试困难。利用STC89C52单片机同时对uREF和uF的频率和相位进
行检测，经计算处理后，使uF与uREF同频及同相，以实现频率和相位的跟踪，实现的方法
简单可行。
2.7 开关电源模块并联供电系统（2011年A 题）【本科组】赛题要求和设计方案
南华大学黄智伟备战2013电子设计竞赛“电源类”赛题分析
2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案七
2.7 开关电源模块并联供电系统（2011年A 题）【本科组】
2.7.1 开关电源模块并联供电系统（2011年A 题）【本科组】赛题要求[1]
赛题要求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。
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。
2.7.2 开关电源模块并联供电系统（2011年A 题）【本科组】赛题分析与设计方案[2,9~14] 根据赛题要求，系统采用两路Buck电路作为DC-DC主电路，PWM驱动采用开关电源控制芯片SG3525，两路主控制器为AVR单片机ATMEGA16L。单片机通过采样电压电流值和输入的键值来计算输出信号。此信号经D/A转换后，作为参考信号输入PID调节电路，从而调节输出电流电压值，完成均流、稳压及过流保护功能。电流采样采用高精度霍尔电流传感器（精度为0.5%），A/D、D/A采用12位的模/数转换芯片，PID电路中的运放采用高精度的工业级运放LM224和LM258
芯片。
其中：DC-DC主回路拓扑选择：方案一采用反激式电路。开关管导通期间储存能量，当它截止时才向负载释放能量，故高频变压器在开关工作过程中，既起变压隔离作用，又是储能元件。但是，由于变压器存在漏感，将在原边形成很大的电压尖峰，可能击穿开关器件。需要设钳位电路予以保护。方案二采用Buck降压电路。当开关导通时，输入电压加到LC滤波器的输入端，能量存储在电感中，电流线性上升。当开关断开，电感续流。Buck电路只能降压，其结构较简单，效率较高，无需高频变压器。方案一可以实现题目要求，但结构较复杂、成本较高；方案二不仅满足题目要求且相对方案一，结构更为简单、成本较低，效率更高，无须绕变压器，故
本系统选择方案二。
开关管控制器选择：方案一直接采用AVR单片机ATMEGA16L产生的PWM波来控制MOS管的开通关断。隔离采用TLP250光耦芯片，驱动采用两个非门来实现。此方案控制电路简单，易于控制，但对单片机要求高，可能难达到题目要求。方案二采用专用的开关电源控制芯片SG3525产生PWM波。根据赛题要求5秒钟内给出稳定读数，用软件很难达到如此短时间要求，硬件电路却
很容易实现。所以本系统选择方案二。
电流检测：电流检测采用高精度的霍尔型电流传感器SCK8-50A完成采样，输入电流与输出电压之比为1.25。由于其检测电流偏大，可用导线绕10圈来增大其测量范围（电流为0.5A时，输出电压为0.4V）。此输出电压信号进入PID调节电路和A/D。与D/A输出的设定电流信号进行比较调节，D/A输出的参考信号是单片机对A/D输入的电流信号进行计算处理并结合输入的键
值得到分配的电流值。所得误差信号通过输入到SG3525的脉宽比较器COMP端控制PWM输出。电压检测：电压采样直接采用电阻分压实现。所得电压信号输入到ADC，再送到单片机进行计
算，从而调节输出。
开关电源并联系统常用的均流方法有输出阻抗法、主从设置法、按平均电流值自动均流法、最大电流自动均流法、热应力自动均流法及外加均流控制器均流法。本系统有两种监控模式。一种为自动分配电流模式，一种为手动设定分配比例模式。通过监控模块实现均流。采用软硬件联合方进行均流控制，软件控制是通过软件采样输出电流值，根据输出电流值计算设定硬件电路的所需的参考电压。硬件电路主要采用PID调节电路，比较软件给定的参考电压与系统输出平均电流对应的电压，所得误差信号输入PWM驱动电路调节开关管从而调节两路输出电流值。当输出电流为1A时和4.0A时按1:1的比例自动设定分配电流值；当输出电流为1.5A到3.5A 时，按任意比例手动设定分配电流值。软件方式易于实现，均流精度高，但其瞬态响应比较差，调节时间长。硬件电路结构较复杂，但其瞬态响应比较快，调节时间短。采用软硬件联合方式使系统同时具有来那个软硬件结构的优点。不仅精度高，而且反应快，电路结构也较简单。
过流保护直接用单片机实现，当输出电流超过4.5A时，得到相应的电流传感输出电压为
4.5/1.25即3.6V，当单片机采样到的电流信号超过此值时，单片机输出高电平到芯片SG3525的保护关断10脚（Shutdown端）功能，此脚接高电平时控制器输出被禁止（输入电压大于0.7V 时输出PWM信号关闭）。过2秒后，如果采样到的电流信号减小，则输出低电平到10脚，电路
恢复工作。
影响系统效率的因素主要有Buck开关器件损耗、电感储能损耗、整流二极管损耗、辅助电源损耗、线性调整电路和数字控制电路损耗。因此本系统提高效率的方法有：合理选择电路结构；适当降低开关频率（20kHz），并设计缓冲网络降低开关管关断损耗；加大主回路电流容量；选择导通压降小的二极管，并采用多个并联的方法来降低二极管导通损耗；合理选择磁芯和绕线规格，避免磁饱和并降低铜损；减小或消除系统中的振荡；降低控制电路部分的消耗、提高辅助电源的效率；合理分配各模块的效率损失。损耗计算如下：MOS管的损耗PD=PDon+PDS=I2LOAD×RDS_ON＋(CRSS×U2IN×fSW×ILOAD)/IGATE=1.7W；储能电感损耗PIND=PCu+PFe=I2rms×Re＋ΔB×m；整流二极管损耗PDIOD=1.6×IDC×UF；辅助电源损耗
PS=PDS＋PDIOSS。
2.8 有关培训的一些建议
2.8 有关培训的一些建议
2.8.1 历届“电源类”赛题的主要知识点
从历届“电源类”赛题来看，主攻“电源类”赛题方向的同学需要了解：
变频电源、PWM开关电源等工作原理、系统结构和电路组成λ
AC电源变压器的设计与制作λ
高频开关电源变压器的设计与制作λ
AC整流和滤波电路设计与制作λ
斩波和驱动电路设计与制作λ
逆变和驱动电路设计与制作λ
电流、电压检测电路设计与制作λ
过流和过压保护电路设计与制作λ
真有效值检测电路设计与制作λ
ADC和DAC电路设计与制作λ
DC-DC升压型开关电源电路设计与制作λ
DC-DC降压型开关电源电路设计与制作λ
直流稳压电路设计与制作λ
单片机、FPGA、ARM最小系统电路设计与制作λ
微控制器外围电路（显示器、键盘、开关等）的设计与制作λ
2.8.2一些建议：
“电源类””赛题中所涉及到的一些知识点，对有些专业的同学来讲，在专业课程中是没有的，需要自己去搞清楚。这一点很重要。理论用来指导行动。没有理论基础，盲人摸象，行动一定
会有困难。
另外，“电源类””赛题的实践性要求很强，例如变压器的制作，特别是高频开关电源变压器的制作，电感线圈的设计与制作、PCB的设计等。
站在岸上是学不会游泳的。建议从简单的基本的电源类电路做起，如简单的直流稳压器电路等，
通过一些作品的制作和训练，找到感觉。
（1）主攻“电源类”赛题方向的同学在训练过程中，以历届赛题为基础，可以选择已经出现过的一些赛题做一些训练；主要训练这类赛题的共用部分，如变压器、AC-DC、滤波器、微控制器、ADC/DAC等。完成相关模块的设计制作，以备竞赛需要。
（2）主攻“电源类”赛题方向的同学还应该注意与电源特性和指标参数测试有关的仪器仪表的设计与制作。一些赛题会包含这方面的内容，如2007年本科组E题“开关稳压电源”要求测量
输出电压和电流。
（3）主攻“电源类”赛题方向的同学还可以发挥自己的想象力，考虑一下：
① 还有哪些“电源类”的赛题在竞赛中没有出现过？如大功率电流源等，在培训过程中事先训
练一下。
② 已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能会在放大器、仪器仪表、高频、控制类等赛题中
出现？
③ 已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能在指标和功能方面会有哪些变化？如效率、稳定
度、输出功率等。
④ 已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能在制作要求方面会有哪些变化？
（4）主攻其他方向的同学，也需要注意电源的设计与制作。
3．推荐几本教材
南华大学黄智伟备战2013电子设计竞赛“电源类”赛题分析
3．推荐几本教材
“全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材”系列丛书由黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1出版，其特点是以全国大学生电子设计竞赛所需要的知识点和竞赛技能为基础，内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，突出了设计制作竞赛作品的方法与技巧。“系统设计”、“电路设计”、“技能训练”、“制作实训”、“常用电路模块制作”和“ARM 嵌入式系统应用设计与实践”六本书互为补充，构成一个完整的训练体系。
“全国大学生电子设计竞赛系统设计（第2版）”（黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）通过对历年的竞赛设计实例进行系统方案分析、单元电路设计、集成电路芯片选择，全面系统地介绍电子设计竞赛作品的基本设计方法，目的是使学生建立一个“系统概念”，在电子设计竞赛中能够尽快的拿出系
统设计方案。
“全国大学生电子设计竞赛电路设计（第2版）”（黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）通过对9类140多个电路设计实例所采用的集成电路芯片的主要技术性能与特点、芯片封装与引脚功能、内部结构、工作原理和应用电路等内容进行介绍，目的是使学生全面、系统地掌握电路设计的基本方法，能够在电子设计竞赛中尽快的“找到”和“设计”出适用的电路。
“全国大学生电子设计竞赛技能训练（第2版）” （黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）通过对元器件的选用，印制电路板的设计与制作，元器件和导线的安装和焊接；元器件的检测，电路性能参数的测量，模拟电路、数字电路和整机的调试与故障检测，设计总结报告的写作，培训学生全面、系统地掌握在电子竞赛作品制作过程中必需的一些基本技能。
“全国大学生电子设计竞赛制作实训（第2版）” （黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）与“技能训练”相结合，通过单片机最小系统、FPGA最小系统、模拟电路、数字电路、高频电路、电源电路等30多个制作实例，掌握主要元器件特性、电路结构、印制电路板、制作步骤、调试方法、性能测试方法等内容，培养学生制作、装配、调试与检测等基本技能，使其具有一定的实际动手能力，
能够顺利的完成电子设计竞赛作品的制作。
“全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作” （黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）指导学生完成电子设计竞赛中所常用的微控制器电路模块、微控制器外围电路模块、放大器电路模块、传感器电路模块、电机控制电路模块、信号发生器电路模块和电源电路模块的制作，所制作的模块可以直接在竞赛
中使用。
“全国大学生电子设计竞赛 ARM嵌入式系统应用设计与实践” （黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）以ARM嵌入式系统在全国大学生电子设计竞赛应用所需要的知识点为基础，以LPC214x ARM微控制器最小系统为核心，以LED、LCD和触摸屏显示电路，ADC和DAC电路，直流电机、步进电机和舵机的驱动电路，光电、超声波、图像识别、色彩识别、电子罗盘、倾角传感器、角度传感器，E2PROM，SD卡，无线收发器模块，CAN总线模块的设计制作与编程实例为模板，目的使学生能够简单、快捷的掌握ARM系统，并且能够在电子设计竞赛中应用。
“嵌入式系统中的模拟电路设计”（黄智伟编著，电子工业出版社，2011.1）。模拟无处不在，模拟电路是嵌入式系统中不可缺少的重要组成部分。本书共分5章，着重介绍了模数转换器（ADC）的驱动电路设计，数模转换器（DAC）的输出电路设计，抗混叠滤波器电路设计，电压基准电路的选择与设计，以及模数混合系统的PCB设计。本书内容丰富，叙述详尽清晰，图文并茂，通过大量的设计实例说明嵌入式系统中的模拟电路设计中的一些技巧与方法、以及应该注意的问题，工程性好，实用性强。本书可以作为本科院校和高职高专电子信息工程、通信工程、自动化、电气、计算机应用等专业学习嵌入式系统硬件设计的教材，以及作为全
国大学生电子设计竞赛的培训教材。
“高速数字电路设计入门”（黄智伟编著，电子工业出版社，2012.3）是一本介绍高速数字电路设计基础知识、设计要求与方法的参考书。全书共分10章，着重介绍了在高速数字电路中电阻元件、电容元件、电感元件、铁氧体元件的特性与应用，高速数字电路的PDN设计，高速数字电路的去耦电路设计，FPGA的PDN设计，高速数字电路的信号完整性，高速数字电路的EMI抑制，高速信令标准的规范要求、特性与应用等内容。本书内容丰富，叙述详尽清晰，图文并茂，通过大量的设计实例说明高速数字电路设计中的一些技巧与方法、以及应
该注意的问题，工程性好，实用性强。
“印制电路板（PCB）设计技术与实践” （黄智伟编著，电子工业出版社，2009.4）是本书共分14章，着重介绍了印制电路板（PCB）的焊盘、过孔、叠层、走线、接地、去耦合电路、电源电路、时钟电路、模拟电路、高速数字电路、射频电路的PCB设计的基本知识、设计要求、方法和设计实例，以及PCB的散热设计、PCB的可制造性与可测试性设计，PCB的ESD 防护设计。本书内容丰富，叙述详尽清晰，图文并茂，通过大量的设计实例说明PCB设计中的一些技巧与方法、以及应该注意的问题，工程性好，实用性强。
“STM32F 32位微控制器应用设计与实践” （黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2012，5）本书共分14章，系统介绍了STM32F系列32位微控制器最小系统设计，工程建立、软件仿真调试与程序下载，GPIO、USART、ADC、DAC、定时器、看门狗、SPI、I2C、CAN、SDIO 接口的使用与编程，以及LCD、触摸屏、Flash存储器、颜色传感器、光强检测传感器、图像传感器、加速度传感器、角度位移传感器、音频编解码器、RFID、射频无线收发器、数字调频无线电接收机、DDS、CAN收发器、Micro SD卡、步进电机、交流调压等模块的使用与编程。本书所有示例程序都通过验证，相关程序代码可以免费下载。本书以STM32F系列32
位微控制器在全国大学生电子设计竞赛应用所需要的知识点为基础，以实例为模板，叙述简洁清晰，工程性强，可以作为高等院校电子信息、通信工程、自动化、电气控制类等专业学生参加全国大学生电子设计竞赛的培训教材，也可以作为参加电子制作、课程设计、毕业设计，以及进行STM32F系列32位微控制器设计与开发的参考书。
全国电子设计大赛电源类历年题目 第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目 题目一简易数控直流电源 一、设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如下： 二、设计要求 1．基本要求 （1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV； （2）输出电流：500mA； （3）输出电压值由数码管显示； （4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减； （5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
2．发挥部分 （1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 三、评分意见 项目得分 基本要求方案设计与论证、理论计算与分析、电路 图 30 实际完成情况50 总结报告20 发挥部分完成第一项 5 完成第二项15 完成第三项20 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目
A题直流稳定电源 一、任务 设计并制作交流变换为直流的稳定电源。 二、要求 1．基本要求 （1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下： a．输出电压可调范围为+9V～+12V b．最大输出电流为1.5A c．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载） d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载） e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载） f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载） g．具有过流及短路保护功能 （2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下： a．输出电流：4～20mA可调 b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，
第六届全国大学生结构设计竞赛赛题 1．命题背景 吊脚楼是我国传统山地民居中的典型形式。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。 重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。近年来的工程实践和科学研究表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。自然灾害是这种建筑的天敌。 相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等地质灾害的频率更大。因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是工程师们应该想方设法去解决的问题。本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。 2．赛题概述 本次竞赛的题目考虑到可操作性，以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚楼框架结构模型的一层楼面，如图2.1所示。四层吊脚楼框架结构模型由参赛各队在规定的时间内现场完成。模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板实现。主办方提供器材将模型与加载装置连接固定（加载台座倾角均为o 30θ=），并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。 图2.1.第六届全国大学生结构设计竞赛赛题简图 配重1M 配重2M 配重2M 后固定板 前撞击板 螺杆 钢底座 钢架A 钢架B 不锈钢半圆滑槽 模型部分（含部分加载装置） 加载台座 θ θ 加速度传感器 螺杆 硬橡胶
3．模型要求 图3.1.模型要求示意图 图 3.1模型设计参数取值表 q o 30 0L 20cm > —— H 1cm 99± L < 24cm —— q 配重1M 配重2M 配重2M 前撞击板 后固定板 底板 模型平面尺寸要求示意图 要求平整，且与前撞击板端头有效接触面积不小于22cm 要求平整，且与后固定板端头有效接触面积不小于22cm 底板示意图 允许固定区域 硬橡胶
第二届“中联杯”全国大学生建筑设计方案竞赛获奖结果公告为了繁荣建筑创作，提高建筑专业大学生的设计能力和综合素质，促进青年人才的成长，中国建筑学会与全国高等学校建筑学专业指导委员会、中国联合工程公司在去年成功举办第一届“中联一等奖 杯”全国大学生建筑设计方案竞赛的基础上，今年举办的第二届“中联杯”全国大学生建筑设计方案竞赛又创出佳绩。本次竞赛至2010年10月20日截稿之日，共收到包括香港地区在内的全国26个省、自治区、直辖市100多所高校报送的746项作品，创近年来新高。 第二届中联杯评选工作于2010年12月23日在杭州进行，评审委员会由中国工程院院士何镜堂，全国建筑设计大师韩光宗、何玉如、郭明卓，中国建筑学会秘书长周畅，全国高校建筑学科专业指导委员会主任仲德崑，以及清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学、天津大学、重庆大学、西安建筑科技大学等著名院校建筑学院的院长、副院长等十三位专家组成，何镜堂院士任评审工作委员会主任。评审工作自始至终坚持“公开、公正和公平”的评选原则，通过评委会多轮的投票筛选，共选出107项入围作品，其中包括一等奖2项，二等奖5项，三等奖10项以及优秀奖90项。对于此次参赛作品的综合水平，评委们给予了极高的评价，不论是从参赛数量还是作品质量，相对于去年都有了一个较大的提升。以“我的城市，我的明天”为主题的746份作品，以不同的创作手段，不同的表现方式，体现出年轻设计者对中国城市发展中的焦点问题的关注，同时也具有一定的探索未来的意义。对于今年部分作品中体现的环保与绿色建筑的思想，也反映了我国建筑教育的一大进步。对于“中联杯”的两次成功举办，评委们给予了很高的肯定与期望，希望它能成为建筑学大学生的一个“品牌”，成为学生放飞思想、释放创意的一个良好平台，为推动建筑学的发展做出贡献。 获奖人员及项目名单详见附件。 附件：第二届“中联杯”全国大学生建筑设计方案竞赛获奖结果 中国建筑学会 中国联合工程公司011年1月30日
数学与统计学院 第三届计算机程序设计竞赛题 竞赛需知： 1、答案必须写在答题纸上。 2、程序采用C/JAVA/VB/VFP语言实现均可。 3、考虑到各种因素，程序的键盘输入和结果输出可以用伪代码或者自然语言表示。但是必 须说明输入变量和输出变量。 4、题目最好能用完整、正确的语言程序来解决问题，如确实无法编写完整语言程序的，可 以写出程序主要框架和流程，必要时可以用伪代码或者自然语言描述算法（程序）。 一、玫瑰花数（20分） 如果一个四位数等于它的每一位数的4次方之和，则称为玫瑰花数。例如： + + 1634+ =， 4^4 4^3 4^6 4^1 编程输出所有的玫瑰花数。 #include
int i,j,k; int n; scanf("%d",&n); for(i=0;i 第十届全国大学生结构设计竞赛赛题 大跨度屋盖结构 随着国民经济的高速发展和综合国力的提高，我国大跨度结构的技术水平也得到了长足的进步，正在赶超国际先进水平。改革开放以来，大跨度结构的社会 需求和工程应用逐年增加，在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、铁路旅客站及各类工业厂房等建筑中得到了广泛的应用。借北京成功举办2008奥运会、申办2022冬奥会等国家重大活动的契机，我国已经或即将建成一大 批高标准、高规格的体育场馆、会议展览馆、机场航站楼等社会公共建筑，这给我国大跨度结构的进一步发展带来了良好的契机，同时也对我国大跨度结构技术水平提出了更高的要求。 2总体模型 总体模型由承台板、支承结构、屋盖三部分组成(图-1) 加载区域 图-1模型三维透视示意简图 2.1承台板 承台板采用优质竹集成板材，标准尺寸1200mm>800mm，厚度16mm，柱 底平面轴网尺寸为900mm>600mm，板面刻设各限定尺寸的界限： (1)内框线：平面净尺寸界限，850mr> 550mm； （2） 中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸， （3） 外框线：屋盖最大边界投影尺寸， 1050mm X750mm 承台板板面标高定义为土 0.00。 2.2支承结构 仅允许在4个柱位处设柱（图-2中阴影区域），其余位置不得设柱。柱的任 何部分（包括柱脚、肋等）必须在平面净尺寸（850mmx 550mm ）之外，且满足 空间检测要求。（即要求柱设置于四角175mm 125mm 范围内。） 柱顶标高不超过+0.425 （允许误差+5mm ），柱轴线间范围内+0.300标高以 下不能设置支撑，柱脚与承台板的连接采用胶水粘结。 2.3屋盖结构 屋盖结构的具体形式不限，屋盖结构的总高度不大于 125mm （允许误差 +5mm ），即其最低处标高不得低于0.300m ，最高处标高不超过0.425m （允许误 差 +5mm ）。 平面净尺寸范围（850mmx 550mm ）内屋盖净空不低于300mm ，屋盖结构 覆盖面积（水平投影面积）不小于900X300mm ，也不大于1050X750mm ,见图-3。 不需制作屋面。 屋盖结 构覆盖面积（水平投 影面积）不小于900>600mm ，也不大于 1050X750m m 。但不限定屋盖平面尺寸是矩形，也不限定边界是直线。 屋盖结构中心点（轴网900X300mm 的中心）为挠度测量点。 2.4剖面尺寸要求 模型高度方向的尺寸以承台板面标高为基准，尺寸详见图 -4、5。 900mm >600mm ； (I ； ② 图-2承台板平面尺寸图 、柱脚内界 口 g □ Trfrii?尺寸范应 （85Gi550} 〔柱脚不睜进入谀范 柱位 12UW 2016年T I杯大学生电子设计竞赛 A题：降压型直流开关稳压电源 1．任务 以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCSMOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。额定输入直流电压为时，额定输出直流电压为，输出电流最大值为。测试电路可参考图1。 图1电源测试连接图 2．要求 （1）额定输入电压下，输出电压偏差：；（10分） （2）额定输入电压下，最大输出电流：；（10分） （3）输出噪声纹波电压峰峰值：；（10分） （4）从满载变到轻载时，负载调整率： ；（10分） （5）变化到17.6V和13.6V，电压调整率： （10分）（6）效率；（15分） （7）具有过流保护功能，动作电流；（10分） （8）电源具有负载识别功能。增加1个2端子端口，端口可外接电阻R(1kΩ-10kΩ)作为负载识别端口，参考图1。电源根据通过测量端口识别电阻R的阻值，确定输出电压，；（10分） （9）尽量减轻电源重量，使电源不含负载的重量。（15分） （10）设计报告（20分） 3．说明 （1）该开关稳压电源不得采用成品模块制作。 （2）稳压电源若含其它控制、测量电路都只能由端口供电，不得增加其他辅助电源。（3）要求电源输出电压精确稳定，或，作品不参与测试。 2016年TI杯大学生电子设计竞赛题 B题：物品分拣搬送装置 1．任务 在一个以木条（截面不大于3cm×4cm，木质本色）围成的100cm×150cm的A区域内，散落着边长均为4cm的正方体。设计一自动物体搬运系统，能够快速将这些正方体移至指定区域。A区域的颜色为白色，B区域为黑色，C区域为红色。 2．要求 （1）在A区域内任意放置了12只黑色正方体，以最快的速度将这些正方体移送到B区域，完成时间不得超过180秒；（24分） （2）将A区域的12只黑色正方体以最快的速度移送到红色C区域；完成时间不得超过180秒；（26分） （3）A区域12只正方体中有桔黄色与黑色两种颜色，以最快的速度将桔黄色正方 -0山特500VA UPS稳压电源常见故障维修实例 进入21世纪，随着现代高新科学技术的迅猛发展，电脑已逐渐飞入寻常百姓家，成为人们日常学习、工作和生活中不可或缺的组成部分。众所周知，电脑的运转是靠电运行，国内日常生活中使用的标准电压有效值为220V，频率为50HZ，正弦波型。但据电力专家测试数据表明，使用的电网中经常发生对电脑干扰和破坏的电源问题。如:1、电涌(超级计算机、大型网络服务器和交换机等电器设备关机时产生的高压);2、高压尖脉冲(雷击、电弧放电造成);3、电线噪声(马达运行、继电器动作、广播发射、微波辐射等引起);4、频率偏移(发电机不稳定、小型供电所频率不稳等);5、持续低电压(大型电器设备启动、应用及主电力线切换等);6、市电中断(线路上的断路器跳闸、供电中断、电网故障等)，这些都是造成干扰和破坏电脑的主要因素，不及时采取有效保护措施会给电脑造成不同程度的损坏，影响硬盘、软盘的正常操作，减少电脑使用寿命。UPS的出现无疑是电的救星，它不仅仅可以使您不用在突然断电时手足无措，还可以解决很多干扰，从而获得更纯正的电源。山特SANTAK 500VA UPS后备式不间断稳压电源，是由美国著名的山特SANTAK公司自行研制的微电脑系统控制的全稳压、不停电、220V交流电源系统，是专为电脑系统和精密电子仪器用户而设计的。它具有高效率、体积小、性能可靠、输出电压稳定等显著特点，是当今国内外机关、企事业单位和大中专院校广泛使用的一款UPS后备式不间断稳压电源。它除了保证输出稳定的交流电压以外，还可在交流市电突然停电或某周波电压瞬间过高(或过低)时，立即对负载供电。在电源线上的短暂高压尖峰脉冲和高频噪音讯号均被有效地钳制至最低程序，使计算机系统内的储存数据DATA和软件程序丝毫不受影响，以确保电脑或精密电子仪器仪表的正常运行。 故障现象一:市电供电正常时，逆变时有输出，但输出电压偏高至275V 分析与维修:根据稳压电源工作原理可知，只有当电源的高压保护电路和市电稳压电路有故障时，才会出现上述现象。电源输出电压经T2取样、整流、滤波后，加至电压比较器U7的⑧、⑨ 1 第五届全国大学生结构设计竞赛总结 （技术版） 黄祖慰20080537 5th国赛的作品，是总结了4th国赛的失败教训，以降低模型量为重点的模型设计和制作成果。我们通过不懈努力，终于到达了目标。在这次比赛中，我们研究出了一些先进的模型设计和制作技巧和积累了更多的设计和制作的经验。在此，我将通过模型从无到有的整个过程进行具体的介绍。 一、研读赛题 读懂题目在结构设计竞赛中是一个最基本的要求，要做到对赛题的点点滴滴熟记于心，并且从规则中发掘模型设计的切入点。 要想获得大奖，就要对题目认真分析；努力寻找漏洞显得相当重要，是一条迈向成功的捷径。在本次结构设计竞赛模型中，整体铁块，虚悬挑梁等都是针对题目漏洞而设计的，为模型重量的减轻做出了重要贡献。 二、准备制作工具 所谓公欲善其事必先利其器，要想做好一个模型，一套好的工具是必须的。在制作模型初期，选手可以采用非比赛指定工具来制作模型。虽然赛题中已经明确规定了制作工具，但是由于提供工具的局限性，有些很好的想法不能够在模型上做出来。我的建议是，先使用的工具，把想法尽可能表现出来，等到模型初步定型后，再使用比赛指定工具，寻求达到同样效果的模型的制作 方法。为了提高制作精度，画线笔可采用0.38mm的水笔。 三、研究材料特性 所谓知自知彼方能百战不殆，在制作模型之前，必须先对材料进行分析，了解材料的特性，由此得知材料的实际力学性质和可加工性质。下面我就罗列我对本次比赛的复压竹皮、竹制底板和502胶水的性质研究的一些心得： 1、复压竹皮在顺纹路方向存在连续纤维，利于受拉。但是顺 纹容易被撕裂。 2、规格为0.2mm的竹皮为单层竹皮，应注意竹皮上存在的 竹节的薄弱点，应尽量避开；此种竹皮，一面为光面，一面为 毛面，粘贴时，光面的粘接速度要快于毛面，但是最终粘接紧 密性毛面为优。使用单层竹皮作为拉杆，存在风险，北京交通 第七届北京市大学生建筑结构设计竞赛 B组赛组（桥梁方向） 一.题目 北京市自行车专用路跨京藏高速高架桥设计 二.设计资料 （一）工程概况 1.具体交通需求 为解决回龙观地区非机动车出行不便问题，北京市拟建一条自行车专用路。该专用路与京藏高速相交，采用立体交叉形式上跨京藏高速。在京藏高速东西两侧辅路设有人行梯道，保障拟建自行车专用路与现况京藏高速辅路非机动车系统及行人道实现交通跨越。 沿着京藏高速路纵向240米范围内，共有5座跨京藏高速路的高架桥（2座已建，2座待建，1座本桥），跨京藏高架桥作为此区域从北向进京的第一座桥，形成标志。 图2-1-1 拟建高架桥平面图 图2-1-2 拟建高架桥道路纵断面 2.跨越线路需求-京藏高速 京藏高速主路按高速公路标准建设，计算车速为100km/h，双幅路形式，三上三下六车道，中间分隔带宽度2.5m，西侧主路横断面形式为：0.5m路缘带+3×3.75m车行道+3m硬路肩（含0.5m路缘带）+0.75m土路肩，宽度为15.5m。京藏高速辅路在主路两侧布置，为单向3车道，横断面形式为1.0m检修步道+0.25m路缘带+3×3.25m机动车道+2.5m非机动车道 +1.5m人行道。 道路等级、规划红线、规划断面、节点形式等见下表： 图2 拟跨越线路具体情况 （二）拟建场地工程地质条件 1 地形、地貌及地物概述 本工程场地地貌属温榆河冲洪积扇的中部。地形较平坦，钻孔地面标高在 42.64～44.88m 之间。 根据本次钻探野外描述、原位测试及室内土工试验成果，按土的岩性及工程特性将地层划分为 11 大层，其中①层土为人工填土层，②～?层土为第四纪沉积土层。 现自上而下分述如下： 2.2.1 人工填土层 a.素填土①:黄褐色，稍湿～湿，稍密，具中压缩性。主要成分为粉质黏土、粉土，含少量砖渣、碎石。本层厚度为 0.70～4.00m，层底标高为 40.71～43.21m。 b.杂填土①1:杂色，稍湿，松散～稍密。主要由砖块、灰渣、碎石等组成。本层厚度为 0.30～4.00m。 2.2.2 第四纪沉积土层 a.粉土②：褐黄色，稍湿～湿，中密～密实。含云母片、氧化铁条纹，夹粉质黏土②1、黏土②2 薄层或透镜体。本层厚度为 2.00～6.20m，层底标高为 36.57～ 39.89m。 b.粉质黏土②1：褐黄色，可塑，具中压缩性～高压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 0.40～2.70m。 c.黏土②2：褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性～高压缩性。含氧化铁条纹。本层厚 ★历年电子设计大赛题目_共10篇 范文一：历年电子设计大赛电源类题目汇总1994 题目一简易数控直流电源 一、设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如下： 二、设计要求 1．基本要求 （1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减； （5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 2．发挥部分 （1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V 不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 三、评分意见 1997 A题直流稳定电源 一、任务 设计并制作交流变换为直流的稳定电源。 二、要求 1．基本要求 （1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：a．输出电压可调范围为+9V～+12Vb．最大输出电流为1.5A c．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）f．效 率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）g．具有过流及短路保护功能 （2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调 b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率） （3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：a．输出电压为+100V，输出电流为10mA b．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV（输入电压+9V下，满载） 2．发挥部分（1）扩充功能 a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态b．过热保护 c．防止开、关机时产生的“过冲”（2）提高稳压电源的技术指标a．提高电压调整率和负载调整率 b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值（3）改善DC-DC变换器 a．提高效率（在100V、100mA下） b．提高输出电压 （4）用数字显示输出电压和输出电流 三、评分意见 2005 数控直流电流源（F题）一、任务 设计并制作数控直流电流源。输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。其原理示意图如下所示。 二、要求1、基本要求 （1）输出电流范围：200mA～2000mA； （2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的 1％+10mA； （3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA； （4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出 电流值的1％+10mA；（5）纹波电流≤2mA；（6）自制电源。2、 Problem A: 序列的混乱程度 Time limit:1s Memory limit:128MB Description 有一个长度为n的正整数序列，一个序列的混乱程度定义为这个序列的最大值和最小值之差。请编写一个程序，计算一个序列的混乱程度。 Input 输入的第一行为一个正整数T（T<=1000），表示一共有T组测试数据。 每组测试数据的第一行为一个正整数n（1<=n<=1000），代表这个序列的长度。第二行为n 个正整数，代表这个序列。序列中元素的大小不会超过1000。 Output 对于每个测试数据，输出一行包含一个正整数，代表对应序列的混乱程度。 Sample Input 2 5 1 2 3 4 5 5 1 9 2 4 8 Sample Output 4 8 Problem B: 随机数 Time limit:1s Memory limit:128MB Description 有一个rand(n)的函数，它的作用是产生一个在[0,n）的随机整数。现在有另外一个函数，它的代码如下： int random(int n,int m) { return rand(n)+m; } 显而易见的是函数random(n,m)可以产生任意范围的随机数。现在问题来了，如果我想要产生范围在[a,b)内的一个随机数，那么对应的n,m分别为多少？ Input 输入的第一行为一个正整数T（T<=1000），表示一共有T组测试数据。 对于每组测试数据包含两个整数a,b(a<=b)。 Output 对于每组测试数据，输出一行包含两个整数n和m，两个整数中间有一个空格分隔。 Sample Input 2 0 5 1 4 Sample Output 5 0 3 1 ２01１年全国大学生电子设计竞赛陕西赛区 竞赛设计报告封面 作品编号: （由组委会填写) 作品编号: （由组委会填写) 说明 1.为保证本次竞赛评选的公平、公正,将对竞赛设计报告采用二次编码; 2.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订； 3.“作品编号”由组委会统一编制，参赛学校请勿填写； 4.“参赛队编号”由参赛学校编写，其中“学校编号”应按照巡视员提供的组 委会印制编号填写，“组(队)编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排,“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写，例如:“０10５Ｂ”或“3３6７Ｆ”。 5.本页允许各参赛学校复印。 开关电源模块并联供电系统 设计与总结报告 摘要:本设计是针对20１1年全国电子设计大赛A题,电路的设计是基于BUCK 拓扑的开关稳压电路的拓扑结构,以美国ＮSC的LM25７6为功率输出核心，提出一种基于并联Buｃk变换器的自主均流控制方法，该方法基于并联Buck变换器状态方程,设计了由控制电路、保护电路和驱动电路组成的自主均流的开关电源模块并联供电系统 关键词:并联型自主均流控制 方案一：隔离式ＤＣ／DＣ转换器，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用范围,也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出；并有效地实现实现输出与输入电气隔离，但对变压器的要求较高。 方案二：非隔离式DＣ／DC转换器。 由于变压器存在漏磁和损耗,会造成效率低下,故采用非隔离型,题目要求是将２４Ｖ直流电压转换为8V，为降压电路,因此ｂuck型非隔离式DC-DC转换器。 （4)控制方法 方案一：电压型控制方法，开关变换器输出的电压VＥB与参考电压比较并放大，得到误差信号VＥ,VE又与PＭW比较器和锯齿波信号相比较，从而输出一系列脉冲，这些脉冲的宽度随误差信号VE的变化而变化。此方法夫人单环回路容易设计和分析，锯齿波幅度比较大,抗干扰能力比较强,但输入或输出的变化只能在输出改变时才能控制并反馈进行修正，响应速度慢,电压型控制对负载电流没有限制，因而需要额外电路限制输出电流。 方案二：电流型控制方法，实在传统的电压型控制基础上,增加了一个内环(电流反馈环),使其成为一个双环路控制系统。此电路中回路稳定性好，负载响应快，具有过流保护和可并联性。双反馈回路使得电路分析变得比较复杂,由于控制回路需要电感电流控制信息，控制电路的存在增加了整个变换器设计的复杂性，同时也会影响变换器的效应。 综合以上分析，本系统采用电流型控制电路。 (5）电源电路 由于提供2４V直流电,采用７8XＸ系列稳压以及ＬM１１１７逐级降压为ＭSP430提供３．3V供电电压。采用ICL76６产生负极性的电压供给仪表放大器AD6２0.。 二.理论分析 1 DC-DC变换器稳压方法 利用无源磁性元件和电容电路元件的能量存储特性,从输入电压获取分离的能量,暂时地把能量以磁场形式存储在电感器中，或以电场形式存储在电容器中,然后将能量转换到负载,实现DC-DC转换。其中采用ＰＷM技术,从输入电源提取能量随脉宽变化,在一个固定周期内实现平均能量转换。最终达到将固定的直流电压变换成可变的直流电压。 2 电流电压的检测 使用与电感串联电阻来检测电流,控制信号和补偿斜坡通过比较器与误差放大器的输出进行比较，从而进行脉宽调制。 3 均流的方法 在两个并联的模块中,以输出最大电流的模块为主模块,其余为从模块,利用二 2019年大学生程序设计大赛策划书 一、活动名主题 “华为”杯程序设计大赛 二、举办单位 策划主办单位：华为技术有限公司 协办单位：(排名不分先后)华中科技大学、武汉大学、武汉理工大学 三、活动时间 20xx年x月x日-x月xx日 四、参赛资格 ●本次大赛面向武汉三所目标高校在校全日制本科及以上学历学生(毕业时间在20xx年x月xx日之后)。 ●初赛以个人为单位，性别、专业不限;预计800人; ●在华为官方的网站注册报名，报名成功后获得参赛资格，只有在报名期间进行网上注册后才能参与比赛。 五、竞赛流程 第一阶段：报名参赛(5月10日—5月24日) l参赛选手阅读参赛注意事项，确认协议内容，在华为官方的 网站上注册简历，获得参赛资格的选手以个人身份参赛。 第二阶段：初赛(6月1日8:00—6月1日12:00) l网吧集中测试(集中招聘机试流程) 1.5月30日18:00前，通过邮件、短信和电话的形式通知通过简历筛选的学生初赛场地、机试场次、时间、所需证件及注意事项; 2.1日当天，学生凭身份证刷卡签到，并获取自己的登录账号 与密码。 3.学生按安排的批次进行入座考试，机试全程为30分钟，逾时将视为不及格。全程考试属封闭式测试，不得翻阅网页及手机，完全独立完成整个测试过程。一旦发现翻阅行为，一律视为作弊，将会被取消参赛资格。 4.考试成绩按照答案正确率与用时两个维度进行评价，在追求准确的同时对学生们的编程效率也作出了要求。 第三阶段：软件训练营(6月2日9:00—6月2日16:00) l1日晚将通过邮件、短信与电话的形式，邀请通过初赛的18 位学生参加为期6个小时的软件训练营-敏捷开发的训练课程，本课程主要是针对学生编程思维进行的引导式更新，课程内容比较灵活多变，动手环节较多，较有吸引力。 l中午学生将统一在华为A2食堂进行就餐。 l完成培训的学生将会收到华为武研所办法的“敏捷技能拥有者”的荣誉证书和决赛工具包(题目+小贴士+输出文件)。 l培训后，同学将会自主组成6个三人组进行接下来的决赛。每两个三人组将会由一位导师(业务部门提供的业务骨干)进行指导， 1系统方案设计与论证 1.1设计要求 （1）设计一个可根据电源线的电参数信息分析用电器类别和工作状态的装置，电器电流范围 0.005A – 10.0A，用电器包括LED 灯、节能灯、USB 充电器（带负载）、无线路由器、机顶盒、电风扇、热水壶。 （2）可识别的电器工作状态总数不低于 7，电流不大于 50mA 的工作状态数不低于 5，同时显示所有可识别电器的工作状态。自定可识别的电器种类,包括一件最小电流电器和一件电流大于 8A 的电器，并完成其学习过程。 （3）实时指示用电器的工作状态并显示电源线上的电特征参数，响应时间不大于2s。特征参量包括电流和其他参量，自定义其他特征参量的种类、性质，数量自定。电器 的种类及其工作状态、参量种类可用序号表示。 （4）随机增减用电器或改变使用状态，能实时指示用电器的类别和状态。 （5）具有学习功能。清除作品存储的所有特征参数，重新测试并存储指定电器的特征参数。一种电器一种工作状态的学习时间不大于 1 分钟。 1.2设计基本思路 题目要求设计可根据电参数分析用电器类别的装置，区分用电器的方法可以是电流的 大小，电压电流的相位差。因此，装置采用ZMPT101B电压互感器、ZMCT103C电流 互感器采集电压电流信息，判断用电器类型，并经28027单片机程序控制在显示屏显示。该装置可以检测键盘的输入，处于学习、识别两种不同模式，存储信息的模块采 用AT24C64，存储用电器的信息。为完成便携终端信息的接收和提示，系统还加入蜂 鸣器和WIFI无线传输模块。 1.3系统框图 1.4方案比较与选择 （1）控制器 方案一：TMS320F28027是一种高效 32 位中央处理单元，具有分析和断点功能。可以借助硬件进行实时调试。60MHz器件，3.3V 单电源集成型加电和欠压复位，两个内部零引脚振荡器多达 22 个，复用通用输入输出 (GPIO) 引脚三个，32 位 CPU 定时器片载闪存、SRAM、一次性可编程 (OTP) 内存。 方案二：TMS320F28035是高效32位中央处理单元，多达45个具有输入滤波功能可单独编程的多路复用通用输入输出引脚，三个32位CPU定时器，60MHZ器件，相比于28027，价格昂贵，该装置要求频率不高，TMS320F28027完全满足要求。 （2）数字显示模块论证与选择 方案一：选择LCD12864。LCD12864带中文字库，具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字也可完成图形显示低电压低功耗是其又一显著特点。 方案二：选择LCD19264。LCD19264是一种图形点阵液晶显示器，它主要采用动态驱动原理由行驱动—控制器和列驱动器两部分组成了192(列)×64(行)的全点阵液晶显示。此显示器采用了COB的软封装方式，通过导电橡胶和压框连接LCD,使其寿命长，连接可靠。 （3）电压电流互感器的选择 1994 题目一简易数控直流电源 一、设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如下： 二、设计要求 1．基本要求 （1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV； （2）输出电流：500mA； （3）输出电压值由数码管显示； （4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减； （5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 2．发挥部分 （1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 三、评分意见 项目得分 基本要求方案设计与论证、理论计算与分析、电路图30 实际完成情况50 1997 A题直流稳定电源 一、任务 设计并制作交流变换为直流的稳定电源。 二、要求 1．基本要求 （1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下： a．输出电压可调范围为+9V～+12V b．最大输出电流为1.5A c．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载） d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载） e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载） f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载） g．具有过流及短路保护功能 （2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下： a．输出电流：4～20mA可调 b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率） （3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下： a．输出电压为+100V，输出电流为10mA b．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V） c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载） d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV （输入电压+9V下，满载） 2．发挥部分 （1）扩充功能 a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态 b．过热保护 c．防止开、关机时产生的“过冲” （2）提高稳压电源的技术指标 a．提高电压调整率和负载调整率 b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值 （3）改善DC-DC变换器 a．提高效率（在100V、100mA下） 第三届全国大学生结构设计竞赛 赛题 第三届全国大学生结构设计竞赛委员会 2009.9.24 一、竞赛模型 定向木结构风力发电塔（如图），塔身高800mm，叶片（数量不限）组成的 A A-A 二、模型介绍 1.塔身 塔身为竞赛主结构，需满足以下要求： （1）塔身高800mm，顶点高度实际误差不大于±3mm。塔身外形不影响叶轮运转，塔身水平截面的外轮廓为正多边形或圆形； （2）具有足够的承载能力； （3）具有规定的刚度； （4）与塔顶标准发电机底座连接可靠； （5）与塔底标准底座连接可靠。 2.叶片和叶轮 安装完成后，叶轮外轮廓直径不得大于800mm。 三、装置说明 1.发电机 发电机采用CFX-03型标准发电机，质量4470g，底板及立面详见附图。2.风叶连接件 连接件质量300g，详见附图。 3.发电功率测量系统 发电功率测量系统由导线、负载、功率计组成。导线所受风力不能传递到塔身，由支架承受。 4.鼓风机 相关参数见下表 名称新型节能低噪声轴流风机 型号SF7-4 厂家上海金蓝机电设备成套有限公司 功率3kW 转速1400n/min 风量2500m3/h 风速23m/s 全压力340Pa 经实测，风叶连接件（距鼓风机1m处）的风速参考值如下： 档位风速（m/s） W1 4.0 W2 6.8 W3 9.0 5.塔架安装底盘详见附图。 6.塔脚与安装底盘连接螺栓：重量2g/套。 四、材料及制作工具 1.木材 （1）尺寸：长度1000mm，截面有50mm×1mm、2mm×2mm、2mm×6mm、6mm×6mm； （2）性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30MPa。2.胶水：502。 全国大学生电子设计大赛应该怎么准备？ 最主要的是学习什么课程:：《电工电路基础》《低频电子线路》《数字电路》《高频电子线路》《电子测量》《智能仪器原理及应用》《传感器技术》《电机与电气控制》《信号与系统》《单片机接口原理及应用》等等。所要学习的科目当然不能定局，知识面越广越好，它是对各个科目综合运用的产物，而且要具有非常强的动手和创新能力，对一个人的动手能力有很大的促进作用.学起来不要急于求成，掌握一些基本电路及调试，焊接技术，Protel软件的使用，能制作机器人最好对机械结构方面也要懂些。很多东西只要学习了不一定什么时候就能用到，不要在学时表面感觉没用就不注重它，那样就犯了很大的错误了。在电子DIY学习过程中你会体会到很多乐趣的。要厚积勃发。 全国大学生电子设计大赛应该准备哪些模块？ 主要可以针对以下几类准备模块：电源类、信号源类、无线电类、放大器类、仪器仪表类、控制类。 建议现在打好基础，做好知识储备： 1.数电，模电，单片机原理，C语言，这几个是必学的，重要，相当重要。 2.收集相关资料，比如芯片数据手册，应用笔记，源程序，制作实例，现在吧资料积累好了，到时候用起来很方便。 3.多跑电子市场，买些元件回来自己动手做一些东西，锻炼实践能力。 4.看往年电子设计大赛的题目，学习别人设计的长处，最好自己总结下，写成自己的东西。 5.找你们学校以前带电子设计竞赛的老师，告诉他你自己的想法，希望他能给你点建议或者帮助。 6.坚持，坚持，再坚持，克服困难，持之以恒！ 这些最基本的东西学好了，等你正式参加比赛的时候，什么ARM,DSP，FPGA等用起来也就不是很困难了！切记，不要赶时髦，追新潮，最基本的东西全掌握了，新东西也不就那么神秘了！！ 课程方面： 还要学单片机啊、嵌入式系统、数字电路、CPLD/FPGA设计、C语言、汇编、微机接口 模电要好好学，信号没多大用 CPLD/FPGA编程/模拟用QuartusII 单片机模拟用Proteus 模电模拟用Multisim 单片机编程用Keil，用的C语言和汇编 嵌入式还要用到Linux的内核 还有个画PCB板的，Protel 99SE，现在最新的叫“Altium Designer” 反正这些东西都会要用的，要学起来东西很多，建议你要用到什么看书吧~而且电子设计竞赛都是几个人一组，分工合作吧~ 在此留贴激励自己备战两年后的全国大学生电子设计大赛。在这两年完成自己技能的升级，能力的质变： 1.熟练PCB Layer Out规则（EDA 工具Protel99SE，OR CAD） 2.熟练基于VHDL、AHDL的CPLD、FPGA、GAL的内核设计 3.熟练基于Multisim的电路仿真分析 4.熟练基于MCS-51或其它系列的单片机程序设计（C/A混合编程） 5.熟练基于ASIC 的中小规模时序及组合数字电路设计 6.熟练基于ASIC 的通用模拟及高频通信电路设计 7.熟练基于ASIC 的DA/AD及传感器检测电路设计 第五届全国大学生结构设计竞赛赛题： 带屋顶水箱的竹质多层房屋结构 一、竞赛模型 竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶水箱三个部分，模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块通过实现，小振动台系统和屋顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。 图1 模型示意图 二、模型要求 2.1几何尺寸要求 (1) 底板：多层结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm×33cm×8mm的竹板，底板用螺栓固定于振动台上。 (2) 模型大小：模型总高度应为100cm，允许误差为±5mm。总高度为模型底板顶面至屋顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括屋顶水箱的高度。模型底面尺寸不得超过22cm ×22cm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。 (3) 楼层数：模型必须至少具有4个楼层，底板视为模型第一层楼板。除第一层以外，每层楼面范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。 (4) 楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。楼层净高是指该楼层主要横向构件顶部 与其相邻的上一楼层主要横向构件底部之间的最小距离。若底板上设置有地梁，则第一层净高需自地梁顶部开始计算；若无地梁则从底板顶面开始计算。柱脚加劲肋、隅撑及其他外立面构件不影响计算楼层净高。 (5) 使用功能要求：楼层应具有足够的承载刚度，各层空间应满足使用功能要求。在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件。模型底层所有方向的外立面底部正中允许各设置一个12cm×12cm(高×宽)的门洞。 (6) 楼层有效承载面积：楼层范围为各承重分区最外围楼层梁构件所包络的平面，不包括模型内部核心筒区域。在楼层范围内与楼面构件直接接触的铁块的覆盖面积定义为楼层有效承载面积，模型的总有效承载面积应在600cm2至720cm2的范围之内，且每个楼层的有效承载面积不得小于25 cm2。模型顶面为平面，应满足安全放置水箱的要求。 图2 模型立面示意图(单位：mm) 图3 模型底板示意图(单位：mm) 2.2模型及附加铁块安装要求 (1)利用热熔胶将附加铁块固定在模型除底层以外的各个楼层的楼面结构上，可在楼层上设置固定铁块辅助装置，但辅助装置和铁块不能超出楼层范围且不能直接跟柱接触，若辅助装置或铁块与柱子接触，则该层净高以接触点的高度位置开始计算。 (2) 提供大、小两种规格铁块。大铁块长、宽、高约分别为12cm、6cm与3.2cm，重量为1800g。小铁块的长、宽、高约分别为6.0cm、4.5cm与3.2cm，重量为675g。由于加载设备限制，模型中附加铁块总重量不得超过30kg。第十届全国大学生结构设计竞赛赛题
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