2011年全国大学生电子设计竞赛D题

LC谐振放大器设计一、系统方案设计的论证与比较根据设计要求，电路设计框图如下：衰减器部分：采用π型电阻网络来实现40dB衰减，连接示意图如下：衰减器的特性阻抗应要求为50Ω，衰减量40±2dB，频带与LC谐振放大器相对应，中心频率为15MHz。

LC谐振放大器部分：高频小信号放大器的特点：（1）频率较高中心频率一般在几百kHz到几百MHz频带宽度在几KHz到几十MHz，故必须用选频网络。

（2）小信号信号较小故工作在线性范围内(甲类放大器)即工作在线形放大状态。

（3）采用谐振回路作负载，即对靠近谐振频率附近的信号有较大的增益，对远离谐振频率附近的信号其增益迅速下降，即具有选频放大作用。

高频小信号调谐放大器简述：高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。

按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻抗变换和选频滤波功能。

对高频小信号放大器的基本要求是：（1）增益要高，即放大倍数要大。

（2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q 值来表示，其频率特性曲线如图-1所示,带宽BW=f2-f1= 2Δf0.7，品质因数Q=fo/2Δf0.7.（3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。

（4）前后级之间的阻抗匹配，即把各级联接起来之后仍有较大的增益，同时，各级之间不能产生明显的相互干扰。

谐振频率的确定：高频放大器制作中最关键也是最难的就是选取恰当的电感和电容值，使电路谐振。

谐振时有ωC=1/ωL，通过计算可以确定LC的值，但实际电路与理论计算往往相差很大，甚至能相差十几倍到几十倍，这就需要一定的操作技巧。

多次实验表明，实际振荡频率一般小于计算的频率，这就要用调节的法来确定放大器的谐振频率。

二、电路图连接衰减器电路图：其中R2为后级电路的输入阻抗。

放大器的应用[摘要]集成运放裨上是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号，下限频率可到零；又能放大交流信号，上限频率与普通放大器一样，受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。

集成运放和外部反应网络相配置后，能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系，故而称它为“运算〞放大器。

本课程设计的根本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比拟器四个设计模块，每个模块均采用一个运放与一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。

[关键词]运算放大器LM324、加法器、滤波器、比拟器目录一、设计任务2二、设计方案与比拟31. 三角波产生器42. 加法器53. 滤波器54. 比拟器6三、电路设计与理论分析7四、电路仿真结果与分析121.U端口121o2.U端口131i3.U端口132i4.U端口14o25.U端口143o五、总结15一、设计任务使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1〔a 〕，实现下述功能： 使用低频信号源产生Hz f V t f u i 500)(2sin 1.0001==π的正弦波信号， 加至加法器的输入端，加法器的另一输入端参加由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1〔b 〕所示,1T =0.5ms ，允许1T 有±5%的误差。

图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。

2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ,2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。

2o u 信号再经比拟器后在1k Ω 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。

电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供应。

不得使用额外电源和其它型号运算放大器。

要求预留1i u 、2i u 、2o u 、2o u 和3o u 的测试端子。

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 24、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。

2011电子设计大赛综合测试题[大全]第一篇：2011电子设计大赛综合测试题[大全]2011全国大学生电子设计竞赛综合测评题使用一片lm324实现下述功能1）使用低频信号源产生ui1=0.1sin2πf0t(v),f0=500hz 的正弦信号，加至加法器的输入端，加法器的另一端输入端加入自由自制振荡器产生的三角波信号uol,它的峰值为2v、Ti=0.5ms，准许有正负百分之五的误差。

2）加法器要求输出电压ui2=10uil+uol。

ui2经过选频滤波器滤除uo1频率分量，选出f0信号为uo2,uo2为峰峰值9v的正弦信号，用示波器观察无明显失真。

uo2信号再经过比较器后在1k欧姆电阻负载上得到峰峰值为2v的输出电压uo3.。

比较器的另一端是三角波发生器出来的信号uo1.3）电源要求只能选择正12v、正5v两种单电源，由稳压电源供给。

不得用额外电源和运算放大器。

4）预留ui1ui2uo1uo2uo3 测试端子参加综测感受：评委很不公平与不理解学生！第一步三角波要是产生不了他们会认为你整个系统有问题，以后的测试都没用！不给你测试的机会！评委急着测试完回家吃饭！没耐心等你那么多！要知道，我们每个可爱的同学很多都是中秋节在旅店看着苦闷的数模电书过去的！！有很多队伍第一步三角波做的有问题，但是他们都没有放弃比赛！毕竟为这个比赛日日夜夜付出了太多，所以接着会用函数发生器输出三角波给后面加法器、滤波器继续做下去，这种精神是值得每个人赞赏的。

但是！评委会认为：第一步都没完成后面电路怎么实现？！如果你做出了满足要求的独立的滤波电路或者加法器比较器，但是要是不跟前后连接导线的话，他们会认为你这不叫系统！没资格测试下去！就这样，用了好几个小时做的加法器、滤波器、电压比较器就被伟大的评委专家们扼杀了！还有，规则明确规定不准自带元件，但是sylg大学自带了稳压管并且用上了，某些伟大的评委居然夸奖说这是一个办法，虽然会扣些分，但是比那些没做出来的强。

全国大学生电子设计竞赛历年题目（1994－2011）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目题目三简易无线电遥控系统一、任务设计并制作无线电遥控发射机和接收机.1．无线电遥控发射机2．无线电遥控接收机二、要求1．基本要求（1）工作频率：fo=6～10MHz中任选一种频率.（2）调制方式：AM、FM或FSK……任选一种.（3）输出功率：不大于20mW（在标准75Ω假负载上）.（4）遥控对象：8个,被控设备用LED分别代替,LED发光表示工作.（5）接收机距离发射机不小于10m.2．发挥部分（1）8路设备中(de)一路为电灯,用指令遥控电灯亮度,亮度分为8级并用数码管显示级数.（2）在一定发射功率下（不大于20mW）,尽量增大接收距离.（3）增加信道抗干扰措施.（4）尽量降低电源功耗.注：不能采用现成(de)收、发信机整机.三、评分意见电子设计大赛控制类题目汇总·控制类(de)题目均要注意外界(de)干扰.要采取一定(de)屏蔽措施.·涉及到电机时要考虑控制部分和电机部分,分开供电.双电源供电.将电动机驱动电源与单片机以及其周边电路完全隔离,利用光电耦合传输信号.这样做虽然不如单电源方便灵活,但可以将电动机所造成(de)干扰彻底消除,提高了系统稳定性.·掌握各种算法.第三届（1997年）C题水温控制系统一、任务设计并制作一个水温自动控制系统,控制对象为1升净水,容器为搪瓷器皿.水温可以在一定范围内由人工设定,并能在环境温度降低时实现自动控制,以保持设定(de)温度基本不变.二、要求1．基本要求（1）温度设定范围为40～90℃,最小区分度为1℃,标定温度≤1℃.（2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制(de)静态误差≤1℃.（3）用十进制数码管显示水(de)实际温度.2．发挥部分（1）采用适当(de)控制方法,当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时,减小系统(de)调节时间和超调量.（2）温度控制(de)静态误差≤℃.（3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时,自动打印水温随时间变化(de)曲线.三、评分意见四、说明(1)加热器用1千瓦电炉.(2)如果采用单片机控制,允许使用已右(de)单片机最小系统电路板(3)数码显示部分可以便用数码显示模块.(4)测量水温时只要求在容器内任意设置一个测量点.(5)在设计报告前附一篇400字以内(de)报告摘要.赛题分析：一、赛题要点：水温(de)范围水温调节(de)误差水温变化(de)速度打印水温变化(de)曲线二、参考设计方案1、水温(de)测量.温度传感器（参考型号AD590K）2、加热水.用脉冲移相触发可控硅来调节加热丝有效功率.3、控制算法.采用分段非线性加积分分离PI算法进行温度控制.模糊控制算法三、一些设计中(de)创新1、加入报警装置,当温度变化过大时,报警.2、通过键盘在线打印曲线与数据.3、加入语音模块.四、设计中(de)注意事项若采用1000w电炉加热1L水,控制对象(de)数学模型难以准确确定,所以要通过实验总结其控制特性,以确定控制算法(de)各项参数.第五届（2001年）C题自动往返电动小汽车一、任务设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间(de)小汽车.允许用玩具汽车改装,但不能用人工遥控（包括有线和无线遥控）.跑道宽度,表面贴有白纸,两侧有挡板,挡板与地面垂直,其高度不低于20cm.在跑道(de)B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽(de)黑线,各段(de)长度如图1所示.二、要求1．基本要求（1）车辆从起跑线出发（出发前,车体不得超出起跑线）,到达终点线后停留10秒,然后自动返回起跑线（允许倒车返回）.往返一次(de)时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）.（2）到达终点线和返回起跑线时,停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差(de)测量值）.（3）D～E间为限速区,车辆往返均要求以低速通过,通过时间不得少于8秒,但不允许在限速区内停车.2．发挥部分（1）自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）.（2）自动记录、显示行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）.（3）其它特色与创新.三、评分标准四、说明（1）不允许在跑道内外区域另外设置任何标志或检测装置.（2）车辆（含在车体上附加(de)任何装置）外围尺寸(de)限制：长度≤35 cm,宽度≤15cm.（3）必须在车身顶部明显标出车辆中心点位置,即横向与纵向两条中心线(de)交点.赛题分析一、题目要点1、要求往返一次(de)时间最短,中间有限速区,接近终点也要减速,故要时时对小车(de)速度进行调整.2、限速区低速通过,接近终点要减速.故要准确判断加速减速(de)区域,即要精确定位.3、前轮方向要有纠偏装置,防止小车撞到挡板.4.、车速、行驶距离要显示.二、参考设计1、控制系统.采用两片单片机分工协作.2、车速和距离(de)检测.检测仪器应安装在前轮.因为后轮刹车时易打滑和反转.○1断续式光电开关.由于该开关是沟槽结构,可以将其置于固定轴上,再在车轮上均匀地固定多个遮光条.让其恰好通过沟槽,产生一个个脉冲.通过脉冲(de)计数,对速度进行测量.○2开关式霍尔传感器.该器件内部由三片霍尔金属相组成,当磁铁正对金属板时,出于霍尔效应,金属板发生横向导通,因此可以在车轮上安装磁片、而将霍尔集成片安装固定在轴上,通过对脉冲(de)计数进行车速测量.○3光电码盘.3、路面黑线检测.○1脉冲调制(de)反射式红外发射—接收器○2光电传感器.传感器(de)放置位置可以使小车底部(de)前中后,也可以是小车前面.根据不同(de)位置,采用不同(de)算法分析.4、停车方案.满速前进,临近终点反向制动．到终点后再反向制动断电即停.5、限速方案.反向制动-----正向驱动-----反问驱动------正向驱动(de)循环驱动过程.该方案通过单片机精确(de)驱动信号,使反向制动时间小于正向驱动时间,以达到小车总体向前缓速前进.6、避免小车碰壁(de)方案.○1超声波传感器.超声波传感器可以给CPU提供足够精确(de)位置信息,使得CPU可以根据该信息精确调整小车(de)运行方向和状态,使小车在运行时达到最小(de)横向抖动.单片机根据发射和接收到超声波(de)时间差判断小车离挡板(de)长度,根据这个数据发出前轮左转、右转或保持方向(de)指令．从而实现自动校正行车路线,少撞墙而快速地往返.○2光电传感器完成对左右挡板(de)检测.同时为了减小车与挡板相撞时(de)摩擦,可以在车体(de)四个角加装四个小滑轮.三、设计中(de)亮点1、加入语音模块.2、可以用实验(de)方法确定脉冲宽度(de)工作频率.3、加装车灯,指示行驶状态.4、刹车时,加入自动防抱死（ABS）环节.第六届（2003年）简易智能电动车（E题）一、任务设计并制作一个简易智能电动车,其行驶路线示意图如下：二、要求1、基本要求（1）电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线）,沿引导线到达B点.在“直道区”铺设(de)白纸下沿引导线埋有1~3块宽度为15cm、长度不等(de)薄铁片.电动车检测到薄铁片时需立即发出声光指示信息,并实时存储、显示在“直道区”检测到(de)薄铁片数目.（2）电动车到达B点以后进入“弯道区”,沿圆弧引导线到达C点（也可脱离圆弧引导线到达C点）.C点下埋有边长为15cm(de)正方形薄铁片,要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒,停车期间发出断续(de)声光信息.（3）电动车在光源(de)引导下,通过障碍区进入停车区并到达车库.电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触.（4）电动车完成上述任务后应立即停车,但全程行驶时间不能大于90秒,行驶时间达到90秒时必须立即自动停车.2、发挥部分（1）电动车在“直道区”行驶过程中,存储并显示每个薄铁片（中心线）至起跑线间(de)距离.（2）电动车进入停车区域后,能进一步准确驶入车库中,要求电动车(de)车身完全进入车库.（3）停车后,能准确显示电动车全程行驶时间.（4）其它.三、评分标准试数据及测试结果分析实际完成情况50发挥部分完成第（1）项15 完成第（2）项17 完成第（3）项8 其它10四、说明1、跑道上面铺设白纸,薄铁片置于纸下,铁片厚度为～.2、跑道边线宽度5cm,引导线宽度2cm,可以涂墨或粘黑色胶带.示意图中(de)虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上.3、障碍物1、2可由包有白纸(de)砖组成,其长、宽、高约为50cm12cm6cm,两个障碍物分别放置在障碍区两侧(de)任意位置.4、电动车允许用玩具车改装,但不能由人工遥控,其外围尺寸（含车体上附加装置）(de)限制为：长度≤35cm,宽度≤15cm.5、光源采用200W白炽灯,白炽灯泡底部距地面20cm,其位置如图所示.6、要求在电动车顶部明显标出电动车(de)中心点位置,即横向与纵向两条中心线(de)交点.赛题分析一、题目要点1、小车(de)尺寸限制.2、全程行驶时间限制,弯道速度要适宜.3、检测到薄片且能显示金属薄片到起跑线(de)距离.4、在C处停留5秒,停车期间发出断续(de)声光信息计时.5、停车后,显示全程行驶时间.6、注意到障碍物高6厘米,而光源高20厘米.二、参考设计整个系统可以分为以下几个模块：线路跟踪金属检测光源检测避障电路路程计算模块1、路程计算.○1光电传感器○2霍尔开关（霍尔传感器）2、线路跟踪.○1脉冲调制(de)反射式红外发射接收对管.启动时,小车跨骑在黑线上.两个红外发射接收对管,分别安装在黑线(de)两侧(de)白色区域,输出为低电压,当走偏,位于黑线上时,输出为高电压.因黑线较窄（2cm）,为及时调整车(de)方向,选择比较器(de)阀值为,即黑白相间(de)位置,即开始调整.○2光电传感器.用三只光电开关.一只置于轨道中间,两只置于轨道外侧,当小车脱离轨道时,即当置于中间(de)一只光电开关脱离轨道时,等待外面任一只检测到黑线后,做出相应(de)转向调整,直到中间(de)光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶.○3色标传感器.在小车(de)中部平行装有两个色标传感器,采用查询检测(de)方法对黑线进行检测3、金属检测.○1电感式接近开关.当金属物体接近开关(de)感应区域,开关就能无接触,无压力、无火花、迅速作出反应○2金属探测传感器（涡流型铁金属探测传感器,参考型号LJ18A3-Z/BX）4、光源检测.光敏电阻（光敏传感器）.只用三到五只光敏电阻就可以达到目(de),只是因其对光非常敏感,所以必需为每只光敏电阻加上黑色隔离板.在各光敏电阻间用隔板隔开如此摆放可以很好(de)解决探测光源方位(de)难题,从而正确控制小车(de)转向．当小车行驶方向朝向光源时,中间电阻阻值为低,当小车偏移光源方向时,由于光敏电阻间挡板(de)遮拦作用,两侧(de)电阻定有一侧为低.参考摆放位置如下图5、避障电路.注意到障碍物高6厘米,而光源高20厘米.故设计避障电路时,可以先寻找光源,当找到光源后,再检测障碍物,调整前进方向.这样做,可以节省时间.○1超声波测距.采用超声波传感器探测障碍物.超声波传感器安装于小车前端,在规定(de)检测距离内,当探测到障碍物时,超声波传感器给出脉冲信号至单片机,单片机检测到该信号后,调整小车方向,以控制小车准确(de)绕过障碍物.○2反射式红外传感器○3采用试验(de)方法,确定一条比较精确(de)路线,让单片机记住（通用性差,但节省时间）三、设计中(de)一些亮点发挥1、因为涉及(de)模块比较多,故要用多片单片机协作工作.最好增加一个时钟模块,统一系统时间.2、软件降温.在长转弯过程中通过设置前端转向电机间隙停转以达到降温(de)目(de).3、弯道要减速.4、增加车顶彩灯等装饰,更加人性化.附：参考元件安装方位第七届（2005年）悬挂运动控制系统（E题）一、任务设计一电机控制系统,控制物体在倾斜（仰角≤100度）(de)板上运动.在一白色底板上固定两个滑轮,两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮(de)吊绳控制一物体在板上运动,运动范围为80cm×100cm.物体(de)形状不限,质量大于100克.物体上固定有浅色画笔,以便运动时能在板上画出运动轨迹.板上标有间距为1cm(de)浅色坐标线（不同于画笔颜色）,左下角为直角坐标原点,示意图如下.二、要求1、基本要求：（1）控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；（2）控制物体在80cm×100cm(de)范围内作自行设定(de)运动,运动轨迹长度不小于100cm,物体在运动时能够在板上画出运动轨迹,限300秒内完成；（3）控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm(de)圆周运动,限300秒内完成；（4）物体从左下角坐标原点出发,在150秒内到达设定(de)一个坐标点(两点间直线距离不小于40cm).2、发挥部分（1）能够显示物体中画笔所在位置(de)坐标；（2）控制物体沿板上标出(de)任意曲线运动(见示意图),曲线在测试时现场标出,线宽～,总长度约50cm,颜色为黑色；曲线(de)前一部分是连续(de),长约30cm；后一部分是两段总长约20cm(de)间断线段,间断距离不大于1cm；沿连续曲线运动限定在200秒内完成,沿间断曲线运动限定在300秒内完成；（3）其他.三、评分标准四、说明1、物体(de)运动轨迹以画笔画出(de)痕迹为准,应尽量使物体运动轨迹与预期轨迹吻合,同时尽量缩短运动时间；2、若在某项测试中运动超过限定(de)时间,该项目不得分；3、运动轨迹与预期轨迹之间(de)偏差超过4cm时,该项目不得分；4、在基本要求(3)、(4)和发挥部分(2)中,物体开始运动前,允许手动将物体定位；开始运动后,不能再人为干预物体运动；5、竞赛结束时,控制系统封存上交赛区组委会,测试用板(板上含空白坐标纸)测试时自带.赛题分析：一、题目要点要求概述：寻点画线画圆画一般曲线寻轨1、板是倾斜(de),则在考虑物体(de)运动时只考虑一边即可.2、悬挂物体(de)质量>=100g,要考虑电机(de)功率是否满足.3、各种运动均有时间限制,则要考虑控制系统(de)运算速度是否能够满足.4、因为涉及平面上(de)运动,画直线、圆等,要多多结合数学知识.二、设计系统时(de)注意事项：1、误差(de)分析与补偿.误差来源有,电动机(de)惯性、绳子(de)收缩、坐标(de)计算等.补偿方法有多次测量后修改程序中(de)参数,通过程序修正；选用材料时使用到对系统影响小(de)；采用更优(de)算法.2、电机(de)保护.可以在L298N外围接续流二极管,保护电机.3、考虑光电传感器(de)灵敏度问题,加比较器,使输出一致.三、设计参考1、寻点画线采用数学上(de)坐标间(de)关系,计算出两条绳子收放(de)长度,进而转换为步进电机(de)转数.2、画圆○1采用多边形逼近方法,等分圆周,计算出每一点(de)坐标值,利用画直线(de)方法画每一小段.○2也是分割(de)思想,不过是分割圆(de)转角,一般以1°为单位分割,计算从起点到终点每隔1°(de)点(de)直角坐标.3、寻迹○1采用红外对射光电传感器检测黑色轨迹,安装于物体(de)边上.○2采用红外对射光电传感器检测黑色轨迹,安装于物体(de)底部.○3寻迹(de)算法,根据传感器位置(de)不同,采用不同(de)算法.4、利用光电耦合器隔离控制部分和电动机电路.5、画图时可采用逐点逼近(de)方法,减小误差.6、设计(de)一些特点,发挥○1加入语音提示○2利用视频识别采集黑线信息○3LED(de)亮灭提示两电机(de)工作状态.○4加入电机测速模块,尽量通过算法使两电机同时完成转动,这样画出(de)曲线更光滑.第八届（2007年）小车跷跷板（F题）一、任务设计并制作一个电动车跷跷板,在跷跷板起始端A一侧装有可移动(de)配重.配重(de)位置可以在从始端开始(de)200mm～600mm范围内调整,调整步长不大于50mm；配重可拆卸.电动车从起始端A出发,可以自动在跷跷板上行驶.电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示.二、要求1.基本要求在不加配重(de)情况下,电动车完成以下运动：（1）电动车从起始端A出发,在30秒钟内行驶到中心点C附近；（2）60秒钟之内,电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态,保持平衡5秒钟,并给出明显(de)平衡指示；（3）电动车从（2）中(de)平衡点出发,30秒钟内行驶到跷跷板末端B处（车头距跷跷板末端B不大于50mm）；（4）电动车在B点停止5秒后,1分钟内倒退回起始端A,完成整个行程；（5）在整个行驶过程中,电动车始终在跷跷板上,并分阶段实时显示电动车行驶所用(de)时间.2.发挥部分将配重固定在可调整范围内任一指定位置,电动车完成以下运动：（1）将电动车放置在地面距离跷跷板起始端A点 300mm以外、90°扇形区域内某一指定位置（车头朝向跷跷板）,电动车能够自动驶上跷跷板,如图3所示：（2）电动车在跷跷板上取得平衡,给出明显(de)平衡指示,保持平衡5秒钟以上；（3）将另一块质量为电动车质量10％～20％(de)块状配重放置在A至C间指定(de)位置,电动车能够重新取得平衡,给出明显(de)平衡指示,保持平衡5秒钟以上；（4）电动车在3分钟之内完成（1）～（3）全过程.（5）其他.三、说明（1）跷跷板长1600mm、宽300mm,为便于携带也可将跷跷板制成折叠形式.（2）跷跷板中心固定在直径不大于50mm(de)半圆轴上,轴两端支撑在支架上,并保证与支架圆滑接触,能灵活转动.（3）测试中,使用参赛队自制(de)跷跷板装置.（4）允许在跷跷板和地面上采取引导措施,但不得影响跷跷板面和地面平整.（5）电动车(含加在车体上(de)其它装置)外形尺寸规定为：长≤300mm,宽≤200mm.（6）平衡(de)定义为A、B两端与地面(de)距离差d=∣dA -dB∣不大于40mm.（7）整个行程约为1600mm减去车长.（8）测试过程中不允许人为控制电动车运动.（9）基本要求（2）不能完成时,可以跳过,但不能得分；发挥部分（1）不能完成时,可以直接从（2）项开始,但是（1）项不得分.赛题分析一、题目要点以及实现时(de)注意点1、从A点出发到C点附近,有时间(de)限制,最小平均车速应该在750mm/30S=25mm/S以上.2、寻找平衡点有时间(de)限制,故平衡点(de)判断方法要简单方便,同时还要求控制系统对信息(de)处理速度要快.3、电动车找到平衡后还要保持平衡5秒以上,要注意防止跷跷板(de)抖动.4、电动车行驶到B点后要停留,此时要注意小车不能掉下来.因此要记录位置.5、小车(de)重量以及配重(de)重量均要适当选择.二、设计参考1、驱动方式(de)选择.因为有速度(de)要求而且在平衡点附近要精确定位,要有减速机构.可选择(de)电机有连续旋转伺服电机、直流减速电机、步进电机.2、平衡检测(de)选择.○1可选用单轴倾角传感器（参考型号SCA60C）可将传感器固定在小车上,并在轴上挂一个重锤.由于地球引力,重锤竖直向下,当小车行驶时,随车体倾斜位置变化,角度传感器输出也会有相应(de)变化,即可测出倾角.由于小车行驶时,重锤会有一定(de)摆动,要采用软件滤波.○2选用Accustar电子倾角传感器.电子倾角传感器是基于液态电容原理、无可动部件(de)敏感器件.当绕其灵敏轴旋转时,器件(de)电容值发生线性变化,通过电子线路将其转化为角度值输出,其精度比较高.3、发挥部分(de)寻迹,○1采用光电传感器○2反射式红外线传感器○3CCD摄像头4、定位测距.○1采用光电开关（参考型号TCST1030）和安装在车轮上(de)码盘实现计数进行测距.○2可采红外对管和编码盘.将一个转上孔(de)编码盘固定在转轴上,然后由红外对管检测编码盘(de)孔对红外线(de)阻通.通过在单位时间对其计数可计算出车辆行驶(de)瞬时速度,累计开关信号可以计算出小车行驶(de)距离.5、控制算法(de)选择.○1PID算法○2模糊控制算法○3仿人工智能算法三、设计中(de)一些亮点1、数字滤波.单片机通过ADC采集到(de)角度信号是离散(de),由于电机(de)控制脉冲,会对电子角度传感器产生干扰,所以采用数字滤波(de)方法进行数据处理.常见(de)数字滤波方法有程序判断法、中值滤波法、算数滤波法、加权平均滤波法、滑动平均值滤波法、低通滤波发和中位置滤波法.2、加入语音模块,更加人性化.3、主从单片机分工协作.。

2011年全国大学生电子设计竞赛LC谐振放大器（D题）【本科组】摘要LC谐振放大器是利用三极管放大，LC并联谐振回路选频来实现放大的，由衰减器、三极管共射放大电路、LC谐振回路和AGC自动增益控制电路组成。

为了便于测试，用衰减器衰减输入信号，三级晶体管放大信号，LC谐振回路选频，放大特定频率的信号，AGC自动增益控制电路保证增益基本稳定。

共射电路有电压增益大的特点，适用于高频电路中。

此设计的三级单调谐电路可实现：（1）将衰减后的微弱信号放大80DB；（2）LC谐振回路可产生15MHz的谐振频率；（3）第一级放大电路的输入电阻可控制在50Ω左右；LC谐振放大器是低压、低功耗的放大器，节省了能源，其高增益使得在放大这一块得以更好的应用。

关键词：LC谐振放大器，增益，通频带，矩形系数1.系统方案论证与选择1.1 LC谐振放大器的论证与选择方案一：LC谐振放大器可以用集成芯片，外加LC谐振回路来完成，但其要求的频率较高，输入信号较小，低功耗，且用3.6V电压供电，要找到合适的芯片是有难度的，而且成本较高，很多仿真出来的电路都难以实现其功能和达到其指标。

方案二：采用分立元件做的LC谐振放大器更容易实现，但要慎选三极管，选择低功耗的，小于100mA的，要尽量减少三极管的数量。

用分离元件降低了成本，用的都是常用的电阻电容。

通过以上论述，选择方案二更可行。

1.2 LC谐振放大器的原理图LC谐振放大器的基本原理方框图（图1）图1 LC谐振放大器的基本原理方框图输入信号经衰减器衰减，由三级晶体管放大信号，经LC谐振回路选频输出特定信号，AGC反馈电路保证信号稳定输出。

2．各模块的选择2.1 衰减器的选择衰减器可以用专用的固定衰减器，但其成本高，由于时间的限制，也不现实。

故选用电阻网络。

为满足其要求，选取电阻时要选用千分之一精密电阻。

本电路中用π型电阻网络来实现（图2）。

图2 π型电阻网络来实现信号从左端输入，经过π型网络降压，衰减后的信号从右段输出。

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）。

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%。

2011年全国大学生电子设计竞赛LC谐振放大器（D 题）【本科组】2011年9月3日摘要本设计将题目的基本要求作为指标，并在尽量实现发挥部分的前提下，设计制作了基本满足要求的LC谐振放大器。

该设计中，衰减器部分由一个倒L型电阻网络实现40dB固定衰减；放大器部分利用两个2SC9013三极管构成前级的两级放大，并组成电流反馈对，实现约60dB的增益，再后接一个由2SC9018三极管构成的射极跟随器电路，提升设计的带负载能力。

该设计整个系统的稳定性好、低功耗、设计简单，性价比高，具有较好的性能指标。

关键词：三极管，增益，简单，低功耗目录一系统方案设计与论证................................................................................. 错误!未定义书签。

方案一....................................................................................................... 错误!未定义书签。

方案二....................................................................................................... 错误!未定义书签。

方案三....................................................................................................... 错误!未定义书签。

方案比较................................................................................................... 错误!未定义书签。

2011年全国大学生电子设计竞赛竞赛时间：2011年8月31日~2011年9月3日1. 赛题要求和分类1.1 赛题要求在“全国大学生电子设计竞赛组委会官方网站”所公布的“全国大学生电子设计竞赛章程”、“关于组织2011年全国大学生电子设计竞赛的通知”和“2011年全国大学生电子设计竞赛命题原则及征题要求”中可以看到：（1）命题范围应以电子技术（包括模拟和数字电路）应用设计为主要内容。

可以涉及模-数混合电路、单片机、嵌入式系统、DSP、可编程器件、EDA软件的应用。

题目包括“理论设计”和“实际制作与调试”两部分。

竞赛题目应具有实际意义和应用背景，并考虑到目前教学基本内容和新技术应用趋势。

（2）命题要求竞赛题目应能测试学生运用基础知识的能力、实际设计能力和独立工作能力。

题目原则上应包括基本要求部分和发挥部分，从而使绝大多数参赛学生既能在规定时间内完成基本要求部分的设计工作，又能便于优秀学生有发挥与创新的余地。

命题应充分考虑到竞赛评审的操作性。

（3）题目类型①综合题。

综合题应涵盖模-数混合电路，可涉及单片机和可编程逻辑器件的应用，并尽可能适合不同类型学校和专业的学生选用；②专业题。

专业题是侧重于某一专业（如计算机、通信、自控、电子技术应用等）的题目；③电路题。

电路题是侧重于模拟电路、数字电路、电力电子线路等的题目；④新型器件和集成电路应用题。

新型器件和集成电路应用题侧重于新型器件的应用、新型集成电路的应用；⑤电子产品和仪器初步设计题。

常用电子产品和电子仪器初步设计的题目侧重于某一产品的初步设计。

不同类型的题目之间，在难易程度上允许有差别。

1.2 历届竞赛已经出现过的赛题分类全国大学生电子设计竞赛从1994年的首届试点到2009年已经成功地举办了9届。

从9届电子设计竞赛的赛题来看，53个赛题可以归纳成7类，即：（1）电源类：（7题）简易数控直流电源（第一届），直流稳压电源（第二届）等。

（2）信号源类：（5题）实用信号源的设计和制作（第二届），波形发生器（第五届），电压控制LC振荡器（A题）（第六届）等。

2011年全国电子设计竞赛分析首先， 2011年题目应该与往年差异不大。

无非是仪器类、电源类、放大器类、控制类等几大块。

所以现在老师用以前的训练模式给学生打基础应该没什么问题。

但有一下几点要注意：因为推荐全国都有笔试考核，笔试多数以电子基础、模电知识为主，所以2011年年全国题目应该会继续在模电题目上下功夫，而数字电路，因为现在出题难度、芯片功能等原因，可能会不再考。

频谱仪、信号发生器、相位仪等相关题目都基本出过，所以如果仪器类继续出题目的话，可能还是在原先的基础上加强功能或者增加难度，但是这类型题目出的次数都比较多，不怀疑换类型的可能。

仪器方面也要根据实验常用的仪器来判断哪些仪器在往年还没有涉及，而有可能当做新的方向来考核的,比如失真度仪什么的。

电源类好似是每年必出之题，所以建议不管出不出这类题，学生在平时锻炼的时候还是锻炼下为好，做几个电源，电流的、电压的，不出专门题目，说不准在其他题目上还能有所应用。

再说，你就做个DDS信号源锻炼下，也浪费不了多长时间嘛。

放大器类题目前面几届也出过，上届专科组出过，本科组没有，预计今年会继续加入放大器类的题目。

2011年全国竞赛器件将会允许嵌入式、DSP、FPGA的相关芯片使用，所以学生可以根据自己的能力选择用嵌入式还是单片机参加相关的题目。

因为嵌入式难度较大，多数学校都没有很好的开展嵌入式，所以直接出嵌入式题目的可能性不大。

控制类题目，前面几届多数采用小车车体，但是随着传感器及小车功能的扩展应用，题目也出的差不多了，再出好的题目有点难度，估计可能不会在以小车为载体，但是学生在学习控制电机等方面，小车还是一个不错的锻炼平台，即使不考，但是练习还是有必要的。

语音类题目，从前几届来看，几乎每届都有设计，虽然多数是作为扩展功能实现的，但是不可否认这是一个电子竞赛不可或缺的一个方面，所以2011年有可能会扶正，专门出一语音存储、多媒体或语音处理方面的题目。

建议现阶段同学们可以练习一下RC振荡器、相位测试仪，多功能存储示波器等基础性题目，争取到时可以做到“以不变应万变”。

2011年全国大学生电子设计竞赛LC谐振放大器（D题）【本科组】摘要本次设计是以谐振放大器为核心，以实现微小高频信号不失真放大而进行的。

本次设计针对的是小于5mV的15MHZ的信号，因此对于信号纯度的要求很高，因此我们选择制作PCB板和滤波电容来进行滤波以保证我们所处理的波是干净的少杂波的。

而谐振放大器一般应用于小信号放大。

为了进行微小信号的处理，需在设计前加一个衰减器，设计所用的衰减器是π形电阻网络，这种衰减网络可以有效保输入阻抗不变，并且电路简单易于实行，衰减倍数在40dB左右，然后经过差分电路进行选频放大，由于信号放大倍数不够，因此又在后级加了以AD603为核心的放大电路进行放大。

设计完成以后，可以完成设计所要求基本的指标以及大部分发挥部分的指标。

关键词：LC谐振，放大，衰减，高频目录第一章系统方案论证 (1)1.1 衰减器的论证与选择 (1)1.2 LC谐振放大器的论证与选择 (1)1.3 AGC的论证与选择 (1)1.3 控制系统的论证与选择 (2)第二章系统理论分析与计算 (2)2.1 衰减器的理论分析与计算 (2)2.1.1 理论计算 (2)2.1.2 特性阻抗的理论计算 (2)2.1.3 频带的理论计算 (2)2.2谐振放大器的理论计算与分析 (2)2.2.1 谐振放大器 (2)2.2.2计算分析 (3)2.3 AGC的理论计算与分析 (3)2.3.1 AGC的计算 (3)第三章电路与程序设计 (3)3.1电路的设计 (3)3.1.1系统总体框图 (4)3.1.2LC谐振子系统框图与电路原理图 (4)3.1.3电源 (4)第四章测试方案与测试结果 (5)4.1测试方案 (5)4.2 测试条件与仪器 (6)4.3 测试结果及分析 (6)4.3.1测试结果(数据) (6)4.3.2测试分析与结论 (7)第一章系统方案论证本系统主要由衰减模块、谐振放大模块、AGC模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

目录摘要 (3)1.设计任务及要求 (4)1.1设计任务 (4)1.2设计要求 (4)2.系统方案 (5)2.1控制模块的论证与选择 (5)2.2电源模块的论证与选择 (5)2.3小车车体的论证与选择 (6)2.4电机模块的论证与选择 (6)2.5电机驱动模块的论证与选择 (6)2.6寻迹模块的论证与选择 (7)2.7避障模块的论证与选择 (7)2.8显示模块的论证与选择 (7)2.9按键模块的论证与选择 (8)2.10通信模块的论证与选择 (8)2.11方案选定 (9)3.系统的理论分析与计算 (10)3.1系统的信号检测与控制 (10)3.1.1 系统的信号检测 (10)3.1.2 系统的信号控制 (10)3.2 两车之间的通信方法 (11)3.3 节能 (11)4.电路与程序设计 (12)4.1电路的设计 (12)4.1.1 系统总体框图 (12)4.1.2 控制器的电路设计 (13)4.1.3 稳压电源的电路设计 (13)4.1.4 电机驱动电路的设计 (14)4.2程序的设计 (15)4.2.1 程序功能描述与设计 (15)4.2.2 程序流程图 (16)5.测试方法与测试结果 (19)5.1测试方案 (19)5.2测试条件与仪器 (19)5.3测试结果及分析 (19)5.3.1 测试数据 (19)5.3.2测试分析与结论 (19)参考文献 (17)附录1 (18)附录2 (19)附录3 (20)智能小车的设计摘要：本作品以低功耗的ATmega16单片机为控制核心；MP2307稳压电路供电；使用光电传感器寻线和避障；LN298N驱动电机；以光电传感器来实现甲乙两车之间的通信；结合了PWM调速等技术，设计了一组智能小车。

该小车的车体由控制、电源、按键、小车硬件、电机、电机驱动、寻迹、避障、显示和光电传感通信等十个模块组成，可用于无人驾驶、自动探测等人工智能领域。

关键字: ATmega16、MP2307、光电、LN298N1.设计任务及要求1.1设计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。

历届全国大学生电子设计竞赛试题第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）简易数控直流电源（A题）（2）多路数据采集系统（B题）第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）实用低频功率放大器（A题）（2）实用信号源的设计和制作（B题）（3）简易无线电遥控系统（C题）（4）简易电阻、电容和电感测试仪（D题）第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）直流稳压电源（A题）（2）简易数字频率计（B题）（3）水温控制系统（C题）（4）调幅扩播收音机（D题）第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）测量放大器设计（A题）（2）数字式工频有效值多用表（B题）（3）频率特性测量仪设计（C题）（4）短波调频接收机设计（D题）（5）数字化语音存储与回放系统（E题）第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）波形发生器（A题）（2）简易数字存储示波器（B题）（3）自动往返电动小汽车（C题）（4）高效率音频功率放大器（D题）（5）数据采集与传输系统（E题）（6）调频收音机（F题）第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）电压控制LC振荡器（A题）（2）宽带放大器（B题）（3）低频数字式相位测量仪（C题）（4）简易逻辑分析仪（D题）（5）简易智能电动车（E题）（6）液体点滴速度监控装置（F题）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）正弦信号发生器（A题）（2）集成运放测试仪（B题）（3）简易频谱分析仪（C题）（4）单工无线呼叫系统（D题）（5）悬挂运动控制系统（E题）（6）数控恒流源（F题）（7）三相正弦波变频电源（G题）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）音频信号分析仪（八）【本科组】（2）无线识别（B）【本科组】（3）数字示波器（C）【本科组】（4）程控滤波器（D）【本科组】（5）开关稳压电源（E）【本科组】（6）电动车跷跷板（F）【本科组】（7）积分式直流数字电压表（G）【高职高专组】（8）信号发生器（三）【高职高专组】（9）可控放大器（D【高职高专组】（10）电动车跷跷板（J）【高职高专组】第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）光伏并网发电模拟装置（A题）【本科组】（2）声音导引系统（B题）【本科组】（3）宽带直流放大器（C题）【本科组】（4）无线环境监测模拟装置（D题）【本科组】（5）电能收集充电㈱（E题）【本科组】（6）数字幅频均衡的功率放大器（F题）【本科组】（7）低频功率放大器（G题【高职高专组D（8）LED点阵书写显示屏（H题【高职高专组D （9）模拟路灯控制系统Q题【高职高专组】）。