华侨大学2012年电子设计竞赛题(仪器方向)

----------------------------精品word 文档 值得下载 值得拥有---------------------------------------------- A 题 实用音频放大器（限11级同学选做）一、任务设计并制作低频功率放大器。

其原理示意图如下：、二、要求1．基本要求（1）在放大通道的正弦信号输入电压幅度为（5～700）mV pp ，采用双电源供电，不大于±20V ；等效负载电阻R L 为8Ω下，放大器应满足：（功率放大部分单独供电）① 最大不失真输出功率P OR ≥15W ；（失真度小于5%）② 带宽BW≥（40～20000）Hz ；（功放部分）③ 在P OR 下的效率≥50%；④在前置放大级输入端交流短接到地时，R L =8Ω上的交流声V PP ≤400mV 。

⑤前置放大器具有低音、中音、高音调节功能。

⑥具有音量调节功能。

（前置放大器只能用常规运放或三极管不得采用专用前置集成电路、功放部分只采用分立元件不得采用专用集成功放）2．发挥部分①制作数字音量控制电路（不可使用专用音响音量控制集成电路，可用通用数字电路及单片机控制电路实现），用两只轻触开关分别实现音量的加减，控制等级不小于8级。

②制作四路音源选择电路，用轻触开关（单只或四只）实现音源转换。

③功能显示：音源选择显示，音量等级显示。

④自制放大器所需的电源（电源变压器可购成品）。

⑤其它。

B 题 触摸控制式线性直流稳压电源(10级选做)一、任务设计一个直流稳压电源，用触摸的方式调节输出电压值。

二、要求：采用220V 市电供电1、基本要求（1）输出电压1.25V~6V ；（2）用手触摸实现电压增减调节，电压步进0.2V ；（3）纹波<10mV ，输出电流不小于1A ；（4）显示输出电压；（5）具有过载保护功能，负载恢复后可自动恢复；2、发挥部分（1）扩展输出电压为0~15V ；（2）电压步进0.05V ；（3）扩展最大输出电流至3A ；（4）显示输出电流，过载电流可分6档设定；（5）其它；C题脉冲信号参数测试仪(09、08级选做)一、任务设计制作一个脉冲信号测试仪，可以测量脉冲信号的幅值、频率、周期、占空比、上升和下降时间等参数。

A、多功能数字钟一、任务设计制作一个24小时制多功能数字钟。

示意图如下（仅供参考）：二、要求1．基本要求（1）具有时间设置（小时和分钟）、闹钟时间设置、闹钟开、闹钟关功能。

（2）数字显示小时、分钟，有AM、PM指示器，闹钟就绪灯，蜂鸣器。

（3）220V供电。

2．发挥部分（1）键盘切换现场环境温度显示。

（0～60℃±1℃）（2）键盘切换电网频率、电压显示。

（3）电压欠压、过压报警（～220V±10％）功能。

（4）非接触止闹功能。

三、评分标准B、实用电子称一、任务设计并制作一个实用电子称。

二、要求1.基本要求：（1）能用简易键盘设置单价，加重后能同时显示重量、金额和单价；（2）重量显示：单位为kg；最大称重为9.999kg，误差不大于±0.005kg；（3）单价金额及总价金额显示：单价金额和总价金额的单位为元，最大金额数值为9999.99元，总价金额误差不大于0.01元；（4）具有去皮功能和总额累加计算功能。

2.发挥部分：能显示购物清单，自拟10种商品名称或代号，清单内容包括：商品名称，数量，单价，金额，本次购物总金额。

（1）清单内容的商品名称等可使用代号显示；（2）清单内容增加购货日期和收银员编号；（3）清单内容在（2）的基础上增加售货单位名称（自拟），且全部内容采用中文显示。

三、评分标准1、不采用中文打印时，相关内容可采用代号、拼音或英文显示。

2、能完成发挥部分的第（3）项时，应略去发挥部分的第（1）项。

C 、简易半导体三极管参数测试仪一、任务设计并制作一个小功率半导体三极管参数测试仪二、要求1、基本要求（1） 在V V A I CE B 10,10≈≈μ 条件下，能测出三极管的直流电流放大系数β，并用数字显示。

测量范围50~300；测量误差的绝对值小于11005+N ，其中N 是直流放大倍数β的显示数值。

（2） 当B I 由10μA 变化到20μA ，CE V 保持不变，能测出三极管的交流放大系数β，并用数字显示。

双路低频信号发生及分析仪的设计制作摘要本设计主要实现包括信号发生，信号叠加与频谱分析三个功能。

设计中我们采用STM32作为信号发生与频谱分析的主控芯片，信号发生部分应用DDS原理,并通过查表的方式控制DA芯片产生模拟信号，再通过编程来改变定时器的溢出值以实现频率调节，最后我们通过不同的查表次序实现相位的预置。

在基于离散傅里叶变换的基本原理上，我们采用FFT算法实现频域分析，利用TFT-LCD彩屏液晶来实现频谱图的动态显示。

经过调试实验，本设计完成了各项指标，发挥部分功能全部能够实现。

关键词：DDS原理, STM32, FFT算法, 频域分析AbstractThis design mainly has three functions, the signal occurs, signal superposition and spectral analysis t. We adopt STM32 as master control chip for signal occurrence and spectrum analysis.Signaling part adopts DDS principle. Through the look-up table way to control DA chip to produce analog signal. Programming to change the timer overflow value to realize frequency regulation. Different table lookup order control different phase. Spectral analysis part is based on the discrete Fourier transform principle (FFT),Using FFT algorithm frequency domain analysis. the part of spectrum display make use of TFT-LCD, which realizes dynamic display.Testing results show that the design finished all kinds of design index. The function of harder parts is also completely realized.Key words: DDS, STM32,FFT algorithm, Frequency domain analysis,Spectrum diagram目录1.系统方案 (4)1.1 剖析赛题 (4)1.2 系统整体框图 (4)1.3各模块实现方案 (4)2. 理论分析与计算 (7)2.1信号发生理论与计算 (7)2.2 信号频域分析原理 (8)2.3 信号采样频率设定依据 (8)3 电路与程序设计 (10)3.1 信号发生器部分电路设计 (10)3.2信号叠加电路与电压跟随器 (11)3.3分析仪部分电路设计与算法实现 (12)3.4程序设计............................................ . (14)4.测试方案与测试结果 (15)4.1测试所用仪器 (15)4.2测试环境与时间 (15)4.3测试结果分析 (15)5设计总结 (18)参考文献 (18)附录 (19)1.系统方案1.1剖析赛题本题要求设计一个双路低频信号发生器，以及一个能对信号进行频域分析的仪器。

2012年全国大学生电子设计竞赛模拟电子设计专题邀请赛序号获奖等级组别参赛学校参赛题目参赛学生参赛学生参赛学生1-1一等奖（TI杯）C重庆邮电大学（TI杯）X-Y信号产生与图形显示孙辛泉陈华周瑜1-2一等奖A重庆大学高效LED驱动电路顾师达邹莘剑王骏逸1-3一等奖A成都信息工程学院高效LED驱动电路丁健贾奥徐浩1-4一等奖A东南大学高效LED驱动电路张添翼刘文贾子昱1-5一等奖B南京邮电大学简易电子秤高小星李浩佟亚波1-6一等奖B解放军理工大学简易电子秤王飞朱江波余强强1-7一等奖B成都理工大学简易电子秤周刚廖斌黄河1-8一等奖B西安交通大学简易电子秤乔思祎薛琼鲁润道1-9一等奖B东南大学简易电子秤王国鹏李多杨彬祺1-10一等奖C华中科技大学X-Y信号产生与图形显示屠志晨李蔚琳张力戈1-11一等奖C西安电子科技大学X-Y信号产生与图形显示李小双张禄鹏乔海东2-1二等奖A南开大学高效LED驱动电路丁涛张欢夏玉昊2-2二等奖A重庆邮电大学高效LED驱动电路黄国臣龙小伍肖颖2-3二等奖A杭州电子科技大学高效LED驱动电路邴硕存何泽骅吕洋2-4二等奖A南京大学高效LED驱动电路赖竞炜黄开成郭宇晗2-5二等奖A江南大学高效LED驱动电路张水春王哲嵇达勇2-6二等奖B哈尔滨工程大学简易电子秤吴谋炎张腾陈恺翔2-7二等奖B南京航空航天大学简易电子秤蒋鹏飞杨刚陆欣2-8二等奖B武汉理工大学简易电子秤孙文丰史晓莹王璐2-9二等奖B武汉理工大学简易电子秤杨明倪浩兰军健2-10二等奖B电子科技大学简易电子秤韩冬宋志达康冬亮2-11二等奖B复旦大学简易电子秤姚舜扬施明茅魁元2-12二等奖B南京航空航天大学简易电子秤金宇全颖顾宇昌2-13二等奖B上海交通大学简易电子秤张颖异杨博王鑫序号获奖等级组别参赛学校参赛题目参赛学生参赛学生参赛学生2-14二等奖C山东大学X-Y信号产生与图形显示曾新贵颜发才杨关锁2-15二等奖C同济大学X-Y信号产生与图形显示任毅杨力博李思君2-16二等奖C东南大学X-Y信号产生与图形显示倪蕤童华清奚锦程2-17二等奖C南京邮电大学X-Y信号产生与图形显示史学良汤吉波陆一3-1三等奖A同济大学高效LED驱动电路陈剑黄旭南严骏华3-2三等奖A华南理工大学高效LED驱动电路林志鸿陈晓仕张泽平3-3三等奖A武汉大学高效LED驱动电路王佳华邹仁亭肖伟3-4三等奖A西南交通大学高效LED驱动电路李勇李路遥雍培元3-5三等奖A北京理工大学高效LED驱动电路朱翔宇谭思远喻涛3-6三等奖A东北大学高效LED驱动电路方智常韫恒邓迅3-7三等奖A南京大学高效LED驱动电路王鸿祥吴冰赵鑫3-8三等奖A武汉大学高效LED驱动电路黄小帅白清滨郑天宇3-9三等奖A华中科技大学高效LED驱动电路邱贞平姚金肖张能3-10三等奖A北京理工大学高效LED驱动电路王主彬王翊坤范轶阳3-11三等奖A上海大学高效LED驱动电路陶佳鸣薛子威苏忠煌3-12三等奖A西南交通大学高效LED驱动电路李飞腾王希平薛子涵3-13三等奖B河海大学简易电子秤张翼翔汪兴岳黄为民3-14三等奖B西安交通大学简易电子秤赵耀徐兴良张敬强3-15三等奖B西安电子科技大学简易电子秤郑义王晗昱孙景鑫3-16三等奖B浙江大学简易电子秤李如晖陈樱芝赵越3-17三等奖B解放军理工大学简易电子秤徐艳杨涛林志3-18三等奖B苏州大学简易电子秤杨州姚烨余磊3-19三等奖B杭州电子科技大学简易电子秤李欢柯若维奕科杰3-20三等奖B上海第二工业大学简易电子秤陈治龙邓欢赵雪鹏序号获奖等级组别参赛学校参赛题目参赛学生参赛学生参赛学生3-21三等奖B北京邮电大学简易电子秤倪炜恒李博张饶3-22三等奖B河海大学简易电子秤沈后威程林宋明超3-23三等奖B苏州大学简易电子秤王一丹邵尉马崇琦3-24三等奖B上海交通大学简易电子秤赵鹏刘松陈嘉庚3-25三等奖B华中科技大学简易电子秤张梦阳申阁邵成3-26三等奖B哈尔滨工业大学简易电子秤丁建旺魏树银李竹奇3-27三等奖B上海海事大学简易电子秤许虎梁凯岳虎3-28三等奖B北京交通大学简易电子秤王欣然毛静娜郭子渝3-29三等奖B华东理工大学简易电子秤倪光耀王逸宁罗颖3-30三等奖B大连理工大学简易电子秤江磊王野韩承达3-31三等奖C复旦大学X-Y信号产生与图形显示刘彦洲王欣郭威3-32三等奖C南京师范大学X-Y信号产生与图形显示倪浩潘柯文杨佳3-33三等奖C大连理工大学X-Y信号产生与图形显示阮新宇罗汀鲁昂3-34三等奖C桂林电子科技大学X-Y信号产生与图形显示张扬帆王德雨卢文登3-35三等奖C四川师范大学X-Y信号产生与图形显示任宸莹刘兆瑞王灿灿3-36三等奖C电子科技大学X-Y信号产生与图形显示杨慧然刘未洋周末3-37三等奖C东华大学X-Y信号产生与图形显示胡江浩石纪军陆乔3-38三等奖C桂林电子科技大学X-Y信号产生与图形显示宋金坤李金勇黄文斌3-39三等奖C南京师范大学X-Y信号产生与图形显示苏露李成志蒋一戈注：上述排名不代表得分排序。

本科组
1）小车类，基本功能：
1.开始部分有一段直的黑线路线中间有大约30 cm 的断开小车要能在断开的情况下前进寻到黑线继续循迹。

2.要顺利完成一个8字形的循迹。

3.小车要在一个两岔路口识别一道有金属，一道没金属并选择有金属的那路行走。

4. 黑胶带中有一段大约1米减速带，要求10秒内走完，不能超时也不能少时。

发挥部分：小车要用两轮行走，将小车肃立起来完成以上4项基本功能。

2）示波器，用显示器12864等或者TFT，或彩屏显示正玄波，方波三角波至少一个周期
参数：频率从20Hz~20kHz
峰值10mv~50mv
3)电源逆变器
要求：输入34V直流电压输出100Hz可调的正玄交
流波，输出功率60W。

电子设计竞赛组委会2012年校电子设计竞赛预赛题1.基本要求以单片机、ARM、FPGA、DSP（任选一种或选择几种配合使用）为核心，结合相应的外部设备制作一个多功能电子综合系统。

2.指定题目（1）实时温度显示，显示分辨率和精度均不低于0.5摄氏度。

（2）测量并显示0-5V的直流电压，显示分辨率不低于0.1V。

（3）可循环记忆10组时间的秒表。

（4）实时时钟及显示（掉电后时间能准备运行1年以上，但无需显示）。

（5）计算器（至少完成两个8位数的+、-、×、÷运算）。

（6）可按键控制直流电机或直流减速电机的速度和方向，并可通过测速装置测量并显示当前电机速度。

可设定电机的匀速运转速度并能保持该速度匀速运转。

（7）测量并显示电压峰峰值为±0.5~±5V，1Hz-10KHz正弦波信号的周期和频率，显示精度不低于±5%。

（8）所有功能可通过按键进行控制，也可增加遥控控制功能。

（9）其他。

3.自选题目在符合基本要求的前提下，自行设计并制作一小型电子作品。

建议：（1）可参考往届全国大学生电子设计竞赛的题目，近五届的题目相对较难，初学者可参考第1-4届的全国大学生电子设计竞赛题目。

例如：控制类的可以制作小车、液体点滴控制器等，电源类的可以制作线性稳压电源等，高频类可做收、发射机，模电类可做功率放大器等。

（2）选手可将自己的创新想法（必须与电子制作相关）等制作成实物作品参赛。

4.说明（1）参赛选手必须在指定时间内完成作品和设计报告, 并准时参加验收和答辩。

（2）选做指定题目时可根据实际水平完成部分功能即可，若全部功能完成的还可自由发挥，增加更多的功能。

功能、性能、难度均是打分的重要指标。

（3）除核心外的所有电路模块必须用通用板自行焊接，不允许使用成品电路板模块。

参赛作品必须自制模块，即核心只允许使用核心板（不能包含键盘、显示、时钟芯片、AD/DA 芯片、各类传感器等）。

依据给出的元件清单，得到了如下几道预测题，仅供参考A题：可控白光LED照明灯一、任务设计并制作一个高效可控白光LED照明灯及其检测装置，采用5V单电源供电，用TI的TPS61062芯片驱动4~5只白光LED进行照明。

二、要求1．LED照明部分要求（1）能对输出到LED上的功率进行测量和显示，测量误差小于1%。

（2）能对输出到LED上的电流进行预置和控制，预置和控制值可以从0到20mA按照最小0.1mA的步距递增。

（3）在输出到LED上的电流为10mA时该电源转换驱动装置的效率大于75%。

2．照明检测部分要求（1）用光敏器件制作一个照度检测仪，其分辨率不低于二进制10位。

（2）照度仪可以将检测到的照度显示，对其单位（勒克斯）和线性度不作要求。

3．综合要求（1）将照度仪放在离LED灯15cm处，使其能同时接受自然光和LED灯的照射，仪器能对照射到光敏器件上的照度进行控制和显示。

（2）能对照射到光敏器件上的照度进行预置和控制，预置成某一特定值后，环境状况的改变对照射到光敏器件上的照度不发生明显影响。

4．发挥部分（1）对照度仪的显示进行标定，与实际照度的误差小于5%。

（2）整机的工作效率≥75%。

（3）其他。

B题：高效音频放大器一、任务设计并制作一个高效率音频放大器。

其功率放大器部分要求采用D类放大，但不允许使用D 类功率放大集成电路。

负载电阻为40Ω。

二、要求1．基本要求（1）放大器的输入电阻≥1k 。

输入电压有效值V i≤20mV。

（2）在负载为40Ω的电阻上通过的最大输出电流有效值不小于200mA，输出信号波形无明显失真。

（3）3dB通频带100Hz~10kHz。

3dB通频带扩展到20Hz~20kHz。

（这是发挥部分）（5）低频噪声电压（20kHz以下）≤100mV，在电压放大倍数为10，输入端对地交流短路时测量。

低频噪声电压（20kHz以下）≤10mV。

（这是发挥部分）(6) 在输出功率500mW时测量的功率放大器效率（输出功率/功率放大器功耗）≥80%。

2012年15省赛区大学生电子设计TI 杯竞赛试题参赛注意事项（1）2012年8月5日8:00竞赛正式开始。

本科组参赛队只能在A 、B 、C 、D 、E 题目中任选一题；高职高专组参赛队原则上在F 、G 、H 题中任选一题，也可以选择其他题目。

（2）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。

（3）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（4）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。

（5）2012年8月7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。

微弱信号检测装置（A 题）【本科组】一、任务设计并制作一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。

为便于测评比较，统一规定显示峰值。

整个系统的示意图如图1所示。

正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。

噪声源采用给定的标准噪声（wav 文件）来产生，通过PC 机的音频播放器或MP3播放噪声文件，从音频输出端口获得噪声源，噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。

图中A 、B 、C 、D 和E 分别为五个测试端点。

图1 微弱信号检测装置示意图 二、要求1. 基本要求（1）噪声源输出V N 的均方根电压值固定为1V ±0.1V ；加法器的输出V C =V S +V N ，带宽大于1MHz ；纯电阻分压网络的衰减系数不低于100。

（2）微弱信号检测电路的输入阻抗R i ≥1 M Ω。

（3）当输入正弦波信号V S 的频率为1 kHz 、幅度峰峰值在200mV ~ 2V 范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。

2. 发挥部分正弦波信号源微弱信号 检测电路噪声源V S V NV C V o 纯电阻 分压网络显示 电路加法器V i A BCDE（1）当输入正弦波信号V S 的幅度峰峰值在20mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。

题目：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和终点线间的小汽车。

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0.5m，长度2m，表面贴有白纸，两侧有挡板，挡板和地面垂直，其高度不低于20cm。

二、要求1．基本要求车辆从起跑线出发（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）。

往返一次的时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）。

2．发挥部分（1）自动记录、显示一次往返所用时间（记录显示装置要求安装在车上）。

（2）其它特色和创新。

三、评分标准题目：数字温度控制系统的设计基本要求：温度测温范围为-50~110度，精度误差在0.1度之内；可以实时显示温度，显示小数点后一位；具有温度控制功能，可以设定为指定温度，步进精度为0.1度。

发挥部分：温度范围更大；精度误差不大于0.05度；其他自动排爆车一、任务设计并制作一个能模拟自动进入危险现场排除险情的简易排爆机器人小车。

危险现场如图1所示。

危险现场的通道起点距危险现场1.3m，通道宽35cm，画有1cm宽的黑色中心线，危险现场为直径1m的圆形平面，1.5cmх1.5cm的可疑铁磁材料薄片任意放置于圆形平面内，现场所有边界均为宽2cm的黑线。

二、要求1．基本要求（1）要求机器人小车进入现场找到任意放置的可疑铁磁材料薄片。

在整个搜索和转移过程中机器人小车除探头和机械手外均不得接触边线和可疑铁磁材料薄片，搜索到可疑铁磁材料薄片后将其搬移到起点，整个过程要求在5分钟内完成；（2）机器人小车运行采取分段计时方式，从起点出发开始进行搜索计时，搜索到可疑铁磁材料薄片后再进行转运计时，将可疑铁磁材料薄片送回到出发点后停止计时。

2．发挥部分（1）增加声、光通讯功能，用以区分运行状态；（2）增加无线数据传送功能，将机器人小车运行状态及计时数据传送到自制的接收显示装置上，显示装置放置在现场便于观察处；（3）其它。

全国大学生电子设计竞赛2012年TI杯模拟电子系统专题邀请赛试题高效LED驱动电路（A题）一、任务设计制作一个高效LED驱动电路，驱动一个由5只白光LED（现场统一提供）串联组成的发光装置，要求点亮的LED无明显闪烁。

整体电路必须采用3.3V单路直流稳压电源供电，不得采用额外供电方式。

限定采用TI公司TPS61040作为DC-DC变换器核心芯片。

整个电路供电电源采用下图1方式。

图1 LED发光装置供电方式示意图二、要求（1）开关S1初始为接通状态，可对电容C充电至3.3V。

用单片机控制LED 发光管亮度。

流过LED的平均电流可通过按键控制。

上电初始值为1mA，变化范围为1mA～22mA可循环，步进为3mA，控制精度为±0.2mA，并尽量提高控制精度。

（2）开关S1断开后，电路由电容C供电。

控制LED驱动电路，在保证LED 串上电流不小于0.5mA的前提下，尽可能延长对LED的供电时间。

电路中不得采用容量大于4.7μF的其他电容。

（3）用单片机检测流过LED串的电流。

在（1）、（2）中当流过LED串的电流在1mA-0.5mA之间时，单片机开发板上的LED指示灯熄灭；当流过LED串的电流大于1mA或小于0.5mA时，点亮LED指示。

（4）其他。

三、评分标准四、说明（1）可以利用单片机内置PWM或外接DAC控制DC—DC变换器调节LED串的电流。

（2）测试时，使用测试专用电容C及LED串。

（3）需按图中要求，电流表串接在LED电路中；电容C及LED串须留有接线柱，便于测试时更换测试专用LED及电容器C。

（4）测试过程中，除了更换电容和LED串及按键外，不能更改硬件与接线。

2012年TI杯模拟电子系统专题邀请赛试题简易电子秤（B题）一、任务使用现场所提供的电阻应变片称重传感器、运算放大器等器件，设计并制作一简易电子秤。

二、要求（1）以数字方式稳定地显示被测物体重量，称重稳定时间不超过5秒；（2）称重范围为10~200g，通过校正补偿称重传感器的非线性，在全称重范围内称重精度优于1%，并尽量提高称重精度；（3）实现“去皮”功能，即可以重新设定“零”重量点；（4）实现单价设置与计价功能，即在设置单价后根据重量计算金额，最大金额为999.9元，金额误差不大于0.1元；（5）具备“休眠”与“唤醒”功能，以降低功耗；（6）其他。