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2017年全国大学生电子设计竞赛远程幅频特性测试装置（H题）2017年8月12日摘要本远程幅频特性测试装置是由信号源、放大器、幅频特性装置、电源模块等组成。
本设置中信号源的输出频率范围为：1MHz~40MHz且具有自动扫描功能，步进： 1MHz;放大器的输出电压的峰值为1V,且波形无明显失真；远程幅频特性测试装置可用示波器显示放大器输出信号的幅频特性。
放大器的输出信号信息与笔记本电脑连接起来时，笔记本电脑就可完成放大器输出信号的幅频特性测试，并能以曲线的方式显现出来。
用设计利DDS原理由FPGA经D/A转换产生扫频信号，再经待测网络实现峰值检测和相位检测,从而完成了待测网络幅频和相频特性曲线的测量和显示。
经过调试，示波器显示待测网络频率范围1MHz～40 MHz的幅频和相频特性曲线,该系统工作稳定，操作方便。
关键词：频率特性测试仪、幅频特性、相频特性、FPGA1.方案设计与论证 (3)1.1 单片机的选择 (3)1.2整体方案设计 (4)1.3控制系统的论证与选择 (4)2.系统理论分析与计算 (5)2.1扫频测试法理论依据 (5)2.2 DDS信号源 (6)2.3相位差测量 (6)2.4特性曲线显示分析 (7)3.电路的设计 (7)3.1.放大器 (7)3.2 TLV3501比较器的设计 (8)3.2系统总体框图 (9)3.3电源 (10)3.4滤波电路 (11)4.测试方案及测试结果 (12)4.1 测试仪器： (12)4.2 测试方案： (12)5.测试结果： (13)6结论 (13)7.文献 (14)1.方案设计与论证1.1 单片机的选择方案一：普通的AT89S51从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。
不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。
但是运算速度过慢，保护能力很差，AD、EEPROM等功能需要靠扩展,增加了硬件和软件负担方案二：STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。
附件2比赛题目及评分标准【题目一】Xilinx哈夫曼编码1.设计要求要求对一段数据序列进行哈夫曼编码，使得平均码长最短，输出各元素编码和编码后的数据序列。
（1）组成序列的元素是[0-9]这10个数字，每个数字其对应的4位二进制数表示。
比如5对应0101，9对应1001。
（2）输入数据序列的长度为256。
（3）先输出每个元素的编码，然后输出数据序列对应的哈夫曼编码序列。
2.电路接口RTL级代码顶层模块名统一为HuffmanCoding，可参考电路接口与时序如下：(可以根据自身设计需求，对电路接口进行修改) module HuffmanCoding(input wire clk,input wire rst_n,input wire [3:0] data_in,input wire start,output wire output_data,output wire output_start,output wire output_done);1clk rst_nstartoutput_done（1）复位之后，当start信号高有效后开始连续输入256个数据序列，data_in数据宽度为4，输入需要256个时钟周期。
（2）经过运算后，output_start信号高有效后，开始输出结果output_data。
output_data信号数据宽度是1，因此输出是二进制序列。
最后output_done 高有效说明整个编码过程结束。
（3）output_data数据包含2个部分。
先输出[0-9]这10个数字的哈夫曼编码(具体的输出格式可以自行设定)，然后输出数据序列哈夫曼编码后的序列。
评分标准：1. TestBench建议先用C/C++或者Matlab等高级语言实现上述哈夫曼编码设计需求，并以此为基准，作为电路仿真的TestBench。
2. 电路功能电路功能的完成情况，包括是否满足设计要求、源代码、仿真程序和文档说明等。
2017年全国大学生电子设计竞赛2017年第十三届全国大学生电子设计竞赛2017年全国大学生电子设计竞赛滚球控制系统（B题）2017年第十三届全国大学生电子设计竞赛2017年8月12日摘要这是一个以小球为载体，用K60单片机控制小球在平板上实现静止或者按照预定轨迹移动的系统。
本系统包括电源模块、传感器模块、驱动模块、电机模块等。
在此滚球系统中，利用摄像头检测小球的位置、MPU6050传感器反馈平板的倾斜程度给单片机，应用PWM调速方法作为动力源、PID为主要控制方法，控制舵机的切换及转速，从而控制平板不断调整位置以使小球按期望要求动作。
关键词： K60单片机、摄像头、MPU6050、舵机2017年第十三届全国大学生电子设计竞赛Abstract：This is a ball carrier, K60 chip is used to control the ball in the stationary or moving plate according to a predetermined trajectory of the system. This system includes power module, sensor module, driver module, motor module. This ball system, the use of cameras to detect the location of the ball, MPU6050 flat degree of tilt sensor feedback to the microcontroller the application of PWM as the main control method, control method, switching and speed control of the rudder, continue to control panel to adjust the position to make the ball move according to the desired requirements.Keywords: K60 microcontroller, camera, MPU6050, servo目录摘要 (3)目录 (4)1方案比较与论证 (5)1.1方案设计 (5)1.2方案论证 (6)1.2.1单片机模块的选择 (6)2017年第十三届全国大学生电子设计竞赛1.2.2电机模块的选择 (6)1.3总体总结 (7)2 硬件设计 (7)2.1 理论分析与计算 (7)2.2 总体硬件框图 (9)2.3单元电路设计 (10)3 软件设计 (10)3.1总体软件框图 (10)3.2 小球的检测及处理 (11)3.3 控制方法：PID算法 (11)3.3.1 PID的基本含义 (11)3.4程序目录 (12)4 系统调试与测试 (12)4.1 硬件测试 (12)4.2软件调试 (13)4.3 软硬件联合调试 (13)4.3.1测试结果 (13)4.3.2测试分析与结论 (14)5 设计总结 (14)参考文献 (15)附录 (15)1方案比较与论证1.1方案设计根据题目的要求和组内讨论，我们的滚球控制装置采用飞思卡尔智能车系统中的K60单片机，利用摄像头检测小球的位置，通过自己设计的驱动板进行驱动，只要单片机给出相应的控制信号，便可控制舵机工作。
2017年全国大学生电子设计竞赛试题设计报告四旋翼自主飞行器探测跟踪系统（C题）【本科组】廖聪，吴雨航，张锦华摘要：根据四旋翼飞行器飞行原理，首先根据设计方案采购了飞行器机体模型，选择合适的直流无刷电机作为系统动力装置，选取了功能强大且容易开发的微处理器、传感器和相关电子元器件，并做了大量的系统软硬件调试工作，最终完成了整体设计。
根据系统动力学模型设计控制算法，设计控制系统控制规律，主要包括两个控制回路姿态控制回路、位置控制回路。
在仿真软件平台上，进行控制算法验证及实验研究，优化飞行控制算法参数。
最后，设计实时性高的控制系统软件程序，进行相关实验调试工作，最终设计出能够实现一键飞行探测跟踪的四旋翼自主飞行器。
关键词：ATMEGA2560 瑞萨R5F523T5ADFM MPU6000陀螺仪超声传感器一、系统方案根据设计任务的要求，本系统包括飞行控制模块、驱动模块、飞行导航模块、测距模块等。
1、飞行控制模块的选择飞行控制模块是四旋翼自主飞行器的核心。
按照题目要求，飞行控制模块由ATMEGA2560处理器的开发板专门实现飞行控制算法。
为了实现自主飞行探测跟踪，必须要形成控制的闭环回路，必须要有检测和反馈系统状态的传感器，包括四旋翼的姿态、经纬度、航向、高度、空速、角速率等信号。
目前看来，国内外普遍应用MEMS器件来获取姿态、高度、空速、经纬度等信息。
此外这中间还需要有A/D采样电路、信号调理电路对采集的电信号进行必要的转换和简单的滤波。
针对四旋翼飞行器，控制方法有PID控制、反步法、滑模控制等飞行控制算法，我们采用经典的PID控制算法。
2、驱动模块的选择方案一：采用普通直流电机。
普通直流电机有价格低廉、使用简单等优点，但其扭矩较小，可控性差，此系统要求控制精度高、速度快、且质量要小，所以直流电机一般不能满足要求。
方案二：采用无刷直流电机，其具有响应速度快、较大的启动转矩，从零转速至额定转速具备可提供定转矩的性能。
全国大学生电子设计竞赛题2017年全国大学生电子设计竞赛远程幅频特性测试仪（H题）2017年08月12日摘要本幅频特性测试装置采用STM32F407为主控芯片，通过集成DDS芯片AD9959作为信号源，实现了幅度和频率的动态可调；通过级联两块AD8367作为放大器，实现了增益0-40dB连续可调,具有较好的噪声抑制效果；通过AD8310对数检波模块，实现了不同频率信号幅度的测量，并且能够定性的绘制出幅频特性曲线.关键词：幅频特性测试装置；DDS；VGA；低噪；对数检波AbstractThe amplitude frequency characteristic test device uses STM32F407 as the main control chip, through the integrated DDS chip AD9959 as the signal source, to achieve the amplitude and frequency of the dynamic adjustable; through the cascade of two AD8367 as an amplifier, to achieve a gain of 0-40dB continuously adjustable , With good noise suppression effect; through the AD8310 logarithmic detection module, to achieve a different frequency signal amplitude measurement, and can qualitatively draw the amplitude and frequency characteristics of the curve. Keyword: amplitude frequency characteristic test device；DDS;VGA;low noise；logarithmic detection目录一．方案论证.................................................................................................................. １．１方案比较与选择.......................................................................................... １．２方案描述......................................................................................................二．理论分析与计算........................................................................................２．１DDS模块..................................................................................................... ２．２放大器模块.................................................................................................. ２．３幅值测量模块..............................................................................................2. 4 π型衰减网络三．电路与程序设计........................................................................................３．１电路设计...................................................................................................... ３．2程序设计........................................................................................................四．测试方案与测试结果 ............................................................................... 五．结论............................................................................................................................远程幅频特性测试装置（H题）一.系统方案1.方案比较与选择1）信号源模块：方案一：采用直接数字频率合成（DDS）方案。
2017年全国大学生电子设计竞赛————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2017年全国大学生电子设计竞赛管道内钢珠运动测量装置（M题）【高职高专】摘要：系统以STC15W4K61S4单片机为主控器，设计一款管道内钢珠运动测量装置。
该装置可以获取管道内钢珠滚动的方向，以及倒入管道内钢珠的个数和管道的倾斜角度。
并通过LCD12864液晶显示屏实时显示钢珠滚动方向、个数以及管道的倾斜角度。
系统包括单片机主控模块、角度信号采集模块、磁力传感器模块、显示模块、电源模块、采用稳压输出电源为系统提供工作电源。
系统制作成本较低、工作性能稳定，能很好达到设计要求。
关键词:角度传感器、磁性接近开关、LCD12864目录1设计任务与要求 (1)1.1设计任务 (1)1.2技术指标 (1)1.3题目评析 (1)2方案比较与选择 (2)2.1单片机选择 (2)2.2角度测量选择 (2)2.3 钢珠运动检测选择 (2)2.4显示选择 (2)2.5电源选择 (2)3电路系统与程序结构设计 (3)3.1系统硬件总体设计 (3)3.2单片机最小系统模块设计 (3)3.3角度传感器模块设计 (3)3.4 磁性传感器模块设计 (3)3.5显示模块设计 (4)3.6电源模块设计 (4)3.7程序结构与设计 (4)4系统测试 (5)5总结 (6)参考文献及附录 (6)1设计任务与要求1.1设计任务设计并制作一个管道内钢珠运动测量装置，钢珠运动部分的结构如图1.1所示。
1.2技术指标1．基本要求规定传感器宽度w≤20mm，传感器1和2之间的距离l任意选择。
（1）按照图1.1所示放置管道，由A端放入2～10粒钢珠，每粒钢珠放入的时间间隔≤2s，要求装置能够显示放入钢珠的个数。
（2）分别将管道放置为A端高于B端或B端高于A端，从高端放入1粒钢珠，要求能够显示钢珠的运动方向。
2017电子设计大赛题目复合信号发生器使用题目指定的综合测评板上的两片 READ2302G（双运放）和一片 HD74LS74 芯片设计制作一个复合信号发生器。
给出方案设计、详细电路图和现场自测数据波形（一律手写、3 个同学签字、注明综合测试板编号），与综合测试板一同上交。
设计制作要求如图 1 所示。
设计制作一个方波产生器输出方波，将方波产生器输出的方波四分频后再与三角波同相叠加输出一个复合信号，再经滤波器后输出一个正弦波信号。
图11. 方波产生器输出信号参数要求：Vo1pp=3V±5%，f=20kHz±100Hz，输出电阻 Ro=600 欧姆，波形无明显失真；2. 四分频方波输出信号参数要求：V03pp=1V ±5%，f=5kHz±100Hz，输出电阻 Ro=600 欧姆，波形无明显失真；3. 三角波产生器输出信号参数要求：Vo2pp=1V±5%，f=5kHz±100Hz，输出电阻 Ro=600 欧姆，波形无明显失真；4. 同相加法器输出复合信号参数要求：Vo4pp=2V±5%，f=5kHz±100Hz，输出电阻 Ro=600 欧姆，波形无明显失真；5. 滤波器输出正弦波信号参数要求：Vo5pp=3V±5%，f=5kHz±100Hz，输出 2 电阻 Ro=600 欧姆，波形无明显失真；6. 每个模块的输出的负载电阻为 600 欧姆，应标示清楚、置于明显位置，便于检查。
7. 给出方案设计、详细电路图和现场自测数据波形（一律手写、3 个同学签字、注明综合测试板编号），与综合测试板一同上交。
8、电源只能选用+5V 单电源，由稳压电源供给。
不得使用额外电源。
9、要求预留方波 Vo1pp、四分频后方波 Vo3pp、三角波 Vo2pp、同相加法器输出复合信号 Vo4pp、滤波器输出正弦波 Vo5pp 和+5V 单电源的测试端子。
2017年全国电赛Ｌ题和Ｐ题简析武汉大学赵茂泰2017.10. 30L题：自动泊车系统1．题意2．电动小车的驱动方式3．自动泊车的方案及分析4．计费及自动碰撞检测5．计时及计费1．题意◆自动泊车系统：不用人工干预，自动停车入位的系统。
◆自动泊车系统目前有两种形式：1，高档轿车所具有的自动泊车功能。
目前国内宝马、奔驰、大众等车型都配备有这种功能。
泊车时，驾驶员只要按下自动泊车的按钮,车头两侧的雷达就会自动扫描周边,一旦发现合适的空位，就自动进入停车位。
2，基于智能车库的自动泊车系统。
泊车时，驾驶员只需要把车停在车库指定地点并进行简单操作，就可以离开。
汽车将在智能化车库的配合下，自动在车库中找到合适的停车位。
本题定义的自动泊车系统是一种需要智能化车库配合的，简易自动泊车系统。
二、要求（简化）（1）停车场中的控制装置能通过键盘设定一个空车位，同时点亮对应空车位的LED灯。
（2）控制装置设定为某一个空车位；电动小车能自动驶入指定停车位；驶入停车位后停车5s，停车期间发出声光信息；然后再从停车位驶出停车场。
要求泊车时间（指一进一出时间及停车时间）越短越好；泊车过程中碰撞隔板的次数越少越好。
（3）电动小车具有检测并实时显示在泊车过程中碰撞隔板次数的功能，要求电动小车周边任何位置碰撞隔板都能检测到。
（4）停车场控制装置具有自动计时计费功能，实时显示计费时间和停车费。
计费按每30秒5元计算（未满30秒按5元收费）。
学生作品采用了以下几种驱动方式：●后轮单驱方式●四轮四驱方式●采用麦冷的四轮四驱方式●其他方式（略）后轮单驱方式（视频）后轮单驱方式驱动方式与多数实际汽车的驱动方式是相同的。
单驱方式的汽车转弯半径大，自动泊车时间长，泊车过程的控制比较复杂。
只有10-20% 的参赛队采用该方式。
四轮四驱方式四轮四驱方式能分别控制每一个车轮的转动，姿态控制灵活，大幅度缩小了小车转弯的半径。
约有80%的参赛队都采用了这种驱动方式。
2017年全国电赛题目2017年全国电赛题目分为两部分，理论和实践。
下面将分别介绍。
一、理论部分1.请简述数字信号处理的基本原理和主要应用领域。
并结合一个具体示例，详细说明数字信号处理在该领域中的作用及其优势。
答：数字信号处理是指对连续时间信号进行数字化采样，通过数学处理方法对这些数字序列进行运算和分析的过程。
数字信号处理主要包括信号采样、量化、编码、处理和重构等环节。
数字信号处理的应用领域非常广泛，包括通信、雷达、生物医学、图像处理等。
以图像处理为例，我们使用数字相机拍摄的照片就是一种离散的数字信号。
通过数字信号处理技术，我们可以对这些数字图像进行降噪、增强、滤波等操作，达到改善图像质量的目的。
而传统的模拟图像处理技术则无法对数字图像进行高效、精确的处理。
数字信号处理在图像处理中的优势主要有以下几点。
首先，数字信号处理可以充分利用计算机和数字电子器件的高计算性能和低成本，实现复杂的算法和功能。
其次，数字信号处理利用数学方法对信号进行精确的分析和处理，具有较高的准确性和稳定性。
最后，数字信号处理技术易于集成和扩展，可以方便地与其他软硬件系统进行接口，实现功能的无缝衔接。
2.现实中经常出现声音同时具有高频和低频成分的情况。
请解释声音合成技术中的加性合成和减性合成，并比较它们的优缺点。
答：声音合成是指通过数字信号处理技术通过某种途径合成一段声音信号的过程。
在声音合成技术中，加性合成和减性合成是两种常见的方法。
加性合成是指将不同频率的声波叠加在一起，形成复杂的声音。
这种方法通过相位和振幅的调控，将多个简单的音调组合形成复杂的声音信号。
加性合成的优点是可以灵活地调整和组合不同的频率分量，以形成丰富多样的声音。
但是，加性合成的缺点是合成过程较为复杂，需要混合和叠加多种频率的声波，计算和处理的复杂度较高。
减性合成是指从复杂声音信号中分离出特定频率成分的过程。
通过滤波和频域分析等技术，可以将声音信号中的特定频率成分提取出来，从而达到减小复杂声音的目的。
2017年全国大学生电子设计竞赛简易水情监测系统（P题）2017年8月12日摘要水是生命之源，我们在日常生活中所要饮用的水的Ph值应在6.5—8.5之间，Ph值的标准是以氢离子的标准定位的，小于7的是显酸性的，大于7的是显碱性的，直饮水的标准刚好显中性，但是看上去同样都是无色无味的各种水的Ph 值其实是有很大差异的，对人体健康的影响也完全不同。
本课题要设计的容器中液体高度、液体Ph值和测量供电电池组的输出电压，并在液晶显示器上显示所测量的数据。
从而可以直接的看出容器中的水位高度，液体Ph值，供电电池组的输出电压。
本次设计以STC89C52RC芯片组为核心，辅以相关外围电路，本设计以单片机为核心的水情检测系统，系统由6V电池组供电，除单片机外，采用杜邦线来连接LCD12864液晶显示器、PCF8591模块、液位传感器，Ph值传感器。
本系统可直接用于水库、池塘、河流等，进行Ph值得测量和水位的检测。
关键词：液体高度；液体Ph值；输出电压；单片机STC89C52RC目录一、系统方案 (1)1、方案的论证与选择 (1)二、系统理论分析与计算 (1)1、系统理论的分析 (1)（1）LCD12864显示器 (1)（2）水位传感器 (2)（3）Ph值测量 (2)（4）电池组 (3)2、水位高度的计算 (3)3、Ph值的计算 (3)4、供电电池组电压的计算 (3)三、电路与程序设计 (3)1、电路的设计 (3)（1）系统总体框图 (3)（2）水位检测子系统框图 (4)（3）PH检测子系统框图 (4)2、程序的设计 (4)（1）程序功能描述与设计思路 (4)（2）程序流程图 (5)四、测试方案与测试结果 (5)1、测试方案 (5)2、测试条件与仪器 (5)3、测试结果及分析 (6)（1）测试结果 (6)（2）测试分析与结论 (6)五、参考文献 (6)附录1：电路原理图 (7)附录2：源程序 (8)简易水情监测系统（P题）【专科组】一、系统方案本系统主要由STC89C52RC芯片组为核心、PCF8591模块、液位传感器模块、Ph值传感器模块、6V电池组供电组成，下面分别论证这几个模块的选择。
2017年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
（1）8月9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。
【本科组】
一、任务
设计并制作一远程幅频特性测试装置。
二、要求
1．基本要求
（1）制作一信号源。
输出频率范围：1MHz - 40MHz ；步进：1MHz ，且具有自动
扫描功能；负载电阻为600Ω时，输出电压峰峰值在5mV - 100mV 之间可调。
（2）制作一放大器。
要求输入阻抗：600Ω；带宽：1MHz - 40MHz ；增益：40dB ，
要求在0 - 40 dB 连续可调；负载电阻为600Ω时，输出电压峰峰值为1V ，且波形无明显失真。
（3）制作一用示波器显示的幅频特性测试装置，该幅频特性定义为信号的幅度随
频率变化的规律。
在此基础上，如图1所示，利用导线将信号源、放大器、幅频特性测试装置等三部分联接起来，由幅频特性测试装置完成放大器输出信号的幅频特性测试，并在示波器上显示放大器输出信号的幅频特性。
图1 远程幅频特性测试装置框图（基本部分）
2．发挥部分
（1）在电源电压为+5V 时，要求放大器在负载电阻为600Ω时，输出电压有效值为1V ，且波形无明显失真。
（2）如图2所示，将信号源的频率信息、放大器的输出信号利用一条1.5m 长的双绞线（一根为信号传输线，一根为地线）与幅频特性测试装置联接起来，由幅频特性测试装置完成放大器输出信号的幅频特性测试，并在示波器上显示放大器输出信号的幅频特性。
图2 有线信道幅频特性测试装置框图（发挥部分（2））
（3）如图3所示，使用WiFi 路由器自主搭建局域网，将信号源的频率信息、放大器的输出信号信息与笔记本电脑联接起来，由笔记本电脑完成放大器输出信号的幅频特性测试，并以曲线方式显示放大器输出信号的幅频特性。
图3 WiFi 信道幅频特性测试装置框图（发挥部分（3））
（4）其他。
三、 说明
1. 笔记本电脑和路由器自备（仅限本题）。
2. 在信号源、放大器的输出端预留测试端点。
四、评分标准。
