第五屆（2001年）全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目

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A題波形發(fā)生器

一、任務(wù)
設(shè)計(jì)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）的線性組合波形，以及由基波及其諧波（5次以下）線性組合的波形。
（3）具有波形存儲(chǔ)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(jì)算）；重復(fù)頻率可調(diào)，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(diào)整。
（6）具有顯示輸出波形的類型、重復(fù)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(kuò)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(wěn)幅輸出功能，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓幅度變化不大于±3%（負(fù)載電阻變化范圍：100Ω～∞）。
（4）具有掉電存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)掉電前用戶編輯的波形和設(shè)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(kuò)展＞200kHz、掃頻輸出等功能）。

三、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)







B題 簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)示波器

一、任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)用普通示波器顯示被測(cè)波形的簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)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(chǔ)顯示方式，即每按動(dòng)一次“單次觸發(fā)”鍵，儀器在滿足觸發(fā)條件時(shí)，能對(duì)被測(cè)周期信號(hào)或單次非周期信號(hào)進(jìn)行一次采集與存儲(chǔ)，然后連續(xù)顯示。
（2）要求儀器的輸入阻抗大于100kΩ，垂直分辨率為32級(jí)/div，水平分辨率為20點(diǎn)/div；設(shè)示波器顯示屏水平刻度為10div，垂直刻度為8div。
（3）要求設(shè)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(shè)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(nèi)觸發(fā)方式，要求上升沿觸發(fā)、觸發(fā)電平可調(diào)。
（6）觀測(cè)波形無(wú)明顯失真。

2．發(fā)揮部分
（1）增加連續(xù)觸發(fā)存儲(chǔ)顯示方式，在這種方式下，儀器能連續(xù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)顯示，且具有鎖存（按“鎖存”鍵即可存儲(chǔ)當(dāng)前波形）功能。
（2）增加雙蹤示波功能，能同時(shí)顯示兩路被測(cè)信號(hào)波形。
（3）增加水平移動(dòng)擴(kuò)展顯示功能，要求存儲(chǔ)深度增加一倍，并且能通過(guò)操作“移動(dòng)” 鍵顯示被存儲(chǔ)信號(hào)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(píng)分標(biāo)準(zhǔn)







四、說(shuō)明

測(cè)試過(guò)程中，不能對(duì)普通示波器進(jìn)行操作和調(diào)整。

C題 自動(dòng)往返電動(dòng)小汽車

一、任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)能自動(dòng)往返于起跑線與終點(diǎn)線間的小汽車。允許用玩具汽車改裝，但不能用人工遙控（包括有線和無(wú)線遙控）。







跑道寬度0.5m，表面貼有白紙，兩側(cè)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，各段的長(zhǎng)度如圖1所示。

二、要求

1．基本要求

（1）車輛從起跑線出發(fā)（出發(fā)前，車體不得超出起跑線），到達(dá)終點(diǎn)線后停留10秒，然后自動(dòng)返回起跑線（允許倒車返回）。往返一次的時(shí)間應(yīng)力求最短（從合上汽車電源開(kāi)關(guān)開(kāi)始計(jì)時(shí)）。
（2）到達(dá)終點(diǎn)線和返回起跑線時(shí)，停車位置離起跑線和終點(diǎn)線偏差應(yīng)最小（以車輛中心點(diǎn)與終點(diǎn)線或起跑線中心線之間距離作為偏差的測(cè)量值）。
（3）D～E間為限速區(qū)，車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(qū)內(nèi)停車。

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上）。
（3）其它特色與創(chuàng)新。

三、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)







四、說(shuō)明

（1）不允許在跑道內(nèi)外區(qū)域另外設(shè)置任何標(biāo)志或檢測(cè)裝置。
（2）車輛（含在車體上附加的任何裝置）外圍尺寸的限制：長(zhǎng)度≤35 cm，寬度≤15cm。
（3）必須在車身頂部明顯標(biāo)出車輛中心點(diǎn)位置，即橫向與縱向兩條中心線的交點(diǎn)。

D題高效率音頻功率放大器

一、任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)高效率音頻功率放大器及其參數(shù)的測(cè)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(fù)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(hào)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(shù)1～20連續(xù)可調(diào)。
　d．低頻噪聲電壓（20kHz以下）≤10mv，在電壓放大倍數(shù)為10，輸入端對(duì)地交流短路時(shí)測(cè)量。
　e．在輸出功率500mW時(shí)測(cè)量的功率放大器效率（輸出功率/放大器總功耗）≥50%。







（2）設(shè)計(jì)并制作一個(gè)放大倍數(shù)為1的信號(hào)變換電路，將功率放大器雙端輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端輸出，經(jīng)RC濾波供外接測(cè)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(xiàng)“說(shuō)明”。
（3）設(shè)計(jì)并制作一個(gè)測(cè)量放大器輸出功率的裝置，要求具有3位數(shù)字顯示，精度優(yōu)于5%。

2．發(fā)揮部分

（1）3dB通頻帶擴(kuò)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(hù)功能。
（5）其它。

三、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)






四、說(shuō)明







1．采用開(kāi)關(guān)方式實(shí)現(xiàn)低頻功率放大（即D類放大）是提高效率的主要途徑之一， D類放大原理框圖如圖2。本設(shè)計(jì)中如果采用D類放大方式，不允許使用D類功率放大集成電路。
2． 效率計(jì)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(xiàng)涉及的電路部分功耗。制作時(shí)要注意便于效率測(cè)試。
3．在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，要求輸出波形無(wú)明顯失真。

E題 數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)

一、任務(wù)
設(shè)計(jì)制作一個(gè)用于8路模擬信號(hào)采集與單向傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)方框圖參見(jiàn)圖1。







二、要求

1．基本要求

（1）被測(cè)電壓為8路0～5V分別可調(diào)的直流電壓。系統(tǒng)具有在發(fā)送端設(shè)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(diào)制器輸出的信號(hào)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(cè)試碼發(fā)生器（如0101…碼等），用于測(cè)試傳輸速率。
（5）在接收端具有顯示功能，要求顯示被測(cè)路數(shù)和被測(cè)電壓值。

2．發(fā)揮部分

（1）設(shè)計(jì)制作一個(gè)用偽隨機(jī)碼形成的噪聲模擬發(fā)生器，偽隨機(jī)碼時(shí)鐘頻率為96kHz，周期為127位碼元，生成多項(xiàng)式采用

。其輸出峰-峰值

為0～1V連續(xù)可調(diào)。
（2）設(shè)計(jì)一個(gè)加法電路，將調(diào)制器輸出

與噪聲電壓

相加送入模擬信道。在解調(diào)器輸入端測(cè)量信號(hào)與噪聲峰-峰值之比（

），當(dāng)其比值分別為1、3、5時(shí)，進(jìn)行誤碼測(cè)試。測(cè)試方法：在8路順序循環(huán)采集模式下，監(jiān)視某一路的顯示，檢查接收數(shù)據(jù)的誤碼情況，監(jiān)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(xiàng)的測(cè)試方法，檢查接收數(shù)據(jù)的誤碼情況。
（4）其它（如自制用來(lái)定量測(cè)量系統(tǒng)誤碼的簡(jiǎn)易誤碼率測(cè)試儀，其方框圖見(jiàn)圖2）。






三、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)







F題 調(diào)頻收音機(jī)

一、任務(wù)

用SONY公司提供的FM/AM收音機(jī)集成芯片CXA1019和鎖相頻率合成調(diào)諧集成芯片BU2614，制作一臺(tái)調(diào)頻收音機(jī)。

二、要求

1． 基本要求

（1）接收FM信號(hào)頻率范圍88MHz～108MHz。
（2）調(diào)制信號(hào)頻率范圍100Hz～15000Hz，最大頻偏75kHz。
（3）最大不失真輸出功率≥100 mW（負(fù)載阻抗8Ω）。
（4）接收機(jī)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(xiàn)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(nèi)搜索等）。
（2）能顯示接收頻率范圍內(nèi)的調(diào)頻電臺(tái)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(chǔ)已搜索到的電臺(tái)，存儲(chǔ)電臺(tái)數(shù)不少于5個(gè)。
（5）其它（如3V單電源整機(jī)供電、節(jié)能供電、時(shí)鐘顯示等）。

三、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)







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(jī)集成芯片CXA1019；
● 鎖相頻率合成調(diào)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(diào)電容器；
● 變?nèi)?a href="http://m.qingdxww.cn/keyword/二極管" target="_blank" class="relatedlink">二極管；
● 鎖相環(huán)所用的75kHz晶體。
2．建議本振線圈與輸入回路線圈垂直安裝。