全国大学生电子设计大赛题目分析与对策
陈元电
2008-11-19
一、全国大学生电子设计大赛简介
全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动，目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革，有助于高等学校实施素质教育，培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风；有助于学生工程实践素质的培养、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力；有助于吸引、鼓励广大青年学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才的脱颖而出创造条件。 二、竞赛内容：
l、以电子电路（含模拟和数字电路）应用设计为主要内容，可以涉及模-数混合电路、单片机、可编程器件、EDA软件工具和PC机（主要用于开发）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，并考虑到目前教学的基本内容和新技术的应用趋势，同时对教学内容和课程体系改革起一定的引导作用。
2、题目着重考核学生综合运用基础知识进行理论设计的能力，考核学生的创新精神和独立工作能力，考核学生的实验技能(制作、调试)。
3、题目在难易程度方面，既要考虑使一般参赛学生能在规定的时间内完成基本要求，又能使优秀学生有发挥与创新的余地。
三、历届的题目分类： 年份 题目类型 1、信号源类 2007 2005 2003 2001 A题波形发生器 1999 1997 信号发生正弦信号发电压控制器（H题）生器（A题） LC振荡器【高职高（A题） 专组】 音频信号分析仪（A题） 数字示波器（C题） 积分式直流数字电压表（G题）【高职高专组】 集成运放参低频数字数测试仪（B式相位测题） 量仪 （C题） 简易频谱分简易逻辑析仪（C题） 分析仪（D题） 2、数据采集与测量仪器类 B题 简易数字存储示波器 E题 数据采集与传输系统 B题 数字式工频有效值多用表 C题 频率特性测试仪 E题数字化语音存储与回放系统 B题 简易数字频率计 C题 水温控制系统 3、电源类 开关稳压电源（E题） 数控直流电 流源（F题） 三相正弦波变频电源（G题） 单工无线呼叫系统（D题） A题 直流稳定电源 4、无线通信类 5、运动控制类 无线识别装置（B题） 电动车跷跷板（F题） F题 调频收音机 D题 短波调频接收机 D题 调幅广播收音机* 悬挂运动控简易智能C题 自动制系统（E题） 电动车（E往返电动 题） 小汽车 液体点滴速度监控装置（F题） 宽带放大D题高效率器（B题） 音频功率放大器 6、放大滤可控放大 波电路类 器（I题） 【高职高专组】 程控滤波器（D题） A题测量放大器
题目的总体趋势：由少到多，由简单到复杂，数字电路和模拟电路，单片机等系统逐渐综合在一起。紧跟电子技术发展的潮流。 信号发生器类题目：由简单的正弦波振荡电路发展到采用DDS技术的信号发生器，近两届该类题目基本转向大专类。
数据采集与测量类：每届的重点，起码2题以上，出题的范围很广，主要集中在信号的频率，幅度，相位，还有其他信号参数上，也有可能结合传感器测量其他物理量。
电源类：这两年必有的题目，从简单的直流稳压电源到数字控制的开关电源，难点一般在电源的参数上，如转换效率，纹波系数，输出电压与电流的大小。通常还要求电源具有过流保护，过热保护功能。 无线通信类：主要结合高频电路知识，从简单的收音机到较复杂的无线对讲机，这几年热门的是RFID，蓝牙等短距离无线通信系统。 运动控制类：每年参赛队伍选题最多的题目，喜欢用小车作为题材，要求通过单片机控制小车完成各种功能，通常还要结合各种传感器，如红外，光，热，位移，角度等。
放大滤波电路类：经典的题目，重点在于效率高，宽带，今年有和数字电路结合的趋势，例如通过单片机控制放大电路的参数等（07年D题）
四、对电子设计大赛的准备策略： 总的原则：
1、 要有充足的准备时间
2、 要有多手准备（至少准备2类题目，建议5＋2，5＋3，5＋4）
具体要准备的东西：
1、 要熟练掌握单片机的编程和周边电路的设计。 2、 要掌握多种传感器的参数与设计，尤其是光电传感器 3、 要掌握PCB板的设计与制作（尤其做电源和无线通信类的），
还有基本的焊接技术。
4、 要掌握科技论文的写作，学会如何写一份优秀的设计报告 5、 要了解广州周边电子市场的情况。学会如何搜索、购买元器件。
临比赛前的小窍门：
根据比赛前提前发放的元件清单，结合过往几年的题目猜一下题，根据自己的准备选定2类题目进行准备，可以提前设计制作与该题目对应的模块电路，编写调试该类题目常用的单片机模块程序。
组队的原则：强强联合，优势互补。做好后勤工作，注意梯队的建设。
附录：历届题目详情http://www.nuedc.com.cn/index.asp
2007年
音频信号分析仪（A题）
【本科组】
一、任务
设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。
二、要求
1．基本要求 （1）输入阻抗：50Ω
（2）输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V
（3）输入信号包含的频率成分范围：200Hz～10kHz
（4）频率分辨力：100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz的频率分量的功率值。）
（5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的95%；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于5%。
（6）分析时间：5秒。应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。
2．发挥部分
（1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。
（2）输入信号包含的频率成分范围：20Hz～10kHz。
（3）增加频率分辨力20Hz档。
（4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。
（5）测量被测正弦信号的失真度。
（6）其他
无线识别装置（B题）
【本科组】
一、任务
设计制作一套无线识别装置。该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图1。阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。
D
阅读器
应答器 耦合线圈 耦合线圈 外接
单电源
图1 无线识别装置方框图
装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。线圈直径为6.6±0.5 cm（可用直径6.6 cm左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。线圈间的介质为空气。两个耦合线圈最接近部分的间距定义为D。
阅读器、应答器不得使用其他耦合方式。
二、要求 1．基本要求
（1）应答器采用两节1.5V干电池供电，阅读器用外接单电源供电。阅读器采用发光二极管显示识别结果，能在D尽可能大的情况下，识别应答器的有无。识别正确率≥80%，识别时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。
（2）应答器增加编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。阅读器能正确识别并显示应答器的预置编码。显示正确率≥80%，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。
2．发挥部分
（1）应答器所需电源能量全部从耦合线圈获得（通过对耦合到的信号进行整流滤波得到能量），不允许使用电池及内部含有电池的集成电路。阅读器能正确读出并显示应答器上预置的四位二进制编码。显示正确率≥80%，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。
（2）阅读器采用单电源供电，在识别状态时，电源供给功率≤2W。在显示编码正确率≥80%、响应时间≤5秒的条件下，尽可能增加耦合线圈间距D。
（3）应答器增加信息存储功能，其存储容量大于等于两个四位二进制数。装置断电后，应答器存储的信息不丢失。无线识别装置具有在阅读器端写入、读出应答器存储信息的功能。
（4）其他。
数字示波器（C题）
【本科组】
一、任务
设计并制作一台具有实时采样方式和等效采样方式的数字示波器，示意图如图1所示。
图1 数字示波器示意图
二、要求 1．基本要求
（1）被测周期信号的频率范围为10Hz～10MHz，仪器输入阻抗为1MW，显示屏的刻度为8 div×10div，垂直分辨率为8bits，水平显示分辨率≥20点/ div。
（2）垂直灵敏度要求含1V/div、0.1V/div两档。电压测量误差≤5%。
（3）实时采样速率≤1MSa/s，等效采样速率≥200MSa/s；扫描速度要求含20ms/div、2μs /div、100 ns/div三档，波形周期测量误差≤5%。
（4）仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发，触发电平可调。
（5）被测信号的显示波形应无明显失真。 2．发挥部分
（1）提高仪器垂直灵敏度，要求增加2mV/div档，其电压测量误差≤5%，输入短路时的输出噪声峰-峰值小于2mV。
（2）增加存储/调出功能，即按动一次“存储”键，仪器即可存储当前波形，并能在需要时调出存储的波形予以显示。
（3）增加单次触发功能，即按动一次“单次触发”键，仪器能对满足触发条件的信号进行一次采集与存储（被测信号的频率范围限定为10Hz～50kHz）。
（4）能提供频率为100kHz的方波校准信号，要求幅度值为0.3V±5%（负载电阻≥1 MW时），频率误差≤5%。
（5）其他。
程控滤波器（D题）
【本科组】
一、任务
设计并制作程控滤波器，其组成如图1所示。放大器增益可设置；低通或高通滤波器通带、截止频率等参数可设置。
图1程控滤波器组成框图
二、要求 1. 基本要求
（1）放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为40dB，增益10dB步进可调，通频带为100Hz～40kHz，放大器输出电压无明显失真。
（2）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1kW。
（3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1kW。
（4）电压增益与截止频率的误差均不大于10%。
（5）有设置参数显示功能。 2. 发挥部分
（1）放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为10mV；增益10dB步进可调，电压增益误差不大于5%。
（2）制作一个四阶椭圆型低通滤波器，带内起伏≤1dB，-3dB通带为50kHz，要求放大器与低通滤波器在200kHz处的总电压增益小于5dB，-3dB通带误差不大于5%。
（3）制作一个简易幅频特性测试仪，其扫频输出信号的频率变化范围是100Hz～200kHz，频率步进10kHz。
（4）其他。
开关稳压电源（E题）
【本科组】
一、任务
设计并制作如图1所示的开关稳压电源。
图1电源框图
二、要求
在电阻负载条件下，使电源满足下述要求： 1．基本要求
（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
（1） 进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）；
（2） 进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）； （3） 进一步提高效率，使 ≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
（4） 排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；
（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） 其他。
电动车跷跷板（F题）
【本科组】
一、任务
设计并制作一个电动车跷跷板，在跷跷板起始端A一侧装有可移动的配重。配重的位置可以在从始端开始的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
在不加配重的情况下，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，并给出明显的平衡指示；
（3）电动车从（2）中的平衡点出发，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的时间。 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，给出明显的平衡指示，保持平衡5秒钟以上；
（3）将另一块质量为电动车质量10％～20％的块状配重放置在A至C间指定的位置，电动车能够重新取得平衡，给出明显的平衡指示，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。
积分式直流数字电压表（G题）
【高职高专组】
一、任务
在不采用专用A/D转换器芯片的前提下，设计并制作积分型直流数字电压表。
二、要求 1．基本要求
（1）测量范围：10mV～2V
（2）量程：200mV，2V
（3）显示范围：十进制数0～1999
（4）测量分辨率：1mV（2V档）
（5）测量误差：≤±0.5％±5个字
（6）采样速率：≥ 2次/秒
（7）输入电阻：≥1MW
（8）具有抑制工频干扰功能 2．发挥部分
（1）测量范围：1mV～2V
（2）量程：200mV，2V
（3）显示范围：十进制数0～19999
（4）测量分辨率：0.1mV（2V档）
（5）测量误差：≤±0.05％±5个字
（6）具有自动校零功能
（7）具有自动量程转换功能
（8）其他
信号发生器（H题）
【高职高专组】
一、任务
设计并制作一台信号发生器，使之能产生正弦波、方波和三角波信号，其系统框图如图1所示。
信号发生 参数调整 稳压电源 信号输出 输出信号
图1 信号发生器系统框图
二、要求 1．基本要求
（1）信号发生器能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形；
（2）输出信号频率在100Hz～100kHz范围内可调, 输出信号频率稳定度优于10-3；
（3）在1kW负载条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0～5V范围内可调；
（4）输出信号波形无明显失真；
（5）自制稳压电源。 2．发挥部分
（1）将输出信号频率范围扩展为10Hz～1MHz，输出信号频率可分段调节：在10Hz～1kHz范围内步进间隔为10Hz；在1kHz～1MHz范围内步进间隔为1kHz。输出信号频率值可通过键盘进行设置；
（2）在50W负载条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0～5V范围内可调，调节步进间隔为0.1V，输出信号的电压值可通过键盘进行设置；
（3）可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值；
（4）其他。
可控放大器（I题）
【高职高专组】
一、任务
设计并制作一个可控放大器，其组成框图如图1所示。放大器的增益可设置；低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器的通带、截止频率等参数可设置。
图1可控放大器组成框图
二、要求
1．基本要求
（1）放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为40dB，通频带为100Hz～40kHz，放大器输出电压无明显失真。
（2）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB,RL=1kW。
（3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1kW。
（4）截止频率的误差不大于10%。
（5）有设置参数显示功能。 2、发挥部分
（1）放大器电压增益为60dB，输入正弦信号电压振幅为10mV，增益10dB步进可调，通频带为100Hz～100kHz。
（2）制作一个带通滤波器，中心频率50kHz，通频带10kHz，在40kHz和60kHz频率处，要求放大器与带通滤波器的总电压增益不大于45dB。
（3）上述带通滤波器中心频率可设置，设置范围40kHz～60kHz，步进为2kHz。
（4）电压增益、截止频率误差均不大于5%。
（5）其他。
电动车跷跷板（J题）
【高职高专组】
一、任务
设计并制作一个电动车跷跷板，要求跷跷板起始端一侧装有可移动的配重物体，配重物XXXXX置可调范围不小于400mm。电动车从起始端出发，按要求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。
图1起始状态示意图
图2平衡状态示意图
二、要求 1．基本要求
（1）先将跷跷板固定为水平状态，电动车从起始端A位置出发，行驶跷跷板的全程(全程的含义：电动车从起始端A出发至车头到达跷跷板顶端B位置)。停止5秒后，电动车再从跷跷板的B端倒退回至跷跷板的起始端A，电动车能分别显示前进和倒退所用的时间。前进行驶在1分钟内、倒退行驶在1.5分钟内完成。
（2）跷跷板处在图1所示的状态下（配重物XXXXX置不限制），电动车从起始端A出发，行驶跷跷板的全程。停止5秒后，电动车再从跷跷板的B端倒退回至跷跷板的起始端A，电动车能分别显示前进和倒退所用的时间。前进行驶在1.5分钟内、倒退行驶在2分钟内完成。
2．发挥部分
（1）由参赛队员将配重物体设定在可移动范围中的某位置，电动车从起始端A出发，当跷跷板达到平衡时，保持时间不小于5秒，同时发出声光提示，电动车显示所用的时间。全过程要求在2分钟内完成。
（2）在可移动范围内任意设定配重物体的位置（由测试人员指定），电动车从起始端A出发，当跷跷板达到平衡时，保持时间不小于5秒，同时发出声光提示，电动车显示所用的时间。全过程要求在2分钟内完成。
（3）其他。
2005年
正弦信号发生器（A题）
一、任务
设计制作一个正弦信号发生器。
二、要求
1、基本要求
（1）正弦波输出频率范围：1kHz～10MHz； （2）具有频率设置功能，频率步进：100Hz； （3）输出信号频率稳定度：优于10-4；
（4）输出电压幅度：在50负载电阻上的电压峰-峰值Vopp≥1V；
（5）失真度：用示波器观察时无明显失真。 2、发挥部分
在完成基本要求任务的基础上，增加如下功能：
（1）增加输出电压幅度：在频率范围内50负载电阻上正弦信号输出电压
的峰-峰值Vopp=6V±1V；
（2）产生模拟幅度调制(AM)信号：在1MHz~10MHz范围内调制度ma可
在10%～100%之间程控调节，步进量10%，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；
（3）产生模拟频率调制(FM)信号：在100kHz~10MHz频率范围内产生
10kHz最大频偏，且最大频偏可分为5kHz/10kHz二级程控调节，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；
（4）产生二进制PSK、ASK信号：在100kHz固定频率载波进行二进制键
控，二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号自行产生；
集成运放参数测试仪（B题）
一、任务
设计并制作一台能测试通用型集成运算放大器参数的测试仪，示意图如图1所示。
键盘与显示控制电路运放参数测试电路被测运放信号源
图1
二、要求
1、基本要求
（1） 能测试VIO(输入失调电压)、IIO(输入失调电流)、AVD (交流差模开环电
压增益)和KCMR (交流共模抑制比)四项基本参数，显示器最大显示数为 3999；
（2）各项被测参数的测量范围及精度如下(被测运放的工作电压为±15V)：
VIO：测量范围为0～40mV（量程为4mV和40mV），误差绝对值小
于3%读数+1个字；
IIO：测量范围为0～4μA（量程为0.4μA和4μA），误差绝对值小于
3%读数+1个字；
AVD：测量范围为 60dB～120dB，测试误差绝对值小于3dB； KCMR：测量范围为 60dB～120dB，测试误差绝对值小于3dB；
（3）测试仪中的信号源(自制)用于AVD、KCMR参数的测量，要求信号源能输
出频率为5Hz、输出电压有效值为4 V的正弦波信号，频率与电压值误差绝对值均小于1%；
（4）按照本题附录提供的符合GB3442-82的测试原理图(见图2~图4)，再制
作一组符合该标准的测试VIO、IIO、AVD 和KCMR参数的测试电路，以此测试电路的测试结果作为测试标准，对制作的运放参数测试仪进行标定。 2、发挥部分
（1）增加电压模运放BWG (单位增益带宽)参数测量功能，要求测量频率范围
为
100kHz～3.5MHz，测量时间≤10秒，频率分辨力为1kHz；
为此设计并制作一个扫频信号源，要求输出频率范围为 40kHz～4MHz，频率误差绝对值小于1%；输出电压的有效值为2V±0.2 V； （2）增加自动测量(含自动量程转换)功能。该功能启动后，能自动按VIO、IIO、
AVD 、KCMR 和BWG的顺序测量、显示并打印以上5个参数测量结果； （3）其他。
简易频谱分析仪（C题）
一、任务
采用外差原理设计并实现频谱分析仪，其参考原理框图如下图所示。
信号处理 电路 输入 显示 电路 fLfx 混频器 放大器 滤波器 检波器 Y 示 波 器 X 扫频发生器 fx fL 本机振荡器
二、要求
1、基本要求
（1）频率测量范围为10MHz~30MHz；
（2）频率分辨力为10kHz，输入信号电压有效值为20mV±5mV，输入阻抗
为50Ω；
（3）可设置中心频率和扫频宽度；
（4）借助示波器显示被测信号的频谱图，并在示波器上标出间隔为1MHz
的频标。 2、发挥部分
（1）频率测量范围扩展至1MHz~30MHz；
（2）具有识别调幅、调频和等幅波信号及测定其中心频率的功能，采用信
号发生器输出的调幅、调频和等幅波信号作为外差式频谱分析仪的输入信号，载波可选择在频率测量范围内的任意频率值，调幅波调制度ma=30%，调制信号频率为20kHz；调频波频偏为20kHz，调制信号频率为1kHz； （3）其他。
单工无线呼叫系统（D题）
一、任务
设计并制作一个单工无线呼叫系统，实现主站至从站间的单工语音及数据传输业务。
二、要求
1、基本要求
（1）设计并制作一个主站，传送一路语音信号，其发射频率在
30MHz~40MHz之间自行选择，发射峰值功率不大于20mW(50假负载电阻上测定)，射频信号带宽及调制方式自定，主站传送信号的输入采用话筒和线路输入两种方式； （2）设计并制作一个从站，其接收频率与主站相对应，从站必须采用电池
组供电，用耳机收听语音信号； （3）当传送信号为300Hz~3400Hz的正弦波时，去掉收、发天线，用一个
功率衰减20dB左右的衰减器连接主、从站天线端子，通过示波器观察从站耳机两端的接收波形，波形应无明显失真； （4）主、从站室内通信距离不小于5米，题目中的通信距离是指主、从站
两设备(含天线)间的最近距离； （5）主、从站收发天线采用拉杆天线或导线，长度小于等于1米。 2、发挥部分
（1）从站数量扩展至8个(实际制作1个从站)，构成一点对多点的单工无
线呼叫系统。要求从站号码可任意改变，主站具有拨号选呼和群呼功能； （2）增加英文短信的数据传输业务，实现主站英文短信的输入发送和从站英文短信的接收显示功能； （3）当发射峰值功率不大于20mW时，尽可能地加大主、从站间的通信距
离。 （4）其他。
三、评分标准
项 目 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。 实际制作完成情况 完成第（1）项 发挥部分 完成第（2）项 完成第（3）项 其他 满分 50 50 15 15 15 5 基本要求 四、说明
1、主站需留出末级功率放大器发射功率的测量端，用于接入50假负载电
阻，以测试发射功率； 2、为测试方便，作品中使用的衰减器（可以自制），应与作品一起封装上交。
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）的板上运动。 在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。物体的形状不限，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的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点, 示意图如下。
15cm80cm15cm
15cm100cm15cm原点100°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的范围内作自行设定的运动，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的圆周运动，限300秒内完
成；
（4）物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定的一个坐标点(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的坐标；
（2）控制物体沿板上标出的任意曲线运动(见示意图)，曲线在测试时现场标
出，线宽1.5cm～1.8cm，总长度约50cm，颜色为黑色；曲线的前一部分是连续的，长约30cm；后一部分是两段总长约20cm的间断线段，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。
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。
显示器 键盘 控制器 电 源 电流源 负载 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％+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
（1）输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA；
（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； （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％+1 mA； （4）纹波电流≤0.2mA； （5）其他。
三相正弦波变频电源（G题）
一、任务
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)。变频电源框图如下图所示。
220VAC隔离变压器整流逆变三相负载
控制器二、要求
1、基本要求
（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
（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%；
（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%；
（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%； （4）其他。
第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛题目
电压控制LC振荡器（A题）
一、任务
设计并制作一个电压控制LC振荡器。
二、要求
1、基本要求
（1）振荡器输出为正弦波，波形无明显失真。 （2）输出频率范围：15MHz～35MHz。 （3）输出频率稳定度：优于10-3。 （4）输出电压峰-峰值：Vp-p=1V±0.1V。
（5）实时测量并显示振荡器输出电压峰-峰值，精度优于10％。 （6）可实现输出频率步进，步进间隔为1MHz100kHz。 2、发挥部分
（1）进一步扩大输出频率范围。
（2）采用锁相环进一步提高输出频率稳定度，输出频率步进间隔为100kHz。 （3）实时测量并显示振荡器的输出频率。
（4）制作一个功率放大器，放大LC振荡器输出的30MHz正弦信号，限定使用E=12V
的单直流电源为功率放大器供电，要求在50Ω纯电阻负载上的输出功率≥20mW，尽可能提高功率放大器的效率。 （5）功率放大器负载改为50Ω电阻与20pF电容串联，在此条件下50Ω电阻上的输出
功率≥20mW，尽可能提高放大器效率。 （6）其它。
三、评分标准
项 目 满分
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基本要求 件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。 实际制作完成情况 完成第（1）项 完成第（2）项 发挥部分 完成第（3）项 完成第（4）项 完成第（5）项 其它
50 50 5 15 5 10 10 5 四、说明
1、需留出末级功率放大器电源电流IC0(或ID0)的测量端，用于测试功率放大器的效率。
宽带放大器（B题）
一、任务
设计并制作一个宽带放大器。
二、要求
1、基本要求
（1）输入阻抗≥1kΩ；单端输入，单端输出；放大器负载电阻
。
（2）3dB通频带10kHz～6MHz，在20kHz～5MHz频带内增益起伏≤1dB。 （3）最大增益≥40dB，增益调节范围10dB～40dB（增益值6级可调，步进间隔6dB，
增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB），需显示预置增益值。 （4）最大输出电压有效值≥3V，数字显示输出正弦电压有效值。 （5）自制放大器所需的稳压电源。 2、发挥部分
（1）最大输出电压有效值≥6V。
（2）最大增益≥58dB (3dB通频带10kHz～6MHz，在20kHz～5MHz频带内增益起伏
≤1dB)，增益调节范围10dB～58dB（增益值9级可调，步进间隔6dB，增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB），需显示预置增益值。 （3）增加自动增益控制（AGC）功能，AGC范围≥20dB，在AGC稳定范围内输出电压有效值应稳定在 4.5V≤Vo≤5.5V内（详见说明4）。 （4）输出噪声电压峰-峰值VoN ≤0.5V。
（5）进一步扩展通频带、提高增益、提高输出电压幅度、扩大AGC范围、减小增益调节步进间隔。 （6）其它。
三、评分标准
项目 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。 实际完成情况 完成第（1）项 完成第（2）项 发挥部分 完成第（3）项 完成第（4）项 完成第（5）项 其它 满分 基本要求 50 50 10 12 7 2 16 3 四、说明
1、基本要求部分第（3）项和发挥部分第（2）项的增益步进级数对照表如下： 增益步进级数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 预置增益值（dB） 10 16 22 28 34 40 46 52 58 2、发挥部分第（4）项的测试条件为：输入交流短路，增益为58dB。 3、宽带放大器幅频特性测试框图如下图所示：
4、AGC电路常用在接收机的中频或视频放大器中，其作用是当输入信号较强时，使放大器增益自动降低；当信号较弱时，又使其增益自动增高，从而保证在AGC作用范围内输出电压的均匀性，故AGC电路实质是一个负反馈电路。 发挥部分第（4）项中涉及到的AGC功能的放大器的折线化传输特性示意图如下所示；本题定义：AGC范围=（dB）；要求输出电
压有效值稳定在4.5V≤Vo≤5.5V范围内，即VoL≥4.5V、VoH≤5.5V。
低频数字式相位测量仪（C题）
一、任务
设计并制作一个低频相位测量系统，包括相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三部分，示意图如下：
要求
1、基本要求
（1）设计并制作一个相位测量仪（参见图1）
a．频率范围：20Hz～20kHz。 b．相位测量仪的输入阻抗≥100k
。
c．允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V～5V范围内变化。 d．相位测量绝对误差≤2°。 e．具有频率测量及数字显示功能。
f． 相位差数字显示：相位读数为0o~359.9o，分辨力为0.1°。 （2）参考图2制作一个移相网络
a．输入信号频率：100Hz、1kHz、10kHz。 b．连续相移范围：－45°～＋45°。
二、
c．A＇、B＇输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～5V范围内变化。
2．发挥部分
（1）设计并制作一个数字式移相信号发生器（图3），用以产生相位测量仪所需的输入正弦信号，要求：
a．频率范围：20Hz～20kHz，频率步进为20Hz，输出频率可预置。 b．A、B输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～5V范围内变化。 c．相位差范围为0～359°，相位差步进为1°，相位差值可预置。 d．数字显示预置的频率、相位差值。
（2）在保持相位测量仪测量误差和频率范围不变的条件下，扩展相位测量仪输入正弦
电压峰-峰值至0.3V～5V范围。 （3）用数字移相信号发生器校验相位测量仪，自选几个频点、相位差值和不同幅度进
行校验。 （4）其它。
三、评分标准
项 目 满分 设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图测试方法与仪器，基本要求 及有关设计文件，测试数据及测试结果分析。 实际制作完成情况 完成第（1）项 发挥部分 完成第（2）项 完成第（3）项 其它 50 50 22 6 12 10 四、说明
1、移相网络的器件和元件参数自行选择，也可以自行设计不同于图2的移相网络。 2、基本要求（2）项中，当输入信号频率不同时，允许切换移相网络中的元件。 3、相位测量仪和数字移相信号发生器互相独立，不允许共用控制与显示电路。
简易逻辑分析仪（D题）
一、任务
设计并制作一个8路数字信号发生器与简易逻辑分析仪，其结构框图如图1所示：
二、要求
1、基本要求
（1）制作数字信号发生器
能产生8路可预置的循环移位逻辑信号序列，输出信号为TTL电平，序列时钟频率为100Hz，并能够重复输出。逻辑信号序列示例如图2所示。
（2）制作简易逻辑分析仪
a．具有采集8路逻辑信号的功能，并可设置单级触发字。信号采集的触发条件为
各路被测信号电平与触发字所设定的逻辑状态相同。在满足触发条件时，能对被测信号进行一次采集、存储。 b．能利用模拟示波器清晰稳定地显示所采集到的8路信号波形，并显示触发点位置。
c．8位输入电路的输入阻抗大于50kΩ，其逻辑信号门限电压可在0.25~4V范围
内按16级变化，以适应各种输入信号的逻辑电平。 d．每通道的存储深度为20bit。
图2 重复输出循环移位逻辑序列00000101
2．发挥部分
（1）能在示波器上显示可移动的时间标志线，并采用LED或其它方式显示时间标志
线所对应时刻的8路输入信号逻辑状态。 （2）简易逻辑分析仪应具备3级逻辑状态分析触发功能，即当连续依次捕捉到设定的
3个触发字时，开始对被测信号进行一次采集、存储与显示，并显示触发点位置。3级触发字可任意设定（例如：在8路信号中指定连续依次捕捉到两路信号11、01、00作为三级触发状态字）。 （3）触发位置可调（即可选择显示触发前、后所保存的逻辑状态字数）。 （4）其它（如增加存储深度后分页显示等）。
三、评分标准
项目 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 完成第（1）项 完成第（2）项
满分 50 50 18 18 基本要求 实际制作完成情况
发挥部分 完成第（3）项 其它 5 9 四、说明
1、系统结构框图中的跳接线必须采取可灵活改变的接插方式。 2、数字信号的采集时钟可采用来自数字信号发生器的时钟脉冲clock。 3、测试开始后，参赛者不能对示波器进行任何调整操作。
4、题中涉及的“字”均为多位逻辑状态。如图2中纵向第一个字为一个8位逻辑状态字（00000101），而发挥部分中的3级触发字为2位逻辑状态。
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
设的白纸下沿引导线埋有1~3块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。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”检测到的薄铁片数目。 （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的正方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。 （3）电动车在光源的引导下，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）至起跑线间的距
离。 （2）电动车进入停车区域后，能进一步准确驶入车库中，要求电动车的车身完全进入车
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
项 目 满分 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，测试方法基本要求 与仪器，测试数据及测试结果分析 实际完成情况 完成第（1）项 发挥部分 完成第（2）项 完成第（3）项 其它 50 50 15 17 8 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0.5～1.0mm。
2、跑道边线宽度5cm，引导线宽度2cm，可以涂墨或粘黑色胶带。示意图中的虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上。 3、障碍物1、2可由包有白纸的砖组成，其长、宽、高约为50cm 障碍物分别放置在障碍区两侧的任意位置。
12cm
6cm，两个
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）的限制为：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的中心点位置，即横向与纵向两条中心线的交点。
液体点滴速度监控装置（F题）
一、任务
设计并制作一个液体点滴速度监测与控制装置，示意图如右图所示。
二、要求
1、基本要求
（1）在滴斗处检测点滴速度，并制作一个数
显装置，能动态显示点滴速度（滴/分）。 （2）通过改变h2控制点滴速度，如右图所示；也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其它方式来控制点滴速度。点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为20~150(滴/分)，控制误差范围为设定值 10% 1滴。 （3）调整时间≤3分钟（从改变设定值起到
点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。 （4）当h1降到警戒值（2~3cm）时，能发出报警信号。 2、发挥部分
设计并制作一个由主站控制16个从站的有线监控系统。16个从站中，只有一个从站是按基本要求制作
的一套点滴速度监控装置，其它从站为模拟从站 (仅要求制作一个模拟从站)。
（1）主站功能：
a．具有定点和巡回检测两种方式。
b．可显示从站传输过来的从站号和点滴速度。
c．在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的点滴速
度。 d．收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相应的从站号；可用手动方式
解除报警状态。 （2）从站功能：
a．能输出从站号、点滴速度和报警信号；从站号和点滴速度可以任意设定。 b．接收主站设定的点滴速度信息并显示。 c．对异常情况进行报警。
（3）主站和从站间的通信方式不限，通信协议自定，但应尽量减少信号传输线的数量。 （4）其它。
三、评分标准
项 目 满分 设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图基本要求 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。 实际制作完成情况 完成第（1）项 发挥部分 完成第（2）项 完成第（3）项 其它 50 50 22 13 5 10 四、说明
1、控制电机类型不限，其安装位置及安装方式自定。
2、储液瓶用医用250毫升注射液玻璃瓶（瓶中为无色透明液体）。 3、受液瓶用1.25升的饮料瓶。
4、点滴器采用针柄颜色为深蓝色的医用一次性输液器（滴管滴出20点蒸馏水相当于
1ml±0.1ml）。 5、赛区测试时，仅提供医用移动式点滴支架，其高度约1.8m，也可自带支架；测试所需其它设备自备。 6、滴速夹在测试开始后不允许调节。
7、发挥部分第（2）项从站功能中，c中的“异常情况”自行确定。
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