全国大学生电子设计竞赛试题

系统训练试题波形发生器（A题）一、任务设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形。示意图如下：二、要求1．基本要求（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。（2）用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。（3）具有波形存储功能。（4）输出波形的频率范围为100Hz～20kHz（非正弦波频率按10次谐波计算）；重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz。（5）输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整。（6）具有显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度的功能。2．发挥部分（1）输出波形频率范围扩展至100Hz～200kHz。（2）用键盘或其他输入装置产生任意波形。（3）增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3%（负载电阻变化范围：100Ω～∞）。（4）具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置。（5）可产生单次或多次（1000次以下）特定波形（如产生1个半周期三角波输出）。（6）其它（如增加频谱分析、失真度分析、频率扩展200kHz、扫频输出等功能）。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10完成第（4）项5完成第（5）项5完成第（6）项10简易数字存储示波器（B题）一、任务设计并制作一台用普通示波器显示被测波形的简易数字存储示波器，示意图如下：二、要求1．基本要求（1）要求仪器具有单次触发存储显示方式，即每按动一次“单次触发”键，仪器在满足触发条件时，能对被测周期信号或单次非周期信号进行一次采集与存储，然后连续显示。（2）要求仪器的输入阻抗大于100kΩ，垂直分辨率为32级/div，水平分辨率为20点/div；设示波器显示屏水平刻度为10div，垂直刻度为8div。（3）要求设置0.2s/div、0.2ms/div、20μs/div三档扫描速度，仪器的频率范围为DC～50kHz，误差≤5%。（4）要求设置0.1V/div、1V/div二档垂直灵敏度，误差≤5%。（5）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。（6）观测波形无明显失真。2．发挥部分（1）增加连续触发存储显示方式，在这种方式下，仪器能连续对信号进行采集、存储并实时显示，且具有锁存（按“锁存”键即可存储当前波形）功能。（2）增加双踪示波功能，能同时显示两路被测信号波形。（3）增加水平移动扩展显示功能，要求存储深度增加一倍，并且能通过操作“移动”键显示被存储信号波形的任一部分。（4）垂直灵敏度增加0.01V/div档，以提高仪器的垂直灵敏度，并尽力减小输入短路时的输出噪声电压。（5）其它。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15完成第（2）项8完成第（3）项5完成第（4）项10完成第（5）项12四、说明测试过程中，不能对普通示波器进行操作和调整。自动往返电动小汽车（C题）一、任务设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽车。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，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。在跑道的B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽的黑线，各段的长度如图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）。往返一次的时间应力求最短（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的测量值）。（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、评分标准项目与指标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15完成第（2）项25完成第（3）项10四、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（含在车体上附加的任何装置）外围尺寸的限制：长度≤35cm，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的交点。数据采集与传输系统（E题）一、任务设计制作一个用于8路模拟信号采集与单向传输系统。系统方框图参见图1。二、要求1．基本要求（1）被测电压为8路0～5V分别可调的直流电压。系统具有在发送端设定8路顺序循环采集与指定某一路采集的功能。（2）采用8位A/D变换器。（3）采用3dB带宽为30kHz～50kHz的带通滤波器（带外衰减优于35dB/十倍频程）作为模拟信道。（4）调制器输出的信号峰-峰值vsp-p为0～1V可变，码元速率16k波特（码元/秒）；制作一个时钟频率可变的测试码发生器（如0101…码等），用于测试传输速率。（5）在接收端具有显示功能，要求显示被测路数和被测电压值。2．发挥部分（1）设计制作一个用伪随机码形成的噪声模拟发生器，伪随机码时钟频率为96kHz，周期为127位码元，生成多项式采用。其输出峰-峰值为0～1V连续可调。（2）设计一个加法电路，将调制器输出与噪声电压相加送入模拟信道。在解调器输入端测量信号与噪声峰-峰值之比（），当其比值分别为1、3、5时，进行误码测试。测试方法：在8路顺序循环采集模式下，监视某一路的显示，检查接收数据的误码情况，监视时间为1分钟。（3）在（）=3时，尽量提高传输速率，用上述第（2）项的测试方法，检查接收数据的误码情况。（4）其它（如自制用来定量测量系统误码的简易误码率测试仪，其方框图见图2。等等）。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5完成第（2）项20完成第（3）项15完成第（4）项10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0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：二、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°。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。数字显示数字式移相信号发生器A输出B输出数字显示相位测量A输入B输入图3数字式移相信号发生器图1相位测量仪GNDU1Uo1Uo2Uo3RRCCP图2移相网络+－+－A＇输出移相输入B＇输出（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22完成第（2）项6完成第（3）项12其它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：微控制器系统8位输入电路RAM控制电路逻辑状态与波形显示跳接线8位数字信号发生器...Q0Q7Q1......图1系统结构框图二、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。Q0Q1Q7Q6Q5Q4Q3Q210ms周期80msclock图2重复输出循环移位逻辑序列000001012．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18完成第（2）项18完成第（3）项5其它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