2004年湖北省大学生电子设计竞赛试题

12004年湖北省大学生电子设计竞赛试题竞赛举办时间：2004年8月26日8:00～8月29日20:00其他竞赛规则与全国竞赛规则一致【仅供参考】简易发射机电路(A题)一、任务设计并制作一简易发射机电路。示意图如图1所示。图1简易发射机电路示意图二、要求1、基本要求（1）采用锁相等技术设计并制作调幅信号源（调制信号外加，其频率为100kHz）。a．输出波形（载波、包络）无明显失真；b．载波频率：15MHz；c．载波频率准确度：1×10-5；d．载波频率稳定度：1×10-5；e．已调波输出电压幅度：VP-P=1V±0.1V；f．调制系数：mA=30%。（2）采用功率合成技术设计并制作15MHz高效高频功率放大器。a．输出波形对称且无明显失真；b．－3dB带宽：500kHz±50kHz；c．输出功率：在单电源12V时，50负载电阻上的输出功率≥40mW；d．功率放大器的效率：≥50%。2、发挥部分（1）提高功率放大器的输出功率和效率：50纯阻负载时输出功率≥60mW，效率≥60%。（2）在不改变参数条件下，负载为容性负载（50纯阻，串联47pF电容）时，其纯阻上的功率≥60mW，效率≥60%。（3）实时数字显示功率放大器的输出功率和效率。（4）其它。调幅信号源高效高频功率放大器输出2三、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、测试数据与测试结果的分析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10完成第（3）项20完成第（4）项5四、说明1、用小功率管和传输线变压器实现高频功率合成。2、功率管集电极与直流电源间，应有便于测量直流电流的测试点。3、纯阻负载和容性负载用跳线K转换，其示意图如图2所示。图2纯阻负载和容性负载用跳线K转换示意图TESTKCR3简易心电图仪（B题）一、任务设计制作一个简易心电图仪，可测量人体心电信号并在示波器上显示出来，示意图如下：LARARLLL心电信号放大器通用示波器稳压电源～220V导联电极说明：RA：右臂；LA：左臂；LL：左腿；RL：右腿。第一路心电信号，即标准I导联的电极接法：RA接放大器反相输入端（－），LA接放大器同相输入端（＋），RL作为参考电极，接心电放大器参考点。第二路心电信号，即标准II导联的电极接法：RA接放大器反相输入端（－），LL接放大器同相输入端（＋），RL作为参考电极，接心电放大器参考点。RA、LA、LL和RL的皮肤接触电极分别通过1.5m长的屏蔽导联线与心电信号放大器连接。二、要求1、基本要求（1）制作一路心电信号放大器，技术指标如下：a．电压放大倍数：1000，误差：5％；b．－3dB低频截止频率：0.05Hz（可不测试，由电路设计予以保证）；c．－3dB高频截止频率：100Hz，误差：10Hz；d．频带内响应波动：在3dB之内；e．共模抑制比：60dB（含1.5m长的屏蔽导联线，共模输入电压范围：7.5V）；f．差模输入电阻：5MΩ（可不测试，由电路设计予以保证）；g．输出电压动态范围：大于10V。（2）按标准I导联的接法对一位参赛队员进行实际心电图测量。a．能在示波器屏幕上较清晰地显示心电波形。心电波形大致如下图所示：4b．实际测试心电时，放大器的等效输入噪声（包括50Hz干扰）：400μV（峰-峰值）。（3）设计并制作心电放大器所用的直流稳压电源：直流稳压电源输出交流噪声：3mV（峰-峰值，在对放大器供电条件下测试）。2．发挥部分（1）扩展为两路相同的心电放大器，可同时测量和显示标准I导联和标准II导联两路心电图，并且能达到基本要求（2）的效果。（2）具有存储、回放已测心电图的功能。（3）将心电信号放大器－3dB高频截止频率扩展到500Hz，并且能达到基本要求（2）的效果。（4）将心电信号放大器共模抑制比提高到80dB以上（含1.5m长的屏蔽导联线）。（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12完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项8其它10四、说明：对人体心电信号进行实测时应注意的事项：1.可用20mm×20mm薄铜皮作为皮肤接触电极。2.用带有尼龙拉扣的布带或普通布带将电极分别捆绑在四肢相应位置，如示意图所示。3.测量心电图前，应使用酒精棉球仔细将与电极接触部位的皮肤擦净，然后再捆绑电极。为减小电极与皮肤间的接触电阻，最好在电极下滴1－2滴5％的盐水，或用5％盐水浸过的棉球垫在电极与皮肤之间。4.被测人员应静卧，以避免测量基线大幅度漂移，降低噪声。5简易综合测试仪（C题）一、任务设计并制作一个简易综合测试仪，包括电平(电压)表、电平振荡器等部分，示意图如下：微控制器系统(含键盘)电平(电压)测试电路数字显示电平振荡电路数字显示稳压电源输入输出二、要求1、基本要求（1）电平（电压）表a．被测信号频率范围：20Hz～100kHz。b．电平测量显示范围：-57.8dB～+20.0dB（可分多量程）。c．电平测量误差：±0.3dB。d．电压测量显示范围：.001V～9.99V（可分多量程）。e．电压测量误差：±(3%读数+2个字)f．输入阻抗：分600、高阻(≥5M)两档(可不测试，在电路设计中予以保证)。g．具有自动零点调节功能和自动量程转换功能。（2）电平振荡器a．输出频率范围：20Hz～100kHz。频率步进值可预置，视不同的频率范围步进值可分别预置为10Hz，100Hz，1kHz，10kHz。b．输出频率误差：±0.1%。c．输出电平范围：-30dB～+20dB，步进值为10dB（共六种输出电平）。d．输出电平误差：±0.3dB。e．输出阻抗：600。f．输出信号波形无明显失真。（3）自制稳压电源。（4）整机消耗功率≤8W。62．发挥部分（1）将电平（电压）表被测信号的频率范围扩展至1MHz，电平振荡器输出的频率范围也扩展至1MHz，其它要求不变。（2）具有幅频特性测试功能，能在预置的频率范围内自动步进测量，要求逐点显示频率值和对应的电压值，扫描速度≥10点/分钟，频率步进值可预置。（3）具有存储回放功能，扫描结束后能调出各个测量频率点的信号电压值，存储点不低于20个。（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13完成第（3）项5完成第（4）项10四、说明1、电平是以基准量0.775V(正弦有效值)作为零电平(0dB)，则任意电压xU的电平定义为：)(775.0)(lg20VVULxV(dB)2、要求电平表的数字显示为3位，电平振荡器的频率数字显示不少于4位，并要求小数点和单位自动指示。3、测试之前，允许对仪器的精度调整一次。4、测试整机消耗功率时，应在整流滤波电路和稳压电路之间测量电压和电流。7电梯控制模型（D题）一、任务设计并制作一个电梯控制模型。示意图如图1所示。二、要求：1、基本要求：（1）当某层有呼叫并有呼叫信号显示时，桥厢模型作相应的运动，并准确平层，平层的位置误差10mm。要求平均每层运行时间不超过5秒，平层结束时给出提示信号。（2）当有多层呼叫时，桥厢模型将按说明中的电梯模型运行规则作相应的运动，并依次在呼叫的楼层停留5秒。（3）能自动记录、显示桥厢模型当前到达的楼层编号。（4）要求桥厢模型在加载400克的条件下，从1层到5层和从5层到1层的往返时间相等，单程时间不超过12秒，往、返时间之差不大于1秒，并自动记录、显示运行时间。2、发挥部分：（1）要求桥厢模型能够加载0～500克的重物，显示并存储该物体的重量，显示分辨率为1克，误差：±3%。（2）桥厢模型的额定负荷可以预置，当加载的物体超过预置值时，将发出超重报警信号。（3）增设模拟桥厢内表示乘客欲到达层数的按钮，桥厢模型将按照电梯模型运行规则作相应的运动。（4）其它。J2BCAD345FGEHDJ1M图1电梯控制模型图1中：电梯间竖井模型部分可由有机玻璃粘成无上盖板的六面体ABCDEFGH，高度AE为1.2m；电梯桥厢模型J通过滑轮悬挂并由电动机M牵引，可在电梯间竖井模型的空间内上下运动。该电梯间竖井模型每隔20cm自下向上分成5层，其楼层编号如图1所示。8二、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20完成第（2）项5完成第（3）项15完成第（4）项10三、说明1、控制电机类型不限，其安装位置及安装方式自定。2、电梯竖井间部分也可简化，由一垂直平面代替，如图2所示。3、平层的要求是以桥厢模型J的底平面（或自定标志）与表示楼层的标志线平齐。4、要求平层过程中桥厢模型J移动方向保持不变。5、关于电梯模型运行规则的说明：(1)电梯有两种类型的按钮：第一种为各楼层上的“向上”、“向下”按钮；第二种为电梯桥厢内表示要到达楼层编号的数字按钮。实际制作时，按钮的安装位置不作任何限制。(2)各按钮呼叫时应有指示灯显示，电梯响应该按钮的呼叫后，其指示灯应自动熄灭。(3)电梯运行时响应按钮的优先顺序如下：①方向优先：电梯按某方向运行时，优先响应该运行方向的按钮；②距离优先：同一方向有多个按钮呼叫时，优先响应最近的楼层。AJ2345B1MJ图2简化电梯控制模型