南京邮电大学电子设计模拟竞赛试题.doc

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1、2013年南京邮电大学电子设计竞赛暨全国大学生电子设计竞赛模拟赛试题 参赛注意事项（1）2013年8月5日12:30竞赛正式开始。（2）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本科学生。（3）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。（4）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。（5）2013年8月9日20:30竞赛结束，上交设计报告、自行保成制作实物，等待测试。简易信号跟踪监测仪（A题）一、任务 设计一个以12864LCD为显示屏为波形和参数显示装置的简易信号跟踪监测仪。其

2、设计原理框图见如下图1。 输入信号为幅度可变的函数信号，在一定的频率范围内连续变化或随机出现（频率跳变），跟踪将以最快速的速度跟踪并捕捉到信号（锁定），用参数和图形的方式显示信号特性。参数包括信号频率、幅度（峰值）、信号类型（注1）、跟踪时间（从启动跟踪到显示波形和参数）。l 技术要求（1）基本要求1）信号频率范围：100KHz1MHz，最小步进1KHz，可设定。2）信号输出幅度：100mV2Vrms(5.6Vp-p)，误差5%。3）信号跟踪时间：200ms20S（手动和自动跟踪）。4）显示信号的参数。5）显示被测信号的时域波形。（注1）（2）发挥要求6）信号频率范围：100KHz10MHz，

3、最小步进100Hz，可设定。7）信号输出幅度：10mV2Vrms(5.6Vp-p)，误差5%。8）信号跟踪时间：200ms20S（手动和自动跟踪）。9）显示信号的参数。10）显示被测信号的时域波形。（注1）11）参数和波形迭加显示。注1：信号类型即显示被测信号的时域波形，需将输入信号直接接入AGC放大器（在信号输入端增加一个信号开关），需要考虑信号频率和AD变换器的转换速度之间的关系。 2：图中变频并不限制为一次变频，须根据实际方案考虑。 3：图中低通滤波器也可采用带通实现，中心频率不限，带宽小于100KHz。二、说明信号源为函数信号发生器可以产生的信号。信号的手动跟踪是指信号源先随机设定好一

4、个信号后，用按键启动搜索，直到显示正确的参数或波形。自动跟踪是指在已跟踪到一个信号的情况下，改变信号源频率，仪器会自动跟踪到这个频率，并显示新的参数和波形。迭加显示是指在屏幕上同时显示波形和参数。图中A，B，C，D，E点需要设置易于测量的测试点。评分标准设计报告项 目主要内容分数系统方案比较与选择方案描述5理论分析与计算显示方案描述参数计算方法设计自动量程方法设计15电路与程序设计电路设计程序设计10测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果分析12设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构图表的规范性8总分50基本要求完成（1）项10完成（2）项10完成（3）项10完成（4）

5、项10完成（5）项10总分50发挥要求完成第（6）项10完成第（7）项10完成第（8）项5完成第（9）项5完成第（10）项10完成第（11）项10总分50高效LEI）驱动LED电路(B题）一、任务 设计制作一个高效IED驱动电路，驱动一个由5只白光IED（现场统一提供）串联组成的发光装置，要求点亮的IED无明显闪烁。整体电路必须采用3. 3V单路直流稳压电源供电，不得采用额外供电方式。限定采用TI公司TPS61040作为DC-DC变换器核心芯片。整个电路供电电源采用下图1方式。二、要求 (1)开关S1初始为接通状态，可对电容C充电至3. 3V.用单片机控制LED 发光管亮度。流过LED的平均电

6、流通过按键控制。上电初始值为1mA, 变化范围为1mA-22mA可循环，步进为3mA，控制精度为士0. 2mA，并尽 量提高控制精度。 (2)开关S1断开后，电路由电容C供电。控制LED 驱动电路，在保证LED 串上电流不小于0.5mA的前提下，尽可能延长对LED的供电时间。电路 中不得采用容量大于4.7uF的其他电容。 (3)用单片机检测流过LED串的电流。在(1)、(2)中当流过 LED串的电 流在1mA-0.5mA之间时，单片机开发板上的LED指示灯熄灭：当流过 LED串的电流大于1mA或小于0.5mA时，点亮LED指示。(4)其他。四、说明（1）可以利用单片机内置PWM或外接DAC控制

7、DC-DC变换器调节LED串的 电流（2）测试时，使用测试专用电容C及IED串 (3）需按图中要求，电流表串接在LED电路中；电容C及LED串须留有接 线柱，便于测试时更换测试专用LED及电容器C. (4) 测试过程中，除了更换电容和LED串及按键外，不能更改硬件与接线。X-Y信号产生与图形显示（C题）一、任务 设计制作一个 X-Y信号产生与图形显示装置，示意图如图1所示。图中示波器工作在X-Y方式；外加正弦信号的频率为1MHz左右，电压峰峰值为2V。二、要求 (1）设计并制作一组移相分别为0、45 、90 、I80 的移相电路，完 成对外加正弦信号的移相，作为Y轴信号。要求移相电路的增益为1

8、， 增益误差不大于5%。移相误差不大于5 。 (2) 直接使用外加信号作为X轴信号（见图1的A信号），示波器显示的 X-Y图形正确。 (3) 设计并制作一个2分频电路，完成对外加正弦信号的2分频，作为X 轴信号（见图l的B信号）。要求分频输出为正弦信号，电压峰峰值 为2V，波形无明显失真; 示波器显示的X-Y图形正确。 (4) 设计并制作一个单位增益的程控移相电路，要求移相范围为0-45 ： 移相的步进不大于15 ，移相误差不大于5 ，增益误差不大于5%。 相移值可以通过MSP430进行设置。 (5) 利用要求(1）中的移相电路组和要求(4)中的程控移相电路，组合 成一个移相范围为0-180

9、的移相电路，相移值可以通过MSP430进 行设置，移相的步进不大于15 ，移相误差不大于5 ，并能结合A 和B两种X轴信号，在示波器上显示对应的X-Y图形，要求X-Y图 形显示正确。（6） 能在MSP430的控制下完成0-180的自动循环移相，并能结合A 和B两种X轴信号，在示波器上动态地显示X-Y图形。要求X-Y图 形显示正确，循环移相周期大约为15秒。(7) 其他。四、说朋 （1）题目要求（1）中的0 、45 、90 、180 四个移相电路是独立的， 它们可以单独使用，也可以串联使用。 (2) 题目要求(4)中的程控移相电路可采用变容二极管。若采用变容二极 管方案，可通过DAC产生的电压来

10、改变其电容值，实现程控移相。 (3) 题目要求(5)中的0-180, 程控移相可采用如下方案： 0-45 的移相可以直接由要求(4)中的程控移相电路产生： 45-90 的移相可由要求（1）中的45 移相电路与要求(4)中的程 控移相电路串联产生.; 135-180 的移相可由要求（1）中的45 移相电路、90 移相电路 与要求(4)中的程控移相电路串联产生。(4) 题目要求(l)中移相电路组和要求(4)中的程控移相电路，都需要 提供测试端口。(5) 本题目的X-Y图形就是李沙育(Lissajous)图形的多种扩展。比如， 假设X轴信号和Y轴信号分别为0.5MHz和lMHz的正弦信号，信号 电压

11、峰峰值相等，在起始时刻相位相同，对应的X-Y图形，也就是 Lissajous图形，如图2所示。 （6）用相同方法可以做个3分频系统测试，会有意想不到的收获。 移动手机信号放大器（D题）一、任务 设计制作一个移动GSM 手机信号放大器，示意图如图1所示。图中通过振子天线接收外部移动信号，通过电缆连接双向信号放大器，用于提高手机的信号接收能力。二、要求 (1）设计GSM900MHz频段，下行935MHz-960MHz基站发移动台收，上行890MHz-915MHz 移动台发基站收。 (2) 外接天线与放大器间距离大于3米，同轴电缆。放大器增益大于20dB。 （3）上下行信号隔离度大于20dB.图1

12、放大器逻辑框图 四、说明 （1）测试手机可以放在金属屏蔽盒子内测试，或用手机寻找实际弱信号场地测试。 （2）可以采用仪器测试放大器的增益和频率范围。RFID读卡器（E题）一、任务 设计制作一个RFID读卡器，能读写普通射频卡（13.56MHz）的序列号，示意图如图1所示。收发器不能使用专用的读写芯片。二、要求 (1）设计和制作RFID天线和无线收发器，频率13.56MHz。传输能量给射频卡，并得到应答信号 (2) 设计满足ISO14443的信息收发，正确读出卡内数据。 （3）进一步提高读写距离大于1厘米。四、说明（1）不能使用专用读芯片或模块（2）射频卡类型不限，只要能读出数据，可以用现成的读

13、卡器测试。悬挂运动控制系统（F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80cm100cm。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。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80cm100cm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

14、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1.5cm1.8cm，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。三、评分标准项目满分基本要求设计与总结

15、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)项中连续线段运动14完成第(2)项中断续线段运动16其他10四、说明1、物体的运动轨迹以画笔画出的痕迹为准，应尽量使物体运动轨迹与预期轨迹吻合，同时尽量缩短运动时间；2、若在某项测试中运动超过限定的时间，该项目不得分；3、运动轨迹与预期轨迹之间的偏差超过4cm时，该项目不得分；4、在基本要求(3)、(4)和发挥部分(2)中，物体开始运动前，允许手动将物体定位；开始运动后，不能再人为干预物体运动；5、竞赛结束时，测试用板(板上含空

16、白坐标纸) 测试时自带。简易智能电动车（G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13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

17、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 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 5

18、0 实际完成情况 50 发挥部分 完成第（1）项 15 完成第（2）项 17 完成第（3）项 8 其它 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0.51.0mm。 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 12cm 6cm，两个障碍物分别放置在障碍区两侧的任意位置。 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

19、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（H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20150(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

20、（23cm）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

21、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 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 其它 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1ml0.1ml）。 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。