(整理)南京邮电大学电子设计模拟竞赛试题.

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128×64LCD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）。

技术要求
（1）基本要求
1）信号频率范围：100KHz—1MHz，最小步进1KHz，可设定。

2）信号输出幅度：100mV—2Vrms(5.6Vp-p)，误差≤5%。

3）信号跟踪时间：200ms—20S（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：100KHz—10MHz，最小步进100Hz，可设定。

7）信号输出幅度：10mV—2Vrms(5.6Vp-p)，误差≤5%。

8）信号跟踪时间：200ms—20S（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
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0º、45º、90º、I80º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，
增益误差不大于5%。

移相误差不大于5º。

(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0-45º：
移相的步进不大于15º，移相误差不大于5º，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0-180º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15º，移相误差不大于5º，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0-180º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0º、45º、90º、180º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产生的电压来改变其电容值，实现程控移相。

(3) 题目要求(5)中的0-180º, 程控移相可采用如下方案：
0-45º的移相可以直接由要求(4)中的程控移相电路产生：
45-90º的移相可由要求（1）中的45º移相电路与要求(4)中的程
控移相电路串联产生….;
135-180º的移相可由要求（1）中的45º移相电路、90º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 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。

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。

三、评分标准
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
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50cm12cm
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20~150(滴/
分)，控制误差范围为设定值
10%1滴。

（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
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。