2015年全国大学生电子设计竞赛(E题)80MHz-100MHz频谱仪
2015全国大学生电子设计大赛-仪器仪表类赛题分析 名校解读
因此，需要通过论证及必要实验来确定：在20Hz～1MHz范 围内，测量误差小于2％时所允许的输入信号电压幅度范围
Hale Waihona Puke 还需要通过实验验证。 通过实验和实际测量的结果表明：当输入信号的频率不大于1MHz时，输入信 号的电压有效值在0.7V～7V范围内能保证测量误差≤±2%。
按以上步骤进行设计有助于大学生工程设计能力的培养。 但以上设计过程是设计时的一个基本思路，实际设计时，可以 根据实际情况作适当的调整。
１．几点认识
⑸ 从学习的角度，应侧重掌握以下４类仪器
基于电压测量的仪器 时间频率测量仪器 数字示波器 信号发生器
电子仪器种类繁多，但只要透彻掌握这４类仪器原理，其 他类型电子仪器的设计便不会存在大的障碍。
大学生电子设计竞赛是学科竞赛，不是纯粹意义上的产品 设计竞赛。命题时将会刻意加强与电子电路密切相关的内容， 淡化一些专业性较强的内容。
因此，电子仪器类赛题的训练一定要在基本电子电路设计 充分训练的基础上进行。否则，不仅得不到好的效果，也违背 大学生电子设计竞赛的精神。
1．几点认识
⑶ 准确理解电子仪器各项指标是做好设计的关键
则仪器的总误差将小于2.6% (＜3% )
难点：真有效值转换器的电压测量误差应小于 2%
步骤2：技术指标分析、技术指标分配、核心器件的选择
指标②、测量误差：±(3%读数+2个字)； 技术指标分析： 技术指标（误差）分配： 核心器件的选择：
根据平时积累，拟选用AD637作为真有效值转换器的核心器件； 由AD637的设计资料可知，其带宽与输入信号电压幅度有关，当幅值太大 或较小时，AD637的带宽都将变窄。例如， 8MHz at 2V RMS Input；
2015年全国大学生电子设计竞赛论文E题
80MHz~100MHz 频谱分析仪（E 题）福州大学物理与信息工程学院杨威汤鸿黄锦雄【本科组】摘要本系统的设计由锁相环、混频电路、频率测量、AD采样几部分组成。
设计采用锁相环为本振，NE602为相乘器混频，465K滤波器滤波。
输入信号与本振源相乘后，输出的信号经465K滤波器滤出465K的信号，然后将465K信号分别输入第二套锁相环与单片机STM32中，两套锁相环确定输入信号频率，单片机确定输入信号电压，再由LCD屏幕显示出来，实现频谱仪的制作，经测试，多项性能指标均完成设计任务并有所拓展。
关键字：锁相环、频谱分析仪、混频器、滤波AbstractThis system consists of PLL,mixer circuit,frequency-mearsuring circuit,AD converter circuit.This system take PLL as the sourse, multiplier NE602 as the mixer, filter. We multiply the input siganl with the sourse ,send them to the 465k-filter and finally take them to the second PLL and MCU(STM32). We use the two PLLs to determine the frequency of the input signal. We display the result using the LCD.Key words:PLL、spectrum analyzer、mixer、smoothing1、系统方案设计1.1 整体方案设计方案一：FFT法。
这种频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。
它的频率范围受到ADC采集速率和FFT运算速度的限制。
2015全国大学生电子设计竞赛重庆赛区(编号190)
2015年全国大学生电子设计竞赛数字频率计（F题）【本科组】时间：2015年8月15日摘要本作品以FPGA和STM32F103ZET6设计了一台闸门时间为1s的数字频率计，作品主要由主控模块、放大器模块、FPGA模块、电源模块及TFT显示模块构成。
为了满足测频对小信号的要求，系统采用电压反馈放大器OPA847搭建二级放大电路对小信号进行放大处理；通过FPGA模块对高频信号进行计数，达到了测频率、测周期等功能。
由STM32F103ZET6接受FPGA传来的信号，再进行数据处理，控制TFT模块显示相关测量数据。
最后，通过对作品进行实测，得到的实验数据表明，本设计达到了预期在功能和精度方面的要求。
关键字：FPGA，STM32，小信号放大，频率计。
AbstractIn this work, a digital frequency meter is designed by FPGA and STM32F103ZET6, which is composed of main control module, amplifier module, FPGA module, power module and TFT display module. And gate time is 1s. In order to meet the requirements of small signal frequency measurement, the system uses the voltage feedback amplifier OPA847 to set up the two stage amplifier circuit to amplify the small signal. Through the FPGA module, the high frequency signal is counted, and the function of the frequency and cycle is reached. The signal that is received by FPGA is processed by STM32F103ZET6, and the data processing is controlled by TFT module. Finally, the experimental results show that the design can meet the requirements of the function and precision.Keywords: FPGA, STM32, small signal amplification, frequency meter.一、方案选择与论证1、主控模块方案选择方案一：利用STM32单片机作为主控芯片直接进行数据采集和处理，其优点是硬件电路比较简单。
2015全国大学生电子设计大赛F题一等奖--数字频率计
2.
2.1.
本设计的宽带通道放大器如图2所示，是一个自动增益控制模块。 压控放大器VCA810依靠反馈得到的控制电压控制放大倍数；高速比较器
AD8561比较的是VCA810输出信号和预设电压，使用二极管和RC对比较器的 输出信号进行检波；TL082将检波得到的电压转换至VCA810的控制电压范围内，使得VCA810能够正常工作；OPA690起着二级放大与级联缓冲的作用。具 体电路连接如图3所示。
0.03
726
29.97
34
0.088
667
49.98
902
0.02
196
70.00
331
0.004
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89.9
987
0.001
444
5MH
z
10.00
41
0.04
1
30.02
6
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50.08
29
0.16
58
70.23
478
0.335
404
90.0
235
0.026
111
4.3.
1、频率测量时，在1Hz-100MHz时，最低测量有效值Vrms可降低为5mV；
（2）测量结果
表4占空比测量数据表
设
定 占 空 比
10%
30%
50%
70%
90%
频 率
测量 值
/%
误差
/%
测量 值
/%
误差
/%
测量 值
/%
误差
/%
测量 值
/%
误差
/%
测量 值
/%
误差
2015年全国大学生电子设计竞数字频率计(F题)张佳鹏 宋岩 谭贻凯
2015年全国大学生电子设计竞赛数字频率计（F题）2015年8月15日数字频率计（F题）大连东软信息学院参赛队员：张佳鹏宋岩谭贻凯摘要：本频率计由OPA656和LM319运放芯片搭建放大和比较器电路，使50mV-1V的正弦波信号放大整形成单片机能够识别的TTL电平信号，并由STM32F407MCU为主控芯片，通过捕获信号的上升沿来对信号进行频率统计，并通过中断计数的方式对两路经放大后的方波的时间间隔进行测量，统计结果通过OLED液晶屏进行显示，并能通过I/O口电平的输入选择频率测量和时间间隔的测量。
关键词:频率时间间隔信号放大宽频运算放大器高速比较器。
目录数字频率计（F题） (I)大连东软信息学院参赛队员：张佳鹏宋岩谭贻凯 (I)摘要： (I)关键词: (I)1系统方案 (3)1.1 运算放大器的论证与选择 (3)1.2 正弦波测量方法的论证与选择 (3)1.3 提高仪器灵敏度的论证与选择 (4)2 系统原理分析 (4)2.1 OPA656 运算放大器原理 (4)2.2 LM319 比较器原理 (5)3电路与程序设计 (5)3.1 电路设计 (5)3.1.1 系统设计 (6)3.2 程序设计 (6)4 测试方案和测试结果 (7)4.1测试方法 (7)4.2 测试结果 (8)4.3 结果分析 (9)参考文献 (9)附录 (9)数字频率计（F题）【本科组】1系统方案本系统主要由电源模块、运算放大模块、比较器模块、控制显示模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1 运算放大器的论证与选择方案一：LM358LM358是双运算放大器。
内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
LM358最小识别电压变化为2mV，运放宽度为1Hz~1.1MHz，与本题的50mV~1V 的1Hz~10MHz的信号不符，故不可用。
2015年全国大学生电子设计竞赛-F题(数字频率计)-全国一等奖-电子科技大学
| N s | 。题目中极限情况下要 Ns
-3-
求在 5MHz 、10%占空比时 达到 0.01。因此，由
| N s | 0.01 ，可求得 Ns
Ns 100 。为在 20ns 时间内计数值大于 100，时基脉冲频率需大于 5GHz。可通
图 1 系统框图
单片 机
人机 界面
二、理论分析与计算
2.1 宽带通道放大器设计 按题目的要求， 被测正弦波信号有效值范围需要为 10mVrms 至 1Vrms,频率范 围为 1Hz 到 100MHz。一般考虑用放大器进行放大，再使用门电路整形。假设门 电路输入电压超过 2V 就被识别逻辑 1 电平，则对于小信号，要使放大后能够触 发逻辑门或者缓冲器进行缓冲整形，所需放大器增益为：
dt 100% 。
| D0 D | 100% 。 D0
4.2.4 数据刷新时间测量 在本系统中单片机提供预设的闸门时间为 1.2s，实际的闸门时间约为 1.4s， 数据在单片机中处理并送去显示所需要的时间约为几 ms,总刷新时间不会超过
-6-
1.5s。 理论上 1Hz 的信号所需要的刷新时间是最多的，故在 1Hz 频率的情况下，通 过秒表测量信号的刷新时间。 4.3 测试结果及分析 4.3.1 频率和周期测量 测量数据如下表 2 所示：
图 6 系统流程图
图 7 FPGA 和单片机连接框图
-5-
四、测试方案与测试结果
4.1 测试仪器 根据题目要求，所需要的测试仪器如下表 1：
表 1 测量仪器表
序号 1 4.2 测试方案
仪器名称 双通道函数信号发生器
型号 DG4162
指标 0～160MHz
2015全国电子设计大赛题目
I1 I10 100% ，其中 I1 为实际电流、I10 I10
I11 I12 100% 。 I1
P P 1 100% 、2 2 100% ，其中 P 2 U2 I2 。 1 U1 I1 ， P P2 P 1
5. 基本要求（5）的测试方法：在图 1 的 A、B 点之间串入滑线变阻器，使 U1 增加。 6．辅助电源需自制或自备，可由直流稳压电源（Us 处）或工频电源（220V）为其供电。 7．作品应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。 8．制作时应合理设置测试点（参考图 1） ，以方便测试；为方便测重，应能较方便的将 双向 DC-DC 变换器、测控电路与辅助电源三部分与其他部分分开。 9．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结 果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出，在附件中提 供作品较清晰的照片。.
170
160
8. 各项要求中，长度均以厘米（cm）为单位，角度以 10°为最小单位。 9. 赛题中要求的各项动作完成时间越短越好，超过规定时间 1 倍时不计成绩。
四、评分标准
项 目 系统结构及风力摆运动控制方案 论证 风力摆状态测量及运动控制 系统结构，电路设计 测试方法及测试数据 摘要 格式规范 设计报告内容完整性 公式、图表的规范性 小计 完成第（1）项 基本 要求 完成第（2）项 完成第（3）项 完成第（4）项 小计 完成第（1）项 发挥 部分 完成第（2）项 完成第（3）项 小计 总分 20 15 15 10 10 50 20 20 10 50 120 3 分数 4 6 4 3
340
万向节
硬 质 管 棒
2-4只 轴流风机
图 2 风力摆实现方案示意
2015年全国大学生电子设计大赛F题-数字频率设计报告
2015年全国大学生电子设计大赛F题-数字频率设计报告2015年全国大学生电子设计竞赛数字频率计（F 题）【本科组】2015年8月15日摘要频率计是数字电路中的一个典型应用，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。
该系统由信号输入电路、数据处理电路和显示电路构成，可实现数字频率计的测频率、周期、占空比、脉宽等各项功能。
以FPGA为核心处理数据最更大程度地提高了精度。
经过综合测评，发现该系统具有高分辨率、输入频率量程宽、测量精度高和输出稳定等特点。
关键词：FPGA 频率计高精度等精度高带宽AbstractFrequency meter is a typical application of digital circuit, computer, communications equipment, audio, video, and other areas of the scientific research production indispensable measuring instrument, the role of frequency measurement in science and technology research and practical application is increasingly important.The system consists of signal input circuit, data processing circuit and display circuit, which can realize the digital frequency meter measuring frequency, cycle, pulse rate, pulse width and so on various functions.The FPGA as the core processing improves the accuracy of data is the greater.Through the comprehensive evaluation, found that the system has high resolution, wide input frequency range, high measurement accuracy and stable output.Keywords: FPGA、Frequency meter、High precision、equal precision、High bandwidth目录目录 (2)第一章设计任务与要求 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 设计要求 (4)1.2.1 基本要求 (4)1.2.2 发挥部分 (4)第二章方案讨论与选择 (5)2.1方案设计 (5)2.1.1方案一 (5)2.1.2方案二 (5)2.2方案选择 (6)第三章理论分析与计算 (6)3.1 总体分析 (6)3.2各项被测参数 (7)3.2.1 等精度测量的原理： (7)3.2.2 等精度测量的实现 (7)3.2.3 等精度数字频率计误差分析 (8)3.3 宽带通道放大器分析 (8)3.4 提高仪器灵敏度的措施 (8)第四章硬件电路与程序设计 (9)4.1 硬件电路 (9)4.1.1前置信号输入电路 (9)4.1.2 主控FPGA (10)4.1.3显示模块 (10)4.1.4电源模块 (10)4.2 程序设计 (11)4.2.1 FPGA处理数据程序框图 (11)第五章测试方案与结果 (11)5.1 测试方案与测试结果 (11)5.1.1 测试方案 (11)5.1.2 测试结果 (11)5.2测试结果分析 (17)参考文献 (17)附录 (18)1、核心器件 (18)2、输入电路图 (18)3、FPGA顶层设计图 (19)4、实物图展示 (22)第一章设计任务与要求1.1 设计任务设计并制作一台闸门时间为1s的数字频率计。
80M~100M频谱分析仪(E题)设计报告2015
2015年全国大学生电子设计竞赛80M~100M频谱分析仪（E题）2015年8月15日摘要本系统为简易频谱分析仪，主要由两部分电路构成。
一是锁相环信号源，二是频谱检测电路。
两者都采用IAP15L2K61S2作为控制芯片。
锁相环主要是由压控振荡器产生频率然后经分频反馈，改变变压二极管的值，从而达到输出信号频率稳定的目的。
系统工作原理是由锁相环产生特定频率，与输入信号进行混频，输出信号中含有两者的频差信号。
再经过一个Q值很高，中心频率为这个频差的带通滤波器，滤除其它频率分量，最后经过一个检波电路，就可以得到一个直流信号。
对应频率的幅度越大，检测到的直流信号也越大，进而达到对输入信号频谱分析的目的。
但每次采集到的信号会对应两个频率的其中一个，故用单片机进行不断扫描，做出判断，得到准确的对应频率，并画出频谱图，读出谐波分量个数。
关键字：频谱分析锁相环混频滤波目录1系统方案................................................. ....- 4 -1.1 锁相环本振源的论证与选择................................................................................. - 4 -1.1.1环路滤波器............................................................................................... - 4 -1.1.2压控振荡器............................................................................................... - 4 -1.3 混频器的论证与选择............................................................................................. - 4 -1.4 带通滤波电路的论证与选择................................................................................. - 4 -2系统理论分析与计算........................................... - 5 -2.1 锁相环的分析....................................................................................................... - 5 -2.1.1 鉴相器与分频器........................................................................................... - 5 -2.1.2 环路滤波器................................................................................................... - 5 -2.1. 3 压控振荡器.................................................................................................. - 6 -2.1.4 衰减器的计算............................................................................................... - 6 -2.2混频器的计算.......................................................................................................... - 6 -2.3放大器的计算.......................................................................................................... - 6 -2.4带通滤波器的计算.................................................................................................. - 6 -2.5滤波路的计算.......................................................................................................... - 6 -3电路与程序设计............................................... - 7 -3.1电路的设计.............................................................................................................. - 7 -3.1.1系统总体框图................................................................................................ - 7 -3.1.2 锁相环系统框图与电路原理图................................................................... - 7 -3.1.3 衰减器电路................................................................................................... - 8 -3.1.4混频电路........................................................................................................ - 8 -3.1.5滤波电路........................................................................................................ - 8 -3.1.4电源................................................................................................................ - 8 -3.2程序的设计.............................................................................................................. - 8 -3.2.1程序功能描述与设计思路............................................................................ - 8 -3.2.2程序流程图.................................................................................................... - 9 -4测试方案与测试结果........................................... - 9 -4.1测试方案.................................................................................................................. - 9 -4.2 测试条件与仪器................................................................................................... - 10 -4.3 测试结果及分析................................................................................................... - 10 -4.3.1 锁相环本振源输出频率和幅度范围测试................................................. - 10 -4.3.2测试分析与结论.......................................................................................... - 10 -5参考文献 .................................................. - 10 -1系统方案根据题目要求，本系统设计主要由锁相环本振源模块、可控衰减模块、乘法器混频模块、带通滤波模块、检波模块、单片机控制模块、电源模块等组成，下面分别论证这几个模块的选择。
2015年全国电子设计大赛赛前元器件清单与赛题对比
2003年2005年2007年一、基本仪器清单1、基本仪器清单1、基本仪器清单20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入）20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入）60MHz双通道数字示波器60MHz双通道数字示波器60MHz双通道数字示波器低频信号发生器（1Hz~200kHz）低频信号发生器（1Hz~1MHz）低频信号发生器（1Hz~1MHz）信号发生器（1kHz~15MHz）高频信号发生器（1MHz~35MHz）高频信号发生器（1MHz~35MHz）高频信号发生器（1MHz~40MHz频率特性测量仪（可选）函数发生器数字相位计（可选）低频毫伏表低频毫伏表低频毫伏表高频毫伏表高频毫伏表高频毫伏表普通频率计普通频率计普通频率计3位半数字万用表位数字万用表五位半数字万用表（电压表）四位半数字万用表电感、电容测试仪（或Q表）秒表秒表秒表单片机开发系统及EDA开发系统单片机开发系统及EDA开发系统单片机开发系统及EDA 开发系统失真度测试仪失真度测试仪直流稳压电源直流稳压电源10米卷尺2米卷尺交流电压表和电流表（5A）单相自耦调压器（>500W）游标高度尺单相自耦调压器（>200W）二、主要元器件清单2、主要元器件清单2、主要元器件清单单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器）单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器）单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器、A/D、D/A）可编程逻辑器件下载板（仅含可编程芯片、下载电路、配置存储器）A/D、D/A变换器A/D、D/A转换器A/D、D/A转换器运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器可编程逻辑器件可编程逻辑器件及其下载板可编程逻辑器件及其下载板显示器件显示器件显示器件电动玩具车（外形尺寸：长≤35cm；宽≤15cm）小型电动车（最大尺寸300mm×200mm，高度不限小型电动机小型电动机开关二极管高频变容二极管小型继电器小型继电器小型继电器模拟开关高频磁芯传感器（光电传感器、超声传感器、金属探测传感器、红外传感器等）光电传感器光电传感器 角度传感器康铜、锰铜电阻丝康铜、锰铜电阻丝话筒、耳机隔离变压器（>250W，220V/60V)隔离变压器（>150W，220V/18V）DDS集成芯片DDS集成芯片1MHz采样频率的8位A/D转换器漆包线（直径不大于1mm）三、赛题三、赛题三、赛题200320052007电压控制LC振荡器（2003年A 题）正弦信号发生器（2005年第七届A题）音频信号分析仪（2007年A题本科组）宽带放大器（2003年B题）集成运放参数测试仪（2005年B题）无线识别装置（2007年B题本科组）低频数字式相位测量仪（2003年C题）简易频谱分析仪（2005年C题）数字示波器（2007年C题本科组）简易逻辑分析仪（2003年D 题）单工无线呼叫系统（2005年D题）程控滤波器（2007年D题本科组）简易智能电动车（2003年E 题）悬挂运动控制系统（2005年E题）开关稳压电源（2007年本科组E题）液体点滴速度监控装置（2003年F题）数控直流电流源（2005年F题）电动车跷跷板（2007年F题本科组）三相正弦波变频电源（2005年G题）积分式直流数字电压表（2007年G题高职高专组）信号发生器（2007年H题高职高专组）可控放大器（2007年I题高职高专组）电动车跷跷板（2007年J题高职高专组）2009年2011 年20131、基本仪器清单1、基本仪器清单1、基本仪器清单20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入）20MHz 普通示波器（双通道，外触发输入，有X 轴输入）100MHz双通道数字示波器60MHz双通道数字示波器60MHz双通道数字示波器60MHz双通道数字示波器低频信号发生器（1Hz~1MHz）低频信号发生器（1Hz~1MHz）低频信号发生器（1Hz~1MHz）标准高频信号发生器（1MHz~30MHz，可输出1mV 小信号）标准高频信号发生器（1MHz~100MHz，可输出1mV小信号）高频信号发生器（1MHz~40MHz）函数发生器函数发生器（10 MHz，DDS）函数发生器（10 MHz，DDS）低频毫伏表低频毫伏表低频毫伏表高频毫伏表高频毫伏表高频毫伏表普通频率计100 MHz 频率计100 MHz频率计四位半数字万用表四位半数字万用表五位半数字万用表秒表秒表秒表单片机开发系统及EDA开发系统单片机开发系统及PLD 开发系统单片机开发系统及PLD开发系统失真度测试仪失真度测试仪直流稳压电源直流稳压电源2米卷尺扫频仪（15MHz）扫频仪（20MHz）低频扫频仪量角器量角器100℃温度计温度计数字式单相电参数测量仪2、主要元器件清单2、主要元器件清单2、主要元器件清单单片机最小系统板单片机最小系统板单片机最小系统板R5F100LEA（瑞萨MCU）AD9854ASQA/D、D/A转换器A/D、D/A 转换器A/D、D/A转换器运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器、乘法器可编程逻辑器件及其下载板可编程逻辑器件及其下载板可编程逻辑器件及其下载板显示器件显示器件显示器件小型电动车小型电动车小型步进电机小型电机变容二极管（2pF~30pF）变容二极管（30pF~100pF）小型继电器小型继电器小型继电器电子开关高频磁芯光电传感器光电传感器，角度传感器，超声传感器，红外收发管光电传感器 角度传感器 超声传感器 红外收发管漆包线漆包线工频隔离变压器：额定功率50W，3个绕组变比n1:n2:n3=20:10:1,电流依次为I1=1.5A、I2=3A、I3=0.1A电阻器：30Ω/30W，36Ω/30W 滑线变阻器（100Ω/2A、10Ω/5A）滑线变阻器（50Ω/2A）无线收发模块无线收发模块大功率电阻（2Ω/36W、10Ω/36W 等）小型直流风扇带防撞圈的四旋翼飞行器（外形尺寸：长度≤50cm，宽度≤50cm；续航时间大于10分钟）三、赛题三、赛题三、赛题200920112013光伏并网发电模拟装置（2009年A题）开关电源模块并联供电系统（2011年A 题）（本科组）单相AC-DC变换电路（A题）声音引导系统（2009年B题）基于自由摆的平板控制系统（2011年B 题）（本科组）四旋翼自主飞行器（B题）宽带直流放大器（2009年C 题）智能小车（2011年C 题）（本科组）简易旋转倒立摆及控制装置（C题 ）无线环境监测模拟装置（2009年D题）LC谐振放大器（2011年D题）（本科组）射频宽带放大器（D题）电能搜集充电器（2009年E 题）简易数字信号传输性能分析仪（2011年E 题）（本科组）简易频率特性测试仪（E题）数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）帆板控制系统（2011年 F 题）（高职高专组）红外光通信装置（F题）低频功率放大器（2009年G题高职高专组）简易自动电阻测试仪（2011年G 题）（高职高专组）手写绘图板（G题）LED点阵书写显示屏（H题）直流稳压电源及漏电保护装置（L题）（高职高专组）模拟路灯控制系统（2009年I题高职高专组）简易照明线路探测仪（K题）（高职高专组）电磁控制运动装置（J题）（高职高专组）。
备战2015 全国大学生电子设计竞赛-3无线电类赛题分析
南华大学黄智伟备战2015 全国大学生电子设计竞赛无线电类赛题分析三、无线电类作品 3.1 “无线电类”赛题分析3.1.1 历届的“无线电类”赛题在11届全国大学生电子设计竞赛中，“无线电类”赛题共有7题，也有将电压控制LC振荡器（2003年，A题）（该题划在信号源类），LC 谐振放大器（2011年，D题本科组）（该题划在放大器类）和射频宽带放大器（2013年， D题，本科组）（该题划在放大器类）划分在此，称为“高频无线电类”。
“无线电类”赛题如下：z 简易无线电遥控系统（1995年C题） z 调幅广播收音机（1997年D题） z 短波调频接收机（1999年D题） z 调频收音机（2001年F题）z 单工无线呼叫系统（2005年D题） z 无线识别装置（2007年B题，本科组）z 无线环境监测模拟装置（2009年D题，本科组）1997年～2001年由于是SONY公司赞助的，所以都有收音机的赛题，从2003年起，赛题涉及到的范围就宽多了。
目前已出赛题的频率范围在几MHz ~ 40MHz之间。
注意：设计制作“无线电类”赛题是不允许采用现成的RF模块的。
而在一些“控制类”作品中也会使用到RF模块，在这些赛题中是允许使用现成的RF模块的。
3.1.2历届“无线电类”赛题的主要知识点从最近几届的赛题来看，主攻“无线电类”赛题方向的同学除了需要掌握模拟电路、数字电路、单片机电路和电子测量电路的知识外，还需要了解：z RF（射频）接收电路设计与制作 z RF（射频）发射电路设计与制作z RF（射频）小信号放大器电路设计与制作z RF（射频）功率放大器（A~E类）电路设计与制作 z RF（射频）信号检测电路设计与制作 z LC 振荡器电路设计与制作z VCO（压控振荡器）电路设计与制作 z PLL（锁相环）电路设计与制作 z DDS电路设计与制作z FM调制与解调电路设计与制作 z ASK调制与解调电路设计与制作 z FSK调制与解调电路设计与制作 z 电路之间的阻抗匹配设计与制作 z 天线阻抗匹配的设计与制作 z 电感线圈的设计与制作z RF 电路的PCB设计与制作例1：简易无线电遥控系统（1995年C题）：要求设计并制作无线电遥控发射机和接收机。
2015全国电子竞赛获奖名单
郑小康 周宏 郑业文 张围
许振北 卢程豪 李羊 冯健洧
陈建峰 吴灿 卢学华 朱治坤
王茂霖 粟佳鑫 李金润 顾逸舟
陈列 唐稚 陈泓宇 郑祖军
胡绍炀 李有森 刘堃 许东阳
“TI”杯三等奖名单（公示）
选题名称 风板控制装置 风力摆控制系统 数字频率计 风板控制装置 风板控制装置 风力摆控制系统 风力摆控制系统 数字频率计 小球滚动控制系统 风力摆控制系统 风力摆控制系统 风力摆控制系统 风力摆控制系统 风力摆控制系统 风力摆控制系统 风力摆控制系统 多旋翼自主飞行器 多旋翼自主飞行器 LED闪光灯电源 LED闪光灯电源 风板控制装置 小球滚动控制系统 多旋翼自主飞行器
祝锦烨 陈俊宇 寇含君 李展 张冲 彭华能 商航 魏福清 张卓甲 魏冀川 王 浩 周远强 陈 颖 陈志雍 周忠俊 唐崎山 李龙杰 方利鑫 杨凯 林敏 李林桃 张源 程俊明 杨帆 刘为刚 黎亮 李易
杨文旭 周妍 丁叶 甘鹏飞 王攀 杨东旭 冉海洋 刘旭 王星学 罗志平 陈 希 谢 明 鲜 荣 杜 秋 周心远 胡进民 凌河源 钟秉 陈晟 肖桂林 林浩 唐溢 陈洁 董丽娟 付必高
魏长勇 辛泽峰 游于人 冯子芥 张强 廖俊杰
张宇飞 雷 静 娄智远 丁铁 袁铭辉 马 祎 徐枫皓 张敏 王瑞 李 虎
刘银林 张兴伟 魏万益 邹晓龙 刘泊江 刘县
卢方舟 曹铭锴 杨哲宇 丁俊峰 文婷婷 汪旭鸿 陶 帅 王亦然 邢喆 李小虎
卢瑶 廖强 蔡青 王迪 周袁朋 阳宗钦
105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131
2015年全国大学生电子设计竞赛综合测评题
2015年全国大学生电子设计竞赛综合测评题综合测评注意事项（1）综合测评于2015年8月24日8:00正式开始，8月24日15:00结束。
（2）本科组和高职高专组的综合测评队共用此题。
（3）综合测评以队为单位采用全封闭方式进行，现场规则按《综合测评纪律与规定》执行。
（4）综合测评结束时，制作实物及《综合测评测试记录表》，由全国专家组委派的专家分别封存，交赛区保管。
多种波形产生电路使用题目指定的综合测试板上的555芯片、74LS74芯片和一片通用四运放324芯片，设计制作一个频率可变的可输出方波I、方波II、三角波、正弦波I、正弦波II的多种波形产生电路。
给出方案设计、详细电路图和现场自测数据波形(一律手写、3个同学签字、注明综合测试板编号)，与综合测试板一同上交。
1.设计制作要求使用555时基电路产生频率为20kHz-50kHz的方波I作为信号源；利用此方波I，可在四个通道输出4种波形：每通道输出方波II、三角波、正弦波I、正弦波II中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为600欧姆。
2.五种波形的设计要求（1）使用555时基电路产生频率为20kHz-50kHz连续可调, 输出电压幅度为1V的方波I；（2）使用数字电路74LS74，产生频率为5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度为1V的方波II；（3）使用数字电路74LS74，产生频率为5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的三角波；（4）产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波I；（5）产生输出频率为250kHz，输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波II。
方波、三角波和正弦波输出波形应无明显失真（使用示波器测量时）。
频率误差不大于5%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。
3．电源只能选用+10V单电源，由稳压电源供给。
不得使用额外电源。
4．要求预留方波I、方波II、三角波、正弦波I、正弦波II和电源的测试端子。
2015年电子设计大赛综合测评题课程设计解析
郑州轻工业学院题目：2015 年电赛测评试题姓名：王苗龙专业班级：电信13-01学号：541301030134院（系）：电子信息工程学院指导教师：曹卫锋谢泽会完成时间：2015 年10 月29 日郑州轻工业学院课程设计任务书题目2015 年电子设计大赛综合测评试题专业电信工程13-1 学号541301030134 姓名王苗龙主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1．阅读相关科技文献。
2．学习电子制图软件的使用。
3．学会整理和总结设计文档报告。
4．学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1、使用555 时基电路产生频率20kHz-50kHz 连续可调，输出电压幅度为1V的方波Ⅰ；2、使用数字电路74LS74，产生频率5kHz-10kHz 连续可调，输出电压幅度为1V的方波Ⅱ；3、使用数字电路74LS74，产生频率5kHz-10kHz 连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的三角波；4、产生输出频率为20kHz-30kHz 连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波Ⅰ；5、产生输出频率为250kHz，输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波Ⅱ；方波、三角波和正弦波的波形应无明显失真（使用示波器测量时）。
频率误差不大于5%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。
主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2010 年8 月2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001 年10 月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999 年10 月4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005 年6 月5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2006 年1 月完成期限：2015 年10月30日指导教师签章：专业负责人签章：2015 年10 月26 日2015 年电子设计大赛综合测评试题摘要模拟电路中，多种波形产生电路属于信号的运算与处理电路，它主要由信号产生电路、信号运算电路、信号处理电路构成。
【电赛参考资料】E题80MHz-100MHz频谱分析仪
若vco采用多谐振荡,产生组合频率干扰 可能性就大,因为其本振频率包含有谐 波分量;
频率分辩率是频谱仪的重要指标,它主 要取决于带通滤波器的带通,若用晶体 滤波,其带宽可做到25KHz,这样分辩率 就不成问题; 在测试时应用100MHz的载频加100KHz 的调制电压的调幅波来测;但考虑到各 校可能没有这样的信号源,因此这次用 90MHz和90.1MHz来测;
组合频率干扰是衡量混频器作得好坏一 个重要指标;混频器是一个非线性电路, 虽然用模拟乘法器,它是一个近似乘法; 这样混频器就会产生很多组合频率分量 mfs+nfl (m.n=0……) 若这些分量落在带通滤波的带宽内就组 成组合频率干扰;
二.发挥部分 制作80MHz-100MHz频谱分析仪; 1.频率范围 80MHz-100MHz; 2.分辩率 100KHz; 3.能显示信号频谱和中心频率; 4.可在频段内扫瞄并显示; 5.测试在全频段内的杂散频率(大于主频分量 幅度的10％为杂散频率)个数;
出题思路 1.将仪器类的频率提高到100MHz以上， 培养学生高频电子线路的能力； 2.熟练的掌握锁相技术； 3.了解混频器产生的组合频率干扰；
捕捉时间为失锁到锁定所需时间,一般 由频率牵引时间加快捕时间组成,快捕 时间是很短的,一般在1ms以下;因此加 在VCO上的预置电压保证预置在快捕带 内即可;
发挥部分只要上面的频率源完成较好,这部 分要简单一些;其组成为
被测信号
混频器
带通滤波
显示
频率源
混频器可用模拟乘法器MC1496或 MC1596完成,其最高完成200MHz的相 乘; 带通滤波可用窄带晶体滤波来完成;有 的用多级陶瓷滤波;
2015全国电设E题报告——基于锁相环的简易频谱仪
80MHz～100MHz频谱分析仪（E题）【本科组】摘要本系统采用MSP430F5529为主控器件，采用锁相环频率合成芯片ADF4110、三阶RC低通滤波器和压控振荡芯片MAX2606实现稳定的本振源，产生本征频率在90MHz～110MHz的恒定正弦信号；采用乘法器AD835实现对输出信号幅度的调整；同样采用AD835实现被测信号与本征信号的混频，经过低通滤波得到混频后的低频量由单片机上的ADC进行采样，能在80MHz～100MHz频段内扫描并显示信号频谱和主信号频率，并且够测量全频段内部分杂散频率的个数。
经测试，本系统实现了题目要求的全部功能，且人机交互友好。
关键词：锁相环；ADF4110；频谱仪；一、方案论证（一）方案比较与选择1.基于锁相环的本振源方案一：采用MC145152+MC12022+MC1648L构成的锁相环电路MC145152芯片是摩托罗拉公司生产的锁相环频率合成器专用芯片，需要配合前置分频器MC12022和压控振荡器MC1648及环路滤波器共同组成稳定的锁相环频率合成电路，最高可以达到225MHZ的输出。
方案二：采用ADF4110+MAX2606构成的锁相环路。
ADF4110芯片是ADI公司生产的内部集成了数字鉴频鉴相器和编程预分频器的PLL芯片，其最高工作频率可达550MHz,集成度高，只需外接一个环路滤波器和VCO即可完成一个完整的锁相环系统，VCO选择MAX2606，输出频率为70-150MHz，满足题目要求。
方案选择：方案一外围电路更为复杂，增大了调试难度；方案二中电路集成度高，而且所有参数都通过三线接口实时配置调整，芯片体积，消耗功率都更小。
综合考虑，选择方案二。
2.混频电路方案一：三极管混频电路。
利用三极管的非线性特性，本征信号和被测信号通过三极管混频电路产生不同组合的频率分量，再通过LC中频带通滤波实现混频方案二：采用模拟乘法器AD835。
其基本功能是实现W=XY+Z，该乘法器芯片可以实现250MHz 范围内信号的混频。
2015年全国大学生电子设计竞赛全国一等奖D题
图 6 HMC470 电路图
3、滤波器的设计 通过滤波器设计软件Filter Solutions来设计系统所需滤波器，并通过ADS软件调整参 数与仿真验证滤波器的性能。 （1）高通滤波器设计参数： Pass Band Frequency = 30.00MHz， Stop band ratio = 1.08， Pass band ripple = 10.00mdB, Stop band Frequency= 28.7MHz， Stop band Attenuation = 63.11dB。
输入 第一级数控衰减 （HMC470） 前级低噪放 （TQP3M9035） 低通滤波器 22倍固定增益 （ADL5531） 第二级数控衰减 （HMC470） 22倍固定增益 （ADL5531）
高通滤波器 处理器 （MSP430） 功率放大器 （AH101） 按键 显示 输出
图 1 系统框图
二、理论分析与计算
-4-
使用ADS软件修改参数并仿真滤波器：
图 7 高通滤波器
图 8 高通滤波器特性图
（2）低通滤波器设计参数： Pass Band Frequency = 240.00MHz， Stop band ratio = 1.1， Pass band ripple = 10.00mdB, Stop band Frequency= 269.5MHz，Stop band Attenuation = 68.01dB。 使用ADS软件修改参数并仿真滤波器：
图 9 低通滤波器
图 10 低通滤波器特性图
-5-
4、末级功率推挽输出 系统末级采用AH101芯片推动输出功率，为防止电路自激，此部分采用独立的一个屏 蔽盒安装，独立的稳压网络，设计出电路如图11：
全国大学生电子研发设计竞赛历届真题
全国大学生电子设计竞赛历届题目第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 2 - 题目一简易数控直流电源 ................................................................................................................. - 2 - 题目二多路数据采集系统 ................................................................................................................. - 3 - 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 4 - 题目一实用低频功率放大器 ............................................................................................................. - 4 - 题目二实用信号源的设计和制作 ..................................................................................................... - 5 - 题目四简易电阻、电容和电感测试仪.............................................................................................. - 5 - 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 6 - A题直流稳定电源 ............................................................................................................................. - 6 - B题简易数字频率计.......................................................................................................................... - 7 - C题水温控制系统................................................................................................... 错误!未定义书签。
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参赛注意事项
（1）8 月 12 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高 职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生
80MHz~100MHz 频谱分析仪（E 题）
【本科组】
一、任务
设计制作一个简易频谱仪。频谱仪的本振源用锁相环制作。频谱仪的基 本结构图如图 1 所示。
信号
混
滤
显
源输
频
波
示
入
本振源 图 1 频谱仪的基本结构图
频率 显示
二、要求
1. 基本要求
制作一个基于锁相环的本振源： （1）频率范围 90MHz~110MHz； （2）频率步进 100kHz； （3）输出电压幅度 10~100mV，可调； （4）在整个频率范围内可自动扫描；扫描时间在 1~5s 之间可调；可手动
（4）测试在全频段内的杂散频率(大于主频分量幅度的 2%为杂散频率)个
数；
（5）其他。
三、说明
在频谱仪滤波器的输出端应有一个测试端子，便于测量。
E-2/3
四、评分标准
设计 报告
基本 要求
发挥 部分
项目
主要内容
系统方案
方案选择、论证
理论分析与计算
进行必要的分析、计算
电路与程序设计
电路设计
程序设计
测试方案与测试结果 表明测试方案和测试结果
扫描；还可预置在某一特定频率；
E-1/3
（5）显示频率； （6）制作一个附加电路，用于观测整个锁定过程； （7）锁定时间小于 1ms。
2. 发挥部分
制作一个 80MHz~100MHz 频谱分析仪：
（1）频率范围 80MHz~100MHz；
（2）分辨率
100kHz；
（3）可在频段内扫描并能显示信号频谱和对应幅度最大的信号频率；
.
E-3/3
设计报告结构及规范性 图表的规范性
小计
完成第（1）项
完成第（2）项
完成第（3）项
完成第（4）项
完成第（5）项
完成第（6）项
完Hale Waihona Puke 第（7）项小计完成第（1）项
完成第（2）项
完成第（3）项
完成第（4）项
其他
小计
总分
分数 4 4
4
4 4 20 10 10 5 10 5 5 5 50 15 5 15 10 5 50 120
身份的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。 （5）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。 （6）8 月 15 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。