最新2019_全国大学生电子设计竞赛题目与分析_课件
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信息工程学院 6
5.组织委员会
(1)全国竞赛组织委员会由教育部、信息产 业部、部分参赛省市教育主管部门负责人或有 关学校专家组成,组委会成员由教育部高等教 育司以文函形式任命,每届全国竞赛组织委员 会和赛区组委会任期四年。 全国竞赛组委会设立秘书处,设秘书长一人, 常务副秘书长一人,副秘书长若干人,主持全 国大学生电子设计竞赛的日常工作。
数控电源。其原理示意图如下:
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二、设计要求 1.基本要求
(1)输出电压:范围0~+9.9V, 步进0.1V,纹波不大于10mV (2)输 出电流:500mA;
(3)输出电压值由数码管显示; (4)由“+”、“-”两键分别控 制输出电压步进增减; (5)为实现上述几部件工作,自制 一稳压直流电源,输出±15V,+5V。 ;
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电子设计竞赛既不是单纯的理论设计竞赛也不 仅仅是实验竞赛,而是由一个参赛队共同设计、制 作完成一个特定工程背景的题目的优劣与快慢的竞 赛。它既强调理论设计,更强调系统实现。它考核 了学生综合运用基础知识的能力,更注重考察学生 的创新意识。题目涉及的内容是一个课程群,而非 单一的一门课程。因此,竞赛的形式与内容基本上 符合面向21世纪人才培养的目标和需求,是对传统 教学方法的一个挑战,同时,竞赛成绩也能从一个 侧面反映了这个课程群的教学水平和教学改革的成 败。
信息工程学院 27
a.输出电压为+100V,输出电流为10mA b.电压调整率≤1%(输入电压变化范围
+9V~+12V) c.负载调整率≤1%(输入电压+12V下,
空载到满载) d.纹波电压(峰-峰值)≤100mV (输入
电压+9V下,满载)
信息工程学院 28
2.发挥部分 (1)扩充功能 a.排除短路故障后,自动恢复为正常状态 b.过热保护 c.防止开、关机时产生的“过冲” (2)提高稳压电源的技术指标 a.提高电压调整率和负载调整率 b.扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值 (3)改善DC-DC变换器 a.提高效率(在100V、100mA下) b.提高输出电压 (4)用数字显示输出电压和输出电流
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6.1.1 电源类题目分析
电源类题目有“简易数控直流电源 (第一届),1994年)”和“直流稳 压电源(第三届,2019年)”。
“简易数控直流电源”要求设计制作 一个输出电压数控可调直流稳压电源。 涉及到的基础知识与制作能力包含:交 流电源降压和整流,直流电压稳压和调 节,单片机,数字显示与控制等。
e.纹波电压(峰-峰值)≤5mV (最低输入电压下,满载)
f.效率≥40%(输出电压9V、输 入电压220V下,满载)
g.具有过流及短路保护功能
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(2)稳流电源 在输入电压固定为+12百度文库的条件下: a.输出电流:4~20mA可调 b.负载调整率≤1%(输入电压+12V、负载
电阻由200Ω~300Ω变化时,输出电流为20mA时 的相对变化率) (3)DC-DC变换器 在输入电压为+9V~+12V条 件下:
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3.组织运行模式 全国大学生电子设计竞赛的组织运
行模式为:“政府主办、专家主导、学 生主体、社会参与”十六字方针,以充 分调动各方面的参与积极性。
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4.领导
全国大学生电子设计竞赛由教育部 高等教育司和信息产业部人事司共同主 办,负责领导全国范围内的竞赛工作。 各地竞赛事宜由地方教委(厅、局)统 一领导。为保证竞赛顺利开展,组建全 国及各赛区竞赛组织委员会和专家组。
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6.3 电子设计竞赛的题目分析
(1)电源类 简易数控直流电源(第一届),直流
稳压电源(第三届);
(2) 信号源类 实用信号源的设计和制作(第二
届),波形发生器(第五届),电压控制LC 振荡器(A题)(第六届);
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(3) 高频无线电类 简易无线电遥控系统(第二届),调幅广播
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(2)各赛区竞赛组委会由省(自治区)、 直辖市教委(厅、局)、高校代表及电 子类专家、企事业代表组成,负责本赛 区的竞赛组织领导工作。
(3)原则上以省(自治区)、直辖市独 立组成一个赛区。若参赛学校少于3所或 参赛队少于20个队时,可与邻近省市联 合组成一个赛区。
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6.专家组
竞赛题目是保证竞赛工作顺利开展 的关键,应由全国专家组制定命题原则, 赛前发至各赛区。全国竞赛命题应在广 泛开展赛区征题的基础上由全国竞赛命 题专家统一进行命题。全国竞赛命题专 家组以责任专家为主体,并与部分全国 专家组专家和高职高专学校专家组合而 成。
信息工程学院 13
全国竞赛采用两套题目,即本科生 组题目和高职高专学生组题目,参赛的 本科生只能选本科生组题目;高职高专 学生原则上选择高职高专学生组题目, 但也可选择本 科生组题目,并按本科生 组题目的标准进行评审。只要参赛队中 有本科生,该队只能选择本科生组题目, 并按本科生组题目的标准进行评审。凡 不符合上述选题规定 的作品均视为无效, 赛区不予以评审。
信息工程学院 20
“直流稳压电源”要求设计制作一个 交流变换为直流的稳定电源。涉及到的 基础知识与制作能力包含:交流电源降 压和整流,直流电压稳压和调节,恒流 电流源,DC—DC变换器,单片机,数 字显示与控制等。
各题目具体要求如下。
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1、简易数控直流电源
一、设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的
(1)稳压电源 在输入电压220V、 50Hz、电压变化范围+15%~-20% 条件下:
a.输出电压可调范围为+9V~ +12V
b.最大输出电流为1.5A c.电压调整率≤0.2%(输入电压 220V变化范围+15%~-20%下,空 载到满载)
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d.负载调整率≤1%(最低输入电 压下,满载)
信息工程学院 30
输出部分采用D/A 0832及运算放 大器OP07输出电压波形与D/A变换输 出波形相同,不仅可以输出直流电平, 而且只要预先生成波形的量化数据,就 可以产生多种波形输出。显示部分采用3 位半的数字电压表(DVM)直接对输出电 压进行采样并显示输出实际电压值,一 旦系统工作异常,出现预置值与输出值 偏差过大,用户可以根据该信息予以处 理。
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2.发挥部分 (1)输出电压可预置在0~9.9V
之间的任意一个值; (2)用自动扫描代替人工按键,
实现输出电压变化(步进0.1V不变); (3)扩展输出电压种类(比如三
角波等)。
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2、直流稳定电源
一、任务 设计并制作交流变换为直流的稳定电源。 二、要求 1.基本要求
1、竞赛内容
(1)以电子电路(含模拟和数字电路)应用 设计为主要内容,可以涉及模-数混合电路、单 片机、可编程器件、EDA软件工具和PC机 (主要用于开发)的应用。题目包括“理论设 计”和“实际制作与调试”两部分。竞赛题目 应具有实际意义和应用背景,并考虑到目前教 学的基本内容和新技术的应用趋势,同时对教 学内容和课程体系改革起一定的引导作用。
信息工程学院 33
系统中数字控制部分用+/-按键控制 产生可增加或减少BCD码,BCD码输入 到D/A变换,变换成相应的电压,此电压 通过放大到合适的电平后加到可调稳压部 分,控制输出电压以手动0.1V的电压步 进或步减,或自动连续步进(减),或直 接变化到某一设定的电压值。
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频率源 CD4060
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(2)题目着重考核学生综合运用基础 知识进行理论设计的能力,考核学生的 创新精神和独立工作能力,考核学生的 实验技能(制作、调试)。
(3)题目在难易程度方面,既要考虑 使一般参赛学生能在规定的时间内完成 基本要求,又能使优秀学生有发挥与创 新的余地。
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2、竞赛题目
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2.竞赛特点与特色 全国大学生电子设计竞赛的特点是
与高等学校相关专业的课程体系和课程 内容改革密切结合,以推动其课程教学、 教学改革和实验室建设工作。竞赛的特 色是与理论 联系实际学风建设紧密结合, 竞赛内容既有理论设计,又有实际制作, 以全面检验和加强参赛学生的理论基础 和实践创新能力。
收音机(第三届),短波调频接收机(第四届), 调频收音机(第五届); (4) 放大器类
实用低频功率放大器(第二届),高效率音 频功率放大器(第五届),宽带放大器(B 题)(第六届);
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(5) 仪器仪表类 简易电阻、电容和电感测试仪(第二
届),简易数字频率计(第三届),频率 特性测试仪(第四届),数字式工频有效 值多用表(第四届),简易数字存储示波 器(第五届),低频数字式相位测量仪(C 题)(第六届),简易逻辑分析仪(D题) (第六届);
《电子综合设计与实训》课程
第6章 全国大学生电子 设计竞赛题目与分析
—海口经济学院信息工程学院
理论学时:6学时
教学目标: 1、介绍全国大学生电子设计竞赛的基本情况 2、竞赛命题原则及要求 3、题目分析 教学重点: 对试题的分析,掌握电子设计竞赛试题的特点 与要求。
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6.1 全国大学生电子设计竞赛简介
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键盘 数码显示
键盘/ 显示器 接口
8279
电压 预置
DCA 0832
基准 电压
8031 基本 系统
基准 电压
基准 电压
输出
基准 电压
基准 电压
图6.3.1 采用单片机的简易数控直流电源设计方案
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(2)采用中小规模集成电路的简易数控 直流电源设计方案
采用中小规模集成电路的简易数控直 流电源设计方案如图6.3.2所示。系统由 数字控制部分、D/A变换部分及可调稳 压部分三部分组成。除了上述的三大部 分之外,还包括一些附加的功能电路, 如电压显示、控制、防止误操作、波形 发生器电路等。
单稳消颤
显示电路 CD4511
D/A交换
可调稳压
电压输出
数字控制
信号发生器
波形输出
电源
图6.3.2 采用中小规模集成电路的简易数控直流电源设计方案
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6.3.2 信号源题目分析
信号源类有“实用信号源的设计和制作 (第二届,2019年)”、“波形发生器 (第五届,2019年)”和“电压控制LC 振荡器(第六届,2019年)”。
(1)全国只组建一个全国专家组,主要由 来自高等学校电子及其相关专业的专家组成, 全国专家组由责任专家、专家和专家库成员 三个人员层面构成,全国竞赛的命题和评审 工作以责任专家为主体。
(2)各赛区成立赛区专家组,由赛区内高 校电子及其相关专业的专家组成,负责本赛 区的竞赛征题、评审工作。
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7.参赛单位 以高等学校为基本参赛单位,参赛
学校应成立电子竞赛工作领导小组,负责 本校学生的参赛事宜,包括组队、报名、 赛前准备、赛期管理和赛后总结等。
8.参赛队和参赛学生 每支参赛队由三名学生组成,具有正
式学籍的全日制在校本、专科生均有资格 报名参赛。
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6.2 竞赛命题原则及要求
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(6)数据采集与处理类 多路数据采集系统(第一届);数字
化语音存储与回放系统(第四届),数据 采集与传输系统(第五届)。 (7)控制类
水温控制系统采集系统(第三届), 自动往返电动小气车(第五届);简易智 能电动车(E题)(第六届);液体点滴 速度监控装置(F题)(第六届)。
1.指导思想与目的 全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学
生学科竞赛之一,是面向大学生的群众性科技活动, 目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程 体系和课程内容 的改革,有助于高等学校实施素质 教育,培养大学生的实践创新意识与基本能力、团 队协作的人文精神和理论联系实际的学风;有助于 学生工程实践素质的培养、提 高学生针对实际问题 进行电子设计制作的能力;有助于吸引、鼓励广大 青年学生踊跃参加课外科技活动,为优秀人才的脱 颖而出创造条件。
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3. 例:简易数控直流电源
(1)采用单片机的简易数控直流电源设计 方案
采用单片机作为控制器的简易数控直流数 控直流电源设计方案如图6.3.1所示。设计 方案中采用8031单片机完成整个数控个部 分的功能。采用8279作为键盘/显示器接 口控制器,不仅简化接口引线,而且减小 了软件对键盘/显示器的查询时间,提高了 8031单片机的利用率。
5.组织委员会
(1)全国竞赛组织委员会由教育部、信息产 业部、部分参赛省市教育主管部门负责人或有 关学校专家组成,组委会成员由教育部高等教 育司以文函形式任命,每届全国竞赛组织委员 会和赛区组委会任期四年。 全国竞赛组委会设立秘书处,设秘书长一人, 常务副秘书长一人,副秘书长若干人,主持全 国大学生电子设计竞赛的日常工作。
数控电源。其原理示意图如下:
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二、设计要求 1.基本要求
(1)输出电压:范围0~+9.9V, 步进0.1V,纹波不大于10mV (2)输 出电流:500mA;
(3)输出电压值由数码管显示; (4)由“+”、“-”两键分别控 制输出电压步进增减; (5)为实现上述几部件工作,自制 一稳压直流电源,输出±15V,+5V。 ;
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电子设计竞赛既不是单纯的理论设计竞赛也不 仅仅是实验竞赛,而是由一个参赛队共同设计、制 作完成一个特定工程背景的题目的优劣与快慢的竞 赛。它既强调理论设计,更强调系统实现。它考核 了学生综合运用基础知识的能力,更注重考察学生 的创新意识。题目涉及的内容是一个课程群,而非 单一的一门课程。因此,竞赛的形式与内容基本上 符合面向21世纪人才培养的目标和需求,是对传统 教学方法的一个挑战,同时,竞赛成绩也能从一个 侧面反映了这个课程群的教学水平和教学改革的成 败。
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a.输出电压为+100V,输出电流为10mA b.电压调整率≤1%(输入电压变化范围
+9V~+12V) c.负载调整率≤1%(输入电压+12V下,
空载到满载) d.纹波电压(峰-峰值)≤100mV (输入
电压+9V下,满载)
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2.发挥部分 (1)扩充功能 a.排除短路故障后,自动恢复为正常状态 b.过热保护 c.防止开、关机时产生的“过冲” (2)提高稳压电源的技术指标 a.提高电压调整率和负载调整率 b.扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值 (3)改善DC-DC变换器 a.提高效率(在100V、100mA下) b.提高输出电压 (4)用数字显示输出电压和输出电流
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6.1.1 电源类题目分析
电源类题目有“简易数控直流电源 (第一届),1994年)”和“直流稳 压电源(第三届,2019年)”。
“简易数控直流电源”要求设计制作 一个输出电压数控可调直流稳压电源。 涉及到的基础知识与制作能力包含:交 流电源降压和整流,直流电压稳压和调 节,单片机,数字显示与控制等。
e.纹波电压(峰-峰值)≤5mV (最低输入电压下,满载)
f.效率≥40%(输出电压9V、输 入电压220V下,满载)
g.具有过流及短路保护功能
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(2)稳流电源 在输入电压固定为+12百度文库的条件下: a.输出电流:4~20mA可调 b.负载调整率≤1%(输入电压+12V、负载
电阻由200Ω~300Ω变化时,输出电流为20mA时 的相对变化率) (3)DC-DC变换器 在输入电压为+9V~+12V条 件下:
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3.组织运行模式 全国大学生电子设计竞赛的组织运
行模式为:“政府主办、专家主导、学 生主体、社会参与”十六字方针,以充 分调动各方面的参与积极性。
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4.领导
全国大学生电子设计竞赛由教育部 高等教育司和信息产业部人事司共同主 办,负责领导全国范围内的竞赛工作。 各地竞赛事宜由地方教委(厅、局)统 一领导。为保证竞赛顺利开展,组建全 国及各赛区竞赛组织委员会和专家组。
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6.3 电子设计竞赛的题目分析
(1)电源类 简易数控直流电源(第一届),直流
稳压电源(第三届);
(2) 信号源类 实用信号源的设计和制作(第二
届),波形发生器(第五届),电压控制LC 振荡器(A题)(第六届);
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(3) 高频无线电类 简易无线电遥控系统(第二届),调幅广播
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(2)各赛区竞赛组委会由省(自治区)、 直辖市教委(厅、局)、高校代表及电 子类专家、企事业代表组成,负责本赛 区的竞赛组织领导工作。
(3)原则上以省(自治区)、直辖市独 立组成一个赛区。若参赛学校少于3所或 参赛队少于20个队时,可与邻近省市联 合组成一个赛区。
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6.专家组
竞赛题目是保证竞赛工作顺利开展 的关键,应由全国专家组制定命题原则, 赛前发至各赛区。全国竞赛命题应在广 泛开展赛区征题的基础上由全国竞赛命 题专家统一进行命题。全国竞赛命题专 家组以责任专家为主体,并与部分全国 专家组专家和高职高专学校专家组合而 成。
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全国竞赛采用两套题目,即本科生 组题目和高职高专学生组题目,参赛的 本科生只能选本科生组题目;高职高专 学生原则上选择高职高专学生组题目, 但也可选择本 科生组题目,并按本科生 组题目的标准进行评审。只要参赛队中 有本科生,该队只能选择本科生组题目, 并按本科生组题目的标准进行评审。凡 不符合上述选题规定 的作品均视为无效, 赛区不予以评审。
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“直流稳压电源”要求设计制作一个 交流变换为直流的稳定电源。涉及到的 基础知识与制作能力包含:交流电源降 压和整流,直流电压稳压和调节,恒流 电流源,DC—DC变换器,单片机,数 字显示与控制等。
各题目具体要求如下。
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1、简易数控直流电源
一、设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的
(1)稳压电源 在输入电压220V、 50Hz、电压变化范围+15%~-20% 条件下:
a.输出电压可调范围为+9V~ +12V
b.最大输出电流为1.5A c.电压调整率≤0.2%(输入电压 220V变化范围+15%~-20%下,空 载到满载)
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d.负载调整率≤1%(最低输入电 压下,满载)
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输出部分采用D/A 0832及运算放 大器OP07输出电压波形与D/A变换输 出波形相同,不仅可以输出直流电平, 而且只要预先生成波形的量化数据,就 可以产生多种波形输出。显示部分采用3 位半的数字电压表(DVM)直接对输出电 压进行采样并显示输出实际电压值,一 旦系统工作异常,出现预置值与输出值 偏差过大,用户可以根据该信息予以处 理。
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2.发挥部分 (1)输出电压可预置在0~9.9V
之间的任意一个值; (2)用自动扫描代替人工按键,
实现输出电压变化(步进0.1V不变); (3)扩展输出电压种类(比如三
角波等)。
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2、直流稳定电源
一、任务 设计并制作交流变换为直流的稳定电源。 二、要求 1.基本要求
1、竞赛内容
(1)以电子电路(含模拟和数字电路)应用 设计为主要内容,可以涉及模-数混合电路、单 片机、可编程器件、EDA软件工具和PC机 (主要用于开发)的应用。题目包括“理论设 计”和“实际制作与调试”两部分。竞赛题目 应具有实际意义和应用背景,并考虑到目前教 学的基本内容和新技术的应用趋势,同时对教 学内容和课程体系改革起一定的引导作用。
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系统中数字控制部分用+/-按键控制 产生可增加或减少BCD码,BCD码输入 到D/A变换,变换成相应的电压,此电压 通过放大到合适的电平后加到可调稳压部 分,控制输出电压以手动0.1V的电压步 进或步减,或自动连续步进(减),或直 接变化到某一设定的电压值。
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频率源 CD4060
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(2)题目着重考核学生综合运用基础 知识进行理论设计的能力,考核学生的 创新精神和独立工作能力,考核学生的 实验技能(制作、调试)。
(3)题目在难易程度方面,既要考虑 使一般参赛学生能在规定的时间内完成 基本要求,又能使优秀学生有发挥与创 新的余地。
信息工程学院 12
2、竞赛题目
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2.竞赛特点与特色 全国大学生电子设计竞赛的特点是
与高等学校相关专业的课程体系和课程 内容改革密切结合,以推动其课程教学、 教学改革和实验室建设工作。竞赛的特 色是与理论 联系实际学风建设紧密结合, 竞赛内容既有理论设计,又有实际制作, 以全面检验和加强参赛学生的理论基础 和实践创新能力。
收音机(第三届),短波调频接收机(第四届), 调频收音机(第五届); (4) 放大器类
实用低频功率放大器(第二届),高效率音 频功率放大器(第五届),宽带放大器(B 题)(第六届);
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(5) 仪器仪表类 简易电阻、电容和电感测试仪(第二
届),简易数字频率计(第三届),频率 特性测试仪(第四届),数字式工频有效 值多用表(第四届),简易数字存储示波 器(第五届),低频数字式相位测量仪(C 题)(第六届),简易逻辑分析仪(D题) (第六届);
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第6章 全国大学生电子 设计竞赛题目与分析
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理论学时:6学时
教学目标: 1、介绍全国大学生电子设计竞赛的基本情况 2、竞赛命题原则及要求 3、题目分析 教学重点: 对试题的分析,掌握电子设计竞赛试题的特点 与要求。
信息工程学院 2
6.1 全国大学生电子设计竞赛简介
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键盘 数码显示
键盘/ 显示器 接口
8279
电压 预置
DCA 0832
基准 电压
8031 基本 系统
基准 电压
基准 电压
输出
基准 电压
基准 电压
图6.3.1 采用单片机的简易数控直流电源设计方案
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(2)采用中小规模集成电路的简易数控 直流电源设计方案
采用中小规模集成电路的简易数控直 流电源设计方案如图6.3.2所示。系统由 数字控制部分、D/A变换部分及可调稳 压部分三部分组成。除了上述的三大部 分之外,还包括一些附加的功能电路, 如电压显示、控制、防止误操作、波形 发生器电路等。
单稳消颤
显示电路 CD4511
D/A交换
可调稳压
电压输出
数字控制
信号发生器
波形输出
电源
图6.3.2 采用中小规模集成电路的简易数控直流电源设计方案
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6.3.2 信号源题目分析
信号源类有“实用信号源的设计和制作 (第二届,2019年)”、“波形发生器 (第五届,2019年)”和“电压控制LC 振荡器(第六届,2019年)”。
(1)全国只组建一个全国专家组,主要由 来自高等学校电子及其相关专业的专家组成, 全国专家组由责任专家、专家和专家库成员 三个人员层面构成,全国竞赛的命题和评审 工作以责任专家为主体。
(2)各赛区成立赛区专家组,由赛区内高 校电子及其相关专业的专家组成,负责本赛 区的竞赛征题、评审工作。
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学校应成立电子竞赛工作领导小组,负责 本校学生的参赛事宜,包括组队、报名、 赛前准备、赛期管理和赛后总结等。
8.参赛队和参赛学生 每支参赛队由三名学生组成,具有正
式学籍的全日制在校本、专科生均有资格 报名参赛。
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6.2 竞赛命题原则及要求
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(6)数据采集与处理类 多路数据采集系统(第一届);数字
化语音存储与回放系统(第四届),数据 采集与传输系统(第五届)。 (7)控制类
水温控制系统采集系统(第三届), 自动往返电动小气车(第五届);简易智 能电动车(E题)(第六届);液体点滴 速度监控装置(F题)(第六届)。
1.指导思想与目的 全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学
生学科竞赛之一,是面向大学生的群众性科技活动, 目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程 体系和课程内容 的改革,有助于高等学校实施素质 教育,培养大学生的实践创新意识与基本能力、团 队协作的人文精神和理论联系实际的学风;有助于 学生工程实践素质的培养、提 高学生针对实际问题 进行电子设计制作的能力;有助于吸引、鼓励广大 青年学生踊跃参加课外科技活动,为优秀人才的脱 颖而出创造条件。
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3. 例:简易数控直流电源
(1)采用单片机的简易数控直流电源设计 方案
采用单片机作为控制器的简易数控直流数 控直流电源设计方案如图6.3.1所示。设计 方案中采用8031单片机完成整个数控个部 分的功能。采用8279作为键盘/显示器接 口控制器,不仅简化接口引线,而且减小 了软件对键盘/显示器的查询时间,提高了 8031单片机的利用率。