2014电子设计竞赛题目全(本科组)
2014电子设计大赛
2014年全国大学生电子设计竞赛(D题)编号：题目：电能消耗计量装置 (D题)学校：学院：信息科学与电气工程学院参赛学生：联系方式：2014年月日电能消耗计量装置的设计报告摘要：本设计以ATMEGA16A为控制核心，通过交流整形电路连接AD637KQ真有效值转换芯片量锰铜电阻，实现负载电流有效值检测；市电电压有效值的监测是通过连接市电电压的负载分压之后，由AD637KQ真有效值转换器实现测量；通过功率因数测量电路，市电电压经过二极管电桥正弦波变为方波，经单片机捕获测量出负载的功率因数和市电频率；单片机连接键盘和12864B v2.0液晶显示屏，通过中断服务模式实现控制负载用电时间、电能消耗、二氧化碳排放量的显示，以及显示市电电压有效值和市电频率、负载的工作电流有效值和有功功率、负载的功率因数；该装置还具备最大门限值设置、过流保护功能，进行了大量试验和测试，验证了设计的有效性，完成了基本部分和发挥部分功能要求。
关键词：电能消耗计量装置，ATMEGA16A，AD637，低能耗，精度1.系统方案1.1系统要求设计一款用于市电的电能消耗计量装置，该装置能耗低，由非分体式独立供电结构供电，具备过流保护功能和声光报警功能，并可设置被测负载最大门限值。
能够监测所在电网的市电电压有效值和市电频率，以及连接负载的工作电流有效值和有功功率值，并显示出负载的功率因数、用电时间和负载用电量对应的二氧化碳排放量及电能消耗值，1.2 方案论证1.2.1 控制器模块采用ATMEGA16A控制器。
ATmega 16A是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。
由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，功能强大，性价比高，使用方便。
1.2.2电压有效值测量模块和电流有效值测量模块方案一：带有AD637KQ真有效值转换器，AD637BQ可以计算各种杂波形的真有效值，最大3dp宽带可达8MHZ，可选择测量直流信号和交流信号，带载能力强。
全国大学生电子设计竞赛历届真题
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。
陕西理工学院2014年大学生电子设计竞赛决赛题目
陕西理工学院2014年电子设计竞赛题目微弱信号检测装置（A题）一、任务设计并制作一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。
为便于测评比较，统一规定显示峰值。
整个系统的示意图如图1所示。
正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。
噪声源采用给定的标准噪声（wav文件）来产生，通过PC机的音频播放器或MP3播放噪声文件，从音频输出端口获得噪声源，噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。
图中A、B、C、D和E分别为五个测试端点。
图1 微弱信号检测装置示意图二、要求1. 基本要求（1）噪声源输出V N的均方根电压值固定为1V±0.1V；加法器的输出V C =V S+V N，带宽大于1MHz；纯电阻分压网络的衰减系数不低于100。
（2）微弱信号检测电路的输入阻抗R i≥1 MΩ。
（3）当输入正弦波信号V S 的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。
2. 发挥部分（1）当输入正弦波信号V S 的幅度峰峰值在20mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。
（2）扩展被测信号V S的频率范围，当信号的频率在500Hz ~ 2kHz范围内，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。
（3）进一步提高检测精度，使检测误差不超过2%。
（4）其它（例如，进一步降低V S 的幅度等）。
三、说明1.微弱信号检测电路要求采用模拟方法来实现。
常用的微弱信号检测方法有：滤波，锁相放大，取样积分等（仅供参考）。
2.为便于各个模块的测试，所有测试端点（A~E）应做成跳线连接方式。
3.检测并显示正弦波信号的幅度值是指输入正弦波信号V S 的幅度（即峰值）。
4.测评时，应固定使用某一装置（PC机或MP3）来产生噪声源，所有作品均应采用该噪声源进行测试。
四、评分标准简易直流电子负载（B题）一、任务设计和制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。
全国大学生电子设计竞赛历届题目
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 (4)题目一简易数控直流电源 (4)题目二多路数据采集系统 (5)第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目 (6)题目一实用低频功率放大器 (6)题目二实用信号源的设计和制作 (7)题目三简易无线电遥控系统 (7)题目四简易电阻、电容和电感测试仪 (9)第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目 (9)A题直流稳定电源 (9)B题简易数字频率计 (10)C题水温控制系统 (11)D题调幅广播收音机* (12)第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛题目 (13)A题测量放大器 (13)B题数字式工频有效值多用表 (14)C题频率特性测试仪 (16)D题短波调频接收机 (17)E题数字化语音存储与回放系统 (18)第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛题目 (19)A题波形发生器 (19)B题简易数字存储示波器 (20)C题自动往返电动小汽车 (21)D题高效率音频功率放大器 (22)E题数据采集与传输系统 (23)F题调频收音机 (24)第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛题目 (25)电压控制LC振荡器（A题） (25)宽带放大器（B题） (26)低频数字式相位测量仪（C题） (28)简易逻辑分析仪（D题） (29)简易智能电动车（E题） (30)液体点滴速度监控装置（F题） (32)第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛题目 (33)正弦信号发生器（A题） (33)集成运放参数测试仪（B题） (34)简易频谱分析仪（C题） (36)单工无线呼叫系统（D题） (37)悬挂运动控制系统（E题） (38)数控直流电流源（F题） (39)三相正弦波变频电源（G题） (40)第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛题目 (41)音频信号分析仪（A题）【本科组】 (41)无线识别装置（B题）【本科组】 (42)数字示波器（C题）【本科组】 (44)程控滤波器（D题）【本科组】 (46)开关稳压电源（E题）【本科组】 (47)电动车跷跷板（F题）【本科组】 (48)积分式直流数字电压表（G题）【高职高专组】 (50)信号发生器（H题）【高职高专组】 (51)可控放大器（I题）【高职高专组】 (52)电动车跷跷板（J题）【高职高专组】 (53)第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目题目一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数控电源。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题(全套)
探头不得再移动。
（30分）（2）将1角硬币更换成直径约25mm的镀镍钢芯1元硬币（第五套人民币1元硬币），重复要求（1）的探测过程。
定位完成后，定位指针与硬币圆心之间的定位误差应控制在5mm以；探测定位速度越快越好，探测定位总时间不应超过2分钟。
完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。
（30分）（3）将硬币改为自制圆铁环（用Φ2铁丝绕制），铁环外直径4cm。
重复要求（1）的探测过程，应使定位指针尽可能指向铁环圆心，定位误差应控制在5mm以内；完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动，探测定位总时间应不超过3分钟。
（30分）（4）其他自主发挥功能。
（10分）（5）3.说明（1）金属物体探测定位装置探头采用AY-LDC1000板（由TI公司提供），可直接用AY-LDC1000板上的覆铜线圈，也可自制线圈；不得安装其他传感与摄像装置。
探测开始后，不得手动或遥控探测器。
（2）玻璃板可采用普通无色玻璃（玻璃边沿需贴上胶带以防划伤），也可用无色透明有机玻璃板；玻璃板长宽尺寸应大于50cm、厚度约3mm。
（3）探头从“探头进入区”一侧进入时探头的起始位置和摆放方向，以及探测区域内的被测金属物体摆放位置均由测试专家在现场指定。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题C题：锁定放大器的设计1．任务设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA）。
锁定放大器基本组成框图见图1。
信号通道2．要求（1）外接信号源提供频率为1kHz 的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号R (t )端。
R (t )通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S (t )端，S (t )幅度有效值为 10μV ~1mV 。
（5分）（2）参考通道的输出r (t )为方波信号，r (t )的相位相对参考信号R (t )可连续或步进移相180度，步进间距小于10度。
（20分）（3）信号通道的3dB 频带范围为900Hz ~1100Hz 。
误差小于20%。
2014电子设计大赛F题
2014年TI杯竞赛陕西赛区设计报告封面说明1.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订；2. “参赛队编号”由参赛学校编写，其中“学校编号”应按照巡视员提供的组委会统一编排的编号填写，“组（队）编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排，“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写，例如：“0105B”或“3367F”。
3. 本页允许各参赛学校复印。
无线电能传输装置摘要电能谐振耦合无线传输是一种新的电能传输概念和方法，它能在中距离范围传递能量。
本文基于空间隔离的两线圈，设计制作了一个谐振耦合电能无线传输装置。
系统以MSP430F149单片机控制振荡频率，通过驱动电路与单管逆变电路产生高频功率源，经发射与接收线圈进行无线能量传输，到后级再经整流滤波电路，用来点亮LED。
设计分四个模块:单片机控制模块、驱动与高频逆变模块、发送与接收模块、整流滤波模块。
从输入15V经辅助电源给单片机与驱动电路提供电压，产生的功率源经收发线圈，可以实现DC-AC-DC的无线电能传输。
测试结果表明，空间隔离的两空心线圈达到谐振耦合时，线圈之间的传递能量最大，从而很好的实现了无线电能传输的功能。
关键词：能量无线传输；谐振耦合；单管逆变- 1 -1 引言随着电子技术的快速发展与个人电子设备的普及，无线电能传输装置也应运而生。
无线电能传输解决了传统电能传输的大电能存储和传输材料的问题，若技术成熟，可以广泛的应用到医疗电子产品、个人电子产品、工业电子产品等方面。
而本次题目要求设计一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，因此我们采用单管高频逆变搭建高频功率源。
此次要求要接收端电压至少为8V，电流0.5A，这使得系统中的设计及参数要求更加的精准、严格。
2整体设计本系统设计输入为15V直流，输出为8V以上直流电压，0.5A电流的无线电能传输装置。
整个系统主要采用MSP430F149为主控芯片，12864液晶显示，IR2110驱动，IRF540 MOS管，通过单片机控制频率振荡、稳压和驱动电路、高频单管逆变电路、发射线圈等几部分组成发射部分，再由接收线圈、整流电路、滤波电路等几部分组成接收部分。
全国大学生电子设计竞赛历届题目(整理)详解
（2）调幅收音机输入回路线圈和磁性天线；
（3）变容二极管，型号：SVC341；
（4）本振线圈；
（5）用于电调谐的锁相频率合成器集成电路，型号：LC7218（可选件）；
30
实际完成情况
50
总结报告
20
发挥部分
完成第一项
5
完成第二项
15
完成第三项
20
一、设计任务
设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下：
主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。具体设计任务是：
（1）现场模拟信号产生器。
（2）八路数据采集器。
（3）主控器。
二、设计要求
1．基本要求
（1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz～2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。
（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制1～5V直流电压，第2～7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
（3）在1Hz～1MHz范围内及测量误差≤1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。
三、评分意见
项目
得分
基本要求
设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题(全套)
，可TI公司19mm“探头进。
探头不得再移动。
（30分）（2）将1角硬币更换成直径约25mm的镀镍钢芯1元硬币（第五套人民币1元硬币），重复要求（1）的探测过程。
定位完成后，定位指针与硬币圆心之间的定位误差应控制在5mm以；探测定位速度越快越好，探测定位总时间不应超过2分钟。
完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。
（30分）（3）将硬币改为自制圆铁环（用Φ2铁丝绕制），铁环外直径4cm。
重复要求（1）的探测过程，应使定位指针尽可能指向铁环圆心，定位误差应控制在5mm以内；完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动，探测定位总时间应不超过3分钟。
（30分）（4）其他自主发挥功能。
（10分）（5）3.说明（1）金属物体探测定位装置探头采用AY-LDC1000板（由TI公司提供），可直接用AY-LDC1000板上的覆铜线圈，也可自制线圈；不得安装其他传感与摄像装置。
探测开始后，不得手动或遥控探测器。
（2）玻璃板可采用普通无色玻璃（玻璃边沿需贴上胶带以防划伤），也可用无色透明有机玻璃板；玻璃板长宽尺寸应大于50cm、厚度约3mm。
（3）探头从“探头进入区”一侧进入时探头的起始位置和摆放方向，以及探测区域内的被测金属物体摆放位置均由测试专家在现场指定。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题C题：锁定放大器的设计1．任务设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA）。
锁定放大器基本组成框图见图1。
信号通道2．要求（1）外接信号源提供频率为1kHz 的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号R (t )端。
R (t )通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S (t )端，S (t )幅度有效值为 10μV ~1mV 。
（5分）（2）参考通道的输出r (t )为方波信号，r (t )的相位相对参考信号R (t )可连续或步进移相180度，步进间距小于10度。
（20分）（3）信号通道的3dB 频带范围为900Hz ~1100Hz 。
2014年TI杯山东省电子竞赛题目
A--基于大功率白光LED 的可见光通信（本科组）一、任务设计并制作一个可见光通信装置。
二、要求1、基本要求（1）可见光通信装置利用单只10W(或≧9W)白光LED 和光电器件作为收发器件，用来传输语音和模拟波形信号，传输距离大于30cm ；自制24 V 、1A 直流电源2个（发端、收端分别采用此单电源供电），系统基本框图如图1。
发送端的供电部分需要加测试点（测试点加上鱼嘴夹方便测试），测试点电压U 1、电流I 1如图2所示。
（接收端负载最好为8Ω喇叭）可见光通信发端装置语音或者模拟波形信号24V 1A 直流电源可见光信道10W 白光LED可见光通信收端装置光电器件24V 1A 直流电源语音或者波形发送端接收端图1 系统基本框图24V1A电源可见光通信发端装置电压测试点电流测试点U 1I 1图2 电压、电流测试点（2）在不进行信号传输的情况下10W 白光LED 的功率必须达到10W ，要求电流为I 2=1±0.05 A ，电压U 2=10 V （误差可以稍大）。
需要加测试点（测试点加上鱼嘴夹方便测试），测试点电流I 2、电压U 2如图3所示。
10W 白光 L E D电压测试点电流测试点LED 驱动电路I 2U 2图3 10 W 白光LED 测试点（3）传输的语音信号或低频信号源信号频率范围为300~8000 Hz ，语音信号要求来自麦克风或MP3，模拟波形信号来自信号发生器。
要求发端装置的输入端以及收端装置的输出端加测试端子，以方便检测波形。
（4）在发送端发送300~8000Hz 音频信号时，接收的声音应无明显失真。
当发射端输入信号为300Hz 、1000Hz 、8000Hz 单音信号时，在8Ω电阻负载（或喇叭）上，接收装置的输出电压有效值不小于0.4V 。
不改变电路状态，减小发射端输入信号的幅度至0V ，采用低频毫伏表（低频毫伏表为有效值显示，频率响应范围低端不大于10Hz 、高端不小于1MHz ）测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于0.1V 。
2014电子设计竞赛备选题(南航)
2014南京航空航天大学电子设计竞赛题目参赛说明1.赛题分为：初级组(一、二年级)和高级组(三、四年级)两大类。
2.一、二年级学生可独立组队，完成初级组赛题或完成高级组赛题中的“基本要求”部分，按初级组评奖；3.三、四年级学生组队参赛，完成高级组赛题，按高级组评奖。
不可参加初级组及评奖。
4.如果参赛队伍中有高年级和低年级学生混合组队的情况，则按高级组参赛处理。
低频信号调理电路（A题）•【高级组】一、任务设计并制作一个低频信号调理电路，其组成如图1所示。
包括放大器与滤波器等部分，其中，放大器增益可控；滤波器的类型（低通、高通或带通）以及通带、截止频率等参数可控。
放大器滤波器信号输入参数设置参数设置信号输出R L测试端子图1 低频信号调理电路组成二、要求1. 基本要求（1）调理电路的输入可以从mp3或信号源输入低频（100Hz～100kHz）信号，输出可以带600Ω负载或驱动8Ω喇叭（2～5W）。
（2）放大器部分。
输入低频正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为0～40dB，可扩展到60 dB；增益步进程控可调，步进越小越好；电压增益误差不大于5%；通频带为100Hz～100kHz，接600Ω负载时，放大器输出电压无明显失真。
（3）滤波器部分。
当设置为低通滤波器时，其-3dB截止频率fc分别为3.4kHz、20kHz和50kHz三档程控可调。
当设置为高通滤波器时，其-3dB截止频率fc分别为200Hz、10kHz和30kHz三档程控可调。
当设置为带通滤波器时，其带宽为300Hz～3.4 kHz。
以上滤波器的截止频率的误差均不大于5%。
2. 发挥部分（1）具有AGC功能。
当调理电路的信号输入接mp3信号时，滤波器应设置为带通滤波器，输出负载为8Ω喇叭，此时调理电路的输入信号幅度在10mV～5V 间变化时，调理电路输出默认值保持在2V±0.1V内，波动越小越好。
（2）能够显示输入信号幅度大小及频率高低。
2014年吉林省大学生电子设计竞赛论文--模板 (1)DOC
2014年吉林省大学生电子设计竞赛程控直流电源（C题）【1C20220303组】2014年9月14日摘要直流电源被广泛地应用到各种工业场合。
按照电路中调整管工作方式的不同，直流电源可以分为线性电源和开关电源。
线性电源精度高，但效率低，开关电源体积小，效率高。
课题要求设计输入直流20-30V，输出06-12V可调，输出电流不小于2A，考虑功率较大，故选用效率高的开关电源。
根据比赛要求，设计选用PWM方式对输入进行斩波调压，控制开关管占空比的PWM 由单片机产生。
为了使输出电压稳定，对输出电压进行测量，通过软件调节算法得到PWM 的占空比，输出给功率MOS管，形成闭环控制。
为了防止负载电流过大对电源造成损坏，检测输出电流，并设置了过流保护。
电路还扩展了显示屏和保护电路，输出电压和电流可以实时显示和调整。
通过软硬件相结合，完成了数字程控直流电源的设计。
目录1系统方案 (2)1.1 显示模块的论证与选择 (2)1.2单片机模块的论证与选择 (2)1.3 测试采样与反馈模块的论证与选择 (3)1.4 降压模块的论证与选择 (3)1.6 高频开关模块的论证与选择 (3)综合以上二种方案，选择方案一。
(4)1.8 控制系统的论证与选择 (4)2系统理论分析与计算 (5)2.1 系统理论分析 (5)2.1.1 降压控制电路的分析 (5)2.1.3 开关电源原理的分析 (5)2.2 斩波降压电路的计算 (5)2.2.1 斩波电路的输入输出关系 (5)3电路与程序设计 (6)3.1电路的设计 (6)3.1.1系统总体框图 (6)3.1.4电源 (9)3.2程序的设计 (9)3.2.1程序功能描述与设计思路 (9)3.2.2程序流程图 (9)4测试方案与测试结果 (10)4.1测试方案 (10)4.2 测试条件与仪器 (11)4.3 测试结果及分析 (11)4.3.1测试结果(数据) (11)4.3.2测试分析与结论 (11)附录1：电路原理图 (13)附录2：源程序 (14)程控直流电源（C题）【1C20220303组】1系统方案本系统主要由显示模块、单片机模块、测试采样与反馈模块、降压模块、按键模块、高频开关模块、驱动模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
中国矿业大学20132014学年度电子设计大赛题目+20131206
选题说明：参赛的同学（本科生和研究生）可以从以下参考题目A~E中挑选任意一道作为选题，一旦选择不可更改。
同时为了鼓励创新，也可以自己另外拟题，并统一定为“H题”。
参考题目和自拟题目分开评奖。
数控直流电流源（A 题）一、任务设计并制作数控直流电流源。
输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。
其原理示意图如下所示。
二、要求显示器键盘控制器电流源负载电源1.基本要求（1）输出电流范围：200mA～2000mA；（2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10 mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA；（5）纹波电流≤2mA；（6）自制电源。
2.发挥部分（1）输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA；（2）设计、制作测量并显示输出电流的装置 (可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1 mA；（4）纹波电流≤0.2mA；（5）其他。
三、评分标准设计报告项目分数设计与总结报告：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。
20基本要求实际完成情况50发挥部分完成第（1）项 4 完成第（2）项20 完成第（3）项16 完成第（4）项 5 其他 5小计50 总计120四、说明1.需留出输出电流和电压测量端子；2.输出电流可用高精度电流表测量；如果没有高精度电流表，可在采样电阻上测量电压换算成电流；3.纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压，换算成纹波电流。
简易旋转倒立摆及控制装置（B题）一、任务设计并制作一套简易旋转倒立摆及其控制装置。
2014年江苏省电子设计竞赛选拔暨训练题目(ACDE题)
全国大学生电子设计竞赛2014年江苏省电子设计竞赛选拔（第二次）暨训练试题点光源跟踪系统（A题）一、任务设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的光源跟踪系统，系统示意图如图1所示。
光源B使用单只1W白光LED，固定在一支架上。
LED的电流能够在150～350mA的范围内调节。
初始状态下光源中心线与支架间的夹角θ约为60º，光源距地面高约100cm，支架可以用手动方式沿着以A为圆心、半径r约173cm的圆周在不大于±45º的范围内移动，也可以沿直线LM移动。
在光源后3 cm距离内、光源中心线垂直平面上设置一直径不小于60cm暗色纸板。
光源跟踪系统A放置在地面，通过使用光敏器件检测光照强度判断光源的位置，并以激光笔指示光源的位置。
图1 光源跟踪系统示意图二、要求1．基本要求（1）光源跟踪系统中的指向激光笔可以通过现场设置参数的方法尽快指向点光源；（2）将激光笔光点调偏离点光源中心30cm时，激光笔能够尽快指向点光源；（3）在激光笔基本对准光源时，以A为圆心，将光源支架沿着圆周缓慢（10~15秒内）平稳移动20º（约60cm），激光笔能够连续跟踪指向LED点光源；2．发挥部分（1）在激光笔基本对准光源时，将光源支架沿着直线LM平稳缓慢（15秒内）移动60cm，激光笔能够连续跟踪指向光源。
（2）将光源支架旋转一个角度β（≤20º），激光笔能够迅速指向光源。
（3）光源跟踪系统检测光源具有自适应性，改变点光源的亮度时（LED驱动电流变化±50mA），能够实现发挥部分（1）的内容；（4）其他。
三、说明1．作为光源的LED的电流应该能够调整并可测量；2．测试现场为正常室内光照，跟踪系统A不正对直射阳光和强光源；3．系统测光部件应该包含在光源跟踪系统A中；4．光源跟踪系统在寻找跟踪点光源的过程中，不得人为干预光源跟踪系统的工作；5．除发挥部分（3）项目外，点光源的电流应为300±15 m A；6．在进行发挥部分（3）项测试时，不得改变光源跟踪系统的电路参数或工作模式；四、评分标准设计报告项目分数系统方案 2 理论分析与计算8 电路与程序设计9 测试方案与测试结果8 设计报告结构及规范性 3小计30基本要求完成第（1）项10 完成第（2）项20 完成第（3）项20小计50发挥部分完成第（1）项15 完成第（2）项15 完成第（3）项15 其他 5小计50总分130全国大学生电子设计竞赛2014年江苏省电子设计竞赛选拔（第二次）暨训练试题信号波形合成实验电路（C题）一、任务设计制作一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，并将这些信号再合成为近似方波和其他信号。
大学生电子设计竞赛真题
全国大学生电子设计竞赛题目（本科组）题目一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数控电源。
其原理示意图如下：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。
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）。
题目二多路数据采集系统一、设计任务设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下：主控器能对 50 米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用 1 米线代替）进行采集的显示和显示。
具体设计任务是：（1）现场模拟信号产生器。
（2）八路数据采集器。
（3）主控器。
二、设计要求1．基本要求（1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在 200Hz～2kHz 范围变化，再经频率电压变换后输出相应 1～5V 直流电压（200Hz 对应 1V，2kHz 对应 5V）。
（2）八路数据采集器：数据采集器第 1 路输入自制 1～5V 直流电压，第 2～7 路分别输入来自直流源的 5，4，3，2，1，0V 直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第 8 路备用。
将各路模拟信号分别转换成 8 位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
（3）主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。
采集方式包括循环采集（即 1 路、2 路……8 路、……1 路）和选择采集（任选一路）二种方式。
显示部分能同时显示地址和相应的数据。
2．发挥部分（1）利用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系；（2）尽可能减少传输线数目；（3）其它功能的改进（例如：增加传输距离，改善显示功能）。
2014年辽宁省TI杯大学生电子设计竞赛C题锁定放大器设计报告
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题C题：锁定放大器的设计设计报告摘要本作品基于锁定放大器设计，由前级放大模块,带通滤波器模块，相敏检波模块，触发整形模块和单片机显示模块组成，具有微弱信号锁定放大功能。
在前级放大电路中，信号发生器经过分压网络得到交流放大器的信号来源。
信号通过带通滤波器，加上参考通道得到的方波，一起输入到相敏检波电路，得到整流波形，经过低通滤波器，得到变化极其缓慢的直流信号，经过单片机显示。
本作品进行合理的级联和阻抗匹配，加入单片机设计的示波器显示，从而得到一个完整的锁定放大器系统。
而且综合应用了电容去耦、滤波、旁路电容等抗干扰措施以减少放大器的噪声干扰。
关键词：分压网络交流放大器相敏检波触发整形示波器一、总体方案设计1.1 系统总体方案根据题目要求如图1，要求系统分为三大部分：第一部分信号通道，实现对信号的放大，去噪。
第二部分为参考通道，通过移相器和比较器，得到方波。
第三部分为检波电路，得到信号幅值，并显示。
图1 锁定放大器基本组成结构框图图2 系统方案框图本方案系统总体框图如图2所示，系统由加法器、衰减器、前置放大电路、带通滤波器、同相电路、反相电路、移相器、开关电路和低通滤波器构成；其中由同相放大电路构成的加法器将噪声信号加到待测信号中，使得信号湮灭在噪声中，然后经过衰减器衰减100倍以上，送到由放大电路、带通滤波、同相、反相、移相、比较和低通滤波器构成微信号检测电路中。
本系统以相敏检波器为核心，将参考信号经过移相电路和比较器输出方波驱动开关管乘法器，输出直流信号然后通过单片机A/D转换，最后在液晶上显示出来。
1.2 系统方案设计论证1.2.1 微信号放大设计本题目要求采用锁相放大器检测小信号，噪声强、信号弱，是锁相放大器的工作情况，对此，我们要采用低噪声的精密放大运算放大器OPA2376。
前段放大电路需要有足够的放大倍数，来保证信号的采集。
对此，本方案采用了放大60dBde的设计，以期达到设计需求。
2014年第十届长通杯电子竞赛校竞赛赛题
A题直流电机转速控制一、任务设计一个数字式直流电机转速控制系统，包括控制器、直流电机和转速检测装置。
要求采用PWM方式驱动直流电机。
控制系统原理可按图1所示框图设计。
二、基本要求1．能以数字形式显示转速和给定转速，能通过按键设置转速给定值。
2．给定转速从1000转/分变化到1500转/分时，控制超调≤100转，由给定阶跃变化开始到转速控制在1500±50转的时间≤10秒，稳态误差≤15转。
三、发挥部分1．进一步改善控制质量，给定转速从1000转/分变化到1500转/分时，控制超调≤20转，由给定阶跃变化开始到转速控制在1500±50转的时间≤5秒，稳态误差≤5转。
2．能通过按键设置直流电机按正反两个方向旋转。
四、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 完成基本要求第1项30 完成第基本要求2项20发挥部分完成发挥部分第1项25 完成发挥部分第2项15单片机转速测量PWM驱动转速显示按键接口供电电源直流电机图1 转速控制器原理框图B题：单相正弦稳压变频电源一、任务设计并制作单相正弦稳压变频电源，框图如下图所示：二、基本要求1．输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真；2．输出频率范围为20Hz~100Hz（调频步进值为1Hz）电压有效值在10V~18V之间的正弦交流电；3．当输入电压为198V~242V，负载电流有效值为0.5A~1A时，输出电压有效值应保持在15V，误差小于5%；4．DC—AC逆变器效率大于等于70%。
三、发挥部分1．当输入电压为198V~242V,负载电流有效值为0.5A~1A时，输出电压有效值应可在10V-18V调整，步进值1V，误差小于5%；2．具有过流保护，输出电流有效值达1.5A时动作；3. 设计制作具有测量、显示该变频和稳压电源输出电压、电流、频率、功率的电路，测量误差小于5%；4．其它。
2014湖北省电子设计竞赛E题
x[n] n 1, 2,, N ，计算其均值 m
N n 1
x[n] / N ，则方差 2 为：
Байду номын сангаас
2
N n 1
x[n] m / N 。
2
共 3 页，E-3
2014 年 TI 杯大学生电子设计竞赛 E 题：∑-Δ 型 A/D 转换电路 1．任务
设计并制作 1 阶∑-Δ 调制器，并在此基础上设计并制作∑-Δ 型 A/D 转换电路，电路 结构如图 1 所示。
图 1 ∑-Δ 型 A/D 转换电路框图
2．要求
（1）设计并制作 1 阶∑-Δ 调制器，具体电路框图如图 2 所示。图中 U REF 为 2V。要 求∑-Δ 调制器输出的 1 位数据流为 TTL 电平，时钟频率 f CLK 自定。 （12 分） （2）利用（1）中制作的 1 阶∑-Δ 调制器，设计并制作∑-Δ 型 A/D 转换电路。要求 A/D 转换电路可设置工作于下列两种模式： 模式 1，采样频率为 100Hz，采样位数为 12 位； 模式 2，采样频率为 1600Hz，采样位数为 8 位。 （32 分）
1阶∑-Δ调制器中各点信号的波形示意
（2） 要求（3）设计并制作采样数据显示装置，可以使用自制的液晶显示；也可 以借助外部显示设备，如示波器。但必须能显示∑-Δ 型A/D转换电路输出的连续采样数 据，并能显示采样信号的波形。 （3） 采样数据的方差 2 计算：将∑-Δ 型A/D转换电路输出的一组采样数据，记为
（3）设计并制作∑-Δ 型 A/D 转换电路的采样数据显示装置。要求可以显示 A/D 转 换电路连续采样数据波形，显示的波形数据点数不少于 200 点。同时，在波 形上显示一个光标，移动光标时能显示相应波形点的采样数据。 （6 分） （4）改进∑-Δ 型 A/D 转换电路的显示装置，要求能计算 A/D 转换电路输出的采样 数据的方差 2 ， 并实时显示。 方差的计算使用连续 1 秒的采样数据直接计算。 （10 分） （5）改进∑-Δ 型 A/D 转换电路的设计，尽量减小 A/D 转换电路的本底噪声和量化 噪声， 提高∑-Δ 型 A/D 转换电路的采样精度。 实现∑-Δ 型 A/D 转换电路能工 作于下列模式： （20 分） 模式 3，采样频率为 100Hz，采样位数为 16 位，有效位数不少于 13 位。
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2014年TI杯大学生电子设计竞赛题A题：四旋翼飞行器1.任务设计制作一架能够自主飞行的四旋翼飞行器。
2.要求四旋翼飞行器能够完成以下飞行动作：（1）飞行器能够根据起飞前预置的指令起飞，飞离地面高度应超过30cm，飞行距离（水平）应超过60cm，然后飞行器应能平稳降落。
（30分）（2）飞行器能够根据指定（键盘设定）的飞行高度及降落地点（方向及距离）连续稳定地完成起飞、指定高度水平飞行、平稳降落等动作。
（20分）（3）飞行器能够根据起飞前预置的指令垂直起飞，起飞后能够在50cm以上高度平稳悬停5s以上，然后再平稳缓慢降落到起飞地点；起飞与降落地点水平距离不超过30cm。
（30分）（4）其他自主发挥设计的飞行动作。
（20分）（5）设计报告（20分）项目主要内容分数系统方案方案比较，方案描述 5设计与论证飞行器姿态测量方法飞行控制器控制方法与参数计算8测试测试方法与测试结果 5设计报告结构及规范性摘要，正文结构完整性、内容规范性 2小计203.说明（1）飞行器的姿态检测及飞行控制必须使用TIV A M4、C2000或MSP430等系列控制器。
（2）飞行器在完成每一项飞行动作期间不得以任何方式人为干预，如遥控等。
（3）飞行器的尺寸可自行选定。
（4）飞行方向以正北方向为0°、东北方向为45°、正东方向为90°等，以此类推；距离的单位为厘米（cm）。
（5）指定的降落地点是指降落地点距起飞地的水平距离及方向。
（6）平稳降落是指在降落过程中无明显的跌落、弹跳及着地后滑行等现象。
（7）能够完成要求（2）时，要求（1）可以免测。
（8）为确保安全，飞行器应在安全网中或在系留方式下工作（即以绳索将飞行器拴在地面固定物上）。
2014年TI 杯大学生电子设计竞赛题B 题：金属物体探测定位器4. 任务设计并制作一个可自主移动的金属物体探测定位器（以下简称探测器），可探测置于玻璃板下的金属物体并给出定位指示。
该探测器需采用TI 公司LDC1000电感/数字转换器评估板（AY-LDC1000）作为金属物体探头，探头上应有定位指针，以给出明显定位指示。
探头可在水平放置的玻璃板上移动。
用直径Φ2（mm ）的铁丝围成约50cm×50cm 的正方形闭合框作为探测区边界置于玻璃板下，示意图见图1。
5. 要求（6） 在探测区域内某处（距探测边界≥5cm ）玻璃下放置一枚直径约19mm 的镀镍钢芯1角硬币（第五套人民币的1角硬币）。
探头能从“探头进入区”一侧任意指定位置和方向自行进入探测区（铁丝框包围区域）。
通过探测，定位指针应指在硬币边沿之内，探测定位速度越快越好，且探测定位总时间应不超过2分钟。
完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。
（30分）（7） 将1角硬币更换成直径约25mm 的镀镍钢芯1元硬币（第五套人民币1元硬币），重复要求（1）的探测过程。
定位完成后，定位指针与硬币圆心之间的定位误差应控制在5mm 以；探测定位速度越快越好，探测定位总时间不应超过2分钟。
完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。
（30分）（8） 将硬币改为自制圆铁环（用Φ2铁丝绕制），铁环外直径4cm 。
重复要求（1）的探测过程，应使定位指针尽可能指向铁环圆心，定位误差应控制在5mm 以内；完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动，探测定位总时间应不超过3分钟。
（30分） （9） 其他自主发挥功能。
（10分）玻璃板下 铁丝方框玻璃板下 金属物体图1 金属物体探测环境示意图无色透明普通玻璃板或有机玻璃板探头进入区50cm×50cm（10）设计报告。
（20分）项 目主要内容分数 系统方案 系统结构、方案比较与选择4 理论分析与计算 探测器组成方案与工作原理分析、检测与控制算法6 电路与程序设计 电路设计，程序结构与设计 5 测试方案与测试结果 测试结果及分析3 设计报告结构及规范性摘要，设计报告正文的结构，公式、图表的规范性2 总分206. 说明（1） 金属物体探测定位装置探头采用AY-LDC1000板（由TI 公司提供），可直接用AY-LDC1000板上的覆铜线圈，也可自制线圈；不得安装其他传感与摄像装置。
探测开始后，不得手动或遥控探测器。
（2） 玻璃板可采用普通无色玻璃（玻璃边沿需贴上胶带以防划伤），也可用无色透明有机玻璃板；玻璃板长宽尺寸应大于50cm 、厚度约3mm 。
（3） 探头从“探头进入区”一侧进入时探头的起始位置和摆放方向，以及探测区域内的被测金属物体摆放位置均由测试专家在现场指定。
2014年TI 杯大学生电子设计竞赛题C 题：锁定放大器的设计1．任务设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA ）。
锁定放大器基本组成框图见图1。
2．要求图1 锁定放大器基本组成结构框图交流 放大器相敏 检波器直流 放大器低通 滤波器带通 滤波器触发整形移相器方波 驱动参考输出 r (t )信号 x (t )信号通道 参考通道S (t )显示R (t )（1）外接信号源提供频率为1kHz 的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号R (t )端。
R (t )通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S (t )端，S (t )幅度有效值为 10μV ~1mV 。
（5分）（2）参考通道的输出r (t )为方波信号，r (t )的相位相对参考信号R (t )可连续或步进移相180度，步进间距小于10度。
（20分）（3）信号通道的3dB 频带范围为900Hz ~1100Hz 。
误差小于20%。
（10分）（4）在锁定放大器输出端，设计一个能测量显示被测信号S (t )幅度有效值的电路。
测量显示值与S (t )有效值的误差小于10%。
（15分）（5）在锁定放大器信号S (t )输入端增加一个运放构成的加法器电路，实现S (t )与干扰信号n (t )的1:1叠加，如图2所示。
（5分）（6）用另一信号源产生一个频率为1050~2100Hz 的正弦波信号，作为n (t )叠加在锁定放大器的输入端，信号幅度等于S (t )。
n (t )亦可由与获得S (t )同样结构的电阻分压网络得到。
锁定放大器应尽量降低n (t )对S (t )信号有效值测量的影响，测量误差小于10%。
（20分）（7）增加n (t )幅度，使之等于10S (t )，锁定放大器对S (t )信号有效值的测量误差小于10%。
（20分） （8）其他自主发挥。
（5分） （9）设计报告。
（20分）项 目主要内容满分 系统方案 总体方案设计4 理论分析与计算 锁定放大器各部分指标分析与计算 6 电路与程序设计 总体电路图,程序设计 4 测试方案与测试结果测试数据完整性,测试结果分析4 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2 总分203．说明（1）各信号输入、输出端子必须预留测量端子，以便于测量。
交流放大器带通滤波器信号x (t )锁定放大器图2 锁定放大器叠加噪声电路图S (t ) 加法器n (t )S (t )+n (t )（2）要求（1）和（6）中的电阻分压网络的分压比例自定。
由于μV 级信号常规仪器难以测量，可通过适合加大输入信号幅度的方法，测量并标定其分压比。
（2）关于锁定放大器的原理可参考《微弱信号检测》。
高晋占编著，清华大学出版社2004年。
2014年TI 杯大学生电子设计竞赛 D 题：带啸叫检测与抑制的音频功率放大器1．任务基于TI 的功率放大器芯片TPA3112D1，设计并制作一个带啸叫检测与抑制功能的音频放大器，完成对台式麦克风音频信号进行放大，通过功率放大电路送喇叭输出。
电路示意图如图1所示。
图1 电路示意图2．要求（1）设计并制作图1中所示的“拾音电路”和“功率放大电路”，构成一个基本的音频功率放大器。
要求： （25分）a ）在输入音频信号有效值为20mV 时，功率放大器的最大不失真功率（仅考虑限幅失真）为5W ，误差小于10％；b ）在输入音频信号有效值为20mV 时，可以程控设置功率放大器的输出功率，功率范围为50mW ～5W ；c ）功率放大器的频率响应范围为200Hz ~ 10kHz 。
啸叫检测啸叫抑制拾音电路接信号源功率放大电路ABK1音频功率放大器K2 DCR L 8V o（2）系统采用12V直流单电源供电，所需其他电源应自行制作。
（10分）（3）在功率放大器输出功率为5W时，电路整体效率≥80%。
（10分）（4）将台式麦克风与喇叭相隔1m背靠背放置，见图2（a），使用电脑播放音乐作为音频信号源。
音频功率放大器能通过麦克风采集信号，经功率放大电路送喇叭输出，输出的音频信号清晰。
（5分）（5）设计并制作图1所示的啸叫检测电路和啸叫抑制电路，完善音频功率放大器。
要求：（15分）a）在不进行啸叫抑制时（图1的选择开关K1连接A端，K2连接C端），将麦克风与喇叭相隔1m面对面放置，见图2（b），从小到大调整功率放大器的输出功率，直到产生啸叫时停止；b）啸叫检测电路能实时监测所产生啸叫，并计算啸叫的频率。
实时显示啸叫频率和相应的功率放大器输出功率；c）启动啸叫抑制电路（图1的选择开关K1连接B端，K2连接D端），音频功率放大器应能有效抑制啸叫，并正常播放音频信号。
（6）进一步改进啸叫抑制电路。
在保障无啸叫的前提下，尽量提高音频功率放大器的输出功率；如果输出功率达到5W功率，啸叫抑制电路仍能正常工作，可以进一步缩短面对面放置的麦克风与喇叭之间的距离。
（30分）（7）其他。
（5分）（8）设计报告（20分）项目主要内容满分方案论证比较与选择,方案描述 3理论分析与计算系统相关参数设计 5电路与程序设计系统组成，原理框图与各部分的电路图，系统软件与流程图5测试方案与测试结果测试结果完整性，测试结果分析 5设计报告结构及规范性摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性 2总分20 3．说明（1） 作品使用的麦克风应为台式全向麦克风，其灵敏度要大于 -45dBV/P ，插头直径为3.5mm ，输出阻抗为1k Ω ~ 2.2k Ω。
关于麦克风灵敏度的定义是馈给1Pa （94dB ）的声压时，麦克风输出端的电压（dBV ）。
有些麦克风给出的灵敏度单位为dB/Bar ，注意之间的转换。
（2） 作品使用的喇叭应为组合纸盆方式的电动式喇叭，额定功率为5W ，额定阻抗为8Ω。
（3） 麦克风和喇叭可以直接购买，在设计报告中必须附有所购买的麦克风和喇叭的产品说明书或性能参数。
（4） 作品要求拾音电路的输入接口，以及功率放大电路连接到喇叭的接口必须外露，可方便进行连接，以便测试时使用。
（5） 作品评测由赛区统一准备测试平台，并统一使用由测试专家准备的台式麦克风和喇叭进行测试。
（6） 作品要求（1）、（2）和（3）的指标测试，使用音频信号源外加正弦信号和外加8Ω纯电阻负载的方式进行测试。