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2013年南京信息工程大学电子设计竞赛试题振荡与测量系统设计（A题）一、任务设计线圈振荡电路，振荡产生正弦波，正弦波通过波形整形电路产生方波，方波通过单片机（MCU）作脉冲计数，显示计数频率。当有磁性球或金属板靠近振荡线圈时，振荡电路产生的正弦波的频率改变，单片机实时显示变化频率。二、要求1、基本要求：（1）线圈采用普通导线，线圈直径为10cm左右；（2）振荡频率控制在10KHz100KHz；（3）用示波器观察波形整形电路，当磁性球或金属板靠近线圈时，振荡电路频率明显变化；2、发挥部分：用单片机对脉冲进行计数，并计算频率，显示。显示可采用液晶也可选择LED。信号源的设计和制作（B题）一、任务在给定12V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波信号源。二、要求1、基本要求：（1）输出信号频率：20Hz300kHz；（2）信号幅度：负载50时，输出电压峰峰值为13V可调；（3）信号源输出电阻为50；（4）显示信号的频率和幅度。2、发挥部分：（1）提高信号的输出频率至1MHz；（2）提高信号的输出电压峰峰值至110V可调（带50负载）；（3）自行扩展信号源功能。程控增益直流放大器（C题）一、任务在温度检测、力学实验、桥式电路中，输出的电信号往往极其微弱，通常为毫伏级，而环境共模干扰的幅度往往大于被测电信号，放大微弱的电信号是直流放大器的最基本性能。设计一个直流放大器。输入信号Vi取自桥式测量电路的输出，如图1。当R1R2R3R4时，Vi0。通过调节R4，产生直流电压信号Vi，经直流放大器放大后，输出电压Vo。图1二、要求1、基本要求 （1）差模电压放大倍数AVD=1250,可手动调节；（2）最大输出电压Vo为10V，非线性误差105。2、发挥部分采用微控制器设计增益可调的直流放大器，数码管或LCD显示参数。（1）可通过按键调节差模电压放大倍数AVD，调节范围为1500，步进10；（2）实时显示差模电压放大倍数；（3）测量并显示输出电压Vo电压值。3、说明放大器设计不能采用单片集成仪表放大器实现。多功能数字显示频率计（D题）一、任务 设计并制作一台多功能数字显示频率计。二、要求1、基本要求（1）测量频率信号：方波、正弦波幅度：0.5V5V，频率：1Hz1MHz，测试误差：0.1%；（2） 测量周期信号：方波、正弦波幅度：0.5V5V，周期：1s1s，测试误差：0.1%；（3） 测量脉冲宽度信号：脉冲波幅度：0.5V5V，脉冲宽度：100s，测试误差： 1%。2、发挥部分（1）进一步扩大频率测量范围；（2）测量并显示周期脉冲信号的占空比：脉冲幅度：0.5V5V，脉冲频率：1Hz1KHz， 占空比范围：10%90%，测试误差：1%；（3）在1Hz1MHz范围内及测试误差0.1%的条件下，进行小信号的频率测量。水温控制系统（E题）一、任务设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为0.1升水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内设定，并能实现1070度范围内对每一点温度的自动控制。并保持设定的温度不变。二、要求1、基本要求（1）可键盘设定控制温度，并能用液晶显示，显示最小区分度0.1度（2）可以测量并显示水的实际温度，温度测量误差在正负0.5度内。（3）水温控制系统应具有全量程内（1070）的升温、降温功能，降温用半导体制冷片、升温用80w以内电加热器）（4）在全量程内任意设定一个温度值（例如其实温度正负15度内），控制系统可以实现该给定温度的恒温自动控制。控制的最大动态误差小于正负4度，静态误差小于1度，系统达到稳定时间小于15分钟。2、发挥部分（1）当设定温度突变时，温度变化达到正负20度，系统要在8分钟内还原设定温度，控制的最大动态误差小于正负2度。（2）温度控制的静态误差小于正负0.2度，在最小稳态时间内。（3）在设定温度突变时，温度变化达到正负20度，用液晶显示水温水时间的变化实时曲线。三、说明（1）允许使用单片机小系统（2）升温降温驱动电路自行设计，不允许使用成品模块。（3）为了测试方便测量水温时要求在容器内自行给定一个位置，测试时放置玻璃水银温度计，作为标准温度计。（4）避免测试过程中出现烧伤现象，注意做好防护措施。一种简易图形显示装置（F题）一、 任务 设计并制作一个线阵LED图文显示装置，装置的示意图如图1所示。图1 线阵LED图文显示装置示意图二、 要求1. 基本要求（1） 制作一个由16只 LED构成的线状点阵及其控制电路，安装于可旋转的平台上，在平台的中心设置一个按键，用于功能的切换，电机带动平台以合适速度旋转。（2） 开机时装置完成显示自检，能对点阵中16只LED逐个点亮，每只LED显示时间约为1秒，此时平台不旋转。（3） 以离按键最远的一个LED编号为16，离按键最近的一个LED编号为1，能通过按键切换，实现16个同心圆图形中的偶数序号同心圆顺序显示（由大到小）和奇数序号同心圆逆序（由小到大）显示。每个同心圆图形均显示时间为0.5秒左右。2. 发挥部分（1） 通过按键切换，显示一个指针式秒表，该秒表以标志杆为起始标志，秒针随时间动态旋转，旋转一周的时长为601秒。（2） 其它。三、 说明（1） 显示装置利用人眼视觉暂留的生理特性，通过LED在旋转运动过程中经过不同位置时，系统点亮相应的LED，实现线阵LED在旋转平面上构成不同的静态或动态图案。为保证显示时人眼看到的图形稳定清晰，系统设计应注意LED在