2018年信息工程学院第六届电子设计与测试竞赛暨四川

1、.word格式.附件2:2018年信息工程学院第六届电子设计与测试竞赛暨四川省大学生电子设计竞赛选拔赛拟定题目A题：宽带直流放大器B题：带负载识别功能的 DC-DC直流开关稳压电源C题：数字万用表D题：简易数字信号传输性能分析仪E题：智能遥控情景照明灯F题：点光源跟踪系统G题：线阵LED图文显示装置H题：FIR滤波器I题：LC压控振荡器J题：短波调频测向机设计K题：基于可见光传输的通信装置L题：智能小车.专业.专注.A题：宽带直流放大器一、任务设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。一、要求1、基本要求(1) 电压增益Av> 40dB输入电压有效值 VW 20mV 可在 040

2、dB范围内手动连续调节。(2) 最大输出电压正弦波有效值 Vo> 2V，输出信号波形无明显 失真。(3) 3dB通频带05MHz ;在04MHz通频带内增益起伏< 1dB。(4) 放大器的输入电阻> 50 Q负载电阻(50 士 2) Qo(5) 设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源 。2、发挥部分(1) 最大电压增益Av> 60dB输入电压有效值 VW 10mV。(2) 在Av= 60dB时，输出端噪声电压的峰峰值VonPP < 0.3V。(3) 3dB通频带010MHz ;在09MHz通频带内增益起伏< 1dB。(4) 最大输出电压正弦波有效值 Vo

3、> 10V ,输出信号波形无明 显失真。(5) 进一步降低输入电压提高放大器的电压增益 。（6）电压增益Av可预置并显示,预置范围为0 60dB ,步距 为5dB （也可以连续调节）；放大器的带宽可预置并显示（至少 5MHz、10MHz 两点）。（7）降低放大器的制作成本，提高电源效率。（8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。三、说明1. 宽带直流放大器幅频特性示意图如图 1所示。2. 负载电阻应预留测试用检测口和明显标志 ，如不符合（50 士 2）的电阻值要求，则酌情扣除最大输出电压有效值项的所 得分数。3. 放大器要留有必要的测试点。建议的测试框图如图2所示， 可采用信号发生器

4、与示波器/交、直流电压表组合的静态法或扫频仪图2幅频特性测试框图四、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实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项7完成第（2）项2完成第（3）项7完成第（4）项6完成第（5）项12完成第（6）项5完成第（7）项6其它5总分50B题：带负载识别功能的DC-DC直流开关稳压电源一、任务选择降压型BUCK控制芯片配合外置场效应管为核心单元，设计并制作一组降压型直流开关稳压电源；额定状态下，当输入电压直流输出电压二二取：，输出电流能够长时间稳定在;详细的

5、测试电路可参考图1。+U|NC*0降压UoT直流 稳压SA负载X电源识别端口1RlR图1电源测试连接图、要求1、基本要求（1）额定输入电压下,输出电压偏差：|岛邸叫口0»；（20 分）（2）额定输入电压下，最大输出电流：；（10分）（3）输出噪声纹波电压峰峰值：（20分）£/0Pp < 150mV（Z7IK = 18VTi?L = 5H）；(4) 开关电源系统具有负载识别功能。电源系统通过测量图1下方 的2端子负载识别端口 R( 1kQ10kQ)的电阻值，调整输出 电压为-_ ;(20分)(6)效率分)二OT(5)设计报告(30分)项目主要内容满分方案论证比较与选择方

6、案描述5理论分析与计算降低纹波的方法；DC-DC变换方法稳压控制方法9电路仿真与程序设计主回路与器件选择电路仿真结果或控制程序7测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果及其完整性测试结果分析6设计报告结构及规范摘要及正文的结构、公式、图表完整、规范3总分302、发挥部分(8)的满载降低至q轻载时，在20.5V和15.5V之间变化时，负载调整率：（10 分）输出电压的电压调整率（）：X100%r _际=20別oljIN=lBvMO 1=187 " "oL际=1LEF)I5w=:<0.5%(10 分)（9）具有过流保护功能，动作电流- 一 '.；（10分）（1

7、0）电源系统的输出电压、输出电流均可直观地进行显示。（10分）三、说明（1） 开关稳压电源的核心单元不得采用成品模块制作。（2）稳压电源若含其它控制、测量电路都只能由端口供电，不能增加其他辅助电源。（3） 准确测量时，大功率的5 Q负载电阻可用两只较高精度的10 Q电阻并联后获得。四、评分标准项目满分基本要求设计与总结报告：方案比较，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30实际制作完成情况70发挥部分完成第（6）项10完成第（7）项10完成第（8）项10完成第（9）项10完成第（10）项10总分50C题：数字万用表设计制作一台数字万用表，测量示意图如

8、图1所示一、基本要求: 1、电压有效值测量:(1) 被测信号频率为010KHz的单频信号的电压有效值，电压有 效值范围为2mV1V，测量误差小于1% ；(2) 测量量程：分20mV、200mV、2V三档，可用手动切换量程。2、电阻值测量：(1) 被测电阻范围为10 Q1M Q,测量误差小于1%;(2) 测量量程：分200 Q,2k Q,20k Q,200 k Q,2M Q五档，可用手动切 换量程。以上测量结果显示：LCD显示；3、电源供电，供电电源电压12V。扩展要求:1、增加被测信号的频率上限范围为1MHz ;2、测量电流有效值功能，电流范围为10mA100mA ,测量误差小于1%;3、自动

9、切换量程。三、评分标准设计 报 告项目分数系统方案2理论分析与计算5电路与程序设计5测试方案与测试结果4设计报告结构及规范性4小计20基 本 要 求完成第（1）项20完成第（2）项20完成第（3项5完成第（4项5小计50发挥 部 分完成第（1）项5完成第（2）项10完成第（3）项15小计30总分100D题：简易数字信号传输性能分析仪一、任务设计一个简易数字信号传输性能分析仪，实现数字信号传输性 能测试；同时，设计三个低通滤波器和一个伪随机信号发生器用来 模拟传输信道。简易数字信号传输性能分析仪的框图如图1所示。图中，V1和V1-clock是数字信号发生器产生的数字信号和相应的时钟信号；V2是经

10、过滤波器滤波后的输出信号；V3是伪随机信号发生器产生的伪 随机信号;V2a是V2信号与经过电容C的V3信号之和，作为数字 信号分析电路的输入信号；V4和V4-syn是数字信号分析电路输出的信号和提取的同步信号开关£信析 字分路 数号电图1简易数字信号传输性能分析仪框图一、要求1、基本要求(1) 设计并制作一个数字信号发生器：a)数字信号 V为f1(x) =1+ x2+x3+x4+x8的m序列，其时钟信号为M-ciock ；b) 数据率为1O1OOkbps ,按10kbps步进可调。数据 率误差绝对值不大于1 %;c) 输出信号为TTL电平。(2) 设计三个低通滤波器，用来模拟传输信道

11、的幅频特性：a) 每个滤波器带外衰减不少于40dB/十倍频程；b) 三个滤波器的截止频率分别为100kHz、200kHz、500kHz，截止频率误差绝对值不大于10%；c) 滤波器的通带增益Af在0.24.0范围内可调。(3) 设计一个伪随机信号发生器用来模拟信道噪声：a) 伪随机信号Vs为f2 (x)=1+ x+ x4+x5+x12的m序列；b) 数据率为10Mbps ,误差绝对值不大于1 %;c) 输出信号峰峰值为100mV ,误差绝对值不大于 10%。(4) 利用数字信号发生器产生的时钟信号V1-clock进行同步， 显示数字信号V2a的信号眼图，并测试眼幅度。2、发挥部分(1) 要求数

12、字信号发生器输出的 V1采用曼彻斯特编码。(2) 要求数字信号分析电路能从 V2a中提取同步信号V4-syn并输 出；同时，利用所提取的同步信号 V4-syn进行同步，正确显示数字信 号V2a的信号眼图。(3) 要求伪随机信号发生器输出信号Vs幅度可调，Vs的峰峰 值范围为100mVTTL电平。（4） 改进数字信号分析电路，在尽量低的信噪比下能从V2a中 提取同步信号Vyn，并正确显示 Va的信号眼图。（5）其他。三、说明1、 在完成基本要求时，数字信号发生器的时钟信号Vi-ciock送给 数字信号分析电路（图1中开关S闭合）；而在完成发挥部分时， Vi-ciock不允许送给数字信号分析电路（

13、开关S断开）。2、要求数字信号发生器和数字信号分析电路各自制作一块电路 板。3、 要求Vi、V 1-clock、 V2、V2a、V3和Vayn信号预留测试端口。4、基本要求（1）和（3）中的两个m序列，根据所给定的特 征多项式fi（x）和f2（X）,采用线性移位寄存器发生器来产生。5、 基本要求（2）的低通滤波器要求使用模拟电路实现。6、眼图显示可以使用示波器，也可以使用自制的显示装置。7、发挥部分（4）要求的 尽量低的信噪比”，即在保证能正确提取同步信号V4-syn前提下，尽量提高伪随机信号V3的峰峰值，使其 达到最大，此时数字信号分析电路的输入信号V2a信噪比为允许的最低信噪比。三、评分标

14、准项目满分基本要求设计与总结报告：方案比较，理论分析与计50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实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项8完成第（2）项15完成第（3）项6完成第（4）项16其他5总分50E题：智能遥控情景照明灯一、任务设计并制作一个情景照明灯，手机上无线控制四色单灯，可调 明亮、红、绿、兰。一、要求1、基本要求(1) 利用蓝牙通信，手机调用各种组件初始化后，与蓝牙终端进 行通信连接；如果连接成功就进入灯 (组)选择，此时可以选择一 个或多个LED灯进行控制；然后进入功能模块的选择，执行相应的 子程序。(2) 手机上无线控制四色单灯a.点亮b.红色

15、c.绿色 d.兰色应用程序通过蓝牙通信机制实现与蓝牙终端模块BLE通信，然后发出控制信号；BLE接收信号并解析为相应的脉冲宽度调制控制 信号送LED灯电源驱动电路。(3) 完成手机上界面的编写，通俗易懂，功能齐全。2、发挥部分(1)实现了对家居环境RGBW四色LED灯的图片取色、光随光 动、分组控制等操作。利用蓝牙终端模块对LED灯的控制，是通过发送PWM波形信 号控制LED的通断时间长短来控制 LED的平均电流，从而实现对LED的亮度调节，对RGBW四色LED的不同亮度组合来实现颜色与 亮度等行为调节。三、说明LED灯图1为智能遥控情景照明系统方案图初始化揣口和蓝牙设备图2为手机与蓝牙终端的

16、通信流程图图3为手机应用程序流程图图4为四色LED灯的行为控制程序流程四、评分标准设计报告项目应包括的主要内容分数系统方案比较与选择方案描述5理论分析与计算分析方案的可行性以及相关内容10程序设计程序设计6测试方案与测试结果测试方案及测试条件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设计报告正文的结构图表的规范性4总分30基本要求完成第（1 ）项32完成第（2）项14完成第（3）项4小计50发挥部分完成发挥部分设计20总分100F题：点光源跟踪系统一、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

17、电流能 够在150350mA的范围内调节。初始状态下光源中心线与支架间 的夹角 哟为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一、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

18、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（1015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B（0o），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

19、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 mA ；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1

20、30G题：线阵LED图文显示装置一、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：一个由16只LED构成的线状点阵及其控制电路，安装在可 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，且电机的转速在一定范围内可调。输志杆蟻修LM) 巧撻图1线阵LED图文显示装置示意图一、要求1. 基本要求(1) 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。(2) 通过按键启动，实现16个同心圆图形分别顺序(由大到 小)和逆序(由小到大)显示，每个同心圆图形显示时间为0.2秒左 右；运行15秒

21、左右自动停止。(3) 通过按键启动，显示双渐开线；运行15秒左右自动停2. 发挥部分（1）通过按键启动，显示字符TI杯”，要求字符显示稳定，无 明显漂移；运行20秒左右自动停止。（2）通过按键启动，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60±1秒；运行 70秒左右自动停止。（3）改变转速，完成（2）的要求。（4）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LE

22、D在不同位置点亮与旋转速度 匹配；注意每圈旋转时图像显示的起始位置一致；同时注意旋转速度适当，满足人眼视觉暂留的要求。（2）不得使用LED显示成品和专用芯片来实现系统。（3）线阵LED及控制电路由电池供电，电机及电机驱动由外接 电源供电。四、评分标准设计项目主要内容分数报告系统方案比较与选择方案描述系统总体方框图2理论分析与计算线状点阵LED驱动参数分析与计算线阵LED运动参数分析与计算扌曰针式秒表分析与计算显示亮度自动调节分析与计算7电路与程序设计电路设计程序设计7测试方案与测试结果测试方案、条件及仪器测试结果完整性测试结果分析2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2

23、0基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项15完成第（2）项15完成第（3）项10其他10总分50H题：FIR滤波器设计与实现一、任务设计并制作一个FIR滤波器，用来滤除干扰信号，输出有用信 号。图1系统总框图图1中，有用信号源和干扰信号源为两个独立信号源，有用信 号A的频率为10KHZ，B的频率大于A的频率。根据信号A, B的特 点，通过FIR滤波器滤除混合信号D中的干扰信号B,恢复有用信 号A的波形，其输出为信号E。一、要求1、基本要求(1) 设计一个加法器实现 C=A+B ,其中有用信号A和干扰 信号B峰。峰值均为12V,频率范围为10kHz100kHz。预留便于测量 的输入输

24、出端口。(2) 设计一个移相器，在频率范围为10kHz100kHz的各点 频上，实现点频0 °180。手动连续可变相移。移相器幅度放大倍数 控制在1±0.1，移相器的相频特性不做要求。预留便于测量的输入 输出。(3) 单独设计制作FIR滤波器，输入信号D。有一个输出端 口，用于输出信号E。当信号A、B为正弦信号，且频率差1kHz 时，输出信号E能够恢复信号A的波形，信号E与A的频率和 幅度误差均小于10%。预留便于测量的输入输出端口 。2、发挥部分(1) 当信号A、B为正弦信号，且频率差100Hz时，FIR滤 波器的输出信号E能恢复信号A的波形，信号E与A的频率和 幅度误差

25、均小于10%。(2) 改善FIR滤波器实现结构，提高FIR滤波器的运算速度， 使其速度提高2倍以上。(3) 其他。三、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50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。实际完成情况50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10其他5I题：LC压控振荡器设计制作一 LC压控振荡器。一、基本要求：1、基本要求(1 )振荡器输出为正弦波，波形无明显失真；输出频率范围：20MHz30MHz;输出频率稳定度：优于10-3。(2) 实时测量并显示振荡器的输出频率。(3) 实时测量并显示振荡器输出电压峰-峰值

26、，精度优于10%。(4) 可实现输出频率步进，步进间隔为1MHz ±100kHz。二、扩展要求：(1) 采用锁相环进一步提高输出频率稳定度，输出频率步进间隔为 100kHz。(2) 在整个频率范围内可自动扫描；扫描时间在15s之间可调； 可手动扫描；还可预置在某一特定频率；(3) 制作一个功率放大器，放大LC振荡器输出的30MHz正弦信 号，限定使用E=12V的单直流电源为功率放大器供电，要求在50 Q 纯电阻负载上的输出功率20mW ,尽可能提高功率放大器的效率。三、评分标准设计 报 告项目分数系统方案2理论分析与计算5电路与程序设计5测试方案与测试结果4设计报告结构及规范性4小计

27、20基 本 要 求完成第（1）项20完成第（2）项10完成第（3项10完成第（4）项10小计50扩展要求完成第（1）项15完成第（2）项10完成第（3）项5小计30总分100J题：短波调频测向机设计一、任务设计并制作一个短波调频测向机，方框图如下一、要求1、基本要求(1) 接收频率范围：3.50-3.60MHZ。(2) 接收信号：20-10KHZ。(3) 最大不失真输出功率：0.5mW (8 Q)o(4) 灵敏度：不劣于1微伏。(5) 可接收范围：配套PX-80型发射机(A1A调制方式)时，可 接收100m以内的11部电台。(6) 方向性：方向分辨距离小于3m。2、发挥部分(1) 可实现多种自

28、动程控频率搜索模式(如全频率范围搜索，特 定频率范围搜索等)，全频率范围搜索时间小于或等于 60s。(2) 能显示接收频率范围内的调频电台载频值，显示载波频率的 误差小于或等于二7肪(3) 可接收300m范围以内的电台信号。（4 ）进一步提咼方向性。（5）整机微型化、低成本化。（6） 提高电源效率，全机所用直流电源不超过三节5号南孚电 池。三、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实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项15完成第（2）项8完成第（3）项5完成第（4）项8完成第（

29、5）项4完成第（6）项5特色与创新5总分50K题：基于可见光传输的通信装置一、任务描述本题要求，设计基于白光LED可见光通信的音频传输系统 （包 括音频信号输入电路、发射电路、接收电路、音频输出电路），实 现利用白光LED完成音频信号无线传输。二、设计要求1、基本要求（1）完成基于可见光信息传输的语音信号发送实验装置 采用MP3或者手机音频输出信号作为可见光传输的信号源 ，使用白光二极管作为光源进行信息传输，要求在信息传输 时，人眼观察，光源光照稳定，无明显闪烁； 自制与信号发生器兼容的音频输入接头，可在音频输入端输入单音频率选在5003400Hz之间模拟信号。 采用5V或者12V单电源供电，

30、供电功率不超过15W，需要在发送装置的电源输入端，留出电压、电流测试接口，以 测试发送装置的实际功耗。（2）完成基于可见光信息传输的语音信号接收实验装置 语音接收不受普通室内房顶照片和自然光的影响；测试时，直接采用采用MP3或者手机播放乐曲音频进行测试。 接收的语音信号应无明显失真；测试时，在音频输入端输入单音频率选在5003400Hz之间模拟信号，在输出端，接 信号发生器，对波形进行分析。 可将光信息传输的距离30cm。（3）在发送实验装置的功率不大于10W的情况下，尽量扩展 信息的传输距离。2、发挥部分（1）实现任意数字的无线传输设计辅助电路，在发送装置信号输入端输入09任意阿拉伯数 字，

31、在接收实验装置一端，能够正确显示接收的数字。（2）其它包括其它基于此可见光信息传输系统的应用扩展（如将RS232 或者RS485通信电路与光通信结合起来）。3、附加题（1）接收装置能够估算距离信号发送装置的距离。关闭室内灯光电源，同时关闭测试室内的窗帘时，能够准确测 量接收装置能够估算距离信号发送装置的距离 。20-50cm内，相对 误差平均值低于40%时，即为有效成绩，相对误差越小，成绩越二、测试场景音频 输出显示 电路图1测试场景四、评分说明1、作品除使用可见光进行传输外，不允许存在任何其他信息传输方法和传输途径，已经查实，取消测试成绩。2、 作品中的发光二极管必须为白光二极管，且不允许增加任何的聚光装置。3、 作品必须在供电电路留有测试接口，以便进行供电功率测 试。4、信号发送装置的语音输入端，需要留测试接口 A，信号接收装置的扬声器输入端，须留有测试端B。5、 测可见光信息传输的语音是否存在明显失真，是在信号发送实验装置的语音输入端A处入一个单音正弦信号，单音频率 选在5003400Hz之间，通过示波器观察接收装置的B处， 要求信号无明显失真。五、建议评分标准表1建议结构化评分表项目主要内容满分设 计 报 告方案论证技术方案描述，关键器件、部件选择。4理论分