2019全國大學生電子設計競賽試題

2022-05-13 16:17:50 字數 3775 閱讀 7844

音訊訊號分析儀(a題)

【本科組】

一、任務

設計、製作乙個可分析音訊訊號頻率成分,並可測量正弦訊號失真度的儀器。

二、要求

1.基本要求

(1)輸入阻抗:50ω

(2)輸入訊號電壓範圍(峰-峰值):100mv~5v

(3)輸入訊號包含的頻率成分範圍:200hz~10khz

(4)頻率分辨力:100hz(可正確測量被測訊號中,頻差不小於100hz的頻率分量的功率值。)

(5)檢測輸入訊號的總功率和各頻率分量的頻率和功率,檢測出的各頻率分量的功率之和不小於總功率值的95%;各頻率分量功率測量的相對誤差的絕對值小於10%,總功率測量的相對誤差的絕對值小於5%。

(6)分析時間:5秒。應以5秒週期重新整理分析資料,訊號各頻率分量應按功率大小依次儲存並可回放顯示,同時實時顯示訊號總功率和至少前兩個頻率分量的頻率值和功率值,並設暫停鍵保持顯示的資料。

2.發揮部分

(1)擴大輸入訊號動態範圍,提高靈敏度。

(2)輸入訊號包含的頻率成分範圍:20hz~10khz。

(3)增加頻率分辨力20hz檔。

(4)判斷輸入訊號的週期性,並測量其週期。

(5)測量被測正弦訊號的失真度。

(6)其他。

三、說明

1.電源可用成品,必須自備,亦可自製。

2.設計報告正文中應包括系統總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結果。完整的電路原理圖、重要的源程式、和完整的測試結果用附件給出。

四、評分標準

無線識別裝置(b題)

【本科組】

一、任務

設計製作一套無線識別裝置。該裝置由閱讀器、應答器和耦合線圈組成,其方框圖參見圖1。閱讀器能識別應答器的有無、編碼和儲存資訊。

圖1 無線識別裝置方框圖

裝置中閱讀器、應答器均具有無線傳輸功能,頻率和調製方式自由選定。不得使用現有射頻識別卡或用於識別的專用晶元。裝置中的耦合線圈為圓形空芯線圈,用直徑不大於1mm的漆包線或有絕緣外皮的導線密繞10圈製成。

線圈直徑為6.6±0.5 cm(可用直徑6.

6 cm左右的易拉罐作為骨架,繞好取下,用絕緣膠帶固定即可)。線圈間的介質為空氣。兩個耦合線圈最接近部分的間距定義為d。

閱讀器、應答器不得使用其他耦合方式。

二、要求

1.基本要求

(1)應答器採用兩節1.5v乾電池供電,閱讀器用外接單電源供電。閱讀器採用發光二極體顯示識別結果,能在d盡可能大的情況下,識別應答器的有無。

識別正確率≥80%,識別時間≤5秒,耦合線圈間距d≥5cm。

(2)應答器增加編碼預置功能,可以用開關預置四位二進位制編碼。閱讀器能正確識別並顯示應答器的預置編碼。顯示正確率≥80%,響應時間≤5秒,耦合線圈間距d≥5cm。

2.發揮部分

(1)應答器所需電源能量全部從耦合線圈獲得(通過對耦合到的訊號進行整流濾波得到能量),不允許使用電池及內部含有電池的積體電路。閱讀器能正確讀出並顯示應答器上預置的四位二進位制編碼。顯示正確率≥80%,響應時間≤5秒,耦合線圈間距d≥5cm。

(2)閱讀器採用單電源供電,在識別狀態時,電源供給功率≤2w。在顯示編碼正確率≥80%、響應時間≤5秒的條件下,盡可能增加耦合線圈間距d。

(3)應答器增加資訊儲存功能,其儲存容量大於等於兩個四位二進位制數。裝置斷電後,應答器儲存的資訊不丟失。無線識別裝置具有在閱讀器端寫入、讀出應答器儲存資訊的功能。

(4)其他。

三、說明

設計報告正文中應包括系統總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結果。完整的電路原理圖、重要的源程式用附件給出。

四、評分標準

數字示波器(c題)

【本科組】

一、任務

設計並製作一台具有實時取樣方式和等效取樣方式的數字示波器,示意圖如圖1所示。

圖1 數字示波器示意圖

二、要求

1.基本要求

(1)被測週期訊號的頻率範圍為10hz~10mhz,儀器輸入阻抗為1m,顯示屏的刻度為8 div×10div,垂直解析度為8bits,水平顯示解析度≥20點/ div。

(2)垂直靈敏度要求含1v/div、0.1v/div兩檔。電壓測量誤差≤5%。

(3)實時取樣速率≤1msa/s,等效取樣速率≥200msa/s;掃瞄速度要求含20ms/div、2μs /div、100 ns/div三檔,波形週期測量誤差≤5%。

(4)儀器的觸發電路採用內觸發方式,要求上公升沿觸發,觸發電平可調。

(5)被測訊號的顯示波形應無明顯失真。

2.發揮部分

(1)提高儀器垂直靈敏度,要求增加2mv/div檔,其電壓測量誤差≤5%,輸入短路時的輸出雜訊峰-峰值小於2mv。

(2)增加儲存/調出功能,即按動一次「儲存」鍵,儀器即可儲存當前波形,並能在需要時調出儲存的波形予以顯示。

(3)增加單次觸發功能,即按動一次「單次觸發」鍵,儀器能對滿足觸發條件的訊號進行一次採集與儲存(被測訊號的頻率範圍限定為10hz~50khz)。

(4)能提供頻率為100khz的方波校準訊號,要求幅度值為0.3v±5%(負載電阻≥1 m時),頻率誤差≤5%。

(5)其他。

三、說明

1.a/d轉換器最高取樣速率限定為1msa/s,並要求設計獨立的取樣保持電路。為了方便檢測,要求在a/d轉換器和取樣保持電路之間設定測試端子tp。

2.顯示部分可採用通用示波器,也可採用液晶顯示器。

3.等效取樣的概念可參考蔣煥文等編著的《電子測量》一書中取樣示波器的內容,或陳尚松等編著的《電子測量與儀器》等相關資料。

4.設計報告正文中應包括系統總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結果。完整的電路原理圖、重要的源程式和完整的測試結果可用附件給出。

四、評分標準

程式控制濾波器(d題)

【本科組】

一、任務

設計並製作程式控制濾波器,其組成如圖1所示。放大器增益可設定;低通或高通濾波器通帶、截止頻率等引數可設定。

圖1程式控制濾波器組成框圖

二、要求

1. 基本要求

(1)放大器輸入正弦訊號電壓振幅為10mv,電壓增益為40db,增益10db步進可調,通頻帶為100hz~40khz,放大器輸出電壓無明顯失真。

(2)濾波器可設定為低通濾波器,其-3db截止頻率fc在1khz~20khz範圍內可調,調節的頻率步進為1khz,2fc處放大器與濾波器的總電壓增益不大於30db, rl=1k。

(3)濾波器可設定為高通濾波器,其-3db截止頻率fc在1khz~20khz範圍內可調,調節的頻率步進為1khz,0.5fc處放大器與濾波器的總電壓增益不大於30db, rl=1k。

(4)電壓增益與截止頻率的誤差均不大於10%。

(5)有設定引數顯示功能。

2. 發揮部分

(1)放大器電壓增益為60db,輸入訊號電壓振幅為10mv;增益10db步進可調,電壓增益誤差不大於5%。

(2)製作乙個四階橢圓型低通濾波器,帶內起伏≤1db,-3db通帶為50khz,要求放大器與低通濾波器在200khz處的總電壓增益小於5db,-3db通帶誤差不大於5%。

(3)製作乙個簡易幅頻特性測試儀,其掃頻輸出訊號的頻率變化範圍是100hz~200khz,頻率步進10khz。

(4)其他。

三、說明

設計報告正文應包括系統總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖和主要的測試結果。完整的電路原理圖、重要的源程式和完整的測試結果可用附件給出。

四、評分標準

開關穩壓電源(e題)

【本科組】

一、任務

設計並製作如圖1所示的開關穩壓電源。

圖1電源框圖

二、要求

在電阻負載條件下,使電源滿足下述要求:

1.基本要求

(1) 輸出電壓uo可調範圍:30v~36v;

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