2010山东电子设计大赛题目

发布时间:2021-08-04 19:16:57

A 题 瞬态响应测试仪
【本科组】 本科组】
一、任务 要求采用指定的 FPGA 实验*台(含 EXCD-1 开发板)设计一个二阶系统动态 响应测试仪,系统组成框图如图 1:

图 1 二、要求 1. 基本部分 (1)设计并制作保证二阶系统正常工作所需要的一组±12V 直流电源及 FPGA 实 验*台供电电源。 (2)安装并调试好图 2 所示的二阶电路系统。

(3)设计并制作输出 1V 的直流阶跃信号源,要求阶跃信号的上升时间小于 0.5uS,输出直流信号电压的值在 1±0.1V 内。 (4)当给该二阶系统加入 1V 的阶跃信号时, 显示并测量二阶系统的动态响应 峰 值时间 tp,测量误差小于 5%。 (5)显示并测量二阶系统的超调量σp,测量误差小于 5%。 (6)显示并测量二阶系统的调节时间 ts(取δ为±2%),测量误差小于 5%。 2. 发挥部分 (1)要求直流信号源输出 0.5V~1.5V 步进可调,步进大小为 0.1V。 (2) 要求显示二阶系统瞬态响应曲线。 (3)进一步提高测量二阶系统性能指标的精度。 (4) 利用 FPGA 端口,设计一单脉冲信号源,要求脉冲宽度为 0.1uS~1000uS 范围 内可任意设置。(可不考虑脉冲源的带负载能力大小) (5) 利用 FPGA 设计一个频率为 100kHz,要求误差小于 2%;幅值为 2±0.1V 的三 角波信号。 (6)其他。 三、评分标准 项 目 满分

基 本 要 求 发 挥 部 分

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。 实际制作完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 完成第(5)项 完成第(6)项

50

50 10 10 5 10 10 5

说明: 说明: 1、有关二阶系统的知识请参阅有关教材内容。 2、实现该测试仪器必须采用组委会指定的 EXCD—1 可编程片上系统 开发板。 3、被测试的二阶系统的电路如图 2 所示。

图 2

4、关于二阶系统瞬态参数的定义:(1) 峰值时间 tp:从施加阶跃信号 开始, 二阶系统输出到达最大值所需要的时间。(2)超调量σp:二阶系统输出响 应的最大峰值与稳态值之间的差。(3)调节时间 ts:输出响应值与稳态值 之间的差小于规定稳态值值百分数的时间。 5、在制作二阶系统时,要留有方便更换电阻 R 的插孔或端子。 6、允许外加必要的辅助测量电路。

B题

电阻电容电感测试仪的设计与制作
【本科组】 本科组】

一、任务 设计、制作一个电阻、电容、电感测试仪和测试所用的信号发生器。(不准 用现成仪表改制)。 二、要求 1 .基本要求 ( 1 )自制一个测试用的正弦信号发生器,输出信号的频率范围 1Hz~1MHz ,峰值 Vm≥5V,输出阻抗≤50Ω。输出信号的频率和峰值都连续 可调。 ( 2 )测量范围:电阻 1 Ω ~ 5M Ω ;电容 10pF ~ 10μF ;电感 10 μ H ~ 100mH 。

( 3 )测量误差:各档均 ≤±5% ( 4 )显示部分可选用 LED 或 LCD,但应能明确表示出项目和量纲,有效 数字 4 位。可调出最*十次的测量结果显示,显示内容应包括测试的时间、 元件类型、参数。 2 .发挥部分 ( 1 )测量并显示电感的 Q 值,Q 值范围 20~300。同时显示测量频率。 ( 2 )能通过键盘设定信号频率、测试对象和量程。 ( 3 )测量量程手动或自动转换。 ( 4 )其它 三、评分标准 项目 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。 实际完成情况 完成第(1)项 发挥部 分 完成第(2)项 完成第(3)项 其它 满分 50 50 20 15 10 5

C题

VGA 显示的多通道数字示波器
【本科组】 本科组】

一、任务

使用指定的 FPGA 实验*台(含 EXCD-1 开发板)设计多通道数字示波器,示 波器显示使用普通的 VGA 显示器。

二、要求 1.基本要求 (1)示波器实时采样频率为 10MHz,A/D 转换精度为 10bits。 (2)模拟信号输入电压为-2.5V---+2.5V,频率为 0-1MHz。 (3)两路数字信号输入。数字信号低电*为 0V,高电*为 3.3V,频率为 0-1MHz。 (4)显示采用普通的 VGA 显示器(分辨率 640×480 即可)。显示方向和普通 示波器方向相同(水*方向为时间,垂直方向为幅度),显示时间轴支持 1us/div,1ms/div,1s/div。幅度支持 10mv/div,100mv/div,1v/div。波形周期误 差和幅度误差≤5%。 (5)显示波形稳定,支持实时显示和存储显示。实时显示时可以暂停,存储 显示时存储深度为显示器一屏的数据。支持波形的手动存储功能,手动存储的波 形掉电不丢失。

(6)可以单独显示任意一个通道,也可以多通道同时显示,多通道同时显示 时不同的通道要用不同的颜色进行区分。 (7)数字信号要求参赛人员自行产生,A 路要求占空比为 50%,B 路要求占 空比为 25%,并且要求 B 相比 A 相延时 45°。两路数字信号频率相同并且可以 100KHz 步进。要留出自行产生的数字信号的测试点。 (8)模拟信号支持任意电*触发,数字信号支持上升沿和下降沿触发。 2.发挥部分 (1)自行产生的 A 路数字信号与与输入模拟信号同频同相。B 路和 A 路的关 系仍然保持不变。 (2)存储深度增加一倍,存储显示时支持图像的左移和右移。 (3)存储显示支持正延时,负延时。正负延时点数可以人为设定,设定方式 步进和手动输入任选其一。 (4)显示器上有中文提示时间刻度,幅度刻度,通道对应的颜色。 (5)显示界面尽量贴*普通示波器。 (6)其他。 三、说明 1. 显示器使用普通的 PC 显示器即可, VGA 可以是液晶显示器, 也可以是 CRT 显示器,无需自制。 2.本题示波器的存储显示功能通过检测按键的抖动波形进行测试,按键电 路自制。

3.设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件 给出。 四、评分标准 项 目 理论分析与计算 电路与程序设计 测试方案与测试结果 设计 报告 设计报告结构及规范性 应包括的主要内容 垂直灵敏度;扫描速度 电路设计;程序设计 测试方案及测试条件 测试结果完整性 测试结果分析 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 总分 基本 实际制作完成情况 要求 完成第(1)项 完成第(2)项 发挥 部分 完成第(3)项 完成第(4)项 完成第(5)项 其他 总分 5 10 15 10 5 5 50 50 50 5 分数 10 20 15

D题

RFID 打卡器和射频卡设计
【本科组】 本科组】

一、任务

设计并制作一台 RFID 打卡器及射频卡,使打卡器能识别射频卡,识别后将 射频卡输出的信号采集到并输出,射频卡可以做成 IC 卡样式,也可以采用电路 方式实现,可采用集成电路,分立器件实现,其系统框图如图 1 所示。

图 1 射频信号发生器系统框图
二、要求 1.基本要求 (1)射频卡以及打卡器工作频率 13.56MHz; (2)最大识别距离不小于 5cm; (3)当射频卡接*到打卡器可识别距离时,打卡器识别到射频卡,并发出 声音提示,同时将射频卡发出的信号捕捉到并输出; (4)采用 RIGOL DP1308/1116A 稳压电源供电,也可自制。 RFID 系统指标要求 工作频率 识别距离 打卡器 RF 信号功率 用户接口 识别信号输出功率 识别信号信噪比 输出连接器和阻抗 2.发挥部分 13.56MH 不小于 5cm 不小于 1W 蜂鸣器一个,工作以及电源指示灯个一个 >0 dBm >50dB BNC; 50 欧姆

(1)增加数据操作功能,打卡器向射频卡发出询问信息和编号查询信息— —由按键控制发出信息的类型,射频卡返回相应信息,由数码或者液晶屏显示数 据, 参考工作流程: 打卡器轮询“WHO”——射频卡进入感应区接收到轮询信号——射频卡应答 “DS(电赛)”——打卡器接收到应答,将应答信息解析出来并显示; 打卡器轮询“NO”——射频卡进入感应区接收到轮询信号——射频卡应答 “001(三位数字即可)”——打卡器接收到应答,将应答信息解析出来并显示; (2)增加电脑控制功能,打卡器使用串口与电脑相连,自定义软件来使用 电脑显示数据和控制打卡器,参考工作流程: 使用 RS232 接口连接打卡器与电脑——上位机发送询问信息——打卡器发 出蜂鸣声并返回编号 001(三位数字即可)——电脑软件显示编号; 三、说明 设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的 测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。

四、评分标准 总分 150 分,采用 RIGOL DSA1030 频谱分析仪等仪器进行指标的测试,根据 完成情况以及具体指标的偏差程度打分。

设计

项 目 系统方案

主要内容 比较与选择;方案描述

分数 5

报告

理论分析与计算

基准源设计;调制器设计 发射天线设计; 接收天线设计 功率放大电路设计 15

电路与程序设计 测试方案与测试结果 设计报告结构及规范性

电路设计;程序设计 测试方案及测试条件; 测试结 果完整性;测试结果分析 摘要;设计报告正文的结构;

10 15

5 图表的规范性 总分 基本 实际制作完成情况 要求 发挥 部分 完成第(1)项 完成第(2)项 总分 25 25 50 50 50

注: 射频卡以及打卡器的设计有实用意义,它符合 ISO/IEC 14443 *耦合 IC 卡 A 类标准要求。

E题

三相多功能电表
【本科组】 本科组】

一、任务 设计并制作一个能同时对三相工频交流电(频率波动范围为 45-65Hz)的三相电 压、三相电流、三相有功功率、三相无功功率、总有功功率、总无功功率、功率 因数、电网频率、有功电能和无功电能进行测量的数字式多用表。参见附图。

图片 1 二、要求 1. 基本要求 (1)测量功能及技术参数 A.三相额定交流相电压:100V/220V/380V,过载能力:持续 1.2 倍、瞬时电流 10 倍/5 秒; B.三相额定交流电流:1A,过载能力:持续 1.2 倍、瞬时电压 2 倍/1 秒; C.三相三线或者四线任意选择; D.实现电压和电流相序检测功能; (2)准确度 测量精度:1 级 (3)功能选择: A.用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率、频率和功率因数等 的测量与显示; B.有掉电存储功能。

2.发挥部分 A.利用按键实现密码保护功能; B.标准 RS-485 通讯来实现远程测量,通信距离 100 米以上。 C.加入红外通信,通信距离 3 米以上; D.其它(例如扩展功能,提高性能等)。 三、评分意见





满 分

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 50 基本要求 析 实际制作完成情况 完成第一项 发挥部分 完成第二项 完成第三项 完成第四项 50 15 15 10 10

四、说明 1.调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为交流电压信号,再经移相输 出代表对应路的电流信号;或者用电能表校验装置来提供三相电流与三相电压。 2.可以用 LCD 液晶显示或者 LED 显示。

F 题 宿舍智能防盗防火报警系统
【本科组】 本科组】

一、任务 设计一个报警系统(低成本),系统应用于学生宿舍,能自动监视宿舍内的安全 情况,有异常情况发生时能立即发出报警和求助信息。 二、要求 基本要求 (1)实现人体检测与声光报警功能。 (2)实现烟雾检测与声光报警功能。 (3)用键盘输入密码完成报警系统的解警等工作状况。 (4)实现异地监控。 (5)能反映宿舍内人员的进出情况及人数的记录。 (6)宿舍无人时提示锁门。 2. 发挥部分

(1)人体检测范围 5 米左右。 (2)能记录最*几天的宿舍安防情况。 (3)实现网络控制,可在监控点监控多个宿舍。 (4)能检测本宿舍贵重物品的进出情况。 三、评分标准 项目 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。 满分 50

设计报告

实际操作 基本部分

发挥部分

完成第(1)项任务 完成第(2)项任务 完成第(3)项任务 完成第(4)项任务 完成第(5)项任务 完成第(6)项任务 完成第(1)项任务 完成第(2)项任务 完成第(3)项任务 完成第(4)项任务

10 10 10 10 5 5 10 10 10 20


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