湖北省大学生电子设计竞赛试题
电子设计竞赛试题
A题数控功率放大器设计一、任务设计一台具有数字音量控制功能的音频功率放大器。
具体要求：1.输出最大功率（有效值）：大于20W；2.频率范围：20Hz～20kHz；3.具有十级或以上的音量控制等级，并用1～2位LED数码管显示音量等级大小；4.按键设置：开关机键和音量增减键，有（开机）初始音量设置；5.具有音量遥控功能（选作）。
二、具体指标与分值（理论设计满分100分）说明：1）设计要给出元器件具体型号、参数等细节，给出完整电路图；2）电路结构、器件类型不限，可使用数字电路，也可使用单片机系统；3）带单片机的系统要给出程序流程图；4）设计要考虑系统制作成本，电路越简单越好。
三、说明1. 设计报告中应给出主要设计过程及各元器件参数及型号；2. 理论设计部分成绩由设计报告和现场答辩综合评定。
四、设计报告格式1.设计报告统一使用A4纸张纵向打印。
页边距除上边取3厘米外，其它使用Word的约定值（即下边2.54厘米，左右各3.17厘米）。
装订位置在报告上方，装订线距设计报告上端约1.5厘米处。
2.设计报告章、节标题使用黑体小三号字体，正文使用宋体小四号字体。
行距设单倍行距。
每页右下角标注页码。
3.设计报告封面应写明竞赛题目、参赛学院、参赛队号和队员姓名。
4.设计报告的图文篇幅限制为15页以内（封面不计，单面打印）。
设计报告第一页应为设计题目、300字以内的中文设计摘要，关键词3～6个。
设计报告内容格式通常应包括下述内容：（1）引言：叙述对题目的理解，以及设计思路和特点。
（2）方案设计：叙述设计思路，总体方案组成和说明，通常要提出两个方案，并对两个方案进行比较，说明采用其中一个方案的理由。
（3）对各个组成部分作详细说明及参数计算，给出框图、电路原理图、软件流程图。
（4）结论：叙述完成情况、未完成的原因、心得体会、存在的问题、进一步努力的方向。
（5）附件：包括完整电路图、元器件清单列表、源程序清单等。
五、注意事项1. 作品以参赛队（3人）为单位独立完成，不得由队外人员代劳；2. 可以使用各种图书及电子文献资料作参考，但完全抄袭将被取消参赛资格；3. 本题目仅为竞赛第一阶段——理论设计竞赛题，竞赛第二阶段——实物制作题目（内容）考虑到元器件来源问题另行确定；但是，理论设计方案依然要考虑其可行性，力戒好高骛远；4. 作品（设计报告）提交纸质一份，报名表一份，上交时间：（2013年4月14日前）报各学院团委。
湖北省TI杯电子设计竞赛
串联电容谐振 1.总阻抗值最小 2.电源电压一定时，电流最大 3.电路呈电阻性，电容或电感上的电压可能高于电源电压.
并联电容谐振
1.电压一定时，谐振时电流最小 2.总阻抗最大
3.电路程电阻性，支路电流可能大于总电流
整流部分
1.全桥整流
2.电容续流
Ti公司各类无线电源发送器
BQ500215 - BQ500215 固定频率 10W WPC1.1 无线电源发送器
4.具有3个捕获/比较寄存器的两个16位Timer_A
5.用于模拟信号比较功能或者斜坡式模数(A/D)转换的片上比较 器 6.带内部基准、采样与保持以及自动扫描功能的10位200-ksps 模数(A/D)转换器
msp430G2553来产生方波信号，此信号可以达到互补输出。需求频率 达到要求。
大电感线圈在近距离可以传输较大能量，由于其固有频率 较低，传输距离特性曲线衰减较快，在远距离传输的能量 就很小，小电感线圈，其谐振频率较高，曲线衰减缓慢， 远距离传 输能量较大。
提高传输距离
•加入增强器 •提高电源电压 •采用多股导线并联线圈
线圈选择
并联电容谐振和串联电容谐振
缺点：
• 该技术的传输距离太近，并不能把人们从电线的束缚中解放出来，给人们生活带来方 便，所以这种为小功率型移动设备如手机、MP3 等充电的无线充电器到目前并不普及
磁耦合谐振式无线能量传输原理及优缺点
原理：
• 利用两个具有相同谐振频率的线圈，在相距一定的距离时，由于磁场耦合产生振，进 行能量传递。
普通版的51单片机、增强版的51单片机都不能我们所需要的（频率和波形）产生带死 区保护的方波。
DC-DCLED驱动电源C题-武汉工程大学教务处
附件2：武汉工程大学第三届“弘电杯”大学生电子设计竞赛题目选题说明：参赛的同学可以从以下参考题目A~G中挑选任意一道作为选题，选题提交后，不可中途更改。
展示作品的要适当控制硬件成本。
同时为了鼓励创新，也可以自己另外拟题，并统一定为“G题”。
参考题目和自拟题目分开评奖。
1、简易无线电能传输2、水温恒温控制3、DC-DC LED驱动电源4、无线多路抢答器5、自动平衡磁悬浮系统6、物联网温湿度采集系统7、自拟题目（定题前将题目及功能描述提交组委会）简易无线电能传输（A题）一、设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，其结构框图如图1所示。
图1 电能无线传输装置结构框图二、要求①保持发射线圈与接收线圈间距离x=10cm、输入直流电压U1=15V时，接收端输出直流电流I2=0.5A（I2为连续电流），输出直流电压U2≥8 V，尽可能提高该无线电能传输装置的效率η（效率2211100%U IU Iη=⨯）。
②输入直流电压U1=15V，输入直流电流不大于1A，接收端负载为2只串联LED 灯（白色、1W）。
在保持LED灯不灭的条件下，尽可能延长发射线圈与接收线圈间距离x。
③发挥：根据情况自由发挥、拓展功能或性能指标。
三、评分标准四、说明①发射与接收线圈为空心线圈，线圈外径均20±2cm；发射与接收线圈间介质为空气。
②制作时须考虑测试需要，合理设置测试点，以方便测量相关电压、电流。
③测试时，除15V直流电源外，不得使用其他电源；在要求（1）效率测试时，负载采用可变电阻器。
水温恒温控制（B题）一、以如图所示的额定功率为1800W的电热水壶为对象，设计并制作一个水温自动控制器，控制壶中的1升净水的水温。
二、要求①实时检测并显示壶内水温；将壶内1升净水温度控制在恒温60℃，持续10分钟，观测水温的波动。
②温度恒温后，往壶内迅速加入500ml环境温度的净水，观测水温恢复到60℃并稳定下来的时间。
③发挥：根据情况自由发挥、拓展功能或性能指标三、评分标准四、说明温度测量不建议采用集成温度传感器。
2004年湖北省电子设计竞赛一等奖简易综合测试仪_C题_
方案论证与比较按照题目要求，整个系统包括电平（电压）表模块和电平振荡器模块两个部分。
１．电平（电压）表方案一 ：通过高速Ａ／Ｄ转换器对被测交流信号直接采样，再通过数据处理得到信号的电平值。
方案二 ：先采用真有效值／直流转换器将被测的交流信号电压转换为与其有效值相等的直流电压，然后通过Ａ／Ｄ转换器对该电压进行采样，即可得到被测交流信号的电平值。
方案一对Ａ／Ｄ转换器的采样速率和系统数据处理的速度要求较高，在实际设计中，为了保证足够的精度，采样间隙应尽量短，设在信号每个周期内采集６４个点，则当被测信号的频率为１ＭＨｚ时，采样频率就要达到６４ＭＨｚ，对器件的速度要求较苛刻。
方案二首先通过真有效值／直流转换芯片实现了被测交流信号电压到与其有效值相等的直流电压的转换，再由Ａ／Ｄ转换器对直流电压采样，这样就降低了对Ａ／Ｄ转换器采样速率的要求，并且降低了单片机对采样数据处理的难度。
此外，方案二还适用于任意波形信号的电平测量。
经比较，选用方案二。
２．电平振荡器方案一 ：采用分立元件，利用锁相环产生频率可控的时钟信号驱动地址计数器读取ＥＰＲＯＭ中的波形数据，然后经Ｄ／Ａ转换器转化为模拟信号输出。
方案二：使用专用ＤＤＳ芯片直接进行数字频率合成。
方案一系统较复杂，且输出高频信号比较困难，例如要求输出１ＭＨｚ信号，如果存储的波形数据为每周期６４个点，则要求驱动地址计数器的锁相环输出信号频率达到６４ＭＨｚ，同样Ｄ／Ａ转换器的转换速率也要达到６４ＭＨｚ，而普通的锁相环和Ｄ／Ａ转换器都难以达到这样的要求。
方案二采用直接数字频率合成技术，并选用ＡＤ公司的ＤＤＳ专用芯片ＡＤ９８５１，其输出信号频带宽、精度高，且芯片外围电路简单，功耗低，与设计要求完全吻合。
鉴于上面的分析，采用方案二。
电路设计与计算整个系统由电平（电压）表和电平振荡器两部分组成，具体设计如下：１．电平（电压）表设计电平表总体框图如图１所示。
各模块具体设计如下：（１）程控放大器模块 题中要求电压测量显示范围为０．００１～９．９９Ｖ，而后级有效值转换模块要求输入电压范围为０．７～７Ｖ（分析见模块２），因而需要进行量程转换。
2020电子设计大赛赛题初级组b题-简易测距雷达
2020年第八届湖北工业大学电子设计竞赛初级组B题
（难度系数：1.00）
简易测距雷达
设计一个简易测距雷达，包含：显示模块、测距模块、按键模块等。
一、要求：
1、制作出完整的电路板，电路板布局、布线合理，焊点匀称、可靠。
（30 分）
2、电路板能下载程序，即板上单片机能正常烧写程序。
（10 分）
3、电路板能上电工作，可以证明单片机最小系统能运行起来，如让某个I/O 输
出1 个方波。
（10 分）
通过按键在以下模式之间切换
4、模式一：显示被测物体距离，测距范围要求在20-150cm之间，被测物体为
15cm*15cm*15cm的立方体，颜色、材质任意，测距相对误差不大于5%。
（14 分）
5、模式二：在30s内动态扫描出0-90度的范围内物品的距离，并且编号显示出
来，测距相对误差不大于5%。
（14分）
6、模式三：在30s内动态扫描出0-90度的范围内物品的水平角度，并且编号显
示出来，角度测量相对误差不大于10%，被测物体与雷达的距离为150cm。
（12分）
7、其它可以得分的优点。
（10 分）
二、评分：
各参赛队需在规定时间内提交实物作品参加测试，并提交设计报告，实物作
品测试100分，设计报告20分，作品原始成绩满分120分，每个队的最终得分
等于原始得分乘以题目的难度系数。
电子设计大赛E题开关稳压电源
（4）具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护 及负载不对称保护(三相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作) 功能，保护时自动切断输入交流电源。
2020/3/7
16
开关稳压电源（E题)—方案选择
主电路方案选择：
»单管反激式 4 »半桥逆变-整流 9 »全桥逆变-整流 3 »降压电路 1 »双Boost电路 2 » Boost电路 32 合计 51
降压电路—比较容易实施，不会出现问题
2020/3/7
21
开关稳压电源（E题)—方案选择
主电路方案选择：
双Boost电路
Uin
2020/3/7
22
开关稳压电源（E题)—方案选择
主电路方案选择
双Boost电路
• 电路结构：相当于2个升压斩波电路并联而成； • 总输出电流为2个电路单元输出电流之和，其平均
测试方法与数据
测试结果分析 电路图及设计文件 总分 实际制作完成情况
应包括的主要内容或考核要点
满分
DC-DC主回路拓扑；控制方法及实现方案； 提高效率的方法及实现方案
8
主回路器件的选择及参数计算；控制电路
设计与参数计算；效率的分析及计算；保 护电路设计与参数计算；数字设定及显示
20
电路的设计
测试方法；测试仪器；测试数据 (着重考查方法和仪器选择的正确性以及数 10 据是否全面、准确)
DC- DC
滤波
UIN 变换器
IO
UO
R
显示 CPU 控制电路等
控制电源
➢ 开关电源 ➢ 7805等
➢ 开关电源中控制电源
2020/3/7
42
开关稳压电源（E题)—过流保护
全国大学生电子设计竞赛试题
全国大学生电子设计竞赛试题题目1 多路数据采集系统一、设计任务主控器能对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至2kHz范围变化，再经频率电压娈换电路后输出相应1V至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一路输入自制1V至5V直流电压，第2至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），第八路备用。
将各路模拟信号分别转换成八位二进制数字信号，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，改善显示功能等）题目2 简易无线电遥控系统一、任务设计并制作无线电遥控发射机和接收机2．无线电接收机电路如图二、要求1．基本要求①工作频率：6至10MHz中任选取一种频率。
②调制方式：AM、FM或FSK任选一种。
③输出功率：不大于20MW（在标准75Ω假负载上）。
④遥控对象：8个，被控设备用LED分别代替，LED发光表示工作。
⑤接收机距离发射机不小于10m。
2．发挥部分① 8路设备中的一路设备为电灯，用指令遥控电灯亮度，亮度分为8级，并用数码管显示级数。
②在一定发射功率下，（不大于20MW），尽量增大接收距离。
③增加信道的抗干扰措施。
④尽量降低电源功耗。
注：不能采用现成的收、发信号整机。
题目3 数字化语音存储与回放系统二、任务设计并制作一个数字化语音存储与回放系统，电路的示意图如图所。
(完整word版)全国大学生电子设计竞赛题目
第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛题目 光伏并网发电模拟装置（A 题）【本科组】一、任务设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。
用直流稳压电源U S 和电阻R S 模拟光伏电池，U S =60V ，R S =30Ω~36Ω；u REF 为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V ，频率f REF 为45Hz~55Hz ；T 为工频隔离变压器，变比为n 2:n 1=2:1、n 3:n 1=1:10，将u F 作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L =30Ω~36Ω。
R LU S图1 并网发电模拟装置框图二、要求 1．基本要求（1）具有最大功率点跟踪（MPPT ）功能：R S 和R L 在给定范围内变化时，使d S 12U U =，相对偏差的绝对值不大于1%。
（2）具有频率跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化时，使u F 的频率f F =f REF ，相对偏差绝对值不大于1%。
（3）当R S =R L =30Ω时，DC-AC 变换器的效率η≥60%。
（4）当R S =R L =30Ω时，输出电压u o 的失真度THD ≤5%。
（5）具有输入欠压保护功能，动作电压U d （th ）=（25±0.5）V 。
（6）具有输出过流保护功能，动作电流I o （th ）=（1.5±0.2）A 。
2．发挥部分（1）提高DC-AC 变换器的效率，使η≥80%（R S =R L =30Ω时）。
（2）降低输出电压失真度，使THD ≤1%（R S =R L =30Ω时）。
（3）实现相位跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化以及加非阻性负载时，均能保证u F 与u REF 同相，相位偏差的绝对值≤5°。
（4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。
（5）其他。
三、说明1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。
2．U S 采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。
2021年省赛区大学生电子设计TI杯电子设计竞赛试题
15省赛区大学生电子设计TI 杯竞赛试题参赛注意事项（1）8月5日8:00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在A 、B 、C 、D 、E 题目中任选一题；高职高专组参赛队原则上在F 、G 、H 题中任选一题，也可以选取其她题目。
（2）参赛者必要是有正式学籍全日制在校本、专科学生，应出示可以证明参赛者学生身份有效证件（如学生证）随时备查。
（3）每队严格限制3人，开赛后不得半途更换队员。
（4）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与她人交流，涉及教师在内非参赛队员必要迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（5）8月7日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
薄弱信号检测装置（A 题）【本科组】一、任务设计并制作一套薄弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率薄弱正弦波信号幅度值，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。
噪声源采用给定原则噪声（wav 文献）来产生，通过PC 机音频播放器或MP3播放噪声文献，从音频输出端口获得噪声源，噪声幅度通过调节播放器音量来进行控制。
图中A 、B 、C 、D 和E 分别为五个测试端点。
图1 薄弱信号检测装置示意图二、规定1. 基本规定（1）噪声源输出V N 均方根电压值固定为1V 0.1V ；加法器输出V C =V S +V N ，带宽正弦波信号源薄弱信号 检测电路噪声源V S V NV C V o 纯电阻 分压网络显示 电路加法器V i A BCDE不不大于1MHz；纯电阻分压网络衰减系数不低于100。
（2）薄弱信号检测电路输入阻抗R i≥1 M 。
（3）当输入正弦波信号V S 频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~ 2V范畴内时，检测并显示正弦波信号幅度值，规定误差不超过5%。
2. 发挥某些（1）当输入正弦波信号V S 幅度峰峰值在20mV ~ 2V范畴内时，检测并显示正弦波信号幅度值，规定误差不超过5%。
湖北省电子设计竞赛一等奖调幅发射机电路的设计_A题_
湖北省电子设计竞赛一等奖调幅发射机电路的设计（Ａ题）・华中科技大学电子电工创新中心 吴旦昱 余 方案设计与论证系统框图如图１所示，由调幅信号源模块、高频功率放大模块以及数字显示模块构成。
１． 本振信号方案一 采用晶体振荡器产生基准频率，用选频网络加放大器选出它的谐波实现倍频。
该方案稳定度较高，但是１５Ｍ的１／Ｎ频率的晶振比较难找，因为Ｎ不能太大，而且选频网络调节较为麻烦。
方案二 采用西勒ＬＣ振荡产生一接近１５ＭＨｚ的正弦波，然后采用锁相环专用芯片ＭＣ１４５１５２和双模分频器构成的锁相电路将信号锁定在１５ＭＨｚ。
该方案主要由锁相环芯片构成，振荡频率一定范围内可调，振荡频率准确度和稳定度高，故采用方案二。
２． 幅度调制模块采用工作稳定、调节方便的模拟乘法器ＭＣ１４９６构成调制电路。
３． 功率放大前置激励级方案一 采用分立器件构建，由共射极放大器和射极电压跟随器组成。
方案二 采用高频宽带运放来放大摘要 简易调幅发射机，由调幅信号源和高频高效功率放大器组成。
调幅信号源由ＬＣ振荡电路产生正弦波；锁相环芯片ＭＣ１４５１５２和双模分频器ＭＣ１２０１７组成锁相环，将载波频率精确的锁定在１５ＭＨｚ，输出载波的稳定度和准确度达到２×１０－６；振幅调制采用ＭＣ１４９６，调制度固定为３０％，输出幅度调节范围宽；高频功率放大级应用功率合成技术，采用反相推挽功率合成电路，在５０Ω负载上输出功率大于６０ｍＷ。
本设计有功率和效率数字显示，负载电压和功放电源电压、电流经Ａ／Ｄ，由单片机计算出输出功率和效率，１２８×６４液晶ＬＣＤ显示。
整个设计的优点在于频率稳定度和准确度高、调制度稳定在３０％，输出功率大、效率高。
调幅波和激励功放级。
由于高频宽带运放成本高，带负载能力不强，而且容易损坏，故采用分立器件搭建电路。
４． 高频功率放大方案一 采用反相功率合成电路。
反相功率合成器的优点是：输出偶次谐波被衰减，输入电阻比单边工作时高，因而引线电感的影响减小。