全國電子設計大賽心得(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 n3:n1=1:10，將uF作為輸出電流的反饋信號；負載電阻RL=30Ω~36Ω。二、要求 1．基本要求（1）具有最大功率點跟蹤（MPPT）功能：RS和RL在給定范圍內變化時，使，相對偏差的絕對值不大于1%。（2）具有頻率跟蹤功能：當fREF在給定范圍內變化時，使uF的頻率fF=fREF，相對偏差絕對值不大于1%。（3）當RS=RL=30Ω時，DCAC變換器的效率≥60%。（4）當RS=RL=30Ω時，輸出電壓uo的失真度THD≤5%。（5）具有輸入欠壓保護功能，動作電壓Ud（th）=（25177。）V。（6）具有輸出過流保護功能，動作電流Io（th）=（177。）A。2．發揮部分（1）提高DCAC變換器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω時）。（2）降低輸出電壓失真度，使THD≤1%（RS=RL=30Ω時）。（3）實現相位跟蹤功能：當fREF在給定范圍內變化以及加非阻性負載時，均能保證uF與uREF同相，相位偏差的絕對值≤5176。（4）過流、欠壓故障排除后，裝置能自動恢復為正常狀態。（5）其他。三、說明1．本題中所有交流量除特別說明外均為有效值。2．US采用實驗室可調直流穩壓電源，不需自制。3．控制電路允許另加輔助電源，但應盡量減少路數和損耗。4．DCAC變換器效率，其中。5．基本要求（1）、（2）和發揮部分（3）要求從給定或條件發生變化到電路達到穩態的時間不大于1s。6．裝置應能連續安全工作足夠長時間，測試期間不能出現過熱等故障。7．制作時應合理設置測試點（參考圖1），以方便測試。8．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、重要的源程序和完整的測試結果用附件給出。聲音導引系統(B題)【本科組】一、任務設計并制作一聲音導引系統，示意圖如圖1所示。圖中，AB與AC垂直，Ox是AB的中垂線，O39。y是AC的中垂線，W是Ox和O39。y的交點。聲音導引系統有一個可移動聲源S，三個聲音接收器A、B和C，聲音接收器之間可以有線連接。聲音接收器能利用可移動聲源和接收器之間的不同距離，產生一個可移動聲源離Ox線（或O39。y線）的誤差信號，并用無線方式將此誤差信號傳輸至可移動聲源，引導其運動。可移動聲源運動的起始點必須在Ox線右側，位置可以任意指定。二、要求 1．基本要求（1）制作可移動的聲源。可移動聲源產生的信號為周期性音頻脈沖信號，如圖2所示，聲音信號頻率不限，脈沖周期不限。（2）可移動聲源發出聲音后開始運動，到達Ox線并停止，這段運動時間為響應時間，測量響應時間，用下列公式計算出響應的平均速度，要求平均速度大于 5cm/s。（3）可移動聲源停止后的位置與Ox線之間的距離為定位誤差，定位誤差小于3cm。（4）可移動聲源在運動過程中任意時刻超過Ox線左側的距離小于5cm。（5）可移動聲源到達Ox線后，必須有明顯的光和聲指示。（6）功耗低，性價比高。2．發揮部分（1）將可移動聲源轉向180度（可手動調整發聲器件方向），能夠重復基本要求。（2）平均速度大于10cm/s。（3）定位誤差小于1cm。（4）可移動聲源在運動過程中任意時刻超過Ox線左側距離小于2cm。（5）在完成基本要求部分移動到Ox線上后，可移動聲源在原地停止5s～10s，然后利用接收器A和C，使可移動聲源運動到W點，到達W點以后，必須有明顯的光和聲指示并停止，此時聲源距離W的直線距離小于1cm。整個運動過程的平均速度大于10cm/s。（6）其他。三、說明本題必須采用組委會提供的電機控制ASSP芯片（型號MMC1）實現可移動聲源的運動。在可移動聲源兩側必須有明顯的定位標志線。誤差信號傳輸采用的無線方式、頻率不限。可移動聲源的平臺形式不限。可移動聲源開始運行的方向應和Ox線保持垂直。不得依靠其他非聲音導航方式。移動過程中不得人為對系統施加影響。接收器和聲源之間不得使用有線連接。寬帶直流放大器（C題）【本科組】一、任務設計并制作一個寬帶直流放大器及所用的直流穩壓電源。二、要求 1．基本要求（1）電壓增益AV≥40dB，輸入電壓有效值Vi≤20mV。AV可在0～40dB范圍內手動連續調節。（2）最大輸出電壓正弦波有效值Vo≥2V，輸出信號波形無明顯失真。（3）3dB通頻帶0～5MHz；在0～4MHz通頻帶內增益起伏≤1dB。（4）放大器的輸入電阻≥50，負載電阻（50177。2）。（5）設計并制作滿足放大器要求所用的直流穩壓電源。2．發揮部分（1）最大電壓增益AV≥60dB，輸入電壓有效值Vi≤10 mV。（2）在AV＝60dB時，輸出端噪聲電壓的峰－峰值VONPP≤。（3）3dB通頻帶0～10MHz；在0～9MHz通頻帶內增益起伏≤1dB。（4）最大輸出電壓正弦波有效值Vo≥10V，輸出信號波形無明顯失真。（5）進一步降低輸入電壓提高放大器的電壓增益。（6）電壓增益AV可預置并顯示，預置范圍為0～60dB，步距為5dB（也可以連續調節）；放大器的帶寬可預置并顯示（至少5MHz、10MHz 兩點）。（7）降低放大器的制作成本，提高電源效率。（8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。三、說明1．寬帶直流放大器幅頻特性示意圖如圖1所示。負載電阻應預留測試用檢測口和明顯標志，如不符合（50177。2）的電阻值要求，則酌情扣除最大輸出電壓有效值項的所得分數。3．放大器要留有必要的測試點。建議的測試框圖如圖2所示，可采用信號發生器與示波器/交、直流電壓表組合的靜態法或掃頻儀進行幅頻特性測量。無線環境監測模擬裝置（D題）【本科組】一、任務設計并制作一個無線環境監測模擬裝置，實現對周邊溫度和光照信息的探測。該裝置由1個監測終端和不多于255個探測節點組成（實際制作2個）。監測終端和探測節點均含一套無線收發電路，要求具有無線傳輸數據功能，收發共用一個天線。二、要求 1．基本要求（1）制作2個探測節點。探測節點有編號預置功能，編碼預置范圍為00000001B～11111111B。探測節點能夠探測其環境溫度和光照信息。溫度測量范圍為0℃～100℃，絕對誤差小于2℃；光照信息僅要求測量光的有無。，單電源供電。（2）制作1個監測終端，用外接單電源供電。探測節點分布示意圖如圖1所示。監測終端可以分別與各探測節點直接通信，并能顯示當前能夠通信的探測節點編號及其探測到的環境溫度和光照信息。（3）無線環境監測模擬裝置的探測時延不大于5s，監測終端天線與探測節點天線的距離D不小于10cm。在0～10cm距離內，各探測節點與監測終端應能正常通信。2．發揮部分（1）每個探測節點增加信息的轉發功能，節點轉發功能示意圖如圖2所示。即探測節點B的探測信息，能自動通過探測節點A轉發，以增加監測終端與節點B之間的探測距離D+D1。該轉發功能應自動識別完成，無需手動設置，且探測節點A、B可以互換位置。（2）在監測終端電源供給功率≤1W，無線環境監測模擬裝置探測時延不大于5s的條件下，使探測距離D+D1達到50cm。（3）盡量降低各探測節點的功耗，以延長干電池的供電時間。各探測節點應預留干電池供電電流的測試端子。（4）其他。三、說明1．監測終端和探測節點所用天線為圓形空芯線圈，用直徑不大于1mm的漆包線或有絕緣外皮的導線密繞5圈制成。線圈直徑為（177。）cm（可用一號電池作骨架）。天線線圈間的介質為空氣。無線傳輸載波頻率低于30MHz，調制方式自定。監測終端和探測節點不得使用除規定天線外的其他耦合方式。無線收發電路需自制，不得采用無線收、發成品模塊。光照有無的變化，采用遮擋光電傳感器的方法實現。2．發揮部分須在基本要求的探測時延和探測距離達到要求的前提下實現。3．測試各探測節點的功耗采用圖2所示的節點分布圖，保持距離D+D1=50cm，通過測量探測節點A干電池供電電流來估計功耗。電流測試電路見圖3。圖中電容C為濾波電容，電流表采用3位半數字萬用表直流電流檔，讀正常工作時的最大顯示值。如果D+D1達不到50cm，此項目不進行測試。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、重要的源程序用附件給出。電能收集充電器（E題）【本科組】一、任務設計并制作一個電能收集充電器，充電器及測試原理示意圖如圖1。該充電器的核心為直流電源變換器，它從一直流電源中吸收電能，以盡可能大的電流充入一個可充電池。直流電源的輸出功率有限，其電動勢Es在一定范圍內緩慢變化，當Es為不同值時，直流電源變換器的電路結構，參數可以不同。監測和控制電路由直流電源變換器供電。由于Es的變化極慢，監測和控制電路應該采用間歇工作方式，以降低其能耗。可充電池的電動勢Ec=，內阻Rc=。二、要求基本要求（1）在Rs=100Ω，Es=10V～20V時，充電電流Ic大于（EsEc）/（Rs+Rc）。（2）在Rs=100Ω時，能向電池充電的Es盡可能低。（3）Es從0逐漸升高時，能自動啟動充電功能的Es盡可能低。（4）Es降低到不能向電池充電，最低至0時，盡量降低電池放電電流。（5）監測和控制電路工作間歇設定范圍為 s～5s。發揮部分（1）在Rs=1Ω，Es=～，以盡可能大的電流向電池充電。（2）能向電池充電的Es盡可能低。當Es≥，取Rs =1Ω； 當Es＜，取Rs =。（3）電池完全放電，Es從0逐漸升高時，能自動啟動充電功能（充電輸出端開路電壓 ＞，短路電流＞0）的Es盡可能低。當Es≥，取Rs =1Ω；當Es＜，取Rs=。（4）降低成本。（5）其他。數字幅頻均衡功率放大器（F題）【本科組】一、任務設計并制作一個數字幅頻均衡功率放大器。該放大器包括前置放大、帶阻網絡、數字幅頻均衡和低頻功率放大電路，其組成框圖如圖1所示。二、要求 1．基本要求（1）前置放大電路要求：（輸入正弦信號電壓有效值小于10mV）。～20kHz。（2）制作帶阻網絡對前置放大電路輸出信號v1進行濾波，以10kHz時輸出信號v2電壓幅度為基準，要求最大衰減≥10dB。帶阻網絡具體電路見題目說明1。（3）應用數字信號處理技術，制作數字幅頻均衡電路，對帶阻網絡輸出的20Hz～20kHz信號進行幅頻均衡。要求： 。，以10kHz時輸出信號v3電壓幅度為基準，通頻帶20Hz～。制作功率放大電路，對數字均衡后的輸出信號v3進行功率放大，要求末級功放管采用分立的大功率MOS晶體管