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—海口经济学院信息工程学院《电子综合设计与实训》课程第6章全国大学生电子设计竞赛题目与分析信息工程学院2理论学时：6学时教学目标：1、介绍全国大学生电子设计竞赛的基本情况2、竞赛命题原则及要求3、题目分析教学重点：对试题的分析，掌握电子设计竞赛试题的特点与要求。信息工程学院36.1全国大学生电子设计竞赛简介1．指导思想与目的全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动，目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革，有助于高等学校实施素质教育，培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风；有助于学生工程实践素质的培养、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力；有助于吸引、鼓励广大青年学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才的脱颖而出创造条件。信息工程学院42．竞赛特点与特色全国大学生电子设计竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合，以推动其课程教学、教学改革和实验室建设工作。竞赛的特色是与理论联系实际学风建设紧密结合，竞赛内容既有理论设计，又有实际制作，以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。信息工程学院53．组织运行模式全国大学生电子设计竞赛的组织运行模式为：“政府主办、专家主导、学生主体、社会参与”十六字方针，以充分调动各方面的参与积极性。信息工程学院64．领导全国大学生电子设计竞赛由教育部高等教育司和信息产业部人事司共同主办，负责领导全国范围内的竞赛工作。各地竞赛事宜由地方教委（厅、局）统一领导。为保证竞赛顺利开展，组建全国及各赛区竞赛组织委员会和专家组。信息工程学院75．组织委员会（1）全国竞赛组织委员会由教育部、信息产业部、部分参赛省市教育主管部门负责人或有关学校专家组成，组委会成员由教育部高等教育司以文函形式任命，每届全国竞赛组织委员会和赛区组委会任期四年。全国竞赛组委会设立秘书处，设秘书长一人，常务副秘书长一人，副秘书长若干人，主持全国大学生电子设计竞赛的日常工作。信息工程学院8（2）各赛区竞赛组委会由省（自治区）、直辖市教委（厅、局）、高校代表及电子类专家、企事业代表组成，负责本赛区的竞赛组织领导工作。（3）原则上以省（自治区）、直辖市独立组成一个赛区。若参赛学校少于3所或参赛队少于20个队时，可与邻近省市联合组成一个赛区。信息工程学院96．专家组（1）全国只组建一个全国专家组，主要由来自高等学校电子及其相关专业的专家组成，全国专家组由责任专家、专家和专家库成员三个人员层面构成，全国竞赛的命题和评审工作以责任专家为主体。（2）各赛区成立赛区专家组，由赛区内高校电子及其相关专业的专家组成，负责本赛区的竞赛征题、评审工作。信息工程学院107．参赛单位以高等学校为基本参赛单位，参赛学校应成立电子竞赛工作领导小组，负责本校学生的参赛事宜，包括组队、报名、赛前准备、赛期管理和赛后总结等。8．参赛队和参赛学生每支参赛队由三名学生组成，具有正式学籍的全日制在校本、专科生均有资格报名参赛。信息工程学院116.2竞赛命题原则及要求1、竞赛内容（1）以电子电路（含模拟和数字电路）应用设计为主要内容，可以涉及模-数混合电路、单片机、可编程器件、EDA软件工具和PC机（主要用于开发）的应用。题目包括“理论设计”和“实际制作与调试”两部分。竞赛题目应具有实际意义和应用背景，并考虑到目前教学的基本内容和新技术的应用趋势，同时对教学内容和课程体系改革起一定的引导作用。信息工程学院12（2）题目着重考核学生综合运用基础知识进行理论设计的能力，考核学生的创新精神和独立工作能力，考核学生的实验技能(制作、调试)。（3）题目在难易程度方面，既要考虑使一般参赛学生能在规定的时间内完成基本要求，又能使优秀学生有发挥与创新的余地。信息工程学院132、竞赛题目竞赛题目是保证竞赛工作顺利开展的关键，应由全国专家组制定命题原则，赛前发至各赛区。全国竞赛命题应在广泛开展赛区征题的基础上由全国竞赛命题专家统一进行命题。全国竞赛命题专家组以责任专家为主体，并与部分全国专家组专家和高职高专学校专家组合而成。信息工程学院14全国竞赛采用两套题目，即本科生组题目和高职高专学生组题目，参赛的本科生只能选本科生组题目；高职高专学生原则上选择高职高专学生组题目，但也可选择本科生组题目，并按本科生组题目的标准进行评审。只要参赛队中有本科生，该队只能选择本科生组题目，并按本科生组题目的标准进行评审。凡不符合上述选题规定的作品均视为无效，赛区不予以评审。信息工程学院156.3电子设计竞赛的题目分析（1）电源类简易数控直流电源(第一届),直流稳压电源(第三届);(2)信号源类实用信号源的设计和制作(第二届),波形发生器(第五届),电压控制LC振荡器(A题)(第六届);信息工程学院16(3)高频无线电类简易无线电遥控系统(第二届),调幅广播收音机(第三届),短波调频接收机(第四届),调频收音机(第五届);(4)放大器类实用低频功率放大器(第二届),高效率音频功率放大器(第五届),宽带放大器(B题)(第六届);信息工程学院17(5)仪器仪表类简易电阻、电容和电感测试仪（第二届），简易数字频率计（第三届），频率特性测试仪（第四届），数字式工频有效值多用表（第四届），简易数字存储示波器（第五届），低频数字式相位测量仪（C题）（第六届），简易逻辑分析仪（D题）（第六届）；信息工程学院18（6）数据采集与处理类多路数据采集系统（第一届）；数字化语音存储与回放系统（第四届），数据采集与传输系统（第五届）。（7）控制类水温控制系统采集系统（第三届），自动往返电动小气车（第五届）；简易智能电动车（E题）（第六届）；液体点滴速度监控装置（F题）（第六届）。信息工程学院19电子设计竞赛既不是单纯的理论设计竞赛也不仅仅是实验竞赛，而是由一个参赛队共同设计、制作完成一个特定工程背景的题目的优劣与快慢的竞赛。它既强调理论设计，更强调系统实现。它考核了学生综合运用基础知识的能力，更注重考察学生的创新意识。题目涉及的内容是一个课程群，而非单一的一门课程。因此，竞赛的形式与内容基本上符合面向21世纪人才培养的目标和需求，是对传统教学方法的一个挑战，同时，竞赛成绩也能从一个侧面反映了这个课程群的教学水平和教学改革的成败。信息工程学院206.1.1电源类题目分析电源类题目有“简易数控直流电源（第一届），1994年）”和“直流稳压电源（第三届，2019年）”。“简易数控直流电源”要求设计制作一个输出电压数控可调直流稳压电源。涉及到的基础知识与制作能力包含：交流电源降压和整流，直流电压稳压和调节，单片机，数字显示与控制等。信息工程学院21“直流稳压电源”要求设计制作一个交流变换为直流的稳定电源。涉及到的基础知识与制作能力包含：交流电源降压和整流，直流电压稳压和调节，恒流电流源，DC—DC变换器，单片机，数字显示与控制等。各题目具体要求如下。信息工程学院221、简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如下：信息工程学院23二、设计要求1．基本要求（1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。；信息工程学院242．发挥部分（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。信息工程学院252、直流稳定电源一、任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。二、要求1．基本要求（1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：a．输出电压可调范围为+9V～+12Vb．最大输出电流为1.5Ac．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）信息工程学院26d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）g．具有过流及短路保护功能信息工程学院27（2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）（3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：信息工程学院28a．输出电压为+100V，输出电流为10mAb．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV（输入电压+9V下，满载）信息工程学院292．发挥部分（1）扩充功能a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态b．过热保护c．防止开、关机时产生的“过冲”（2）提高稳压电源的技术指标a．提高电压调整率和负载调整率b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值（3）改善DC-DC变换器a．提高效率（在100V、100mA下）b．提高输出电压（4）用数字显示输出电压和输出电流信息工程学院303.例：简易数控直流电源（1）采用单片机的简易数控直流电源设计方案采用单片机作为控制器的简易数控直流数控直流电源设计方案如图6.3.1所示。设计方案中采用8031单片机完成整个数控个部分的功能。采用8279作为键盘/显示器接口控制器，不仅简化接口引线，而且减小了软件对键盘/显示器的查询时间，提高了8031单片机的利用率。信息工程学院31输出部分采用D/A0832及运算放大器OP07输出电压波形与D/A变换输出波形相同，不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出。显示部分采用3位半的数字电压表(DVM)直接对输出电压进行采样并显示输出实际电压值，一旦系统工作异常，出现预置值与输出值偏差过大，用户可以根据该信息予以处理。信息工程学院32键盘数码显示键盘/显示器接口8279电压预置8031基本系统DCA0832基准电压基准电压基准电压基准电压基准电压输出图6.3.1采用单片机的简易数控直流电源设计方案信息工程学院33（2）采用中小规模集成电路的简易数控直流电源设计方案采用中小规模集成电路的简易数控直流电源设计方案如图6.3.2所示。系统由数字控制部分、D/A变换部分及可调稳压部分三部分组成。除了上述的三大部分之外，还包括一些附加的功能电路，如电压显示、控制、防止误操作、波形发生器电路等。信息工程学院34系统中数字控制部分用+/-按键控制产生可增加或减少BCD码，BCD码输入到D/A变换，变换成相应的电压，此电压通过放大到合适的电平后加到可调稳压部分，控制输出电压以手动0.1V的电压步进或步减，或自动连续步进（减），或直接变化到某一设定的电压值。信息工程学院35电源单稳消颤频率源CD4060显示电路CD4511数字控制D/A交换可调稳压信号发生器电压输出波形输出图6.3.2采用中小规模集成电路的简易数控直流电源设计方案信息工程学院366.3.2信号源题目分析信号源类有“实用信号源的设计和制作（第二届，2019年）”、“波形发生器（第五届，2019年）”和“电压控制LC振荡器（第六届，2019年）”。“实用信号源的设计和制作”要求设计制作一个正弦波和脉冲波信号源，频率范围20Hz~20kHz，低频信号源。涉及到得基础知识与制作能力包含：RC振荡器，脉冲振荡器，数字可调点位器，单片机，数字显示与控制等。信息工程学院37“波形发生器”要求设计制作一个能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形的波形发生器，频率范围100Hz~20kHz，低频信号源，涉及到的基础知识与制作能力包含：单片机或者可编程逻辑器件，存储器，数字显示与控制，滤波器等。“电压控制LC振荡器”要求设计制作一个