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全国大学生电子设计大赛题目汇总

2013年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专

组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份

的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）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，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

单相AC-DC 变换电路（A 题）

【本科组】

一、任务

设计并制作如图1所示的单相AC-DC 变换电路。输出直流电压稳定在36V ，输出电流额定值为2A 。

R L

图1 单相AC-DC 变换电路原理框图

二、要求

1. 基本要求

（1）在输入交流电压U s =24V 、输出直流电流I o =2A 条件下，使输出直流电压

U o =36V ±0.1V 。

（2）当U s =24V ，I o 在0.2A

～2.0A 范围内变化时，负载调整率S I ≤ 0.5%。（3）当I o =2A ，U s 在20V ～30V 范围内变化时，电压调整率S U ≤ 0.5%。（4）设计并制作功率因数测量电路，实现AC-DC 变换电路输入侧功率因数的测

量，测量误差绝对值不大于0.03。

（5）具有输出过流保护功能，动作电流为2.5A ±0.2A 。

2. 发挥部分

（1）实现功率因数校正，在U s =24V ，I o =2A ，U o =36V 条件下，使AC-DC 变换

电路交流输入侧功率因数不低于0.98。

（2）在U s =24V ，I o =2A ，U o =36V 条件下，使AC-DC 变换电路效率不低于95%。（3）能够根据设定自动调整功率因数，功率因数调整范围不小于0.80~1.00，稳

态误差绝对值不大于0.03。（4）其他。

三、说明

1. 图1中的变压器由自耦变压器和隔离变压器构成。

2.题中交流参数均为有效值，AC-DC 电路效率，其中，。

3. 本题定义：（1）负载调整率o2o1

I o1

100%U U S U -=

?，其中U o1为I o =0.2A 时的直流输出电压，U o2为I o =2.0A 时的直流输出电压；（2）电压调整率

o 2o 1

U 100%36

U U

S -=

?， U o1为U s =20V 时的直流输出电压，U o2为U s =30V 时的

直流输出电压。

4. 交流功率和功率因数测量可采用数字式电参数测量仪。

5. 辅助电源由220V 工频供电，可购买电源模块（亦可自制），作为作品的组成部分。测试时，不再另行提供稳压电源。

6. 制作时须考虑测试方便，合理设置测试点，参考图1。

o s

100%P

P η=?o

o o P U I =s s s P U I =

四、评分标准

2013年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高

职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生

身份的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）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，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

【本科题】

一、任务

设计并制作一架四旋翼自主飞行器。飞行区域俯视图和立体图分别如图1和图2所示。

图1飞行区域俯视图（图中单位：cm ）

300

1米示高线 A 区

B 区

指示线 150

指示线指示线

图2 飞行区域立体图（图中单位：cm ）

二、要求

1. 基本要求

（1）四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图1所示的A 区，一键式

启动飞行器起飞；飞向B 区，在B 区降落并停机；飞行时间不大于45s 。（2）飞行器摆放在B 区，一键式启动飞行器起飞；飞向A 区，在A 区降落

并停机；飞行时间不大于45s 。

2. 发挥部分

（1）飞行器摆放在A 区，飞行器下面摆放一薄铁片，一键式启动，飞行器

拾取薄铁片并起飞。

（2）飞行器携带薄铁片从示高线上方飞向B 区，并在空中将薄铁片投放到

B 区；飞行器从示高线上方返回A 区，在A 区降落并停机。（3）以上往返飞行时间不大于30s 。（4）其他。

四、说明：

1．飞行器桨叶旋转速度高，有危险！请务必注意自己及他人的人身安全。

2．飞行器控制板的MCU必须使用组委会统一下发的R5F100LEA，必须安装在明显位置，以便检查。

3．飞行器可自制或外购，带防撞圈，外形尺寸（含防撞圈）限定为：长度≤50cm，宽度≤50cm。飞行器机身必须标注参赛队号。

4．薄铁片为边长4cm的正方形，厚度≤0.05cm。

5．飞行区域地面为白色；A区、B区形状大小相同，由直径20cm黑色实心圆和直径75cm的同心圆组成，同心圆虚线线宽小于0.1cm；引导线宽

度4cm，可用黑色胶带；示高线为直径0.5~0.8cm的黑色电缆线，横向

悬挂于飞行区中间，距地高100cm。飞行区域不得额外设置任何标识、

引导线或其他装置。

6．允许测试2次，每次测试全程不得更换电池。两次测试之间允许更换电池，更换电池时间小于2分钟。

7．飞行器不得遥控，飞行过程中不得人为干预。

8．飞行器飞行期间，触及地面后自行恢复飞行的，酌情扣分；触地后5s内不能自行恢复飞行视为失败，失败前完成动作仍计分。

9．飞行器起飞，距地面高度10cm以上视为飞离地面。

10．一键式启动是指飞行器摆放在A区或B区后，只允许按一个键启动。

如有飞行模式设置应在飞行器摆放在A区或B区前完成。

11．为保证安全，可沿飞行区域四周架设安全网（长500cm，宽300cm，高200cm），顶部无需架设。若安全网采用排球网、羽毛球网时可由顶向下

悬挂不必触地，不得影响视线。安装示意图如图3所示。

图3 飞行区域安全网示意图

2013年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高

专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份

的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）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，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

（6）9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。

简易旋转倒立摆及控制装置（C 题）

【本科组】

一、任务

设计并制作一套简易旋转倒立摆及其控制装置。旋转倒立摆的结构如图1所示。电动机A 固定在支架B 上，通过转轴F 驱动旋转臂C 旋转。摆杆E 通过转轴D 固定在旋转臂C 的一端，当旋转臂C 在电动机A 驱动下作往复旋转运动时，带动摆杆E 在垂直于旋转臂C 的平面作自由旋转。

二、要求

1．基本要求

（1）摆杆从处于自然下垂状态（摆角0°）开始，驱动电机带动旋转臂作

往复旋转使摆杆摆动，并尽快使摆角达到或超过-60°~ +60°；（2）从摆杆处于自然下垂状态开始，尽快增大摆杆的摆动幅度，直至完成

圆周运动；

（3）在摆杆处于自然下垂状态下，外力拉起摆杆至接近165°位置，外力

撤除同时，启动控制旋转臂使摆杆保持倒立状态时间不少于5s ；期间旋转臂的转动角度不大于90°。

图1 旋转倒立摆结构示意图

2．发挥部分

（1）从摆杆处于自然下垂状态开始，控制旋转臂作往复旋转运动，尽快使摆杆摆起倒立，保持倒立状态时间不少于10s；

（2）在摆杆保持倒立状态下，施加干扰后摆杆能继续保持倒立或2s内恢复倒立状态；

（3）在摆杆保持倒立状态的前提下，旋转臂作圆周运动，并尽快使单方向转过角度达到或超过360°；

（4）其他。

三、说明

1．旋转倒立摆机械部分必须自制，结构要求如下：硬质摆杆E通过转轴D连接在旋转臂C边缘，且距旋转臂C轴心距离为20c m±5cm；摆杆的横截面为圆形或正方形，直径或边长不超过1cm，长度在15c m±5cm范围内；允许使用传感器检测摆杆的状态，但不得影响摆杆的转动灵活性；图1中支架B的形状仅作参考，其余未作规定的可自行设计结构；电动机自行选型。2．摆杆要能够在垂直平面灵活旋转，检验方法如下：将摆杆拉起至水平位置后松开，摆杆至少能够自由摆动3个来回。

3．除电动机A之外，装置中不得有

其他动力部件。

4．摆杆自然下垂状态是指摆角为

0°位置，见图2。

5．摆杆倒立状态是指摆杆在-165°

至165°范围内。

6．基本要求（1）、（2）中，超过30s

视为失败；发挥部分（1）超过90s

视为失败；发挥部分（3）超过3

分钟即视为失败；以上各项，完

成时间越短越好。

图2.摆杆位置示意图

7．摆杆倒立时施加干扰的方法是，以15cm长细绳栓一只5克砝码，在摆杆上方将砝码拉起15°~45°，释放后用砝码沿摆杆摆动的切线方向撞击摆杆上端1~2cm处；以抗扰动能力强弱判定成绩。

8．测试时，将在摆杆后1~2cm处固定一如图2所示轻质量角器，以方便观察摆杆的旋转角度。

四、评分标准

2013年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）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，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

射频宽带放大器（D题）

【本科组】

一、任务

设计并制作一个射频宽带放大器。

二、要求

1．基本要求

（1）电压增益A v≥20dB，输入电压有效值U i≤20mV。A v在0～20dB范围内可调。

（2）最大输出正弦波电压有效值U o≥200mV，输出信号波形无明显失真。

（3）放大器BW-3dB的下限频率f L≤0.3MHz，上限频率f H≥20MHz，并要求在1MHz～15MHz频带内增益起伏≤1dB。

（4）放大器的输入阻抗= 50Ω，输出阻抗= 50 Ω。

2．发挥部分

（1）电压增益A v≥60dB，输入电压有效值U i≤1 mV。A v在0～60dB范围内可调。

（2）在A v≥60dB时，输出端噪声电压的峰峰值U oNpp≤100mV。

（3）放大器BW-3dB的下限频率f L≤0.3MHz，上限频率f H≥100MHz，并要求在1MHz～80MHz频带内增益起伏≤1dB。该项目要求在A v≥60dB

（或可达到的最高电压增益点），最大输出正弦波电压有效值U o≥

1V，输出信号波形无明显失真条件下测试。

（4）最大输出正弦波电压有效值U o≥1V，输出信号波形无明显失真。

（5）其他（例如进一步提高放大器的增益、带宽等）。

三、说明

1．要求负载电阻两端预留测试端子。最大输出正弦波电压有效值应在R L=50 条件下测试（要求R L阻值误差≤5 %），如负载电阻不符合要

求，该项目不得分。

2．评测时参赛队自备一台220V交流输入的直流稳压电源。

3. 建议的测试框图如图1所示，可采用点频测试法。射频宽带放大器幅频

特性示意图如图2所示。

图1 测试框图

）

图2 幅频特性示意图

四、评分标准

参赛注意事项

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

简易频率特性测试仪（E题）

【本科组】

一、任务

根据零中频正交解调原理，设计并制作一个双端口网络频率特性测试仪，包

括幅频特性和相频特性，其示意图如图1所示。

图1 频率特性测试仪示意图

二、要求

1．基本要求

制作一个正交扫频信号源。

（1）频率范围为1MHz~40MHz，频率稳定度≤10-4；频率可设置，最小设置单位100kHz。

（2）正交信号相位差误差的绝对值≤5o，幅度平衡误差的绝对值≤5%。

（3）信号电压的峰峰值≥1V，幅度平坦度≤5%。

（4）可扫频输出，扫频范围及频率步进值可设置，最小步进100kHz；要求连续扫频输出，一次扫频时间≤2s。

2．发挥部分

（1）使用基本要求中完成的正交扫频信号源，制作频率特性测试仪。

a. 输入阻抗为50?，输出阻抗为50?；

b. 可进行点频测量；幅频测量误差的绝对值≤0.5dB ，相频测量误差的绝对值≤5o；数据显示的分辨率：电压增益0.1dB ，相移0.1o。（2）制作一个RLC 串联谐振电路作为被测网络，如图2所示，其中R i 和

R o 分别为频率特性测试仪的输入阻抗和输出阻抗；制作的频率特性测试仪可对其进行线性扫频测量。

a. 要求被测网络通带中心频率为20MHz ，误差的绝对值≤5%；有载品质因数为4，误差的绝对值≤5%；有载最大电压增益≥ -1dB ；

b. 扫频测量制作的被测网络，显示其中心频率和-3dB 带宽，频率数据显示的分辨率为100kHz ；

c. 扫频测量并显示幅频特性曲线和相频特性曲线，要求具有电压增益、相移和频率坐标刻度。

图2 RLC 串联谐振电路

（3）其他。

三、说明

1．正交扫频信号源必须自制，不能使用商业化DDS 开发板或模块等成品，

自制电路板上需有明显的覆铜“2013”字样。

2．要求制作的仪器留有正交信号输出测试端口，以及被测网络的输入、输

出接入端口。

3．本题中，幅度平衡误差指正交两路信号幅度在同频点上的相对误差，定

义为：

%1001

2?-U U U ，其中U 2≥U 1。 4．本题中，幅度平坦度指信号幅度在工作频段内的相对变化量，定义为：

%100min min

max ?-U U U 。

5．参考图2，本题被测网络电压增益取：s o

v u u A 2

1lg

20 6．幅频特性曲线的纵坐标为电压增益（dB ）；相频特性曲线的纵坐标为相

移（o）；特性曲线的横坐标均为线性频率（Hz ）。 7．发挥部分中，一次线性扫频测量完成时间≤30s 。

四、评分标准

2013年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高

身份的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）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，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

红外光通信装置（F 题）

【本科组】

一、任务

设计并制作一个红外光通信装置。

二、要求

1．基本要求

（1）红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用

来定向传输语音信号，传输距离为2m ，如图1所示。

（2）传输的语音信号可采用话筒或Φ3.5mm 的音频插孔线路输入，也可由

低频信号源输入；频率范围为300~3400Hz 。

（3）接收的声音应无明显失真。当发射端输入语音信号改为800Hz 单音信

号时，在8Ω电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于0.4V 。不改变电路状态，减小发射端输入信号的幅度至0V ，采用低频毫伏表（低频毫伏表为有效值显示，频率响应范围低端不大于10Hz

、高端不小于1MHz ）测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于0.1V 。如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试。（4）当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。

图1 红外光通信装置方框图

2．发挥部分

（1）增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。

数字信号传输时延不超过10s 。温度测量误差不超过2℃。语音信号和数字信号能同时传输。

（2）设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向90°，延

长通信距离2 m ，如图2所示。语音通信质量要求同基本要求（3）。

中继转发节点采用5V 直流单电源供电，电路见图3。串接的毫安表用来测量其供电直流电流。

图3中继转发节点供电电路

（3）在满足发挥部分（2）要求的条件下，尽量减小中继转发节点供电电流。（4）其他。

三、说明

1．本装置的通信信道必须采用红外光信道，不得使用其他通信装置。发射

端及转发节点必须采用分立的红外发光管作为发射器件，安装时需外露发光管，以便检查。不得采用内部含有现成通信协议的红外光发射芯片或模块。

2．中继转发节点除外接的单5V 供电电源外，不得使用其他供电装置（如电池、超级电容等）。

3．测试时，自备MP3或录音机及音频连接线。

图2 红外光通信中继转发装置方框图

四、评分标准

2013年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高

身份的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）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，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

手写绘图板（G 题）

【本科组】

一、任务

利用普通PCB 覆铜板设计和制作手写绘图输入设备。系统构成框图如图1所示。普通覆铜板尺寸为15cm×10cm ，其四角用导线连接到电路，同时，一根带导线的普通表笔连接到电路。表笔可与覆铜板表面任意位置接触，电路应能检测表笔与铜箔的接触，并测量触点位置，进而实现手写绘图功能。覆铜板表面由参赛者自行绘制纵横坐标以及6cm x 4cm （高精度区A ）和

12 cm x8cm （一般精度区B ）如图中两个虚线框所示。

图1 系统构成框图