A集成电路芯片测试仪(A题)

一、 任务

设计一个集成电路芯片测试仪电路，使其能对常用的74系列逻辑芯片进行逻辑功能测试，以确定芯片的型号和好坏。

二、 要求

1 基本部分

用仿真软件对电路进行验证，使电路满足以下功能：

1)      可以对待测试的74系列：00/02/04/08/10/11/20/21/27/30/74/109/160/245等组合逻辑芯片进行逻辑功能测试；

2)      显示测试结果；

3)      不需要输入芯片型号，即能自动完成识别芯片、测试及显示结果等功能。

2 发挥部分

制作一个不依赖于电脑的集成电路芯片测试仪的实物，使其通过键盘输入型号，可以对74系列的00/02/04/08/10/11/20/21/27/30等组合逻辑芯片进行逻辑功能测试，并显示测试结果。

发挥部分的得分以此系统的显示准确程度及操作方便程度为依据。

三、 说明

1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。

2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。

 

非接触供电系统(B题)

一、 任务

在不采用专用器件（芯片）的前提下，设计一个非接触供电系统的电路，使其实现对小型电器供电或充电等功能。

二、 要求

1 基本要求

用仿真软件对电路进行验证，使其满足以下功能：

1)      供电部分输入36V以下的直流电压，具有向多台电器设备非接触供电的          功能。

2)      在输出功率≥1W的条件下，转换效率≥15%

3)      最大输出功率≥5W。

2 发挥部分

制作一个非接触供电系统的实物，使其完成以下功能：

1)      供电部分输入36V以下的直流电压，具有向至少一台电器设备非接触供电的功能。

2)      在输出功率≥1W的条件下，转换效率≥10%

三、 说明

1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。

2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。

 

实用电子称（C题）

一、 任务

设计一个实用电子称电路。

二、 要求

1 基本要求

用仿真软件对电路进行验证，使其满足以下要求：

1)      能用简易键盘设置单价，对采集到的代表重量的信号能同时显示重量、金额和单价；

2)      重量显示的单位为公斤，最大称重为9.999公斤；

3)      单价和总价的单位为元，最大金额数值为9999.99元

4)      具有去皮功能和总额累加计算功能。

5)      自拟10种商品名称，能显示购物清单，清单内容包括：商品名称，数量，单价，金额，本次购物总金额、购货日期、收银员编号和售货单位名称，具有中文显示功能；

2 发挥部分：

制作一个实用电子称数据处理系统的实物，使其满足以上所列的五项要求。

允许用电压值可预置的直流电压代表重量采集信号，可以用代号表示购物清单的各项信息。

三、 说明

1. 设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。

2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。

程控音频OCL功率放大器(D题)

一、 任务

设计一个功率可程控、有输出功率显示的OCL音频功率放大器电路。后级OCL功率放大部分用分立元件制作，供电电源为±15V，输入信号电压幅度为(10~1000)mVrms，负载为为8欧电阻。其结构框图如下图所示。

二、 要求

1 基本要求

用仿真软件对电路进行验证，使其满足以下要求：

1)      失真度≤3%时，输出功率P0≥7.5W；

2)      频率响应为(20~22000)Hz；

3)      在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率，显示的输出功率(Ps)与设定功率(Pg)的相对误差 ；

2 发挥部分

制作一个正弦波信号发生器的实物，使其完成以下功能：

1)      失真度≤10%时，输出功率P0≥6W；

2)      频率响应为(30~10000)Hz；

3)      在输入端交流短路接地时，输出端交流信号≤20mVpp；

4)      在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率。

三、 说明

1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。

2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。

 

12V/220V逆变电源(E题)

 

一、 设计任务

 

设计一个12V/220V逆变电源的电路。

 

二、 设计要求

 

1、基本要求

 

用仿真软件对电路进行验证，其满足的要求如下所示：

 

1)        输入12VDC；

 

2)        额定输出电压：Vo=220VAC；

 

3)        额定输出功率≥200W；

 

4)        输出有过压保护；

 

5)        输入有过压保护和过热保护；

 

2、发挥部分

 

制作一个12V/36V逆变电源的实物，使其完成以下功能：

 

1)        输入12VDC（可用汽车蓄电池提供）；

 

2)        额定输出电压：Vo=36VAC；

 

3)        额定输出功率≥30W；

 

4)        输出有过压保护；

 

5)        有输入过压保护和过热保护；

 

三、 说明

 

1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。

 

2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。

 

简单汉字自动书写笔(F1题)

 

一、 任务

 

设计一个系统，让一支笔自动在A4白纸上写汉字。

 

二、 要求

 

1 基本要求

 

用相关软件进行建模与测试，使设计的系统能实现以下参数要求：

 

1)   能够以指定的大小写指定的汉字；

 

2)   字的内容、字体、字的大小和个数等参数可以预置；

 

3)   具有换页功能，写完一张后的可将纸移动到其它位置；

 

4)   换页之后，在另一张A4白纸的中间位置上继续写字；

 

5)   字体工整、匀称、美观，大小和笔划粗细协调，纸面整洁。

 

2 发挥部分

 

在不采用现成打印产品的情况下,制作一个简单汉字自动书写笔的实物，使其完成以下功能：

 

1)   笔可以抬起和放；

 

2)   书写笔一旦启动，不再允许人工控制。

 

3)   在一张A4白纸的中间位置写“电子”两个汉字，A4白纸上不能有任何标记；

 

4)   汉字字体大小要求大于二号字体；

 

5)   字体工整、匀称、美观，大小和笔划粗细协调，纸面整洁。

 

三、 说明

 

1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。

 

2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。

 

简易自动仓储搬运智能小车（F2题）

 

一、 任务

 

设计制作一个简易智能小车，将四个带有三角形（▲）、圆形（●）、四方形（■）和十字形（╋）标志的立方体分别运送到指定的位置。立方体尺寸为     （8cm×8cm×8cm），随机放置在四个初始位置上，仓储场地示意图如下所示。

 

场地示意图

 

二、 要求

 

1 基本要求

 

用相关软件对电路进行建模仿真，使其满足以下要求：

 

1)        采用图形识别方法识别四个立方体；

 

2)        将带有三角形的立方体目标送到1号位置；

 

3)        将带有圆形的立方体目标送到2号位置；

 

4)        将带有四方形的立方体目标送到3号位置；

 

5)        将带有十字形的立方体目标送到4号位置。

 

6)        能显示走过的路径长度、时间和路径示意图；

 

7)        具有最优路径选择能力。

 

2 发挥部分

 

制作一个简易智能小车的实物，参赛队自制立方体和场地。搬运顺序不限, 允许场地上有寻迹标志，但不允许立方体上有图案之外的识别物体。基本要求如下：

 

1)        小车动力必须使用电池，不得用外接电源。

 

2)        小车一旦启动，即能自动控制。

 

3)        采用图形识别方法识别四个立方体；

 

4)        将带有三角形的立方体目标送到1号位置；

 

5)        将带有圆形的立方体目标送到2号位置；

 

6)        将带有四方形的立方体目标送到3号位置；

 

7)        将带有十字形的立方体目标送到4号位置。

 

三、 说明

 

1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。

 

2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。

 

 

 

低频三相函数信号发生器（G题）

一、 任务

设计一个低频三相函数信号发生器的电路，参考系统框图如下所示：

二、 要求

1．基本要求

用仿真软件对电器进行验证，使其满足以下要求：

1)      输出的三相函数信号的频率范围为1Hz到30kHz；

2)      具有频率预置和频率步进功能，频率步进为1Hz,频率精度优于0.1%;

3)      在10kΩ负载电阻上的电压峰-峰值Vopp≥20V；

4)      在上述信号频率范围内，任两相间的相位差在0°～359°范围内可任意预置，相位差步进1°；

5)      输出的矩形波信号的频率可任意预置，频率步进2Hz，频率精度0.05%；矩形波信号的占空比可以预置，占空比步进 ，当占空比为 时，误差≤± ；

6)      信号发生器能输出载波频率为10kHz的调频信号，要求调制信号频率在100Hz～1kHz频率范围内可变。

2．发挥部分

制作一个正弦波信号发生器的实物，使其满足以下要求：

1)      具有三路正弦波信号输出，频率范围20Hz～20kHz；

2)      在10kΩ负载电阻上的电压峰-峰值Vopp≥20V；

3)      此系统具有频率预置和频率步进功能，频率步进为10Hz；

4)      输出信号频率稳定度优于10-5，用示波器观察时无明显失真；

5)      任意两相信号的相位差在可在0°～359°范围内变化；

三、 说明

1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。

2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告

 

设计并制作一个能自动搬运货物的智能机器人，其工作示意图如下。

 

此主题相关图片如下2009edc.jpg：

 

图中，左边为停止区、货物存储区A 和货物存储区B，并有两个对应的射灯光源；距右边线30 cm 处共放置3 片白色或黑色的薄铁片，铁片之间的距离大于20cm。

 

基本要求

（1） 智能机器人从起跑线出发（车体不得超过起跑线），在无障碍物的情况下，可寻找并搬取铁片，按照不同颜色分送不同存储区，即在光源A 的引导下将黑色铁片搬运到货物存储区A 存放，或在光源B 的引导下将白色铁片搬运到存储区B 存放。

（2） 搬运铁片的过程中，一次只允许搬运1 片，且必须搬运到存储区域内。

（3） 要求智能机器人在5 分钟之内能取走全部铁片，并能返回停止区，否则就地停止。

（4） 智能机器人检测到铁片时能发出声光信息，并实时显示铁片数目。

 

发挥部分

（1） 距右边线90cm 处设有障碍线，线上任意位置放有两个障碍物，在有障碍物的情况下，完成基本要求（1）、（2）中的相关操作，且不得与障碍物碰撞。

（2） 要求智能机器人在8 分钟之内取走全部铁片，并准确返回车库，否则就地停止。

（3） 机器人停止后，能准确显示智能机器人全程行驶的时间，显示误差的绝对值应小于5 秒。

（4） 其它。

 

比赛说明

1、 测试时共放置3 片铁片，每片的厚度为0.5～1.0mm，面积为2cm×2cm，黑、白铁片的比例任意给定、初始位置任意给定。

2、 两个障碍物的大小分别为24cm×6cm×12cm 和12cm×6cm×12cm，建议用白纸包砖代替。

3、 示意图中所有粗黑线段宽度均为5 cm，制作时可以涂墨或粘黑色胶带。图中的虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上。

4、 智能机器人允许用玩具车改装，但不能由人工遥控，其外围尺寸（含车体上附加装置）的限制为：长度小于40cm，宽度小于15cm。

5、 光源A、B 均采用40W 射灯，其底部距地面10cm 左右，摆放位置如图所示，测试前，射灯的照射方向允许微调。

 

题目一：简易数字集成电路参数测试仪

 

一、任务：
       设计制作一个74系列中小规模数字集成电路参数测试仪。

二、要求：
1、基本要求：
（1）能对74系列中小规模数字集成电路的V_IH(min)、V_IL(max)、V_OH、V_OL、I_IL、I_OL等参数指标进行单项自动测试。
（2）测量参数项目及指标要求（VCC=5V）：
       A、V_IH(min)、V_OH 测量范围为0～5V，误差<1%读数±1个字；
       B、V_IL(max)、V_OL 测量范围为0～1V，误差<1%读数±1个字；
       C、I_IL（短路电流），I_OL （RL=300Ω）测量范围为0～20mA，误差<1%读数±1个字；
（3）测试项目有对应的指示；

（4）具有自动识别74系列数字集成电路型号功能。检测芯片有: 00/02/03/08/ 10/20/32/48/74/76/83/125/138/139/148/151/153/190/273/386(任选5种)。

 

2、发挥部分：
（1）能连续自动循环测量，并显示；
（2）能有选择地调阅最后一次测量的任一项参数；
（3）能设置集成电路参数标准值，并判断所测参数是否达标；
（4）测试数字集成电路的电压传输特性，能显示完整的传输特性曲线；从屏幕上读出的指标（如输出高、低电平和开、关门电平）要求精度优于20%；

（5）其他。 

 

三、评分标准

	项目	满分
基本 要求	设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，测试结果及分析	50
	完成第(1)项	15
	完成第(2)项	15
	完成第(3)项	5
	完成第(4)项	15
发挥 部分	完成第(1)项	5
	完成第(2)项	10
	完成第(3)项	15
	完成第(4)项	15
	其他	5

 

 

 

 

 

 

四、说明

1、为了制作测试方便，规定7404作为被测IC；
2、标准高、低电平值为：V_OH =2.4V、V_OL=0.4V、V_IH=2.0V、V_IL=0.8V。

 

题目二 调频扫描接收机

 

一、任务

设计并制作一台调频（FM）扫描接收机。接收机接收的信号频率在25MHz左右，调制方式为模拟调频信号（FM），调制音频为300Hz～3000Hz，额定频偏为3kHz，最大频偏为5kHz。原理框图如下：

此主题相关图片如下2009edc-s.jpg：

 

二、要求

1、基本要求

（1）接收机有10个信道，信道间隔约为32kHz。可设置在任一信道工作，也可10个信道自动循环扫描工作；

（2）扫描工作时，每个信道停留时间不小于2s，不大于5s。当接收到相应频率的信号时，自动停止扫描，处于接收该信号状态。若不想收听此信号，用一手动按钮，使接收机继续向下一个信道扫描；

（3）无论单一信道或扫描工作时，能显示相应的信道标号以及对应的工作频率；

（4）在每个信道输入标准高频信号（幅度1mV，频偏3kHz）时，音频输出电压峰-峰值不小于5V（50W负载），波形无明显失真；

（5）使接收机能锁定的输入信号不大于100μV。

2、发挥部分

（1）信道为20个，信道间隔为100kHz左右；

（2）具有静噪控制功能（设置一旋钮，使接收机处于静噪或不静噪状态）；

（3）音频响应特性：在每个信道输入标准高频信号（幅度1mV，频偏3kHz）时，调制频率在300Hz至3000Hz范围内，接收机音频输出电压峰-峰值平坦（50W负载），3000Hz以上按每倍频程约6dB衰减（去加重特性）；

（4）使接收机锁定的输入信号不大于10μV；

（5）其它。

 

三、说明

测量接收机的音频响应及去加重性能：

1.高频信号源的输出载波值调整到幅度1mV频偏3kHz，分别用300Hz、1000Hz、3000Hz音频调制，测出接收机对应的输出音频电压，观察其平坦度。

2.高频信号源的输出值调整到幅度1mV频偏3kHz，分别用4kHz、6kHz、12kHz音频调制，测出接收机对应的输出音频电压，观察其衰减情况，并画出曲线（对数坐标）。

3.在整个测量过程中，接收机始终需要接50W负载。

 

四、评分标准