a题：双相信号发生器（本科组）
一、任务。设计、制作一个双相信号发生器，在特定的频率范围内输出正弦波，信号的幅度和相位差可以程控设置，也可以输出矩形波和方波。作品电路中不得使用任何dac芯片、dds芯片或微处理器的dac功能。
数字逻辑系统推荐使用excd-1 soc开发板，信号发生器的工作电源可外置。
二、要求。1．基本要求。
（1）两路信号均可输出正弦波、方波、矩形波；
2）两路信号输出最大幅度不低于3v，幅度可调，设置分辨率不低于10bit；
3）信号频率范围从9.5khz到10.5khz可调，步进值不大于100hz，频率准确度不低于0.1%；
4）正弦波信号在整个频率设置范围内，波形失真度不大于2%；
5）两路信号的相位差可以在0—359度内可调，设置分辨力不大于1度；
6）矩形波占空比在0.1%—99.9%范围内可调，设置分辨率不低于0.1%；
2．发挥部分。
1）两路信号输出最大幅度不低于3.5v，幅度可调，设置分辨率不低于12bit；
（2）正弦信号频率从8khz到12khz变化，信号平坦度优于90%；
（3）正弦信号频率从8khz到12khz变化，信号失真度不大于2%；
4）两路正弦信号的相位差可以在0—359.9度内可调，设置分辨力不大于0.1度；
（5）两路均可产生fsk调制波，内调制信号的频率不大于10hz，上边频为12khz，下边频8khz；
6）两路均可产生ask调制波，内调制信号的频率不大于10hz，载波频率为10khz，调制率为100%；
7）其他。三、说明。
1．微处理器系统板、工作电源可用成品，也可自制，必须自备。
2．设计报告正文中应包括系统总体框图、波形发生原理、数字逻辑原理框图、主要的测试结果。详细电路原理图、hdl程序或电路图、测试结果用附件给出。
3．题目中所有准确度及分辨率指标必须是电路原理及器件硬件所保证，报告中需要有理论计算。
四、评分标准。
b题：通用可变增益放大器（本科组）
一、任务。设计、制作一个通用可变增益放大器，放大器的增益可手动数字设置或程控设置，无调节电位器。该放大器的增益变化范围、信号输入及输出范围、信号有效频段及幅频特性等具有较高的技术经济指标。
二、要求。1．基本要求。
1）放大器的低频及直流最大不失真输入、输出信号幅度不低于±3v；
（2）放大器的电压增益可设为三档：0.10—1.00，1.0—10.0，10—100，放大器在同一档位时增益线性度不低于1%，分辨力不低于1%；
4）增益为100时，在dc—1mhz带宽范围内，输出大信号幅度波动不超过5%；
5）增益为100时、输入端短路，输出端电压值不超过±5mv；
5）输入端阻抗可开关设置为大于10m或50，并有过压保护能力；
6）放大器输出端阻抗可开关设置为50或0。
2．发挥部分。
1）放大器的低频及直流最大不失真输入、输出信号幅度不低于±8v；
（2）放大器的增益可设为四档：0.100—1.
000，1.00—10.00，10.
0—100.0，100.0—1000，放大器在同一档位时线性度不低于0.
5%，分辨力不低于0.1%；
3）增益为1000，在dc—5mhz带宽范围内，输出大信号幅度波动不超过5%；
4）放大器输出端阻抗为50，外接负载50，在dc—5mhz频段内，大信号输出时波形失真度小于2%；
5）增益为1000时、输入端短路，输出端电压值不超过±20mv；
6）整体电路成本低，电路工艺简单；
7）其他。三、说明。
1．工作电源可用成品，也可自制。
2．设计报告正文中应包括系统总体框图，可变增益发生器工作原理，幅度、频段、增益变化区间、器件选择方法，主要的测试结果。详细电路原理图以附件形式给出。
3．题目中所有技术参数电路原理及器件硬件指标所能保证，需要有分析说明。
四、评分标准。
c题：水温控制系统（本科组）
一、任务。设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内设定，并能实现在10℃—70℃量程范围内对每一点温度的自动控制，以保持设定的温度基本保持不变。
二、要求。1． 基本要求。
1）可键盘设定控制温度值，并能用液晶显示，显示最小区分度为0.1℃；
2）可以测量并显示水的实际温度。温度测量误差在±0.5 ℃内；
3）水温控制系统应具有全量程（10℃—70℃）内的升温、降温功能（降温可用半导体制冷片、升温用800w以内的电加热器）；
4）在全量程内任意设定一个温度值（例如起始温度±15℃内），控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。控制的最大动态误差≤±4℃，静态误差≤±1℃，系统达到稳态的时间≤15min（最少两个波动周期）。
2． 发挥部分。
1）当设定温度突变（温度变化±20℃）时，控制的最大动态误差≤±2℃，系统达到稳态的时间≤8min（最少两个波动周期）；
2）温度控制的静态误差≤±0.2℃（在最小稳态时间内）；
3）在设定温度发生突变（温度变化±20℃）时，用液晶屏显示水温随时间变化的实时曲线（最少显示两个波动周期）；
4）其他。三、说明。
1）允许使用单片机最小系统；
2）升温和降温驱动电路自行设计制作，不允许使用成品模块；
3）电路制作注意节能低功耗；
4）为了测试的方便，测量水温时要求在容器内自行给定一个位置，测试时放置玻璃水银温度计，作为标准温度计；
5）避免测试过程出现烧伤现象，注意做好保护措施。
四、评分标准。
d题：自动搬运机器人（本科）
一、任务 设计并制作一个能自动行驶在起始位置与终点库房间的搬运机器人。允许用玩具汽车改装，可运用图像、光电、声波、超声波等无线自动导航识别技术，将场地内放置的3个木质正立方体由堆放位置搬运到库房内。
搬运场地面积1.2×1.2米，表面为白色，可贴白纸，终点库房设与地面垂直的╚╝形档板，其长宽高为20×20×10cm，在起始点处有2cm宽的黑线，搬运场地如图所示。
二、要求。1．基本要求
机器人从起始线出发（出发前，机器人任何部分不得超出起跑线，后端不限），自动将木块逐一运送到库房内（允许倒车）。运行的时间应力求最短（从合上电源开关开始计时）。
木块运送到达库房时，应能堆放到库房档板20cm线以内；如果不能全部运入库房，记录木块距离20cm线的最大距离，根据此距离将分档扣分。
用秒表记录整个搬运时间。
2．发挥部分
自动记录、显示每一次往返的时间（记录显示装置要求安装在机器人上）和总的行驶时间。
木块运送到达终点库房时，应能够整齐排列堆放到库房挡板10cm线以内，3个木块的左右边线应尽量对齐，记录偏差尺寸。
其它特色与创新。
三、说明。1) 木质正立方体的尺寸为5×5×5 cm，误差不得超过-0.1cm，木块间距为5cm。
2) 搬运机器人前端可安装机械手，其形状、功能自定。搬运木块的方式自定，但不得采用磁铁吸附。木块上可涂抹颜色或符号，不得安装其他附件。
在木块堆放的起点和库房侧可设有自动无线引导信号源，类型自定（禁用地面引导线）。
4) 应选用能够直角转弯的车辆，车辆启动后不能用人工控制（包括有线和无线遥控）。
四、评分标准
e题：led照明用恒流电源变换器（本科组）
一、任务 设计并制作led照明用具有直流恒流输出特性的隔离型电源变换器，为串联的10个led（单管额定功率1w）供电，结构如下图所示。
二、要求。1．基本要求。
1）负载条件下，电源变换器为直流恒流输出特性，且输出电流io可在150ma~350ma范围内可调；
2）电压调整率su≤1%：负载为10个led，调整u1，使u2在32v40v范围内变化时，io变化不超过±1%；
3）负载调整率sl≤1%：u2=36v，负载由5个led增加至10个，io变化不超过±1%；
4）效率≥70%：u2=36v、负载为10个led、io=300ma，电源变换器效率≥70%；
5）具有输出过压保护功能，动作电压为uo=（）v。
2．发挥部分。
1）使变换器具有恒流限压特性：uo小于36v时为恒流输出；uo达到36v后为恒压输出，将uo稳定在（）v；待uo降至36v以下则恢复恒流输出；
2）在电源变换器交流输入侧加入功率因数校正电路，使其功率因数不低于0.95；
3）led亮度可随环境光线增强而自动降低：暗环境，负载为10个led、io=300ma条件下，环境变亮后io减小至不大于200ma以下；
4）具有输出电流的步进调整和测量、显示功能：步进值10ma，测量精度优于2%；
5）具有交流侧开机冲击电流和emi抑制功能；
6）其他。三、说明。
1. 不得采用各种电源产品改制。整个作品由一路交流电源供电，不得使用任何其它电源为控制电路或驱动环节供电。
电源变换器为隔离型，即交流供电侧与直流输出侧具有电气隔离，但不得再使用工频变压器。
2. 制作时考虑测试方便，须合理设置测试点。10支led应安装在通用板（或pcb）上，做串联连接，并可方便改变接入个数（10个或5个）。
3. 电源变换器效率指直流输出功率与交流输入（u2处）有功功率之比。
4. 如果能完成发挥部分（1），基本要求（5）不必做自然得分。在做基本要求（5）或发挥部分（1）测试时，建议使用滑线变阻器作为负载。
2019全国电子竞赛A题
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