【2009国赛A题】光伏并网发电模拟装置 一、任务设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图 1 所示。用直流稳压电源US和电阻RS模拟光伏电池，US=60V，RS=30Ω~36Ω；uREF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为 2V，频率fREF为 45Hz~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将uF作为输出电流的反馈信号；负载电阻RL=30Ω~36Ω。 二、要求1．基本要求（1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使 Ud=0.5Us，相对偏差的绝对值不大于 1%。 （2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于 1%。（3）当RS=RL=30Ω时，DC-AC变换器的效率η≥60%。（4）当RS=RL=30Ω时，输出电压uo的失真度THD≤5%。（5）具有输入欠压保护功能，动作电压Ud（th）=（25±0.5）V。（6）具有输出过流保护功能，动作电流Io（th）=（1.5±0.2）A。 2．发挥部分（1）提高DC-AC变换器的效率，使η≥80%（RS=RL=30Ω时）。（2）降低输出电压失真度，使THD≤1%（RS=RL=30Ω时）。（3）实现相位跟踪功能：当fREF在给定范围内变化以及加非阻性负载时，均能保证uF与uREF同相，相位偏差的绝对值≤5°。（4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。 三、说明1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。2．US采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。Id4．DC-AC 变换器效率η=Po/Pd ，其中 Po = Uo1 ，Pd = Ud*Id。 5．基本要求（1）、（2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路达到稳态的时间不大于 1s。6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。7．制作时应合理设置测试点（参考图 1），以方便测试。8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。

【2009国赛B题】声音导引系统 一、任务设计并制作一声音导引系统，示意图如图 1 所示。 图中，AB 与 AC 垂直，Ox 是 AB 的中垂线，O'y 是 AC 的中垂线，W 是 Ox 和 O'y 的交点。声音导引系统有一个可移动声源 S，三个声音接收器 A、B 和 C，声音接收器之间可以有线连接。声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源离 Ox 线（或 O'y 线）的误差信号，并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源，引导其运动。可移动声源运动的起始点必须在 Ox 线右侧，位置可以任意指定。 二、要求1．基本要求（1）制作可移动的声源。可移动声源产生的信号为周期性音频脉冲信号，如图 2 所示，声音信号频率不限，脉冲周期不限。  （2）可移动声源发出声音后开始运动，到达 Ox 线并停止，这段运动时间为响应时间，测量响应时间，用下列公式计算出响应的平均速度，要求平均速度大于 5cm/s。可移动声源的起始位置到 Ox 线的垂直距离（3）可移动声源停止后的位置与 Ox 线之间的距离为定位误差，定位误差小于 3cm。（4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过 Ox 线左侧的距离小于 5cm。（5）可移动声源到达 Ox 线后，必须有明显的光和声指示。（6）功耗低，性价比高。 2．发挥部分（1）将可移动声源转向 180 度（可手动调整发声器件方向），能够重复基本要求。（2）平均速度大于 10cm/s。（3）定位误差小于 1cm。（4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过 Ox 线左侧距离小于 2cm。（5）在完成基本要求部分移动到 Ox 线上后，可移动声源在原地停止 5s～10s，然后利用接收器 A 和 C，使可移动声源运动到 W 点，到达 W 点以后，必须有明显的光和声指示并停止，此时声源距离 W 的直线距离小于 1cm。整个运动过程的平均速度大于 10cm/s。 三、说明1. 本题必须采用组委会提供的电机控制 ASSP 芯片（型号 MMC-1）实现可移动声源的运动。2. 在可移动声源两侧必须有明显的定位标志线，标志线宽度 0.3cm 且垂直于地面。3. 误差信号传输采用的无线方式、频率不限。4. 可移动声源的平台形式不限。5. 可移动声源开始运行的方向应和 Ox 线保持垂直。6. 不得依靠其他非声音导航方式。7. 移动过程中不得人为对系统施加影响。8. 接收器和声源之间不得使用有线连接。 

【2009国赛C题】宽带直流放大器 一、任务设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。二、要求1．基本要求（1）电压增益AV≥40dB，输入电压有效值Vi≤20mV。AV可在 0～40dB范围内手动连续调节。（2）最大输出电压正弦波有效值Vo≥2V，输出信号波形无明显失真。（3）3dB 通频带 0～5MHz；在 0～4MHz 通频带内增益起伏≤1dB。（4）放大器的输入电阻≥50Ω，负载电阻（50±2）Ω。（5）设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。2．发挥部分（1）最大电压增益AV≥60dB，输入电压有效值Vi≤10 mV。（2）在AV＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值VONPP≤0.3V。（3）3dB 通频带 0～10MHz；在 0～9MHz 通频带内增益起伏≤1dB。（4）最大输出电压正弦波有效值Vo≥10V，输出信号波形无明显失真。（5）进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。（6）电压增益AV可预置并显示，预置范围为 0～60dB，步距为 5dB（也可以连续调节）；放大器的带宽可预置并显示（至少 5MHz、 10MHz 两点）。（7）降低放大器的制作成本，提高电源效率。（8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。 三、说明1．宽带直流放大器幅频特性示意图如图 1 所示。  2．负载电阻应预留测试用检测口和明显标志，如不符合（50±2）Ω的电阻值要求，则酌情扣除最大输出电压有效值项的所得分数。3．放大器要留有必要的测试点。建议的测试框图如图 2 所示，可采用信号发生器与示波器/交、直流电压表组合的静态法或扫频仪进行幅频特性测量。

【2009国赛D题】无线环境监测模拟装置 一、任务设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由 1 个监测终端和不多于 255 个探测节点组成（实际制作 2 个）。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个天线。二、要求1．基本要求（1）制作 2 个探测节点。探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B～11111111B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。温度测量范围为 0℃～100℃，绝对误差小于 2℃；光照信息仅要求测量光的有无。探测节点采用两节 1.5V 干电池串联，单电源供电。（2）制作 1 个监测终端，用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图 1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。  （3）无线环境监测模拟装置的探测时延不大于 5s，监测终端天线与探测节点天线的距离 D 不小于 10cm。在 0～10cm 距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信。2．发挥部分（1）每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图 2 所示。即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B之间的探测距离D+D1。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。  （2）在监测终端电源供给功率≤1W，无线环境监测模拟装置探测时延不大于 5s的条件下，使探测距离D+D1达到 50cm。（3）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。各探测节点应预留干电池供电电流的测试端子。（4）其他。三、说明1．监测终端和探测节点所用天线为圆形空芯线圈，用直径不大于 1mm 的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕 5 圈制成。线圈直径为（3.4±0.3）cm（可用一号电池作骨架）。天线线圈间的介质为空气。无线传输载波频率低于 30MHz，调制方式自定。监测终端和探测节点不得使用除规定天线外的其他耦合方式。无线收发电路需自制，不得采用无线收、发成品模块。光照有无的变化，采用遮挡光电传感器的方法实现。2．发挥部分须在基本要求的探测时延和探测距离达到要求的前提下实现。3．测试各探测节点的功耗采用图 2 所示的节点分布图，保持距离D+D1=50cm，通过测量探测节点A干电池供电电流来估计功耗。电流测试电路见图 3。图中电容C为滤波电容，电流表采用 3 位半数字万用表直流电流档，读正常工作时的最大显示值。如果D+D1达不到 50cm，此项目不进行测试。 4．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。

【2009国赛E题】电能收集充电器 一、任务设计并制作一个电能收集充电器，充电器及测试原理示意图如图 1。该充电器的核心为直流电源变换器，它从一直流电源中吸收电能，以尽可能大的电流充入一个可充电池。直流电源的输出功率有限，其电动势 Es 在一定范围内缓慢变化，当 Es 为不同值时，直流电源变换器的电路结构，参数可以不同。监测和控制电路由直流电源变换器供电。由于 Es 的变化极慢，监测和控制电路应该采用间歇工作方式，以降低其能耗。可充电池的电动势 Ec=3.6V，内阻 Rc=0.1Ω。  二、要求 1、基本要求（1）在 Rs=100Ω，Es=10V～20V 时，充电电流 Ic 大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）。 （2）在 Rs=100Ω 时，能向电池充电的 Es 尽可能低。（3）Es 从 0 逐渐升高时，能自动启动充电功能的 Es 尽可能低。（4）Es 降低到不能向电池充电，最低至 0 时，尽量降低电池放电电流。（5）监测和控制电路工作间歇设定范围为 0.1 s～5s。 2、发挥部分（1）在 Rs=1Ω，Es=1.2V～3.6V 时，以尽可能大的电流向电池充电。（2）能向电池充电的 Es 尽可能低。当 Es≥1.1V 时，取 Rs =1Ω；当 Es＜1.1V 时，取 Rs =0.1Ω。（3）电池完全放电，Es 从 0 逐渐升高时，能自动启动充电功能（充电输出端开路电压＞3.6V，短路电流＞0）的 Es 尽可能低。当 Es≥1.1V 时，取 Rs =1Ω；当 Es＜1.1V时，取 Rs=0.1Ω。（4）降低成本。（5）其他。 三、说明 1、测试最低可充电 Es 的方法：逐渐降低 Es，直到充电电流 Ic 略大于 0。当 Es 高于 3.6V时，Rs 为 100Ω；Es 低于 3.6V 时，更换 Rs 为 1Ω；Es 降低到 1.1V 以下时，更换 Rs为 0.1Ω。然后继续降低 Es，直到满足要求。 2、测试自动启动充电功能的方法：从 0 开始逐渐升高 Es，Rs 为 0.1Ω；当 Es 升高到高于 1.1V 时，更换 Rs 为 1Ω。然后继续升高 Es，直到满足要求。 

【2009国赛F题】数字幅频均衡功率放大器 一、任务设计并制作一个数字幅频均衡功率放大器。该放大器包括前置放大、带阻网络、数字幅频均衡和低频功率放大电路，其组成框图如图 1 所示。 二、要求1．基本要求（1）前置放大电路要求：a. 小信号电压放大倍数不小于 400 倍（输入正弦信号电压有效值小于10mV）。b. -1dB 通频带为 20Hz～20kHz。c. 输出电阻为 600Ω。（2）制作带阻网络对前置放大电路输出信号v1进行滤波，以 10kHz时输出信号v2电压幅度为基准，要求最大衰减≥10dB。带阻网络具体电路见题目说明 1。（3）应用数字信号处理技术，制作数字幅频均衡电路，对带阻网络输出的20Hz～20kHz 信号进行幅频均衡。要求：a. 输入电阻为 600Ω。b. 经过数字幅频均衡处理后，以 10kHz时输出信号v3电压幅度为基准，通频带 20Hz～20kHz内的电压幅度波动在±1.5dB以内。 2. 发挥部分制作功率放大电路，对数字均衡后的输出信号v3进行功率放大，要求末级功放管采用分立的大功率MOS晶体管。（1）当输入正弦信号vi电压有效值为 5mV、功率放大器接 8Ω电阻负载（一端接地）时，要求输出功率≥10W，输出电压波形无明显失真。（2）功率放大电路的-3dB 通频带为 20Hz～20kHz。（3）功率放大电路的效率≥60％。（4）其他。 三、说明1．题目基本要求中的带阻网络如图 2 所示。图中元件值是标称值，不是实际值，对精度不作要求，电容必须采用铝电解电容。 2．本题中前置放大电路电压放大倍数是在输入信号vi电压有效值为 5mV的条件下测试。3．题目发挥部分中的功率放大电路不得使用 MOS 集成功率模块。4．本题中功率放大电路的效率定义为：功率放大电路输出功率与其直流电源供给功率之比，电路中应预留测试端子，以便测试直流电源供给功率。5．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。 

【2009国赛G题】低频功率放大器【高职高专组】 一、任务设计并制作一个低频功率放大器，要求末级功放管采用分立的大功率 MOS晶体管。 二、要求1．基本要求（1）当输入正弦信号电压有效值为 5mV 时，在 8Ω电阻负载（一端接地）上，输出功率≥5W，输出波形无明显失真。（2）通频带为 20Hz～20kHz。（3）输入电阻为 600Ω。（4）输出噪声电压有效值V0N≤5mV。（5）尽可能提高功率放大器的整机效率。（6）具有测量并显示低频功率放大器输出功率(正弦信号输入时)、直流电源的供给功率和整机效率的功能，测量精度优于 5%。 2. 发挥部分（1）低频功率放大器通频带扩展为 10Hz～50kHz。（2）在通频带内低频功率放大器失真度小于 1%。（3）在满足输出功率≥5W、通频带为 20Hz～20kHz 的前提下,尽可能降低输入信号幅度。（4）设计一个带阻滤波器，阻带频率范围为 40～60Hz。在 50Hz 频率点输出功率衰减≥6dB。（5）其他。 三、说明1．不得使用 MOS 集成功率模块。2．本题输出噪声电压定义为输入端接地时，在负载电阻上测得的输出电压，测量时使用带宽为 2MHz 的毫伏表。3．本题功率放大电路的整机效率定义为：功率放大器的输出功率与整机的直流电源供给功率之比。电路中应预留测试端子，以便测试直流电源供给功率。4．发挥部分（4）制作的带阻滤波器通过开关接入。5．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。 

【2009国赛H题】LED点阵书写显示屏【高职高专组】 一、任务设计并制作一个基于 32×32 点阵 LED 模块的书写显示屏，其系统结构如图 1 所示。在控制器的管理下，LED 点阵模块显示屏工作在人眼不易觉察的扫描微亮和人眼可见的显示点亮模式下；当光笔触及 LED 点阵模块表面时，先由光笔检测触及位置处 LED 点的扫描微亮以获取其行列坐标，再依据功能需求决定该坐标处的 LED 是否点亮至人眼可见的显示状态（如图 1 中光笔接触处的深色 LED 点已被点亮），从而在屏上实现“点亮、划亮、反显、整屏擦除、笔画擦除、连写多字、对象拖移”等书写显示功能。 二、要求1．基本要求（1）在“点亮”功能下，当光笔接触屏上某点 LED 时，能即时点亮该点 LED，并在控制器上同步显示该点 LED 的行列坐标值（左上角定为行列坐标原点）。（2）在“划亮”功能下，当光笔在屏上快速划过时，能同步点亮划过的各点 LED，其速度要求 2s 内能划过并点亮 40 点 LED。（3）在“反显”功能下，能对屏上显示的信息实现反相显示（即：字体笔画处不亮，无笔画处高亮）。（4）在“整屏擦除”功能下，能实现对屏上所显示信息的整屏擦除。2．发挥部分（1）在“笔画擦除”功能下，能用光笔擦除屏上所显汉字的笔画。（2）在“连写多字”功能下，能结合自选的擦除方式，在 30s 内在屏上以“划亮”方式逐个写出四个汉字（总笔画数不大于 30）且存入机内，写完后再将所存四字在屏上逐个轮流显示。（3）在“对象拖移”功能下，能用光笔将选定显示内容在屏上进行拖移。先用光笔以“划亮”方式在屏上圈定欲拖移显示对象，再用光笔将该对象拖移到屏上另一位置。（4）当环境光强改变时，能自动连续调节屏上显示亮度。（5）当光笔连续未接触屏面的时间超过 1～5min 时(此时间可由控制器设定)，能自动关闭屏上显示，并使整个系统进入休眠状态，此时系统工作电流应不大于5mA。（6）其他。三、说明1．设计制作时所用 LED 点阵模块的发光颜色不限。2．各种功能的切换方式自定，但应力求操作简便。3．在各种功能的实际操作过程中，必要时可用按键或其他控制方式进行辅助。例如，“连写多字”时，写完一字后用自定义控制方式存入该字并清屏，然后再写下一字。4．系统应采用 5V 单电源供电。5．设计制作时应在电路板上留有系统耗电参数的测试点。6．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。

【2009国赛I题】模拟路灯控制系统【高职高专组】 一、任务设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1 所示，路灯布置如图 2 所示。   二、要求1．基本要求（1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。（2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。（3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体 M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达 S 点时（见图 2），灯 1 亮；当物体 M 到达 B 点时，灯 1 灭，灯 2 亮；若物体 M 由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。（4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。（5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。 2．发挥部分（1）自制单元控制器中的 LED 灯恒流驱动电源。（2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在 20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。（3）其它（性价比等）。 三、说明1．光源采用 1 W 的 LED 灯，LED 的类型不作限定。2．自制的 LED 驱动电源不得使用产品模块。3．自制的 LED 驱动电源输出端需留有电流、电压测量点。4．系统中不得采用接触式传感器。5．基本要求（3）需测定可移动物体 M 上定位点与过“亮灯状态变换点”（S、B、S’等点）垂线间的距离，要求该距离≤2cm。