由任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后，通过导线连接10Ω电阻负载，形成一电流环路；设计一采用非接触式传感的电流信号检测装置，检测环路电流信号的幅度及频率，并将信号的参数显示出来。

设计一功率放大电路，当输入正弦信号频率范围为50Hz~1kHz时, 要求流过10Ω负载电阻的电流峰峰值不小于1A，要求电流信号无失真。（25分）

用漆包线绕制线圈制作电流传感器以获取电流信号；设计电流信号检测分析电路，测量并显示电流信号的峰峰值及频率。（15分）

被测正弦电流峰峰值范围为10mA~1A，电流测量精度优于5%，频率测量精度优于1%。 （25分）

任意波信号发生器输出非正弦信号时，基波频率范围为50Hz~200Hz，测量电流信号基波频率，频率测量精度优于1%；测量基本及各次谐波分量的幅度（振幅值），电流谐波测量频率不超过1kHz，测量精度优于5%。 （25分）

其他。 （10分）

基于四旋翼飞行器设计一个灭火飞行器（简称飞行器）。飞行器活动区域示意图如图1所示。在图1中，左下方的圆形区域是飞行器起飞及降落点；右侧正方形区域是灭火防区，防区中有4个用红色LED模拟的火源（火源用单只0.5W红色发光二极管来实现，建议LED电流不超过25mA）。飞行器起飞后从A处进入防区，并以指定巡航高度在防区巡逻；发现防区有火源，用激光笔发射激光束的方式模拟灭火操作；所有火源全部熄灭后，飞行器从B处飞离防区返航，返航途中需穿越一个矩形框。从起飞到降落的整个操作过程不得超过5分钟，时间越短越好。

飞行器从起飞地点垂直起飞升高到150cm±10cm的巡航高度。 （15分）

在起飞点的巡航高度上悬停15秒，然后以巡航高度从A处进入防区巡航飞行。（10分）

飞行器发现防区内的火源后，飞往火源上方用上激光笔照射火源作为灭火；激光笔光斑在以火源为圆心、直径20cm圆形区域保持2秒及以上即视为灭火成功。（30分）

飞行器从B处飞离防区。 （10分）

返航途中飞行器需要穿过一个宽高为100 * 70cm的矩形框。 （15分)

回到降落点上空，垂直下降，准确平稳地降落在降落点。（10分）

整个飞行过程计时得分。（10分）

其他。（10分）

设计并制作一个无线充电电动车，包括无线充电装置一套。电动小车机械部分可采用成品四轮玩具车改制。外形尺寸不大于30cm*26cm，高度重量不限。

制作一套无线充电装置，其发射器线圈放置在路面。发射器采用具有恒流恒压模式自动切换的直流稳压电源供电，供电电压为5V，供电电流不大于1A。无线充电接收器安装在小车底盘上。每次充电时间限定1分钟。（10分）

制作一个无线充电电动车。电动车使用适当容量超级电容（法拉电容）储能，经DC-DC变换给电动车供电。车上不得采用电池等其他储能供电器件。 （10分）

充电1分钟后，当电动车检测到无线充电发射器停止充电时，立即自行启动，向前水平直线行驶，直至能量耗尽，行驶距离不小于1m。 （20分）

充电1分钟后，电动车沿倾斜木工板路面直线爬坡行驶，路面长度不大于1m，斜坡倾斜角度θ自定。综合多方因素设计，使电动车在每次充电1分钟后，电动车爬升高度h=lsinθ最大。式中l为小车直线行驶的距离。 （50分）

其他。 （10分）

基于TI公司传感芯片FDC2214设计制作一个手势识别装置，实现对猜拳游戏和划拳游戏的判决。该装置也可以直接使用FDC2214 EVM板，要求所使用的FDC2214芯片或者EVM板不得超过2块。

装置具有训练和判决两种工作模式。在判决模式下实验装置能对指定人员进行猜拳游戏和划拳游戏的判决。这里猜拳游戏的判决是指对手势比划“石头”、“剪刀”和“布”的判定，划拳游戏的判定是指手势比划“1”、“2”、“3”、“4”和“5”的判定。在训练模式下能对任意人员进行猜拳游戏和划拳游戏的手势训练，经过有限次训练后，能进行正确的猜拳游戏和划拳游戏的手势判决。

装置工作在判决模式下，能对参赛者指定人员进行猜拳判决，给出手势“石头”、“剪刀”和“布”的准确判决，要求每一次判决的时间不大于1秒。 （18分）

装置工作在判决模式下，能对参赛者指定人员进行划拳判决，给出手势“1”、“2”、“3”、“4”和“5”的准确判决，要求每一次判决的时间不大于1秒。（28分）

装置工作在训练模式下，对任意测试者进行猜拳的手势训练，每种动作训练次数不大于3次，总的训练时间不大于1分钟；然后切换工作模式到判决模式，对被训练的人员进行猜拳判决，要求每一次判决的时间不大于1秒。（21分）

装置工作在训练模式下，对任意测试者进行划拳的手势训练，每种动作训练次数不大于3次，总的训练时间不大于2分钟；然后切换工作模式到判决模式，对被训练的人员进行划拳判决，要求每一次判决的时间不大于1秒。 （29分）

其他。 （ 4分）

设计并制作一个变流器及负载试验时的能量回馈装置，其结构如图1所示。

变流器进行负载试验时，需在其输出端接负载。通常情况下，输出电能消耗在该负载上。为了节能，应进行能量回馈。负载试验时，变流器1（逆变器）将直流电变为交流电，其输出通过连接单元与变流器2（整流器）相连，变流器2将交流电转换成直流电，并回馈至变流器1的输入端，与直流电源一起共同给变流器1供电，从而实现了节能。

变流器1输出端c、d仅连接电阻性负载，变流器1能输出50Hz、25V±0.25V、2A的单相正弦交流电。 （20分）

在要求（1）的条件下，变流器1输出交流电的频率范围可设定为20Hz～100H，步进1Hz。 （15分）

变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，系统能实现能量回馈，变流器1输出电流I1 = 1A。 （20分）

变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，变流器1输出电流I1 = 2A，要求直流电源输出功率Pd越小越好。 （35分）

其他。（10分）

设计制作一个短距无线话筒扩音系统，用于会场扩音。

无线话筒采用模拟调频方式，载波频率范围为88MHz~108MHz，最大频偏为75kHz，音频信号带宽为40 Hz~15 kHz，天线长度小于0.5米。可以用普通调频广播收音机收听话筒信号，音频信号应无明显失真。无线话筒采用2节1.5V电池独立供电。（15分）

无线话筒载波频率可以在88MHz~108MHz间任意设定，频道频率间隔200kHz。（15分）

制作与无线话筒相应的接收机，通信距离大于10m。8Ω负载下，最大音频输出功率为0.5W。接收机可以用成品收音机改制。（15分）

再制作一只满足上述要求的无线话筒。通过手动分别设置两只话筒的载波频率，使两只话筒可以同时使用，并改进接收机，手动控制实现分别对两只话筒扩音或混声扩音。 （25分）

两只无线话筒在开机时可以自动检测信道占用情况，如果发现相互存在干扰或存在其他电台干扰，可以通过自动选择载波频率规避干扰信号。响应时间小于1秒。 （30分）

设计一个数字信号时序分析装置，可在示波器（X-Y模式）上同时显示8路数字信号时序，装置的系统组成如图1所示。

设计制作8位数字信号发生电路，可产生8位并行移位循环输出的TTL电平信号，TTL电平的外输入移位时钟clock信号频率为100kHz，D0 ~ D7循环输出的时序波形如图2。 （20分）

设计制作数字信号时序分析装置，通过键盘预置8位单级触发字TW，满足触发条件（即D0 ~ D7刚好为预置的TW）时，可在示波器上不重叠地自左至右同时显示8路数字信号1个移位循环周期的时序波形。 （30分）

8路数字信号时序波形的触发时间位置可调，可分别选择“触发开始跟踪”、“中心触发”和“触发终止跟踪”三种方式（即触发字的时间位置可分别选在示波器屏幕的左侧、中间和右侧）。 （15分）

在示波器屏幕上添加可手动位移的时间标志线（屏幕上的竖亮线），并用8个LED显示时间标志线对应时刻的8路数字信号的状态字SW（状态1时LED点亮、状态0时LED熄灭）。 （15分）

在触发字时刻，分析装置对8路数字信号的逻辑状态开始采集与存储，并可在示波器上回放2个移位循环周期的8路数字信号时序波形。 （10分）

其他 。（10分）

利用TI的MSP430F5529设计并制作一个简易功率测量装置（图1淡色相框内部分），用以测量交流或直流电源负载上的功率，并实时数字显示该功率值。功率测量连接示意图如图1所示，图中A、B、C和D分别为四个测试端点。“信号处理及显示电路”部分可单独由外加电源供电。交流电源可采用带功率输出的信号源，负载电阻可采用额定功率大于1W的可变电阻。

负载为纯电阻，采用直流供电，电源电压在200 mV5V时，调整负载电阻，能测量40mW1W负载功率，误差小于1%。（18分）

负载为纯电阻，采用50Hz正弦交流供电，电源电压有效值在1V5V时，调整负载电阻，能测量40mW500mW负载功率，误差小于5%。 （18分）

该装置能自动识别交流、直流供电，并自动选择量程。 （20分）

负载为纯电阻，采用直流供电。电源电压在200 mV30V时，调整负载电阻，能自动测量40mW1W负载功率，误差小于1%。（12分）

负载为1000μF电解电容与电阻串联的网络，采用50Hz正弦交流供电。电源电压有效值在1V5V时，调整负载电阻，能测量40mW500mW负载有功功率，测量误差小于5%。 （12分）

尽量降低“功率取样电路”网络自身的功耗，减少其接入电路对被测电路的影响。 （20分）