第一篇：2017年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽試題 設(shè)計(jì)報(bào)告

2017年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽試題

設(shè)計(jì)報(bào)告

四旋翼自主飛行器探測跟蹤系統(tǒng)（C題）

【本科組】 廖聰，吳雨航，張錦華

摘要：根據(jù)四旋翼飛行器飛行原理，首先根據(jù)設(shè)計(jì)方案采購了飛行器機(jī)體模型，選擇合適的直流無刷電機(jī)作為系統(tǒng)動(dòng)力裝置，選取了功能強(qiáng)大且容易開發(fā)的微處理器、傳感器和相關(guān)電子元器件，并做了大量的系統(tǒng)軟硬件調(diào)試工作，最終完成了整體設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)控制算法，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)控制規(guī)律，主要包括兩個(gè)控制回路姿態(tài)控制回路、位置控制回路。在仿真軟件平臺(tái)上，進(jìn)行控制算法驗(yàn)證及實(shí)驗(yàn)研究，優(yōu)化飛行控制算法參數(shù)。最后，設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)性高的控制系統(tǒng)軟件程序，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)調(diào)試工作，最終設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵飛行探測跟蹤的四旋翼自主飛行器。

關(guān)鍵詞：ATMEGA2560 瑞薩R5F523T5ADFM MPU6000陀螺儀 超聲傳感器

一、系統(tǒng)方案

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，本系統(tǒng)包括飛行控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、飛行導(dǎo)航模塊、測距模塊等。

1、飛行控制模塊的選擇

飛行控制模塊是四旋翼自主飛行器的核心。按照題目要求，飛行控制模塊由ATMEGA2560處理器的開發(fā)板專門實(shí)現(xiàn)飛行控制算法。

為了實(shí)現(xiàn)自主飛行探測跟蹤，必須要形成控制的閉環(huán)回路，必須要有檢測和反饋系統(tǒng)狀態(tài)的傳感器，包括四旋翼的姿態(tài)、經(jīng)緯度、航向、高度、空速、角速率等信號(hào)。目前看來，國內(nèi)外普遍應(yīng)用MEMS器件來獲取姿態(tài)、高度、空速、經(jīng)緯度等信息。此外這中間還需要有A/D采樣電路、信號(hào)調(diào)理電路對采集的電信號(hào)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換和簡單的濾波。

針對四旋翼飛行器，控制方法有PID控制、反步法、滑?？刂频蕊w行控制算法，我們采用經(jīng)典的PID控制算法。

2、驅(qū)動(dòng)模塊的選擇

方案一：采用普通直流電機(jī)。普通直流電機(jī)有價(jià)格低廉、使用簡單等優(yōu)點(diǎn)，但其扭矩較小，可控性差，此系統(tǒng)要求控制精度高、速度快、且質(zhì)量要小，所以直流電機(jī)一般不能滿足要求。

方案二：采用無刷直流電機(jī)，其具有響應(yīng)速度快、較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供定轉(zhuǎn)矩的性能。因系統(tǒng)精度較高，足夠精確控制飛機(jī)的速度。

綜合以上方案，采用方案二。

3、飛行導(dǎo)航模塊的選擇

方案一：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)能在世界任何地方，不依賴環(huán)境條件，但是，慣性導(dǎo)航不適合在小空間內(nèi)精確制導(dǎo)。

方案二：GPS導(dǎo)航可以全球定位、被動(dòng)定位，安全隱蔽，無限服務(wù)，可以同時(shí)為無限數(shù)量接收機(jī)提供定位信息。但是GPS導(dǎo)航不適合室內(nèi)環(huán)境。

方案三：紅外導(dǎo)航比較適合小車這種速度慢且接近地面的物體，不適合我們飛行器在高度一米以上的情況下的導(dǎo)航。

方案四：圖像導(dǎo)航具有隱蔽性好、自主性強(qiáng)、測量快速、準(zhǔn)確、以及廉價(jià)、可靠等優(yōu)點(diǎn)。在飛機(jī)，無人飛行器、巡航導(dǎo)彈等得到廣泛應(yīng)用。綜合以上四種方案，我們選擇方案四，圖像導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)飛行器跟蹤小車。采用攝像頭拍攝小車的運(yùn)動(dòng)情況，從而指導(dǎo)飛行器前行的方向及懸停的位置。圖像采集模塊有OV7725照相模組完成。

4、測距模塊的選擇

方案一：紅外測距具有便宜、易制、安全、等優(yōu)點(diǎn)，但是精度低、距離近，方向性差。

方案二：激光測距具有精確度高和測距遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但是制作難度大、成本較高，一般用于遠(yuǎn)距離測距。

方案三：超聲波測距結(jié)果簡單、成本低廉、等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常用一般的距離的測量，如深井、管道長度等封閉場合。

綜上三種方案考慮，由于飛行器在封閉空間內(nèi)飛行，同時(shí)又要在一米以上的空中懸停，因此可以采用超聲波測量飛行器的高度。如圖（1）所示。我們采用HCSR04超聲波圖

二、系統(tǒng)理論分析與計(jì)算

1、四旋翼飛行器產(chǎn)生基本動(dòng)作的原理

四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)形式如圖（2）所示，電機(jī)1和電機(jī)3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，電機(jī)2和電機(jī)4順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)飛行器平衡飛行時(shí)，陀螺效應(yīng)和空氣動(dòng)力扭矩效應(yīng)均被抵消。與傳統(tǒng)的直升機(jī)相比，四旋翼飛行器有下列優(yōu)勢：各個(gè)旋翼對機(jī)身所施加的反扭矩與旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，因此當(dāng)電機(jī)1和電機(jī)3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，電機(jī)2和電機(jī)4順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，可以平衡旋翼對機(jī)身的反扭矩。四旋翼飛行器在空間共有6個(gè)自由度（分別沿3個(gè)坐標(biāo)軸作平移和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作），這6個(gè)自由度圖（2）四旋翼自主飛行器的結(jié)構(gòu)形式 的控制都可以通過調(diào)節(jié)不同電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。

基本運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分別是：1垂直運(yùn)動(dòng)；2俯仰運(yùn)動(dòng)；3滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；4偏航運(yùn)動(dòng)；5前后運(yùn)動(dòng)；6側(cè)向運(yùn)動(dòng)。

2、PID飛行控制算法

如圖（3）所示：由于四旋翼飛行器由四路電機(jī)帶動(dòng)兩對反向螺旋槳來產(chǎn)生推力,所以如何保證電機(jī)在平穩(wěn)懸浮或上升狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速的一致性及不同動(dòng)作時(shí)各個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系是飛行器按照照期望姿態(tài)飛行的關(guān)鍵。所以這里我們采用到pid控制理論把飛機(jī)的當(dāng)前姿態(tài)調(diào)整到期望姿態(tài)。

圖（3）PID算法圖

如圖（4）所示：PID控制是通過姿態(tài)采集模塊發(fā)送回來的數(shù)據(jù)與期望姿態(tài)進(jìn)行比對,如果存在誤差,就對誤差進(jìn)行比例、積分、微分的調(diào)整,再將調(diào)整后的值加到當(dāng)前電機(jī)上,從而達(dá)到調(diào)整的目的。比例調(diào)節(jié)的反應(yīng)速度較快,而且調(diào)節(jié)作用明顯,飛機(jī)

出現(xiàn)俯仰和翻滾時(shí)能快速 圖（4）PID調(diào)節(jié)圖

調(diào)節(jié)回來,但是穩(wěn)定性較差,往往會(huì)調(diào)節(jié)過火;積分調(diào)節(jié)可以消除長期誤差,排除外界因素的干擾,但是同樣會(huì)降低系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性,使飛機(jī)發(fā)生震蕩;微分調(diào)節(jié)可以預(yù)測被控設(shè)備的將來狀態(tài),及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整,而且對比例調(diào)節(jié)有抑制作用,加強(qiáng)單比例調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性,排除調(diào)節(jié)過度的問題。所以通過pid控制可以完全考慮到整個(gè)系統(tǒng)的過去、現(xiàn)在、將來,以使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定。

三、電路與程序設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)組成

整個(gè)系統(tǒng)的組成如圖（5）所示：系統(tǒng)核心主控MPU5611等?？梢酝瓿娠w行控制算法和完成飛行器的導(dǎo)航控制算法，它需要外接OV7725照相模組、HCATMEGA2560、OV7725照相模組、HC-SR04超聲波測距模塊、微波檢測模塊等構(gòu)成。根據(jù)小車的運(yùn)動(dòng)情況，確定飛行器的飛行速度和飛行方向，從而完成指定的任務(wù)。

圖（6）飛行控制電路

3、主要模塊程序設(shè)計(jì) 圖（7）

四、競賽工作環(huán)境條件

1、儀器設(shè)備硬件平臺(tái)：PC機(jī)等。

2、配套加工安裝條件：電烙鐵、鉆孔機(jī)、制版機(jī)、打印機(jī)等。

3、開發(fā)環(huán)境：飛控ATMEGA2560 瑞薩R5F523T5ADFM。

五、測試方案與測試結(jié)果

1、測試方案

通過模擬考場，進(jìn)行模擬比賽。

2、測試結(jié)果

(1)、飛行器放在A區(qū)通過按鍵可以實(shí)現(xiàn)一鍵平穩(wěn)起飛，并且能 圖（7）飛控流程圖

夠在1米以上懸停5秒后平穩(wěn)降落并準(zhǔn)確的停在A區(qū)，懸停期間激光筆可以照在A區(qū)。

(2)、手持飛行器靠近小車，當(dāng)兩者距離1米左右時(shí)，飛行器和小車發(fā)出了響聲和光。

(3)、當(dāng)小車擺放在位置8，飛行器在A區(qū)，一鍵啟動(dòng)飛行器，飛行器可以以接近直線的路徑飛至小車上方并懸停5秒，然后降落在小車左側(cè)，懸停期間，激光筆可以照射在A區(qū)內(nèi)，并且不止一次照在小車上。從起飛到降落用時(shí)24。8秒。

(4)、發(fā)揮部分，飛行器基本上可以探測跟蹤小車飛行，只是跟蹤的路徑有些曲折。到此，競賽要求絕大部分可以完成。

六、參考資料

[1].黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練教程。電子工業(yè)出版社，2010 [2].張淑清.嵌入式單片機(jī)STM32設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)。國防工業(yè)出版社，2015 [3].王廣雄.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]。宇航出版社，1992 [4].王彤.PC機(jī)在測量和控制中的應(yīng)用[M]，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。1995 [5].劉豹.現(xiàn)代控制理論，機(jī)械工業(yè)出版社.2004 [6].秦永元.慣性導(dǎo)航[M]第一版，北京科學(xué)出版社。2005 [7].王冬來，呂強(qiáng)，劉峰.小型四軸飛行器動(dòng)力學(xué)參數(shù)測定方法設(shè)計(jì)[J]，科技出版社。2011

09204C

第二篇：全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽報(bào)告格式

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽論文報(bào)告格式

設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容：

1．封面：單獨(dú)1頁（見樣件）

2．摘要、關(guān)鍵詞：中文（150～200字）、英文；單獨(dú)1頁

3．目錄：內(nèi)容必要對應(yīng)頁碼號(hào)

4．設(shè)計(jì)報(bào)告正文：

一、前言：

二、總體方案設(shè)計(jì)：包括方案比較、方案論證、方案選擇（以方框圖的形式給出各方案，并簡要說明）

三、單元模塊設(shè)計(jì)：

①各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)；

②電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇；

③特殊器件的介紹；

④各單元模塊的聯(lián)接，以一個(gè)模塊為一個(gè)框，畫出框的聯(lián)接圖并簡要說明。

四、系統(tǒng)調(diào)試：說明調(diào)試方法與調(diào)試內(nèi)容，軟件仿真放這里。

五、系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù)：

①說明系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能；

②系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測試，說明測試方法，要求有測試參數(shù)記錄表；

③系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析（與設(shè)計(jì)要求對比進(jìn)行）。

六、設(shè)計(jì)總結(jié)：包括：

①對設(shè)計(jì)的小結(jié)；

②設(shè)計(jì)收獲體會(huì)；

③對設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善提出意見或建議。

5．參考文獻(xiàn)：

如：[1]陳武凡.小波分析及其在圖像處理中的應(yīng)用.科學(xué)出版社，2002.01.[2]

[3]

6．附：①系統(tǒng)原理圖；

設(shè)計(jì)報(bào)告格式：設(shè)計(jì)報(bào)告統(tǒng)一用A4紙打印，設(shè)計(jì)報(bào)告正文大標(biāo)題用小三號(hào)宋體、小標(biāo)題用四號(hào)宋體、內(nèi)容用小四號(hào)宋體。報(bào)告從正文開始統(tǒng)一編頁碼、左側(cè)裝訂。設(shè)計(jì)報(bào)告要求20頁左右。

競賽結(jié)束時(shí)，參賽隊(duì)需要上交的材料包括：

（1）《設(shè)計(jì)報(bào)告》；

（2）制作實(shí)物；

（3）《全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽登記表》。

上述材料使用賽區(qū)統(tǒng)一制作的封條，封入由各校自備的紙箱。密封后的紙箱外部不得出現(xiàn)任何校名、參賽隊(duì)代號(hào)、參賽隊(duì)員姓名及其它暗記，否則視為無效。紙箱封條由賽區(qū)組委會(huì)自備，各參賽學(xué)校必須按照賽區(qū)組委會(huì)要求的時(shí)間、地點(diǎn)上交參賽作品。

《設(shè)計(jì)報(bào)告》寫作與裝訂要求

《設(shè)計(jì)報(bào)告》正文的圖文篇幅限制為6頁，第一頁含300字以內(nèi)的設(shè)計(jì)中文摘要，正文采用小四號(hào)宋體字，單倍行距，標(biāo)題字號(hào)自定，一律采用A4紙，頁面縱向打印、裝訂，裝訂時(shí)第一頁為空白頁。電路圖可另附，報(bào)告格式按照競賽題目中的報(bào)告要求撰寫?！对O(shè)計(jì)報(bào)告》每頁上方必須留出3cm空白，空白內(nèi)不得有任何文字，每頁右下角注明頁碼。報(bào)告用紙由各參賽校自行解決。

《設(shè)計(jì)報(bào)告》的密封方法

競賽結(jié)束時(shí)，參賽隊(duì)?wèi)?yīng)將設(shè)計(jì)報(bào)告密封紙?jiān)诰嘣O(shè)計(jì)報(bào)告上端約2厘米處裝訂，然后將參賽隊(duì)的代碼（代碼由賽區(qū)組委會(huì)統(tǒng)一編制，在發(fā)放題目時(shí)通知各參賽隊(duì)）寫在設(shè)計(jì)報(bào)告密封紙的最上方。設(shè)計(jì)報(bào)告裝訂好后將密封紙掀起并折向報(bào)告背面，最后用膠水在后面粘牢。設(shè)計(jì)報(bào)告上不允許出現(xiàn)參賽隊(duì)的學(xué)校、姓名等文字。

第三篇：全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生學(xué)科競賽之一，是面向大學(xué)生的群眾性科技活動(dòng)，目的在于推動(dòng)高等學(xué)校促進(jìn)信息與電子類學(xué)科課程體系和課程內(nèi)容的改革，有助于高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)與基本能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的人文精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)；有助于學(xué)生工程實(shí)踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學(xué)生針對實(shí)際問題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力；有助于吸引、鼓勵(lì)廣大青年學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的特點(diǎn)是與高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)的課程體系和課程內(nèi)容改革密切結(jié)合，以推動(dòng)其課程教學(xué)、教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作。競賽的特色是與理論聯(lián)系實(shí)際學(xué)風(fēng)建設(shè)緊密結(jié)合，競賽內(nèi)容既有理論設(shè)計(jì)，又有實(shí)際制作，以全面檢驗(yàn)和加強(qiáng)參賽學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽每逢單數(shù)年的9月份舉辦，賽期四天（具體日期屆時(shí)通知）。在雙數(shù)的非競賽年份，根據(jù)實(shí)際需要由全國競賽組委會(huì)和有關(guān)賽區(qū)組織開展全國的專題性競賽，同時(shí)積極鼓勵(lì)各賽區(qū)和學(xué)校根據(jù)自身?xiàng)l件適時(shí)組織開展賽區(qū)和學(xué)校一級的大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽。

競賽采用全國統(tǒng)一命題、分賽區(qū)組織的方式，競賽采用“半封閉、相對集中”的組織方式進(jìn)行。競賽期間學(xué)生可以查閱有關(guān)紙介或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資料，隊(duì)內(nèi)學(xué)生可以集體商討設(shè)計(jì)思想，確定設(shè)計(jì)方案，分工負(fù)責(zé)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，以隊(duì)為基本單位獨(dú)立完成競賽任務(wù)；競賽期間不允許任何教師或其他人員進(jìn)行任何形式的指導(dǎo)或引導(dǎo)；競賽期間參賽隊(duì)員不得與隊(duì)外任何人員討論商量。參賽學(xué)校應(yīng)將參賽學(xué)生相對集中在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行競賽，便于組織人員巡查。為保證競賽工作，競賽所需設(shè)備、元器件等均由各參賽學(xué)校負(fù)責(zé)提供。

為保證競賽工作的順利進(jìn)行，應(yīng)嚴(yán)格遵守全國競賽組委會(huì)屆時(shí)頒布的《全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽競賽規(guī)則與賽場紀(jì)律》。競賽期間，各賽區(qū)組織巡視人員，嚴(yán)格執(zhí)行巡視制度。

競賽題目是保證競賽工作順利開展的關(guān)鍵，應(yīng)由全國專家組制定命題原則，賽前發(fā)至各賽區(qū)。全國競賽命題應(yīng)在廣泛開展賽區(qū)征題的基礎(chǔ)上由全國競賽命題專家統(tǒng)一進(jìn)行命題。全國競賽命題專家組以責(zé)任專家為主體，并與部分全國專家組專家和高職高專學(xué)校專家組合而成。

全國競賽采用兩套題目，即本科生組題目和高職高專學(xué)生組題目，參賽的本科生只能選本科生組題目；高職高專學(xué)生原則上選擇高職高專學(xué)生組題目，但也可選擇本科生組題目，并按本科生組題目的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評審。只要參賽隊(duì)中有本科生，該隊(duì)只能選擇本科生組題目，并按本科生組題目的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評審。凡不符合上述選題規(guī)定的作品均視為無效，賽區(qū)不予以評審。

時(shí)間：每逢單數(shù)年的9月份舉辦，賽期四天（具體日期屆時(shí)通知）

http://.cn/

第四篇：全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽

促進(jìn)和深化了高校的創(chuàng)新實(shí)踐教育

馮林 吳振宇 毛德祥 劉華毅 馬幼軍

（大連理工大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新院）

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽已成功舉辦了六屆。從1994年的首屆三個(gè)賽區(qū)、44所高校、220個(gè)隊(duì)、660名學(xué)生參賽，到2003年的第六屆24個(gè)賽區(qū)、426所高校、3029個(gè)隊(duì)、近萬名大學(xué)生參賽。無論是參賽規(guī)模，還是競賽質(zhì)量，對高等教育的影響力，可以說逐年提高，方興未艾，形勢喜人。作為每屆都積極參與的大連理工大學(xué)，對這個(gè)全國性賽事一直非常重視。深刻的體會(huì)到全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽對推動(dòng)我國高校的創(chuàng)新實(shí)踐教育意義重大。我們大連理工大學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐教育活動(dòng)，起步較早，也取得了不少成果，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。而這些成果和經(jīng)驗(yàn)，可以說在許多方面是同這個(gè)全國性競賽活動(dòng)緊密聯(lián)系在一起的。下面就高校的創(chuàng)新實(shí)踐教育與全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽之間的互相促進(jìn)、相輔相成關(guān)系，談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和體會(huì)。

一、創(chuàng)新實(shí)踐教育必須把電子信息技術(shù)作為主要內(nèi)容，作為龍頭學(xué)科。

創(chuàng)新實(shí)踐教育的根本目的在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。因此創(chuàng)新實(shí)踐教育內(nèi)容和方法至關(guān)重要。理論上講，一個(gè)學(xué)校的創(chuàng)新實(shí)踐教育內(nèi)容，應(yīng)該涵蓋該校的主要學(xué)科，并且以高新技術(shù)為主導(dǎo)（這一點(diǎn)是必然的，否則就談不上創(chuàng)新）。但在諸多高新科學(xué)技術(shù)中，電子信息學(xué)科則應(yīng)列為首當(dāng)其沖的龍頭學(xué)科。我們大連理工大學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐教育從起步階段，直至現(xiàn)在全面展開、創(chuàng)新實(shí)踐教育已成為我校本科教育的辦學(xué)特色之一的今天，電子信息學(xué)科一直是創(chuàng)新實(shí)踐教育的主導(dǎo)內(nèi)容。以其為切入點(diǎn)，結(jié)合和帶動(dòng)其他相關(guān)學(xué)科，共同提高和發(fā)展。我校之所以選擇電子信息學(xué)科作為創(chuàng)新實(shí)踐教育的主導(dǎo)內(nèi)容，原因有二點(diǎn)：

第一，電子信息技術(shù)在諸多高新技術(shù)中是發(fā)展最快、最具活力、而且對自然科學(xué)的其它領(lǐng)域、對人類社會(huì)的發(fā)展乃至人們的日常生活影響最大的學(xué)科。在二十世紀(jì)后期，電子信息技術(shù)對自然科學(xué)的發(fā)展、對人類社會(huì)的進(jìn)步和社會(huì)發(fā)

展產(chǎn)生巨大推動(dòng)作用，故二十一世紀(jì)則被人們稱為電子信息時(shí)代。作為在高校學(xué)習(xí)的大學(xué)生們，無論是電類的，還是非電類的，也無論是理科的還是工科的，都必須對電子信息技術(shù)（包括模擬技術(shù)及數(shù)字技術(shù)、電子視聽技術(shù)、電子測量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、近代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及應(yīng)用技術(shù)、光電技術(shù)等），有一定程度的了解，都必須掌握和具有一定的電子信息技術(shù)方面的應(yīng)用能力。我們所說的創(chuàng)新能力，當(dāng)然而且必須包括電子信息方面的應(yīng)用能力。

第二，二十一世紀(jì)既是電子信息時(shí)代，同時(shí)也是自然科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域（學(xué)科）相互交叉滲透、相互融合的時(shí)代。學(xué)科間的交叉滲透，相互促進(jìn)相互融合，從而帶來科學(xué)技術(shù)發(fā)展的高速度。這是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展最鮮明特點(diǎn)之一。電子信息科學(xué)的發(fā)展是以近代物理學(xué)（特別是原子物理學(xué)），材料科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，而電子信息技術(shù)（理論、方法、手段）又被各相關(guān)學(xué)科采用來為本學(xué)科的發(fā)展服務(wù)（如提高測量精度、提高自動(dòng)化程度等）。當(dāng)前，電子信息學(xué)科已成為學(xué)科間相互交叉滲透的焦點(diǎn)，幾乎找不到不采用電子信息技術(shù)為本學(xué)科服務(wù)的學(xué)科，這已是不爭的事實(shí)和規(guī)律。很多非電學(xué)科都在大量采用電子信息技術(shù)來提高本學(xué)科的自動(dòng)化程度，以電測技術(shù)來提高本學(xué)科的測量速度、范圍和精度，從而促進(jìn)本學(xué)科的發(fā)展。很多學(xué)科已把采不采用電子信息技術(shù)作為衡量其是否先進(jìn)，是否現(xiàn)代化的尺度。這種龍頭作用在本世紀(jì)將更加明顯和突出，故把二十一世紀(jì)稱為電子信息時(shí)代是恰如其分的。

因此，將電子信息技術(shù)列為創(chuàng)新實(shí)踐教育的主導(dǎo)內(nèi)容也就是理所當(dāng)然的了。全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽活動(dòng)的成功舉辦，正說明了這種競賽活動(dòng)符合當(dāng)今高校創(chuàng)新實(shí)踐教育發(fā)展的客觀要求，順應(yīng)了高等教育的發(fā)展潮流，因而受到各高校的重視，受到大學(xué)生的熱烈歡迎。

我校是一所以理工為主的多學(xué)科大學(xué)，創(chuàng)新實(shí)踐教育開展以來，由于主導(dǎo)內(nèi)容選擇正確，對大學(xué)生有著強(qiáng)烈的吸引力，不僅電類的，而且那些學(xué)有余力的非電類專業(yè)的學(xué)生都渴望獲取有關(guān)電子信息技術(shù)方面的知識(shí)和能力。為將創(chuàng)新實(shí)踐教育更深入、有效地開展下去，2003年，學(xué)校設(shè)立了“大學(xué)生創(chuàng)新院”，全面組織和指導(dǎo)全校的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。在創(chuàng)新院下設(shè)的各創(chuàng)新實(shí)踐班中，大都以電子信息技術(shù)為主導(dǎo)內(nèi)容，參加的大學(xué)生中，非電專業(yè)學(xué)生約占50%。這些非電類專業(yè)學(xué)生通過在創(chuàng)新實(shí)踐基地的培訓(xùn)，緊密結(jié)合自己的主學(xué)專業(yè)，使他們的創(chuàng)新意識(shí)

和創(chuàng)新實(shí)踐能力顯著提高，可謂如虎添翼。在2003年的全國電子設(shè)計(jì)競賽中，獲得E題第一名的3名學(xué)生中，有二名是非電專業(yè)學(xué)生，這在學(xué)生中反響很大。

二、全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽活動(dòng)，為高校的創(chuàng)新實(shí)踐教育提供了一個(gè)難得的好平臺(tái)。

近年來，全國性的高校間的大學(xué)生科技競賽活動(dòng)很多，但其中尤以電子設(shè)計(jì)競賽規(guī)模最大，影響最深。我們大連理工大學(xué)對這些賽事都比較重視，積極參與。尤其是全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，我們切身感受到確實(shí)起到了促進(jìn)和深化創(chuàng)新實(shí)踐教育的作用，效果明顯。筆者作為多次參與競賽的指導(dǎo)老師，對下述兩點(diǎn)感觸頗深。

1． 電子設(shè)計(jì)競賽為創(chuàng)新實(shí)踐教育提供了難得的契機(jī)

二年一屆的競賽活動(dòng)，不僅使我校的創(chuàng)新實(shí)踐教育有了具體的活動(dòng)內(nèi)容，對大學(xué)生們也有著強(qiáng)烈的吸引力。從首屆設(shè)計(jì)競賽，我們就感到競賽的選題很適用于我們的創(chuàng)新實(shí)踐教育，選題中既有當(dāng)今電子信息學(xué)科的前沿技術(shù)，也有必備的基礎(chǔ)知識(shí)；不僅有理論與實(shí)踐結(jié)合的難點(diǎn)，更有對各種應(yīng)用能力的考核。特別是對多種知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，軟硬件綜合應(yīng)用能力以及電的、非電之間的綜合應(yīng)用能力等的考核。由于電子信息技術(shù)發(fā)展很快，故每屆競賽的選題類型、深度、難點(diǎn)調(diào)整更新也大，可以說一屆一個(gè)臺(tái)階。這些都是我們創(chuàng)新實(shí)踐教育急需的。這樣我們就將對競賽的備戰(zhàn)活動(dòng)納入我校的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中來。將二者緊密、有序地結(jié)合起來。在創(chuàng)新實(shí)踐教育活動(dòng)中，我們以備戰(zhàn)競賽、迎接競賽為契機(jī)，對學(xué)生開設(shè)必要的技術(shù)講座，指導(dǎo)學(xué)生對有關(guān)技術(shù)加深理解和認(rèn)識(shí)；根據(jù)總體安排和學(xué)生興趣，將學(xué)員分成若干專題組，每組安排1-2個(gè)技術(shù)專題，在教師指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)、實(shí)踐和研究；在兩屆大賽間隙，還舉辦校內(nèi)電子設(shè)計(jì)競賽，這既是演練和備戰(zhàn)，也是為大賽做人才選拔。這些措施深受學(xué)員歡迎，廣大學(xué)生爭相報(bào)名參賽，從而激發(fā)了廣大學(xué)員的上進(jìn)心和榮譽(yù)感，使我校的創(chuàng)新實(shí)踐教育呈現(xiàn)出日益活躍、日益興旺的局面。

2． 通過電子設(shè)計(jì)競賽來檢驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)踐教育效果

由于我校的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)與全國的電子設(shè)計(jì)競賽活動(dòng)有機(jī)的結(jié)合在一起，因此，競賽的成績就是對創(chuàng)新實(shí)踐教育效果的檢驗(yàn)。創(chuàng)新實(shí)踐教育與傳統(tǒng)的課堂教育不同，不能僅憑考卷來評定其教學(xué)效果。創(chuàng)新實(shí)踐教育的效果是一個(gè)理論與實(shí)

踐結(jié)合能力，軟件與硬件綜合應(yīng)用能力及實(shí)際動(dòng)手能力等的綜合效果。電子設(shè)計(jì)大賽則是檢驗(yàn)其效果的非常好的考評方式。參賽者從拿到選題，查閱資料，設(shè)計(jì)計(jì)算，備件到實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、調(diào)試（編程），到最后完成作品并寫出論文，這些環(huán)節(jié)要在短短四天來完成。當(dāng)方案選擇不當(dāng)，還可能部分調(diào)整甚至全部重來。這既是對參賽者綜合素質(zhì)的全面考核，也是對參賽者品質(zhì)意志、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的大檢驗(yàn)。這些都需要實(shí)實(shí)在在的創(chuàng)新實(shí)踐能力，來不得半點(diǎn)僥幸。因此，電子設(shè)計(jì)競賽活動(dòng)是對學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力非常好的檢測方式。通過競賽活動(dòng)，既可發(fā)現(xiàn)和選拔出拔尖人才，又可檢驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)踐教育存在的不足和問題，找出該項(xiàng)工作中的差距。十年來，對這個(gè)問題的認(rèn)識(shí)和體會(huì)愈來愈深刻。

三、全國電子設(shè)計(jì)競賽有力的促進(jìn)了高校的電子信息類專業(yè)的教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

電子設(shè)計(jì)競賽除促進(jìn)和深化了高校的創(chuàng)新實(shí)踐教育外，也對高校電子信息類專業(yè)的教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)大有裨益。每次競賽，都有多名教師參與指導(dǎo)。教師的參與不僅有利于創(chuàng)新實(shí)踐教育，而且通過指導(dǎo)學(xué)生，使他們能發(fā)現(xiàn)自己的教學(xué)工作存在的問題，進(jìn)而對自己所承擔(dān)課的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行改革。作為承擔(dān)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)室，則通過競賽活動(dòng)，檢驗(yàn)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐能力，從而找出實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題及差距。參加指導(dǎo)的教師中，實(shí)驗(yàn)室老師比例較大，他們的體驗(yàn)尤其深刻。用一位指導(dǎo)競賽的實(shí)驗(yàn)室教師的話來說，電子設(shè)計(jì)競賽是“一次對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全面評估”，“對學(xué)校綜合教學(xué)實(shí)力的檢驗(yàn)”。筆者覺得這種看法，雖不夠全面，但還是夠深刻的。

綜上，筆者認(rèn)為，高校的創(chuàng)新實(shí)踐教育的發(fā)展，促進(jìn)了全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽（當(dāng)然也包括其他的競賽）的成功舉辦，而全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的成功舉辦，則推動(dòng)和深化了高校創(chuàng)新實(shí)踐教育的發(fā)展。全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽必須繼續(xù)舉辦下去，并不斷總結(jié)競賽的經(jīng)驗(yàn)和不足。我們也一定會(huì)積極參與，充分利用這個(gè)平臺(tái)，以促進(jìn)和深化我校創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展。

第五篇：2009年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽試題

2009年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽試題

參賽注意事項(xiàng)

（1）2009年9月2日8:00競賽正式開始。本科組參賽隊(duì)只能在【本科組】題目中任選一題；

高職高專組參賽隊(duì)在【高職高專組】題目中任選一題，也可以選擇【本科組】題目。

（2）參賽隊(duì)認(rèn)真填寫《登記表》內(nèi)容，填寫好的《登記表》交賽場巡視員暫時(shí)保存。

（3）參賽者必須是有正式學(xué)籍的全日制在校本、?？茖W(xué)生，應(yīng)出示能夠證明參賽者學(xué)生身份的有效證件（如學(xué)生證）隨時(shí)備查。

（4）每隊(duì)嚴(yán)格限制3人，開賽后不得中途更換隊(duì)員。

（5）參賽隊(duì)必須在學(xué)校指定的競賽場地內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)和制作，不得以任何方式與他人交流，包括教師在內(nèi)的非參賽隊(duì)員必須迴避，對違紀(jì)參賽隊(duì)取消評審資格。低頻功率放大器（G題）

【高職高專組】

一、任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)低頻功率放大器，要求末級功放管采用分立的大功率MOS晶體管。

二、要求

1．基本要求

（1）當(dāng)輸入正弦信號(hào)電壓有效值為5mV時(shí)，在8Ω電阻負(fù)載（一端接地）

上，輸出功率≥5W，輸出波形無明顯失真。

（2）通頻帶為20Hz～20kHz。

（3）輸入電阻為600Ω。

（4）輸出噪聲電壓有效值V0N≤5mV。

（5）盡可能提高功率放大器的整機(jī)效率。

2.發(fā)揮部分

（1）低頻功率放大器通頻帶擴(kuò)展為10Hz～50kHz。

（2）在通頻帶內(nèi)低頻功率放大器失真度小于1%。

（3）在滿足輸出功率≥5W、通頻帶為20Hz～20kHz的前提下,盡可能降低輸

入信號(hào)幅度。

（4）設(shè)計(jì)一個(gè)帶阻濾波器，阻帶頻率范圍為40～60Hz。在50Hz頻率點(diǎn)輸

出功率衰減≥6dB。

（5）其他。