国赛试题，2023年全国大学生电子设计竞赛试题

STCAI-3***

                                                               2023年全国大学生电子设计竞赛试题-高职高专J组
                                                                                                                    参赛注意事项
（1）8 月 2日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。

（2）  参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

（3）   参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）  每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。

（5）   竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

（6）8 月 5日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

                                                                                                     线路故障自动检测系统（J 题）

【高职高专组】

一、任务

一个简化的信号传输线路等效网络如图1，其中元件可能存在多种形态的故障，导致线路无法正常传输信号。要求设计一套线路故障自动检测装置，能判定并显示线路中故障位置和类型，如图2所示。

网络两个端口的接线端子分别表示为A+、A-和B+、B-。假定每个电感或电容元件可能发生断路故障或短路故障，而二极管元件只可能发生断路故障。

      图1 信号传输线路等效网络示意图

      图2 故障自动检测系统示意图

二、要求
1.        基本要求
图1中开关S为闭合状态。线路网络中只存在一个电感元件或电容元件故障。按下启动键后，系统自动检测并显示故障元件编号及故障类型（断路或短路）。

2.        发挥部分
图1中开关S为断开状态。
（1）        线路网络中有一个二极管存在断路故障。同时，还存在一个电感或电容元件故障。按下启动键后，系统自动检测并显示故障元件编号及故障类型。
（2）        线路网络或无故障，或只存在一个电感或电容元件故障，或二极管中有一个存在断路故障的同时还存在一个电感或电容元件故障。按下启动键后，系统自动检测并显示系统状态（是否有故障），以及在有故障时故障元件编号及故障类型。
（3）        其他。

三、说明

1.自制独立的被测线路网络，端口接线柱清晰易辨识，所有主要元件有明确标识。线路网络只允许通过两个端口对外连接。
2.自制的线路网络中，采用如图3所示的方法模拟各元件的断路故障和短路故障。其中开关可以使用跳线帽来实现。

      图 3  线路网络中元件故障的模拟方法

3.允许针对基本要求、发挥部分（1）和（2），分别设置一个启动键；也可以直接针对发挥部分第（2）条，设置一个启动键。在各次测试之间，允许系统断电，也允许手动释放线路网络中电容元件的存量电荷。自动检测系统一旦上电后，仅允许按一次启动键，不允许额外操作。

四、评分标准

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                                        2023 年全国大学生电子设计竞赛试题-高职高专K

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（1）8 月 2 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。

（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。

（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

（6）8 月 5 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

辨音识键奏乐系统（K 题）

【高职高专组】

一、 任务

       设计并制作一个辨音识键的电子琴演奏系统，如图 1 所示，包含：5 个水杯当作琴键，1 个演奏用的敲击棒，1 个识别控制器，具有拾音、分析识别、显示、音乐发声等功能。演奏过程中系统根据水杯被敲击时发出的声音识别出琴键（以与位置标号一致的杯号来标识），由识别控制器发出对应音高（声音频率）的声音。5 个琴键（杯号）与不同音高间的对应关系由选手自定。

                    图 1 系统构成示意图

一、 要求

1. 基本要求

（1）一键启动识别控制器自动演奏简单乐曲（如：起床号、两只老虎等），时长不超过 15s。

（2）分别敲击放置在 1、3、5 号位置上的 3 个空水杯进行识别学习训练，然后逐个敲击杯子将杯号显示在识别控制器上，用时≤90s。

（3）在 3 个空水杯（2、4、5 号）中各倒入 50、100、150ml 的水，分别进行敲击识别学习训练，然后逐个敲击杯子将杯号显示在识别控制器上，用时≤90s。队员敲击水杯，识别控制器同时发出对应音高的声音。

2. 发挥部分

（1）在 5 个空水杯中由队员注入不同容量的水，各杯中水容量之差不小于20ml，分别进行敲击识别学习训练，然后逐个敲击杯子将杯号显示在识别控制器上，用时≤120s。队员敲击水杯演奏简单乐曲（如：起床号），由识别控制器发出乐曲声。

（2）在完成发挥部分任务（1）的基础上，再增加 3 个加有不同水量（30、100、150ml）的杯子，按要求打乱 8 个杯子排序后并排放置，从其中敲击识别出打乱排序前的 1~5 号杯子，并在敲击的同时显示其杯号，敲到新增杯子后显示数字 0，总用时≤90s。

（3）其他。

二、 说明

（1）水杯采用外观相同的 8 个容量为 180~220ml 的无柄玻璃杯，由参赛队自备。杯子上不能有任何标记和附加物。测试时杯子随机放置。

（2）敲击棒自选，要求实心无附加装置，棒上标明长度为 3cm 的敲击区范围。测试时统一要求敲击杯子靠近操作队员一侧的上沿。

（3）识别时由队员在 3s 内敲击同一杯子不超过 3 次进行识别。

（4）测试发挥部分之前按要求用白板笔在杯底外部随机标记编号，按编号放置好杯子后启动测试。基本要求部分杯号为位置号，发挥部分杯号为杯底编号。

（5）识别控制器演奏音乐的声强和音色无特殊要求，供电方式无要求。

（6）有时间要求的任务，超时以 0 分计。

（7）注水时可用注射器或量杯计量操作。

评分标准

神***