各二级学院：
根据教育部有关精神和学校高度重视实践教学的要求，以备战2025年全国大学生电子设计竞赛为契机,进一步促进大学生自主创新意识的培养，提高解决实际问题的能力，特举行第二十届武汉纺织大学大学生电子设计竞赛（盛帆杯）。现将有关事项通知如下：
一、组织机构
由学校教务处主办，电子与电气工程学院、武汉盛帆电子股份有限公司承办。
二、参赛对象
在校本科学生；每个作品参赛人数为1~2人一组。
三、参赛时间:
2025年3月20日至5月18日
四、竞赛题目及要求
选题方向为多样化，借鉴历年电赛题目的基础上降低难度，但追求创新性，发散学生思维，学生可根据自身情况选择参赛题目，选题如下：
（一）信号分解合成电路与李沙育波形发生系统
一、任务
19世纪法国数学家傅里叶研究发现任何电信号均可各种频率、幅度、初相的正弦波叠加而成。本实验将设计并制作一个电路系统，利用运算放大器产生周 期方波，并利用滤波器对其进行分解，产生多个指定频率的正弦信号，验证周期 信号可展开为正弦无穷级数的基本原理，再利用加法器和移相器将各个谐波叠加， 并将这些信号再合成为近似方波和三角波信号。本实验将综合运用运放信号产生、信号滤波、相加、移相等相关知识和技术，参考系统功能框图如下图所示。
二、要求
1. 基础部分
1、波形发生电路模块同时产生频率为 1*f（f 为 1000）Hz、3*f Hz 和 5*f Hz 的正弦波信号，输出端子分别为 A、B、C，这 3 个信号之间的相位关系确定，信号波形无明显失真，峰峰值可调范围 0~5V（负载为 10KΩ）；
2、方波信号合成模块将前级产生的 1*f Hz、3*f Hz 和 5*f Hz 正弦波信号分别作为基波、3 次谐波和 5 次谐波合成一个近似方波的信号，输出端子为 D，输出峰峰值 5V（负载为 10KΩ）。
2. 发挥部分
1、根据三角波频谱特点，再另外设计一个三角波合成模块，使用 1*f Hz、3*f Hz 和 5*f Hz 正弦波信号，合成一个近似的三角波信号，输出端子为 E，峰峰值 8V（负载为 600Ω）；
2、针对 A 路 （1*f）信号设计并制作移相范围为 0°~180°的可调移相电路，完成对基波的移相，输出端子为 F，作为 Y 轴信号，要求移相电路增益为 1，增益误差不大于 5%，并开关切换完成下图红框中所示李沙育图形；
3、设计一个对正弦信号（A，B 和 C 任一信号）幅度和频率测量和数字显示的模块（具有可断开独立输入测量端子 G），要求频率显示分辨率 1Hz，测量误差小于 1%，幅度显示分辨率 10mV，测量误差范围±（1%+50mV）；
三、说明：
(1) 预留 A，B，C，D，E 和 F 等相关测试点；A、B、C 幅度可调范围最后测。
(2) 仅发挥部分的正弦信号测量显示控制模块可以使用单片机，其余采用运放等实现；
(3) 移相可多级级联。注意示波器使用，测李沙育波形需将双路设为 X-Y 显示模式。
(4) 单片机可以采用STM32。
（二）简易多功能信号分析仪
一、任务
基于STM32单片机系统板，设计并制一种能够测量低频网络幅频特性以及信号参数的仪器。被测电路或者信号接入后，一键启动 5s 内自动完成测量，同时显示测量得到的幅频特性曲线或者信号参数。测量系统如 1 所示。
二、要求
1.基本要求
（1）完成 2 阶有源带通滤波器的制作，中心频率 100Hz,通频带带宽不大于 40Hz,带内最小衰减不大于 5dB；
（2）利用自制的多功能信号分析仪，输出占空比可变的 PWM 波，实现 10Hz~1kHz 的正弦波信号的输出，峰峰值不低于 2V 且带内起伏不大于 20%，频率步进 10Hz， 可设定单频频率输出，也可设定扫频输出；
（3）利用自制的多功能信号分析仪，对自制的 2 阶有源带通滤波器的幅频特性进行测量，将测量得到的幅频特性曲线显示在液晶屏幕上，且具有横纵坐标刻度指示，横坐标为对数坐标（单位 Hz），纵坐标为增益（单位 dB），要求一键启动自动测量，且测量时间不大于 5s；
（4）利用自制的多功能信号分析仪，显示对自制 2 阶有源带通滤波器测量得到的中心频率、带宽和带内最小衰减；
（5）利用自制的多功能信号分析仪，对输入 Vpp 在 0.5V~3V 范围内的正弦波、方波、三角波进行采样与稳定的显示，信号频率范围：100Hz~1KHz，且具有横纵坐标刻度指示。
2.发挥部分
（1）在满足基本要求（1）的情况下，限定通频带带宽不大于 20Hz；
（2）在满足基本要求（2）的情况下，实现 10Hz~10kHz 的正弦波信号输出，且峰峰值 2 档位可设、带内起伏不大于 10%；
（3）在满足基本要求（5）的情况下，能够测量和显示输入信号的频率，测量误差小于 1%；能够测量和显示输入信号的峰峰值，测量误差小于 10%；
（4） 其他。
三、说明
（1）预留A，B，C，D、 E和F等相关接口(测试点)；
（2）基本要求（1）和发挥要求（1）采用实验室的仪器进行测量，建议采用信号源+示波器的扫频法测量，有源低通滤波器的设计参考件附录。
（3）有源带通滤波器需在万能板上焊接完成。
（4）基本要求（6）的直流偏置不做要求，可根据系统需要而定。稳定显示指需要触发显示（波形不滑动）；
（5）发挥部分其它，可以为增加信号种类识别，或者支持负信号输入等。
（6）单片机可以采用STM32F103或者F407系列，滤波器设计可以使用filter solution或者filter pro等软件，模拟电路仿真软件可以采用tina或者Multisim。
四、附录
（三）基于FPGA的机械臂精确控制系统设计
一、任务
使用指定的FPGA控制多自由度机械臂完成将一定数量含有不同形状和颜色图案的正方形物块按照指定规则(赛题图片)进行仓库至目的地的移动、拼接和还原。
正方形物块表面图案共包含4种颜色 (红、黄、蓝、黑) 和4种形状 (正方形、圆形、正六边形、三角形)，正方形物块尺寸为3*3 cm2，表面图案与正方形物块的物块的尺寸关系如下所示。
赛题图片则是将从4种颜色和4种形状正方形物块中随机抽取不少于2种颜色和2种形状正方形物块进行拼接，正方形物块数量为15，并置于一个4*6网格状的方框中，每个网格尺寸为4*4 cm2。
二、要求
1.基本要求
不同形状和颜色的正方形物体，随机乱序规则放置在左侧仓库中(该难度下有辅助镂空网格)；
2.发挥部分
不同形状和颜色的正方形物体，随机乱序不规则放置在左侧仓库中(该难度下没有辅助镂空网格)；
三．说明
1. 参赛团队必须使用FPGA完成运动控制的算法和功能；
2. 允许借助MCU、树莓派、FPGA等外接算力平台作为协处理器进行颜色和形状识别。但在实现同样功能的情况下，不同外接算力平台得分会有不同，例如：A队使用FPGA作为外接算力平台并实现规定功能；B队使用除FPGA以外的处理器作为外接算力平台；则在设计及汇报得分方面A > B，且A队有附加分B队无附加分。
3.只能使用如下图所示类似的机械臂，机械臂自由度不少于3，机械臂需要摆放至于比赛场地内（亚克力玻璃板上）。
4.不提倡滥用设备、堆性能的行为，注重成本控制。注：设备和外接算力平台的性能参数会影响最终分数。
（四）“盛帆杯”赛题：智能电能质量监测仪
一、任务目标
设计一款电能质量监测仪，能够根据单相智能物联电能表提供的电网周波数据，实现对电网的电压偏差、频率偏差、谐波等参数进行连续跟踪监测。
具有显示功能，能够显示如下内容：
序号 | 显示参数 | 显示内容 |
1 | 电压部分 | 1、电压有效值； 2、电压偏差（相对于220V）。 |
2 | 频率部分 | 1、频率； 2、频率偏差（相对于50Hz）。 |
3 | 谐波 | 谐波次数的含量 |
具有按键功能：
可实现显示翻屏。
二、介绍
1、单相智能物联电能表由盛帆公司提供。
2、电能质量监测仪与单相智能物联电能表之间采用SPI单向通信（只收不发），电能表为主机，电能质量监测仪为从机，电能表实时给电能质量监测仪发送原始数据，原始数据的单周波采样点为256个，波形数据格式见附录一。
3、单相智能物联电能表与电能质量监测仪的接口示意图如下：
图1 电能表与监测仪接口示意图
检测仪各接口的引脚信息如下表所示：
引脚 编号 | 信号 类别 | 信号 名称 | 信号方向 （针对监测仪） | 说明 |
1、2 | 电源 | VCC | 输入 | 由电能表提供，工作电压5±0.25V |
3、4 | 地 | VSS | 输入 | 电源地 |
5 | 信号 | / | / | 不使用 |
6 | 信号 | / | / | 不使用 |
7 | 信号 | / | / | 不使用 |
8 | 信号 | / | / | 不使用 |
9 | 信号 | SCK | 输入 | SPI通信时钟信号线 |
10 | 信号 | MOSI | 输入 | SPI通信数据线，数据输入 |
11 | 预留 | / | / | 不使用 |
12 | 信号 | CS | 输入 | SPI通信片选信号 |
4、SPI通信协议描述如下：
时钟极性（CPOL=0），串行同步时钟的空闲状态为低电平；
时钟相位（CPHA=1），在串行同步时钟的下降沿数据采集，上升沿数据建立，如下图所示：
图2 SPI通信协议示意图
三、要求说明
1、基本要求
（1） 完成电压偏差监测，最大误差：±0.05%；
（2） 完成频率偏差监测，最大误差：±0.01Hz；
（3） 电压电流波形绘制：通过采集电压和电流数据，实时监测并绘制电压电流波形图；
（4） 功率参数监测：监测有功功率、无功功率、视在功率等功率参数；
（5） 耗能测量：记录和分析电力消耗情况
2、附加要求
（1）完成以下谐波监测要求：
序号 | 具体要求 |
1 | 谐波监测要求 | 谐波电压含有率（2～20次） |
2 | 谐波误差要求 | 谐波电压≥3%×220V，最大误差：±0.5%谐波电压 |
谐波电压<3%×220V，最大误差：±0.015%×220V |
（2）完成无线传输功能，检测数据可在上位机显示；
（3）远程控制功能：可根据用电量远程控制继电器通断。
附录一：波形数据格式
序号 | 代码 | 说明 |
1 | 68 H | 起始符 |
2 | 31 H | 命令符 ： 31 H 代表单相电压 、 电流采样 |
3 | L 0 L 1 | 长度域（2字节，除起始符和结束符之外的帧字节数） |
4 | 帧序号 | 帧序号（1字节） |
5 | 电压采样值 1 电流采样值 1 | 数据域（采样点1）： 电压采样值1（3 字节，HEX 补码） 电流采样值1（3 字节，HEX 补码） |
6 | ... | 数据域 |
7 | 电压采样值256 电流采样值256 | 数据域（采样点256）： 电压采样值256（3 字节，HEX 补码） 电流采样值256（3 字节，HEX 补码） |
8 | 累加和 | 累加和（从命令符开始到数据域，单字节累加，包括数据域的累加和，4字节） |
9 | 16H | 结朿符 |
注 1：传输顺序采用小端模式。 注 2：数据帧序号，用于判断数据是否有丢包。 注3：采样点真实电压值(V)=电压采样值*11097/108，采样点真实电压值(A)=电流采样值*2677/108。 |
五、评选方式
参赛校赛的同学可任选以上一道赛题参赛，作品统一测评时间初步定为2025年5月18日，届时将进行作品演示测试，由校内外专家组对每一件作品的基本功能、外观设计、创新设计等方面进行评分。比赛最终成绩将由作品测试得分（100分）和设计报告得分（20分）综合确定。完成作品的方案设计，作品实物，设计报告。
六、报名办法
1.报名截至时间为2025年4月20日。
2.报名方式：请各学院组织学生加入第十九届武汉纺织大学大学生电子设计竞赛QQ群填写在线报名表格。
3.鼓励使用立创EDA平台进行硬件电路设计。
七、评分依据
1.设计创意；
2. 功能实现程度；
3.作品外观设计；
4.设计报告规范性和完整程度。
八、竞赛奖励
本次校赛设一等奖、二等奖和三等奖，颁发奖品、获奖证书。
九、其他事项
1.配合本次竞赛，学校将举行电子设计作品展示、评审专家关于题目技术指标答疑会、系列技术讲座等活动，具体安排另行通知；
2.本次竞赛作为我校组队选拔选手参加2025年度全国大学生电子设计大赛的重要依据。请各有关学院给予重视，认真组织学生参加，并为本学院参赛队安排好实验条件，争取获得优异成绩。
3.仪器器件安排：
比赛用的仪器（如电源、示波器等）可由电子与电气学院创新实验室提供；参赛用的所有元器件同学们可自行购买，原则上费用限制在100元以内。
4.比赛要求：
需交实物作品及设计报告，设计报告应有方案论证、原理、电路图、程序流程图等（最好交打印稿），要求熟悉电路，能说明系统工作原理及软件流程。
5.比赛地点：
比赛大部分时间应在课外时间完成，创新实验室提供调试支持。
6.所有作品不回收，但获奖作品要暂时收集展出，等展出活动结束后再发还。
7.为了让同学们更好的交流，特建立了QQ群1028289833 。
