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简易远程心电监护系统

来源:个人技术集锦
简易远程心电监护系统 一、任务 设计制作一套简易远程心电监护系统,可用于家庭病房检查人体心电图并通过普通电话通信系统传送到医院监护站实时显示,系统结构框图如图1所示。 RA LA 心电 信号 放大器 数据 采集 通信传输信号变换 3kHz低通滤波器 (仿真普通电话信道) 信号接收与 变换 心电信号实时监视 RL LL 家庭站 医院站 图1 导联电极说明:心电监护一般使用胸导联,但考虑到方便,改用心电图检查的标准I导联,即RA(右臂)接放大器反相输入端(-),LA(左臂)接放大器同相输入端(+),RL(右腿)作为参考电极,接放大器参考点。 RA、LA和RL的皮肤接触电极分别通过长的屏蔽导联线与心电信号放大器连接。 二、要求 1、基本要求 (1) 制作心电信号放大器,技术指标如下: a. 电压放大倍数:1000,误差: 5%; b. -3dB低频截止频率:0.05Hz(可不测试,由电路设计予以保证); c. -3dB高频截止频率:100Hz ,误差:10Hz,带外衰减-40dB/十倍频; d. 频带内响应波动:在3dB之内(不允许嵌入50Hz陷波电路); e. 共模抑制比:≥60dB(含长的屏蔽导联线,共模输入电压范围:7.5V); f. 差模输入电阻:≥5MΩ(可不测试,由电路设计予以保证); g. 输出电压动态范围:大于10V。 上述技术指标可在心电信号放大器输出端进行测试。 (2) 制作数据采集和通信传输信号变换电路。要求对心电信号的采样率:200Hz,在10V范围内的电压采样分辨率小于80mV。 (3) 制作3kHz低通滤波器,以仿真普通电话信道。带外衰减优于-35dB/十倍频。 (4) 制作医院站的信号接收与变换电路,将心电信号恢复显示在普通示波器屏幕上。显示电压动态范围:大于10V。医院站D/A输出之后不允许插入任何滤波电路。通过示波器可确认采样率。 (5) 对一位参赛队员进行实际心电图测量。 a. 能在医院站示波器屏幕上较清晰地显示心电波形。心电波形大致如图2所示: 图2 b. 测量实际心电时,放大器的等效输入噪声(包括50Hz干扰):<400μV(峰-峰值)。 2.发挥部分

(1) 能用开关切换,将心电信号放大器-3dB高频截止频率扩展到500Hz,并且能达到基本要求(5)的要求。

(2) 在发挥部分(1)的基础上,将心电信号放大器共模抑制比提高到80dB以上(含长的屏蔽导联线)。

(3) 将心电信号的采样率提高到400Hz或以上(在医院站测量)。

(4) 将医院站检测到的信号带宽(-3dB)扩展到100Hz(即整个系统的带宽,用正弦波测量)。 (5) 其它。

三、评分标准 基本要求 发挥部分 项目 设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析(包括采样率和噪声分析)与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析 实际制作完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 其它 满分 50 50 10 8 12 15 5 四、说明:

对人体心电信号进行实测时应注意的事项: 1. 可用20mm×20mm薄铜皮作为皮肤接触电极。

2. 用带有尼龙拉扣的布带或普通布带将电极分别捆绑在四肢相应位置,如图1所示。 3. 测量心电信号之前,应使用酒精棉球仔细将与电极接触部位的皮肤擦净,然后再捆绑电极。为减小电极与皮肤间的接触电阻,最好在电极下滴1-2滴5%的盐水,或用5%盐水浸过的棉球垫在电极与皮肤之间。

4. 被测人员应与大地绝缘良好,必须静卧或静坐,才能避免测量基线大幅度漂移,且能降低噪声。

测试说明: 1. 对基本要求(1): ①差模电压放大倍数、频率响应特性、输出动态范围的测试: 将差分放大电路反相输入端接地近似测试。可将1V(rms)正弦信号用10kΩ和10Ω电阻分压衰减到1mV,再输入到放大电路进行测试,以减小信号源噪声的影响。 ②频带内响应波动的测试: 考虑到许多低频信号发生器(函数发生器)输出最低频率的限制,该项目的低端频率只测量到0.5Hz(即低频截止频率的10倍)。其方法如下:输入信号幅值保持在1mV(rms),用示波器测量0.5-100Hz范围内的输出最高和最低电压值,与频率为20Hz的输出电压值相减后计算频带内响应的最大波动(dB)。0.5Hz点应无明显衰减。 ③要求带长的屏蔽导联线进行共模抑制比测量。共模放大倍数的测量方法:将接差分放大电路的两导联线输入端短接,与5V(rms)正弦信号源连接,信号源的地线接RL,测量输出电压。根据所测差模和共模放大倍数计算共模抑制比。 ④输出动态范围的测试:从小增大输入信号幅值,通过测量最大不失真输出电压的峰-峰值得到。 2. 对基本要求(3):单独测试3kHz低通滤波器的频响特性。这里的信号动态范围为10V,其实不适于电话通信。正规方法应转换为音频信号通过电话的话筒传送,这里只好马虎点了。 3. 对基本要求(4):采样率可根据量化数据在示波器x轴上的显示长度测量。 4. 对基本要求(5): 对人体心电信号进行实测 ① 用示波器观测心电放大器输出波形时,一般应将x轴置于0.2s/div.,y轴置于0.5~2V/div.(因人而异)。 用数字示波器观测效果更好。 ② 在示波器上测量医院站输出心电信号基线(即平直段)上的噪声(峰-峰值),然后计算输入端等效噪声(峰-峰值)。 5. 对发挥部分(1):难度不很大,因为干扰信号的能量主要集中在50Hz,扩展部分对噪声的贡献相对不大。 6. 对发挥部分(2):采用右腿驱动和导联电缆屏蔽层驱动(网上有关资料很多),并使用分布电容较均匀的屏蔽线,较容易达到该指标。 7. 对发挥部分(3):需要在通信传输信号变换上下功夫,才可能在规定带宽内实现传送。 8. 对发挥部分(4):采样率低会造成医院站显示信号的-3dB高频截止频率急遽下降。这里需要推导出100Hz-3dB带宽所要求的最低采样率,该值较大,需要在信号变换上采取一些措施才能达到,因此难度较大。但通信专业的高水平学生应能想办法达到这个要求。 9. 实际测量值达到指标值的给满分,低于指标值的酌情给分,但要求作出详细的实测记录。 所需仪器: 1. 低频信号发生器(函数发生器),频率范围函盖0.5~1000Hz 2. 通用示波器 3. 低频毫伏表 可编程频率合成器 二 任务 采用可编程频率合成芯片和单片机89c51,设计一种高质量的频率合成器。其原理框图如下: 可编 单输程频 出 片率合 机 成芯 片 三 要求: 1 基本要求(完成如下部分的要求) 1) 频率范围:(1.5-10)MHz 2) -3) 频率稳定度:1×105 4) 输出幅度:VP-P>1V 2 发挥部分(完成如下部分要求) 1) 频率范围:2-30MHz 2) 频率间隔:100Hz 四 评分意见 基 本 要 求 发 挥 部 分 项 目 设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。 实际完成情况 完成“频率范围”:(2-20)MHz 完成“频率间隔”:100Hz 特色与创新 满 分 50 50 15 15 20 全方位超声波扫描器

二、任务

制作全方位超声波声波扫描器,并能检测出分布在半径为1米的圆内的6个金属障碍物,给出其位置坐标。

三、要求 1.基本要求

(1)步进电机在100秒内转动一周(360)。

(2)步进电机带动超声波收、发装置可将半径为 1米的圆内障碍物位置确定,给出位置极坐标(r, )。

(3)在转动一周内检测出6个障碍物。

(4)半径值r最大误差5cm,角度 最大误差10。 (5)测试数据在单片机的数码管上依次显示。 2.发挥要求

(1)在60秒内检测出6个障碍物。 (2)半径值r误差小于1cm。 (3)角度 误差小于2。

(4)测试数据通过串口在PC机屏幕上显示,并同时在单片机上显示数据。 (5)其它发挥或创新。

四、评分标准 基本要求 项 目 设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析 实际制作完成情况 完成第(1)项 发完成第(2)项 挥完成第(3)项 部分 完成第(4)项 完成第(5)项

满分 50 50 10 10 10 10 10 五、说明

1.作品包括单片机控制系统,单片机控制的步进电机,步进电机带动的圆盘,安放在圆盘上的超声波收发装置,安放在1米圆内的障碍物。

2.超声波收、发装置可安放在圆盘上,圆盘半径小于5cm,中心高度8cm,圆盘由单片机控制的步进电机带动。

3.园内的障碍物有效面积为5cm5cm,材料为铝板,中心高度8cm,共6个。

4.单片机控制系统控制步进电机转动角度,超声波收发装置数据通过串口发往PC机,PC机用极坐标方式显示障碍物的位置并用文字表达。

六、测试现场应提供的设备 6个铝制障碍物,PC机,秒表。

七、命题意图与知识范围

本题是超声波发生、接受器,为一级仪表,输入波形经过放大整形,通过A/D或电压比较给单片机控制系统,单片机控制系统通过串口在PC屏幕上显示(图形如机场空中管制监控屏),同时显示数据。单片机控制系统在测试的同时要不断改更仪器的状态,控制步进电机。本题是一个完整的测试、控制、显示仪器的制作,知识面涵盖模拟电路、单片机控制系统、步进电机控制、串口通信、PC机简单软件设计,对参赛者均可上手。

自动保洁机

一、任务:

模拟房间布局图如下图所示。

椅子 10×10mm2 茶几15×30mm2 ×2) 保洁车位置 2 m 设计并制作一台电动保洁机,能定时清除模拟房间的垃圾。 二、要求: 1、基本要求: (1)、能定时启动,在行走的过程中清除模拟房间内用纸屑制作的垃圾,完成后回到原位。 (2)、具有自适应能力,能自动避开障碍,自动判断已经过区域,既能有效清除垃圾,又能使清除垃圾工作所用时间最短。 (3)、垃圾存储箱的垃圾装满后能自动报警。 (4)、具有电源欠压提醒功能。 2、扩展功能: (1)、具有环境侦察及记忆功能,第一次熟悉环境后,再次启动能按记忆的路径行使。 (2)、能用声控方式临时启动其工作,但应有声音辩识能力,不易被其他声音误控。 (3)、电源缺电后,能自动完成充电工作。 (4)、其他 三、评分标准: 项 目 设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试基本要求 数据及测试结果分析 实际完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 发挥部分 完成第(3)项 其它 四、说明: 1、所用“垃圾”为不大于5mm×5mm的碎纸屑。 2、模拟房间的地面为白色,房间的边框用18mm黑胶带贴成,房间里的家具用高度为100mm的纸板做成,表面为银灰色。 3、房间的家具,除保洁车位置固定不动外,双人床可靠墙角放在任一位置,茶几和椅子随意放置,但相互间距要能让保洁车能通过。 4、保洁车可用电动玩具小车改制,清洁方式可选用吸尘、滚筒毛刷、盘刷等形式,这些工具可使用现成的或自己制作,为充分发挥大家的想像力和创造性,不规定保洁车的形状及尺寸大小。 命题说明: 目前,中小学生的机器人竞赛活动如火如荼,活动的目的是激发他们对学习、对科学的兴趣,建立基本控制理念和学习基本编程方法。大学生应该面对生活面对应用(市场)做点什么,这样会更有意义一些。如对许多行动不便的残疾人或儿女常不在家的老人,有这么一台自动定时清洁房间的保洁机,一定会给他们带来很多方便,要完成这个设计和制作是不是很困难呢,就让我们的同学们试一试吧。 15 10 50 15 10 50 满分

宽带本振源及自动频率控制 二、任务 设计一个宽带本振源及其自动频率控制系统,其原理图如下: 射频信号 30MHz 控制检测部分 136~166MHz 宽带本振频率合成部分 基准源 宽带本振源输出 106~136MHz 三、设计要求 (一) 基本要求 (1) 输入射频信号的频率范围为(136 ~166)MHz(连续波),要求宽带本振可实现全程自动频率搜索,其中频为30MHz; (2) 当发射信号频率跳变时,本振频率也能迅速跳变,可实现连续跳频搜索(发射信号频率的跳变间隔大于1MHz); (3) 要求全程实现频率跟踪,其跟踪精度不小于60KHz; (4) 输出功率≥10dBm; (5) 杂散抑制优于55dB; (6) 谐波抑制优于30dB; (7) 可显示输出频率,显示误差小于100Hz。 (二) 发挥部分 (1) 能实现对射频脉冲的全程搜索、跟踪,射频信号的脉冲宽度为12s,重复周期为400Hz,射频脉冲的频率范围也为136~166MHz; (2) 能实现对本振源的手动、自动控制,手动控制的步进间隔为5K±100Hz; (3) 进一步提高带内杂散抑制比; (4) 进一步提高频率跟踪精度; (5) 进一步提高频率搜索速度; (6) 其它。 四、评分意见 项 目 满分 基本要求发挥部分 五、命题意图与知识范围 1、命题思想 此命题在雷达、通信系统中具有相当的实际意义和应用背景,命题看似简单,实则具有一定难度。就信号产生而言,目前已由传统的模拟技术转向数学技术,而DDS+PLL则是其发展的方向。就本题而言,雷达、通信等接收机采用DDS与PLL技术完全克服了模拟实现无法克服的自动频率控制与频率稳定度的矛盾,而且在小型化、系列化、模块化、宽带输出、分辨率、可编程等方面具有模拟实现无法比拟的优越性。命题涵盖模—数混合电路,其知识点涉及单片机、CPLD、高精度测频、宽带频率合成等知识点。要求学生具有较强的综合设计能力、较宽的知识面和应变能力,能对本专业的发展方向有一定的了解。 2、指标参数的说明 本命题考虑到竞赛评审的操作性,所有指标都十分明确。其中发挥部分第(3)项达到60dB为5分,达到65dB为8分,达到70dB为10分;第(4)项达到50KHz以内为5分,达到30KHz以内为10分;第(5)项1秒以内即可得10分。 设计与总结报告、方案比较、设计与论证、理论分析与计算、50 电路图及有关设计文件、测试方法与仪器、测试数据及测试 结果分析 50 实际完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 完成第(5)项 15 5 10 10 10 简易晶体管特性曲线图示器的设计 一、 任务 设计并制作一个简易晶体管特性曲线图示器,借助普通双踪示波器(如SR8)来显示晶体管的输入输出特性曲线。参见附图。 集电极扫描发生器 同步脉冲发生器 基极阶梯波发生器 转换 器 被测管 示波器X轴 示波器Y轴 三、设计要求 1、基本部分: (1)在普通示波器上显示出NPN型小功率晶体三极管(例3DG6B)的输入输出特性曲线; (2)在普通示波器上显示出PNP型小功率晶体三极管(例3CG21A)的输入输出特性曲线; (3)显示的特性曲线要求稳定,直观,既可单簇显示,又可多簇显示,显示簇数可在4~12之间调节。 (4)集电极扫描信号峰值电压范围,分两档:0~20V(500mA);0~100V(100mA)。 2、 发挥部分: (1)同时显示2个同型号三极管的输出特性曲线,以便配对挑选; (2)测量大功率晶体三极管(例3DD15D)的输入输出特性曲线; (3)集电极扫描信号峰值电压范围:0~1000V(10mA); (4)用打印机打印出一种晶体管的输出特性曲线。 四、评分标准 基本要求 发挥部分 项目 设计方案及论证、理论分析及计算、电路图 实际完成情况 总结报告 完成第一项 完成第二项 完成第三项 完成第四项 特色与创新 得分 30 50 20 10 10 10 10 10

万用示波表

一、任务

设计制作一个用液晶屏显示的万用示波表,可以测量电压、电流和电阻,并能显示被测信号波形。

二、要求

(1)测电阻(10Ω~1MΩ)、电压(100mV~10V(交直流))、电流(10mA~1A)。

(2)示波测量:被测信号频率为DC~20KHz,并具有自动设置(AUTO)功能,以产生适宜观察的波形显示。

(3)自动测量功能:能自动测量并显示被测信号的峰—峰值,平均值,频率值,矩形波的占空比。

(4)输入阻抗:1MΩ/100pF。

(5)测量精度:垂直:读数×10%,水平:读数×200ppm。 (6)输入耦合:AC、DC。 (7)垂直灵敏度:500Mv/div。

(1)光标读数。

(2)示波测量垂直灵敏度:10mV/div。 (3)具有波形存储功能。

(4)示波测量频率范围:DC~50kHz(实时显示)。 (5)其它。

四、说明

(1)自动设置(AUTO)功能可以不调节时基和Y轴灵敏度,而通过操作AUTO键自动选择一个合适的时基、灵敏度,使波形水平和垂直方向都有一个合适的显示。 (2)自动测量功能可以通过操作测量键自动显示出相应波形参数。

简易跳频码发生器 一、任务 制作一个可用于跳频通信系统的简易跳频码发生器。 键盘输入 控制器 信号产生 功率放大 显示部分 二、要求 1、基本要求 (1) 跳频输出频率范围10~15MHz。 (2) 输出幅度1.8V~2.2V(无负载要求)。 (3) 可以在10MHz~15MHz之间跳频,跳频点20个,点数和具体跳频点可由用户指定(用户指定频率为25KHz整倍数)。 (4) 跳频速率100跳/秒。 (5) 跳频输出时8MHz、17MHz处(带外)幅值比10~15MHz(带内)低20dB。 (6) 单频输出时频率稳定度1E-5、频率精确度1E-5。 2、发挥部分 (1) 50欧负载输出幅度1.8V~2.2V。 (2) 跳频速率500跳/秒。 (3) 进一步降低跳频点之间间隔。 (4) 进一步降低带外噪声。 三、评分意见 项目 基本 要求 发挥 部分 设计总结报告:方案与论证,理论分析与计算电路图,50 测试方法与数据,结果分析 实际制作,完成情况 50 完成第一项 完成第二项 完成第三项(跳频点间隔越低越好) 完成第四项(带外噪声越小越好) 特色与创新 10 10 10 10 10 四、说明 不允许采用专用DDS集成电路芯片。 为测试方便系统应给出控制跳频的低频信号(如100跳/秒时给出100Hz方波,且方波上升沿对应跳频时刻)。 实现方案简述: 跳频信号源是跳频发射系统的核心部分,本题可以采用模拟锁相环技术、DDS技术来实现。由于输出频带较宽,且不能采用现成的DDS芯片,所以采用DDS方案的话需要一个高频率的D/A转换器和高位数的相位累加器且输出可能要倍频,用锁相环技术的话实现较为简单但是性能指标一般低于DDS方案。 输出部分可以采用自动增益控制(AGC)电路,由可变增益部分和功率检测部分组成。 此题综合考察了学生的模拟、数字电子线路的设计能力,其中涉及到数字频率合成、锁相环、倍频技术、高频电路滤波技术、功率测量和控制技术,难度适中。 有关要求的说明:

一般可以采用锁相环和DDFS的方案,基本要求1一般都能满足,对于基本要求3、4也都较容易满足,但对于发挥部分500跳/秒锁相环实现较为困难,锁相环也不易进一步降低频点间隔。

对于带外噪声的要求取决于后极滤波电路的设计,20DB一般较易实现。 测试方法:

基本要求

1.单频输出时随机抽取10~15MHz中几个频点测量,能正常输出指定频率正弦波。 2.跳频输出时用示波器测量输出波形幅度。

3.抽取几个频点以测量频率最小间隔,验证设计是否满足要求。

4.10MHz、15MHz双频点输出时将系统给出的跳频触发信号作为示波器的触发输入,观察跳频过程,验证是否满足100跳/秒。 5.将信号输入示波器,用示波器的FFT或其他频谱分析仪观察信号频谱,测量带外和带内的幅度差。

6.单频输出时用频率计测量频率精确度、稳定度。 发挥部分:

1.接50欧负载时测量输出幅度。 2.同基本要求4 3.同基本要求3 4.同基本要求5 背景知识:

通常我们所接触到的无线通信系统都是载波频率固定的通信系统,如无线

对讲机,汽车移动电话等,都是在指定的频率上进行通信,所以也称作定频通信。这种定频通信系统,一旦受到干扰就将使通信质量下降,严重时甚至使通信中断。

另外在敌我双方的通信对抗中,敌方企图发现我方的通信频率,以便于截获所传送的信息内容,或者发现我方通信机所在的方位,以便于引导炮火摧毁。定频通信系统容易暴露目标且易于被截获,这时,采用跳频通信就比较隐蔽也难以被截获。因为跳频通信是“打一枪换一个地方”的游击通信策略、使敌方不易发现通信使用的频率,一旦被敌方发现,通信的频率也已经“转移”到另外一个频率上了。当敌方摸不清“转移规律”时,就很难截获我方的通信内容。

因此,跳频通信具有抗干扰、抗截获的能力,并能作到频谱资源共享。所以在当前现代化的电子战中跳频通信已显示出巨大的优越性。另外,跳频通信也应用到民用通信中以抗衰落、抗多径、抗网间干扰和提高频谱利用率。

考察一个系统的跳频技术性能,应注意下列各项指标:

跳频带宽

跳频频率的数目 跳频的速率

跳频码的长度(周期) 跳频系统的同步时间

一般说来,希望跳频带宽要宽,跳频的频率数目要多,跳频的速率要快,跳频码的周期要长,跳频系统的同步时间要短。

隔离放大器

二、任务

设计并制作一个隔离放大器,如图所示。放大器的输入级和输出级之间是绝缘的(无电气连接关系)。

三、要求

1.基本要求

(1)输入与输出之间的隔离电压:>500V(以设计来保证) (2)漏电流:<1μA(测试电压220Vrms) (3)输入信号电压范围:-5V~+5V (4)电压增益:1±1% (5)频率响应:>200Hz (6)线性误差:<1%

(7)噪声电压:<1mV(输入端对地短路,输出端测量)

2.发挥部分

(1)制作隔离放大器输入级电源部分 (2)电压增益可调:

(3)频率响应:扩展到2kHz (4)低功耗:越低越优

四、评分意见 基本要求 发挥部分 项 目 得分 设计与总结报告:方案设计与论证,理论分析与计算, 50 电路图,测试方法与结果分析。 实际制作完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 特色与创新 50 20 5 5 10 10 五、说明 1.本题旨在对参赛者放大电路、信号隔离传输(光电、变压器、电容)电路、电源电路(小功率开关电源)等方面知识的综合水平考察。 2.信号测试时,对放大器输入级自己已制作有电源的电路,可以直接测试;对无电源的电路,可用两台绝缘较好的稳压电源分别供电,进行测试。 实用频率-电压转换器 一 任务 设计并制作数字显示的频率-电压转换器. 原理示意图如下: 输入信号频率数字输出电压数字显示 方波 信号 输入 输出电压 F/v 二 要求 1 基本要求: (1) 在输入信号f=0~3000Hz范围内,频率-电压转换器的输出直流电压0~10伏。 (2) 在f≤100Hz的低频段,输出信号的纹波电压V-pp≤20mv。 (3) 静滞后时间T≤10ms。 (4) 在整个频率范围之内,频率-电压转换器线形度为一个常数。 (5) 数值显示输入信号的频率和输出电压的幅值。 (6) 输出电压显示与实测值的误差±0.5LSB. 2 发挥部分: (1) 实际制作一个两路同频率,相位差为90度的A,B信号。 (2) 实际制作一个鉴相器,若A超前B90度,则鉴相器输出为1,否则,输出为0,反之亦然。 (3) 若输入信号为A,B ,两相位差为90度,在f=0~3000Hz范围内,频率-电压转 换器分别输出0~+10v;交换A,B信号,输出电压0~-10v (4) 任意改变输入信号的频率范围,保持输出信号0~+10v交换A,B输入信号,输 出信号0~-10v 三 评分意见 基本 要求 项目 设计总结报告:方案与论证,理论分析与计算电路图,测试方法与数据,结果分析 实际制作,完成情况 发挥 部分 完成第一项 完成第二项 完成第三项 完成第四项 50 50 5 5 20 20

需要说明的:

1 本题目既可用于模拟,数字电子电路,PLD方案完成;又可用模拟,数字电子电路,PLD和单片微机方案完成。因此,是一个综合性较强的题目,可适合不同类型的学校和专业完成。

2 如果用模拟,数字电子电路,PLD方案完成,设计者应考虑系统响应的净滞后影响,采取响应的措施,例如倍频电路,可以减小滤波电容的容量,从而减小净滞后时间;该方案显示电路复杂。 3.如果采用模拟,数字电子电路,PLD和单片微机完成,系统的净滞后影响可以忽略不计,显示电路简单。

4 2)、3)亦可采用不同的设计方案。

5本题目可广泛应用与通讯,工业控制,计算机应用等领域。例如,可以直接应用于电机传动系统的测速,代替测速发电机,提高了系统的可靠性,抗干扰性,使用寿命远大于测速发电机,对于改造工矿企业现有控制系统有实用价值。

智能电话遥控器

任务

设计制作一台智能电话遥控器,该装置与住宅电话并接,可在离家后通过拨打电话遥控家中电器开关,并具有自动报警和监听等功能。示意图如下:

三、要求

1基本要求

(1) 具有检测振铃信号、译码及功率驱动等功能,能通过拨打电话控制指定

电器开启和关闭(要求被控电器不少于3个,被控电器可以用LED来代替)。

(2) 具有定时功能, 当拨号输入不同控制字时,能实现电器在开启后设定时

间自动关闭,以及在设定的时间后再开启。要求设定时间在5秒~4小时之间可选,定时精度2秒。

(3) 具有自动报警功能,当外人非法进入或其它意外事件发生时,传感器动

作并自动拨打主人电话报警。(传感器可用开关来代替)。

(4) 为了提高安全性,要求设置4位以上的密码字,密码字通过软件可以任

意设置。

2、 发挥部分

(1) 增加无线遥控功能,即遥控装置与被控电器之间的控制信号通过无线方

式传递,要求发射功率小于20 mw,发射距离大于10 m。示意图如下:

(2) 增加监听功能,当拨号输入特定的控制字时,能够监听到住宅内的活动情况。

(3) 增加密码锁功能,防止未经许可拨打长途电话和控打电话, 控打电话的

号码通过软件可以任意设置。

(4) 增加语音提示功能或其它特色功能。

四、评分意见 基 本 要 求 发 挥 部 分 项 目 设计与总结报告:方案设计与论证,理论分析与计算, 电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析。 实际制作完成情况 完成第一项 完成第二项 完成第三项 完成第四项 满分 50 50 15 10 10 15 五、评分意见 本题属于电子产品设计的题目,涉及通信、控制等领域,其内容涵盖了较丰富的模—数混合电路和单片机的知识。 本题基本部分将涉及振铃信号识别、双音频信号的产生与识别、定时技术、各类计算机接口电路等内容。这些内容是模拟电路、数字电路、微机接口电路等课程的基本内容,此外还需要了解一定的电话系统的知识。因此,在本题示意图的指示下,不同类型学校和专业的学生都能完成。基本部分结构参考图如下: 电话线L1L2振铃信号识别摘挂机控制电话机T1T2R双音频识别单片机系统电器控制驱动 本题发挥部分涉及无线通信,语音技术,电话信号处理等知识,能够考核学生是否具备较宽的知识面,应变能力及创新精神。 发挥部分内容偏多,可酌情删减。 简易综合测试仪(C题) 一、任务 设计并制作一个简易综合测试仪,包括电平(电压)表、电平振荡器等部分,示意图如下: 数字显示输入电平(电压)测试电路数字显示电平振荡电路输出微控制器系统(含键盘)稳压电源 二、要求 1、基本要求 (1)电平(电压)表 a. 被测信号频率范围:20 Hz~100 kHz。 b.电平测量显示范围:~+2 dB(可分多量程)。 c. 电平测量误差:±0.3dB。

d.电压测量显示范围:.001V~9.99V(可分多量程)。 e.电压测量误差:±(3%读数+2个字)

f.输入阻抗:分600、高阻(≥5M)两档(可不测试,在电路设计中予以保证) 。 g.具有自动零点调节功能和自动量程转换功能。 (2)电平振荡器

a.输出频率范围:20 Hz~100kHz。频率步进值可预置,视不同的频率范围步进值可分别预置为10Hz,100Hz,1kHz,10kHz。 b.输出频率误差:±0.1%。

c.输出电平范围:-30dB~+20 dB,步进值为10dB(共六种输出电平)。 d.输出电平误差:±0.3dB。 e. 输出阻抗:600。 f. 输出信号波形无明显失真。 (3)自制稳压电源。 (4)整机消耗功率≤8W。

2.发挥部分

(1)将电平(电压)表被测信号的频率范围扩展至1MHz,电平振荡器输出的频率范围也扩展至1MHz,其它要求不变。

(2)具有幅频特性测试功能,能在预置的频率范围内自动步进测量,要求逐点显示频

率值和对应的电压值,扫描速度≥10点/分钟,频率步进值可预置。 (3)具有存储回放功能,扫描结束后能调出各个测量频率点的信号电压值,存储点不

低于20个。 (4)其它。 三、评分标准 项 目 设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪基本要求 器,测试数据及测试结果分析。 实际制作完成情况 完成第(1)项 发挥部分 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 满分 50 50 22 13 5 10 四、说明 1、电平是以基准量0.775V(正弦有效值)作为零电平(0dB),则任意电压Ux的电平定义为:

LV20lgUx(V) (dB) 0.775(V)2、要求电平表的数字显示为3位,电平振荡器的频率数字显示不少于4位,并要求小数点和单位自动指示。 3、测试之前,允许对仪器的精度调整一次。 4、测试整机消耗功率时,应在整流滤波电路和稳压电路之间测量电压和电流。

宽带放大器(B题)

一、任务 设计并制作一个宽带放大器。 二、要求

1、基本要求

(1)输入阻抗≥1kΩ;单端输入,单端输出;放大器负载电阻

(2)3dB通频带10kHz~6MHz,在20kHz~5MHz频带内增益起伏≤1dB。

(3)最大增益≥40dB,增益调节范围10dB~40dB(增益值6级可调,步进间隔6dB,

增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB),需显示预置增益值。 (4)最大输出电压有效值≥3V,数字显示输出正弦电压有效值。 (5)自制放大器所需的稳压电源。 2、发挥部分

(1)最大输出电压有效值≥6V。

(2)最大增益≥58dB (3dB通频带10kHz~6MHz,在20kHz~5MHz频带内增益起伏≤

1dB),增益调节范围10dB~58dB(增益值9级可调,步进间隔6dB,增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB),需显示预置增益值。 (3)增加自动增益控制(AGC)功能,AGC范围≥20dB,在AGC稳定范围内输出电压有

效值应稳定在 ≤Vo≤内(详见说明4)。 (4)输出噪声电压峰-峰值VoN ≤。

(5)进一步扩展通频带、提高增益、提高输出电压幅度、扩大AGC范围、减小增益调

节步进间隔。 (6)其它。

三、评分标准

项目 设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有基本要求 关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。 实际完成情况 发挥部分 完成第(1)项 满分 50 50 10 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 完成第(5)项 其它 12 7 2 16 3 四、说明

1、基本要求部分第(3)项和发挥部分第(2)项的增益步进级数对照表如下: 增益步进级数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 预置增益值(dB) 10 16 22 28 34 40 46 52 58 2、发挥部分第(4)项的测试条件为:输入交流短路,增益为58dB。 3、宽带放大器幅频特性测试框图如下图所示:

4、AGC电路常用在接收机的中频或视频放大器中,其作用是当输入信号较强时,使放大器

增益自动降低;当信号较弱时,又使其增益自动增高,从而保证在AGC作用范围内输出电压的均匀性,故AGC电路实质是一个负反馈电路。 发挥部分第(4)项中涉及到的AGC功能的放大器的折线化传输特性示意图如下所示;本题定义:AGC范围= (dB);要求输出电压有效值稳定在≤Vo≤范围内,即VoL≥、VoH≤。

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