电子设计竞赛讲座之无线通信系统

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1、电子设计竞赛培训讲座之无线通信系统福州大学通信工程系许志猛7/18/2021主要内容电子设计竞赛无线通信类题目概述电子系统设计步骤电子系统设计常用工具讨论导言大学生电子设计竞赛从前几届全国电子设计竞赛的试题来看，可以归纳成5类：电源类信号源类无线电类仪器类数据采集与控制类从各个题目看，不是简单的电路设计，而是“系统设计”历届无线电类题目2009第九届无线环境监测模拟装置（D题）设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成（实际制作2个）。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据

2、功能，收发共用一个天线。2007第八届无线识别装置（B题）设计制作一套无线识别装置。该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成。阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。2005第七届单工无线呼叫系统（D题）设计并制作一个单工无线呼叫系统，实现主站至从站间的单工语音及数据传输业务。2003第六届电压控制LC振荡器（A题）输出频率范围：15MHz～35MHz历届无线电类题目(Cont.)2001第五届F题调频收音机用SONY公司提供的FM/AM收音机集成芯片CXA1019和锁相频率合成调谐集成芯片BU2614，制作一台调频收音机。1

3、999第四届D题短波调频接收机短波调频接收机，接收频率（f0）范围：8MHz～10MHz。1997第三届D题调幅广播收音机利用所提供的元器件（附有资料）制作一个中波广播收音机。接收频率范围：540kHz～1600kHz；1995第二届题目三简易无线电遥控系统设计并制作无线电遥控发射机和接收机。2009年赛题解析探测节点有编号预置功能；温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃；光照信息仅要求测量光的有无；探测节点采用两节1.5V干电池串联，单电源供电；探测时延不大于5s，距离D不小于10cm。探测节点增加信息的转发功能；监测终端电源供给功率≤1W，使探测距离D+D

4、1达到50cm；降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。探测节点A探测节点B监测终端D图1探测节点分布示意图探测节点A探测节点B监测终端DD1图2节点转发功能示意图要点分析1对多通信，需要设计数据帧格式；转发功能，需要设计传输协议；低功耗设计，电池供电，设计芯片的选择和电源的设计；不能采用现成收发模块，需要设计无线收发电路。设计方案讨论温度和光照测量光照：开关信号，可用光敏二/三极管（ST-1KL3B），光敏电阻（电阻分压或加比较器或三极管构成开关信号）或专用开关传感器On9668温度：精度不高，为了实现低功耗和简化电路，采用DS18B20数字温度传感器，省去A

5、DC等电路，直接用单片机可以读取数字温度，精度和测量范围满足题目要求。温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃设计方案讨论电源监测终端使用外接单电源供电，可以直接采用实验室电源，电源电压也没有具体限制。在电压输入端，可以采用稳压芯片。具体型号可用LM317，LM196等探测节点使用两节1.5V干电池串联，单电源供电。由于现有的大部分元器件工作电压都是3.3V和5V，电压上会涉及升压的操作。可采用专用DC-DC升

6、压芯片，如MC33063，MAX1771，MAX1674，uc3843等。由于没有限制，可采用专用的DC-DC逆变模块，如A0505S设计方案讨论控制器不计功耗，可采用51系列单片机，开发环境比较熟悉对功耗要求较高，可采用TI的MSP430系列其余可选ATMEL的ATmega16系列PIC系列显示部件显示内容不多，可采用LCD1602字符液晶，编程比采用LED数码管要方便设计方案讨论无线收发电路采用OOK方案比较简单，也可采用FSK方案收发直接的切换可采用继电器，默认都处于接收状态发射部分电路设计方案讨论无线收发电路接收电路三极管选频放大有效值检测比较输出整形设计方案

7、讨论无线收发电路2并行增加驱动LM393比较器Op4340运放多级放大二极管检波设计方案讨论无线收发电路3设计方案讨论数据帧结构低层传输采用串口，可以利用控制器的UART接口，并容易进行编程实现在此基础上，根据题目要求，设计如下帧结构设计方案讨论数据传输协议路由协议分析设计目标要求系统具有中继功能。考虑到实现复杂度的限制，拟采用洪泛（Flooding）机制。Flooding是一种简单的数据转发机制，它不需要专门的控制分组，即可以完成多跳路由功能。基本原理是节点收到数据后，如果目的节点不是自己且该分组的生存时间（TTL）不为０，则转发出去。MAC协议分