GPT-4o给出的设计方案：

一、方案概述

设计并实现一个用于8路模拟信号采集与发送的传输系统。系统包括信号采集模块、信号调理模块、AD转换模块、信号调制与发送模块、信号接收解调模块和结果显示模块。

简单论证

• 信号采集与调理：通过放大器和滤波器对输入的8路模拟信号进行调理，以确保信号在合理范围内，没有高频噪声干扰。
• AD转换：使用8位A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，确保数据传输的准确性和高效性。
• 信号调制与发送：采用键控调制，把数字信号调制到高频载波上进行发送。目标频率范围为30kHz~50kHz，确保信道容量。
• 信号接收与解调：接收信号后通过解调器还原为数字信号，再通过DA转换器转换为模拟信号，进行显示和进一步处理。

二、重要指标理论分析

1. 输入电压范围：

   • 需要处理0~5V的输入信号电压，确保系统能够适应常用的传感器输出范围。

2. 取样频率与位数：

   • 采用8位A/D转换，实现对输入信号的数字化处理，确保信号的细节捕捉。

3. 信号调制与发送：

   • 采用FSK调制技术，在30kHz~50kHz范围内进行调制和发送。FSK（频移键控）适合于数据传输，具有良好的抗干扰能力。

4. 信噪比：

   • 需要噪声系数小于35dB，确保系统在有噪环境中依然能够稳定、准确地传输信号。

三、原理图设计要点

1. 输入调理电路：

   • 每路输入信号经过运算放大器和低通滤波器，滤除高频噪声，增强信号。
   • 滤波器采用一阶或二阶RC电路，截止频率根据应用需求选定。

2. A/D转换电路：

   • 采用8位A/D转换器，如ADC0804，进行模数转换。
   • 保证A/D转换器的参考电压稳定，减少噪声干扰。

3. 调制与发送电路：

   • 使用FSK调制芯片，如XR-2206，调制经过模数转换的数字信号。
   • 高频信号由放大器加强后，通过天线或传输线发送。

4. 接收与解调电路：

   • 采用对应的FSK解调芯片，如XR-2211，接收并解调信号。
   • 解调后的信号经D/A转换器复原为模拟信号。

四、核心器件设计要点

1. A/D转换器（如ADC0804）：

   • 采用稳定的参考电压，确保转换精度。
   • 与微控制器的接口时序匹配，保证数据有效采集。

2. 调制芯片（如XR-2206）：

   • 确保输入频率范围与所需载波频率匹配。
   • 输出信号经过滤波和放大，保持清晰稳定。

3. 接收和解调芯片（如XR-2211）：

   • 设定相应的中心频率和频偏匹配发送端的调制频率。
   • 确保高灵敏度和低误码率。

五、简单C代码

假设使用STM32系列MCU进行AD采集与频率控制，下面是部分实现的C代码：

#include "stm32f4xx_hal.h"

ADC_HandleTypeDef hadc1;
UART_HandleTypeDef huart1;

void SystemClock_Config(void);
void MX_ADC1_Init(void);
void MX_USART1_UART_Init(void);
void ReadADC(uint32_t channel_value[]);

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_ADC1_Init();
    MX_USART1_UART_Init();

    uint32_t adc_values[8]; // 储存8路模拟信号的AD结果

    while (1) {
        ReadADC(adc_values);  // 读取AD采样值

        // 可以将采样值通过串口或其他方式发送
        // HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)adc_values, sizeof(adc_values), HAL_MAX_DELAY);

        HAL_Delay(100);  // 延时100ms，控制采样率
    }
}

void SystemClock_Config(void) {
    // 时钟配置代码
}

void MX_ADC1_Init(void) {
    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

    hadc1.Instance = ADC1;
    hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_ENABLE;
    hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
    hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
    hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
    hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
    hadc1.Init.NbrOfConversion = 8;
    HAL_ADC_Init(&hadc1);

    // 配置ADC各通道
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        sConfig.Channel = i;
        sConfig.Rank = 1;
        sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;
        HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);
    }
}

void MX_USART1_UART_Init(void) {
    // 串口初始化代码
}

void ReadADC(uint32_t channel_value[]) {
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        HAL_ADC_SelectChannel(&hadc1, i);  // 选择通道
        HAL_ADC_Start(&hadc1);  // 开始转换
        if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK) {
            channel_value[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  // 获取结果
        }
        HAL_ADC_Stop(&hadc1);  // 停止转换
    }
}

总结

该设计方案通过智能的硬件配置和科学的方法论证，能够高效地进行8路模拟信号的采集与发送，满足系统的功能和性能需求。

这个题目考察的知识点：

1. 模拟信号调理：包括放大和滤波，用于处理8路0~5V模拟输入信号，确保信号的准确性和稳定性。
2. A/D转换：利用8位AD转换器实现模拟信号的数字化，考察如何正确配置和使用AD转换器。
3. 数字信号调制与发射：使用FSK调制技术，把数字信号调制到高频载波上实现信号传输。
4. 信号接收与解调：采用FSK解调技术，还原并处理接收到的信号。
5. 系统集成与显示：涉及如何将各个模块有效结合，包括数据的传输、处理和显示。
6. 噪声控制：考察如何设计电路以确保噪声小于35dB，保证系统的稳定性。