任务名称
1995年_C题：简易无线电遥控系统
任务要求
难度
评审标准
参考答案
GPT-4o给出的设计方案：
一、系统概述
设计并制作一套无线电遥控发射机和接收机，工作频率在6~10MHz范围内，输出功率不大于20mW，能够控制8个设备。
二、无线电遥控发射机设计
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控制键
- 8个按钮，每个按钮对应一个LED设备。
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编码
- 使用HT12E编码器芯片，将按钮的状态转化为遥控信号，输出一组编码。
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调制
- 选择调制方式如AM调幅。
- 设计一个晶体振荡电路工作在选定频率（如7MHz）。
- 使用混频器（如NE612）进行调幅。
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功率放大
- 使用低功率放大器，如2N2222或BC547放大信号。
- 遵循最大功率输出不超过20mW的限制，可以使用电阻分压电路进行调节。
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天线
- 使用简单的直立天线或鞭状天线，满足10米的传输距离。
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电池和电源管理
- 使用外部电池供电，确保稳定的供电电压（如9V电池）。
三、无线电遥控接收机设计
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天线
- 使用匹配的天线接收发射机信号。
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放大
- 使用低噪声放大器（如2N3904）提高接收信号强度，前级放大电路需要带有射频滤波器。
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解调
- 使用HT12D解码器芯片，将接收到的调制信号解码成控制信号。
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解码
- 使用解码电路将接收到的信号进行解码，还原为控制信号。
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驱动LED
- 控制8路LED的亮灭，根据解码后的信号，点亮对应的LED。
- 使用8位并行显示或数码管显示灯的亮度。
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外供直流稳压电源
- 确保稳压输出，供给整个接收电路。
四、具体电路设计
(一) 发射机电路设计
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控制键输入：
- 连接到HT12E编码器芯片的控制引脚。
- 拉高电平使对应按键按下，如图所示：8路按键→HT12E芯片。
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调制电路：
- 使用晶体振荡器生成载波频率。
- 混频电路中，用NE612进行调制。
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放大电路：
- 使用2N2222三极管或相似的射频放大器。
- 调节偏置电阻，控制输出功率。
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天线匹配电路：
- 使用匹配网络确保最优信号传输。
- 天线设计要适应选定的频段。
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电源管理：
- 9V电池驱动。
- 芯片供电需要稳压电源。
(二) 接收机电路设计
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射频放大和滤波：
- 使用2N3904三极管进行前级信号放大。
- 射频滤波器用于消除噪音。
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解调电路：
- 将放大后的信号解调为数字信号。
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解码电路：
- 使用HT12D芯片解码接收信号。
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LED和数码显示：
- 8个LED分别连接到解码后的控制信号，显示对应的状态。
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稳压电源：
- 使用直流稳压源，提供稳定电压（如9V稳压电源）。
五、确保性能
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信道抗干扰：
- 采取金属外壳屏蔽，防止射频干扰。
- 电路板上使用滤波电容和扼流圈。
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节能设计：
- 选择低功耗元件和电路设计，减少整体功耗。
以上是实现任务所需的详细设计方案，涵盖从电路设计、组件选择到抗干扰和节能等方面的全部细节。确保满足设计要求并实现稳定可靠的操作。
这个项目考察的知识点：
这个竞赛项目的目的是设计并制作一个无线电遥控发射机和接收机，其中考察的知识要点包括以下方面：
1. 无线通信基础
- 工作频率选择和调整：了解频段的选择（6~10MHz），以及如何生成和控制这些频率。
- 调制方式：掌握AM、FM、FSK等调制方式的原理和应用。
2. 电路设计与调试
- 发射机电路设计：编码、调制及功率放大电路的设计和实现。
- 接收机电路设计：高频信号放大、解调和解码电路的设计与实现。
3. 信号处理
- 编码与解码：理解TTL电平信号的编码与解码过程。
- 滤波与放大：掌握射频信号的滤波技术和低噪声放大电路设计。
4. 电源设计
- 稳压电源：正负电源设计，确保电路工作的稳定性。
- 低功耗设计：在特定功率下（不大于20mW）实现最大接收距离。
5. 硬件调试
- 调试技能：使用示波器、频谱分析仪等工具对射频信号进行调试和验证。
- 抗干扰措施：理解并实施射频抗干扰措施和EMI屏蔽技术。
6. 控制与显示
- 控制逻辑：8路设备控制逻辑的设计，用LED分别表示设备的状态。
- 人机接口：如何通过按钮和指示灯实现人机交互。
7. 系统集成
- 天线设计与匹配：设计合适的天线，提高通信效率和传输距离。
- 整体系统集成：将各个模块组合成完整的系统，实现功能需求。
8. 项目管理
- 设计文档编写：电路原理图、PCB设计图、功能测试方案等文档的编写。
- 时间管理与团队合作：项目管理技能，包括时间安排和任务分配。
通过这个项目，学生不仅能够应用所学的各种电子与通信知识，还能提升实际动手能力、设计调试能力以及系统集成能力。这些在实际工作中非常重要。
