2017年全国大学生电子设计大赛本科类及高职类信号处理部分试题教程.doc

音频信号分析仪（A题） 【本科组】 一、任务 设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。 二、要求 1．基本要求 （1）输入阻抗：50Ω （2）输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V （3）输入信号包含的频率成分范围：200Hz～10kHz （4）频率分辨力：100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz的频率分量的功率值。） （5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的95%；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于5%。 （6）分析时间：5秒。应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。 2．发挥部分 （1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。 （2）输入信号包含的频率成分范围：20Hz～10kHz。 （3）增加频率分辨力20Hz档。 （4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。 （5）测量被测正弦信号的失真度。 （6）其他。 三、说明 1．电源可用成品，必须自备，亦可自制。 2．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序、和完整的测试结果用附件给出。 无线识别装置（B题） 【本科组】 一、任务 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，其方框图参见图1。阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。 D 阅读器 应答器 耦合线圈 耦合线圈 外接 单电源 图1 无线识别装置方框图 装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。线圈直径为6.6±0.5 cm（可用直径6.6 cm左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。线圈间的介质为空气。两个耦合线圈最接近部分的间距定义为D。 阅读器、应答器不得使用其他耦合方式。 二、要求 1．基本要求 （1）应答器采用两节1.5V干电池供电，阅读器用外接单电源供电。阅读器采用发光二极管显示识别结果，能在D尽可能大的情况下，识别应答器的有无。识别正确率≥80%，识别时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。 （2）应答器增加编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。阅读器能正确识别并显示应答器的预置编码。显示正确率≥80%，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。 2．发挥部分 （1）应答器所需电源能量全部从耦合线圈获得（通过对耦合到的信号进行整流滤波得到能量），不允许使用电池及内部含有电池的集成电路。阅读器能正确读出并显示应答器上预置的四位二进制编码。显示正确率≥80%，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。 （2）阅读器采用单电源供电，在识别状态时，电源供给功率≤2W。在显示编码正确率≥80%、响应时间≤5秒的条件下，尽可能增加耦合线圈间距D。 （3）应答器增加信息存储功能，其存储容量大于等于两个四位二进制数。装置断电后，应答器存储的信息不丢失。无线识别装置具有在阅读器端写入、读出应答器存储信息的功能。 （4）其他。 三、说明 设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。 数字示波器（C题） 【本科组】 一、任务 设计并制作一台具有实时采样方式和等效采样方式的数字示波器，示意图如图1所示。 图1 数字示波器示意图 二、要求 1．基本要求 （1）被测周期信号的频率范围为10Hz～10MHz，仪器输入阻抗为1M?，显示屏的刻度为8 div×10div，垂直分辨率为8bits，水平显示分辨率≥20点/ div。 （2）垂直灵敏度要求含1V/div、0.1V/div两档。电压测量误差≤5%。 （3）实时采样速率≤1MSa/s，等效采样速率≥200MSa/s；扫描速度要求含20ms/div、2μs /div、100 ns/div三档，波形周期测量误差≤5%。 （4）仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发，触发电平可调。 （5）被测信号的显示波形应无明显失真。 2．发挥部分 （1）提高仪器垂直灵敏度，要求增加2mV/div档，其电压测量误差≤5%，输入短路时的输出噪声峰-峰值小于2mV。 （2）增加存储/调出功能，即按动一次“存储”键，仪器即可存储当前波形，并能在需要时调出存储的波形予以显示。 （3）增加单次触发功能，即按动一次“单次触发”键，仪器能对满足触发条件的信号进行一次采集与存储（被测信号的频率范围限定为1