红外光通信装置(F 题)

2013 年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
(1)9 月 4 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题;高 职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。 (2)参赛队认真填写《登记表》内容,填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 (3)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生,应出示能够证明参赛者学生 身份的有效证件(如学生证)随时备查。 (4)每队严格限制 3 人,开赛后不得中途更换队员。 (5)竞赛期间,可使用各种图书资料和网络资源,但不得在学校指定竞赛场地外进行设 计制作,不得以任何方式与他人交流,包括教师在内的非参赛队员必须迴避,对违 纪参赛队取消评审资格。 (6)9 月 7 日 20:00 竞赛结束,上交设计报告、制作实物及《登记表》,由专人封存。

红外光通信装置(F 题)
【本科组】 一、任务
设计并制作一个红外光通信装置。

二、要求
1.基本要求 (1)红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件,用 来定向传输语音信号,传输距离为 2m,如图 1 所示。

语音信号

红外光 红外发射装置 红外接收装置 耳机

2m 图 1 红外光通信装置方框图

(2)传输的语音信号可采用话筒或Φ 3.5mm 的音频插孔线路输入,也可由 低频信号源输入;频率范围为 300~3400Hz。 (3)接收的声音应无明显失真。当发射端输入语音信号改为 800Hz 单音信 号时,在 8Ω电阻负载上,接收装置的输出电压有效值不小于 0.4V。 不改变电路状态,减小发射端输入信号的幅度至 0V,采用低频毫伏表 (低频毫伏表为有效值显示,频率响应范围低端不大于 10Hz、高端不 小于 1MHz)测量此时接收装置输出端噪声电压,读数不大于 0.1V。 如果接收装置设有静噪功能,必须关闭该功能进行上述测试。 (4)当接收装置不能接收发射端发射的信号时,要用发光管指示。
F–1/3

2.发挥部分 (1)增加一路数字信道,实时传输发射端环境温度,并能在接收端显示。 数字信号传输时延不超过 10s。温度测量误差不超过 2℃。语音信号和 数字信号能同时传输。 (2)设计并制作一个红外光通信中继转发节点,以改变通信方向 90° ,延 长通信距离 2 m,如图 2 所示。语音通信质量要求同基本要求(3)。
红外光

语音信号

红外发射装置 温度传感器

中继转发节点 红 外 光 耳机

2m

2m

温度显示

红外接收装置

图 2 红外光通信中继转发装置方框图

中继转发节点采用 5V 直流单电源供电,电路见图 3。串接的毫安 表用来测量其供电直流电流。

图 3 中继转发节点供电电路

(3)在满足发挥部分(2)要求的条件下,尽量减小中继转发节点供电电流。 (4)其他。

三、说明
1.本装置的通信信道必须采用红外光信道,不得使用其他通信装置。发射 端及转发节点必须采用分立的红外发光管作为发射器件,安装时需外露 发光管,以便检查。不得采用内部含有现成通信协议的红外光发射芯片 或模块。 2.中继转发节点除外接的单 5V 供电电源外,不得使用其他供电装置(如电 池、超级电容等)。 3.测试时,自备 MP3 或录音机及音频连接线。

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四、评分标准

项 系统方案



主要内容 红外光通信装置总体方案设计 通信原理分析,提高转发器效率的方 法 总体电路图 程序设计

满分 4 6

理论分析与计算

设计 报告

电路与程序设计

4

测 试 方 案 与 测 试 结 测试数据完整性 果 设计报告结构及规 范性 总分 完成(1) 测试结果分析 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性

4

2

20 25 5 15 5 50 10 10 25 5 50

基本 要求

完成(2) 完成(3) 完成(4) 总分 完成(1)

发挥 部分

完成(2) 完成(3) 其他 总分

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