电子设计竞赛训练

无线环境监测模拟装置（C题）

一、任务

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功能，收发共用一个天线。 二、要求 1．基本要求

（1）制作2个探测节点。探测节点有编号预置功能，编码预置范围为

00000001B～11111111B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。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。 （2）制作1个监测终端，用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图

1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。 （3）无线环境监测模拟装置的探测时延不大于5s，监测终端天线与探测

节点天线的距离D不小于10cm。在0～10cm距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信。

2．发挥部分

（1）每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2

所示。即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B之间的探测距离D+D1。该转发功能应自动识

别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。 （2）在监测终端电源供给功率≤1W，无线环境监测模拟装置探测时延不

大于5s的条件下，使探测距离D+D1达到50cm。

（3）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。各探测节

点应预留干电池供电电流的测试端子。 （4）其他。 三、说明

1．监测终端和探测节点所用天线为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕5圈制成。线圈直径为（3.4±0.3）cm（可用一号电池作骨架）。天线线圈间的介质为空气。无线传输载波频率低于30MHz，调制方式自定。监测终端和探测节点不得使用除规定天线外的其他耦合方式。无线收发电路需自制，不得采用无线收、发成品模块。光照有无的变化，采用遮挡光电传感器的方法实现。 2．发挥部分须在基本要求的探测时延和探测距离达到要求的前提下实现。 3．测试各探测节点的功耗采用图2所示的节点分布图，保持距离

D+D1=50cm，通过测量探测节点A干电池供电电流来估计功耗。电流

测试电路见图3。图中电容C为滤波电容，电流表采用3位半数字万用表直流电流档，读正常工作时的最大显示值。如果D+D1达不到50cm，此项目不进行测试。

4．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。

四、评分标准

项 目 系统方案 主要内容 无线环境监测模拟装置总体方案设计 发射电路分析、接收电路分析、通信协理论分析与计算 议分析 设计 电路与程序设计 报告 总体电路图、工作流程图 调试方法与仪器、测试数据完整性、 测试方案与测试结果 测试结果分析 摘要、设计报告正文的结构、图表的规设计报告结构及规范性 范性 基本 实际制作完成情况 要求 完成第（1）项 完成第（2）项 发挥 完成第（3）项 部分 其他 总分

满分 4 6 发射电路设计计算、接收电路设计计算 9 6 5 总分 30 50 20 15 10 5 50 模拟路灯控制系统(D题)

一、任务

设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1所示，路灯布置如图2所示。

图1 路灯控制系统示意图

图2 路灯布置示意图（单位：cm） 二、要求 1．基本要求

（1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支

路按时开灯和关灯。

（2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。

（3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M

（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达S点时（见图2），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。 （4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。 （5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并

显示有故障路灯的地址编号。 2．发挥部分

（1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。

（2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按

设定要求自动减小，该功率应能在20%～100%范围内设定并调节，调