电子系统课程设计-摩斯电码通信系统

设计要求
1. 基本部分（60分）
（2）收报机在接收到发报机发出的
1kHz声音信号时，“收报指示灯”点 亮，无1kHz声音信号时，“收报指示
灯”熄灭。收报机应仅对频率为1kHz
的声音信号敏感，其他频率的声音信 号无效，有效信号频率范围不超过
1kHz±80Hz。（20分）
设计要求
1. 基本部分（60分）
任务背景
电报——百度百科
电报通信
电报通信由查尔斯· 惠斯通及威
廉· 库克明两人最早发明，并在1837年
取得英国专利。 首条真正投入使用营运的电报线路
于1839年在英国最先出现。它是大西方
铁路装设在线路长13英里两个车站之间 作通讯之用。
萨缪尔· 摩尔斯在美国接近同一时间同 时发明了电报，并在1837年在美国取得专 利。

系统集成法


自底而上的设计方法


自顶而下的设计方法

适合层次分明的大系统
电子系统（样机）设计的一般步骤
1. 根据任务要求确定系统的外观、功能、性能指标和使用
方法 2. 设计系统总体技术方案。计算和分配系统性能指标，系 统仿真，对系统关键技术进行实验验证，根据仿真和实 验结果对方案进行修改。应多拟定几种方案，从中比较 选择 3. 绘制硬件结构框图，将整个系统分解为多个单元模块
“上帝创造了何等奇迹！”
电报通信与摩斯电码
1. 短促的信号“点”（· ），占1个时间单位 2.保持一定时间的信号“划”（ - ），占 3 个 时间单位 3. 每个点和划之间的停顿，占1个时间单位 4. 每个字符之间的停顿，占3个时间单位 5. 每个单词之间的停顿，占7个时间单位
萨缪尔·摩尔斯（Samuel Finley Breese Morse） （1791年4月27日－1872年4月2日） 美国发明家，摩尔斯电码的创立者
发报机参考设计方案——基本部分
1kHz正弦波 发生电路
发报 电键
音频 功率放大 电路
发报机参考设计方案——正弦波发生电路
方案一：
1kHz 文氏振荡器
方案二：
1kHz 方波振荡器 低通/带通 滤波器
发报机参考设计方案——提高部分
方案一：
10Hz 时 钟 数 字 发 报 键 1 2
. ..
0
预 置 输 入
收报 指示灯
提高部分：
收报 指示灯
前置 放大器
锁相环 音频解调电路
单片机
收报解码 显示
收报机参考设计方案
锁相环
音频解调电路
实物作品样机
发报机
实物作品样机
收报机
实物作品样机
整体
实物作品演示
验收测试
设计报告内容要求
一、设计任务要求 二、设计方案及论证
1. 2. 3. 4. 5.
四、系统测试
收报 指示灯
收报解码 显示
发报机
电源 DC 5V
收报机
电源 DC 5V
设计要求
4. 说明
（1）发报机与收报机之间的距离是指发报机与收报机相距最近的两点间
的距离。 （2）为避免互相干扰，建议不要将发报机输出音量设置过大，在发报机 上加装电位器使音量大小可调，可适当提高收报机的接收灵敏度以满足通 信距离要求，在满足30cm要求的基础上再提高通信距离不加分。 （3）为方便制作调试，可使用手机充电器、移动电源等5V USB电源为系 统供电。
验收安排

验收时间：4月26日（第7周周日）
验收时间 8:30-9:30 9:30-10:30 10:30-11:30 11:30-12:00 验收班级 通信1201、通信1202 通信1203、通信1204 通信1205、通信1206 重修生、进修生 验收时间 14:00-15:00 15:00-16:00 16:00-17:00 验收班级 通信1207、通信1208 通信1209、通信1210 通信1211、通信1212
（3）发报机与收报机之间的有效通信距离应不小于30cm。（10分） （4）发报机与收报机均采用直流+5V单电源供电，发报机与收报机不得共 用同一电源。（10分）
30cm
电源 指示灯
ID发送键
发报 指示灯
电源 指示灯
数字发报键 1 6 2 7 3 8 4 9 5 0 发报 电键
收报 指示灯
收报解码 显示
设计要求
2. 提高部分（40分）
（3）发报机具有ID一键发 送功能。当按下发报机上的 “ID发送键”后，发报机自 动连续发送一组由8位数字 构成的ID（应设定为设计者 本人学号）。（5分）
设计要求
2. 提高部分（40分）
（4）收报机具有连续数字报文 自动解码显示功能。当收报机接 收到发报机以人工或自动方式连 续发送的一串摩斯电码（不少于 8位数字，如发报机ID）时，可 显示发送的数字报文内容（允许 仅使用一位数码管自动连续逐位 显示）。（5分）
正文中所有表格均应有表题和序号 ，并在文中提及。需要采用“章节-序 号”方式标注，“序号+空格+表题 ”，置于表的正上方居中放置，小五 号宋体字。例：“表4-1 系统××测 试数据”。 正文中所有公式、算式均应有序号 ，并在文中提及。需要采用“章节-序 号”方式标注，置于式子右侧并用圆 括号括起来，靠右对齐，五号宋体字 。例：“（式2-1）”。 顶格写，按“作者.书名或文题.地名: 出版社(或期刊)名,出版年份(或期刊 卷期次)：页码”（中译本应在书名 后加译者名）的次序排列。
计数器
地址信号
E2PROM
D1 D0 低通/带通 滤波器 音频 功率放大 电路
ID发送键
1kHz 脉冲振荡器
发报机参考设计方案——提高部分
方案二：
数 字 发 报 键 1
2
单片机
0
低通/带通 滤波器
音频 功率放大 电路
ID发送键
. ..
收报机参考设计方案
基本部分：
前置 放大器 锁相环 音频解调电路


验收地点：九教南501实验室
验收流程：

领取评分表及标签 -> 填写信息、贴标签 -> 交纸质设计 报告 -> 验收实物作品及报告 -> 答辩 -> 交实物作品
课程考核与成绩评定

分组

1～3人一组，自由组合，以组为单位进行设计制作

成绩构成

作品实物——以小组为单位现场测试验收，占总成绩的50% 设计报告——每人“背靠背”独立撰写，单独打分，占总成绩的20% 答辩——单人答辩，单独打分，占总成绩的30%
设计制作任务
摩斯电码通信系统

任务
设计并制作一套如图所示的摩斯电码通信系统。
30cm
电源 指示灯
ID发送键
发报 指示灯
电源 指示灯
数字发报键 1 6 2 7 3 8 4 9 5 0 发报 电键
收报 指示灯
收报解码 显示
发报机
电源 DC 5V
收报机
电源 DC 5V
设计要求
系统由发报机和收报机两部分构成。
六、总结
1. 2. 3.
设 计 报 告 模 板
单片机软件算法流程 制作与调试流程 遇到的问题与解决方法
三、制作及调试过程
1. 2.
七、参考文献
设计报告格式要求

报告用A4纸按模板要求打印，正文 版面上、下各空2.54cm，左、右各 空3.17cm。 正文


表


第一层次标题用四号字，黑体，1.5倍 行距，前后各0.5倍段间距； 第二层次标题用小四号字，黑体，1.5 倍行距，前后各0.5倍段间距； 题序和标题之间空两个格，不加标点； 正文中文用五号宋体字，英文用五号 Times New Roman字体，1.5倍行间 距。 目录内容用小四号宋体字，1.5倍行间 距，目录页码应由系统自动生成。 正文中所有图均应有图题和序号，并 在文中提及。序号采用“章节-序号 ”方式标注，“序号+空格+图题 ”，置于图的正下方居中放置，小五 号宋体字。例：“图3-1 ××系统总 体结构图”。




课程的任务
1. 设计并制作一个满足《设计任务书》要求的完整
的电子系统（分组完成）
2. 撰写设计报告（单人独立完成） 3. 答辩（单人独立完成）
电子系统设计的基本方法

核心展开法

在确定核心技术和电路的前提下 利用手头现有模块组装，短时间做系统级设计
适合于手上已有现成的单元电路或模块，系统不太复 杂，层次不太分明

式


目录


参考文献


图

报告格式应严格遵守规定 要求，凡格式与要求不符 的，报告成绩折半处理。
答辩要求

采取单人问答方式进行，主要涉及以下内容：

检查作品硬件、软件是否为本组独立设计完成
检查本人在作品设计制作过程中独立完成的工作 系统设计思路、工作原理 系统中各项参数、指标的意义及计算方法 系统设计制作过程中遇到的问题及解决的方案
发报机可以以人工或自动方式将数字报文转换为摩斯电码，
并通过扬声器以声音信号的形式发送出去。
30cm
电源 指示灯
ID发送键
发报 指示灯
电源 指示灯
数字发报键 1 6 2 7 3 8 4 9 5 0 发报 电键
收报 指示灯
收报解码 显示
发报机
电源 DC 5V
收报机
电源 DC 5V
设计要求
收报机在接收到发报机发出的声音电码信号后，将其转换
发报机
电源 DC 5V
收报机
电源 DC 5V
设计要求
2. 提高部分（40分）
（1）发报机具有自动编码功 能。当按下发报机上的任意一 个“数字发报键”时，发报机 可自动发送一组该数字所对应 的摩斯电码。发报速度应在 100~300毫秒/时间单位范围 内。（10分）
设计要求
2. 提高部分（40分）
（2）收报机具有一位数字报文 自动解码显示功能。当收报机接 收到发报机以人工或自动方式发 送的一位数字摩斯电码后，可自 动将其翻译为原始数字报文，并 在数码管或液晶显示器上显示出 来。（20分）
为指示灯发光信号，并能自动翻译为原始数字报文通过数码管
或液晶显示器显示。
30cm
电源 指示灯
ID发送键
发报 指示灯
电源 指示灯
数字发报键 1 6 2 7 3 8 4 9 5 0 发报 电键
收报 指示灯
收报解码 显示
发报机
电源 DC 5V
收报机
电源 DC 5V
设计要求
1. 基本部分（60分）
（1）发报机具有人工发报功能。当按 下发报机上的“发报电键”时，发报 机能通过扬声器发出特定的声音信号 ，同时“发报指示灯”点亮；抬起“ 发报电键”后，扬声器停止发声，同 时“发报指示灯”熄灭。发报机所发 声音信号应为频率为1kHz（偏差不超 过±10Hz），且无明显失真的单频正 弦波。（20分）
电子系统课程设计
——通信工程专业
电信学院国家电工电子实验教学中心 任课教师：马庆龙、王睿、赵翔、任希、 李维敏、张宇威、余晶晶
2015-3-23
课程的目的

本课程是对电类专业本科生进行综合能力培养的实践课程，是培 养学生电子系统工程设计能力的重要实践教学环节。

通过本课程，学生应做到：

建立电子系统的概念，合理利用各单元电路 掌握电子系统设计的基本理论和基本方法 掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法 掌握使用电子设计自动化软件设计与仿真电路的基本方法 提高工程实践能力和创新意识
4. 元器件选型，设计、制作和调试各单元试验电路，编写
单片机、可编程逻辑器件的测试软件
电子系统（样机）设计的一般步骤
5. 系统单元试验电路联调，确定最终的硬件方案
6. 综合系统外观、元器件布局和封装绘制印刷电路板
7. 在印刷电路板上或使用通用电路板焊接电路，完成硬件
制作 8. 系统软件编写与完善 9. 系统总体调试 10. 系统功能及参数测试 11. 撰写技术文档（设计报告、使用说明书等）




日程安排

3月22日，课堂上课（2学时）
3月23日～4月25日，实物设计制作 4月26日，实物作品集中验收、提交设计报告、答辩 4月26日前，将设计报告电子版（文件名“学号_姓名_题目



.doc”）上传至“课程平台->设计报告提交->设计报告->提
交作业”栏目中，注意提交时使用“上传文件”功能直接上 传word版设计报告文件
1. 2. 3.
任务分析
文字说明及理论计算
测试方法（含接线图） 测试数据（表格） 数据分析和结论
方案比较
至少两种方案
五、系统使用说明
1.
2.
系统结构设计
文字说明及原理框图
系统外观及接口说明
含2～3张实物照片
系统操作使用说明 本人所做工作 收获与体会 对本课程的建议
具体电路设计
完整的电路原理图及文字说明
设计要求
3. 扩展部分（额外加分）
在较好地完成基本部分和提高部分各项要求的前提下（基本部分和提
高部分总分在80分以上），实现其他有意义的功能。如： a. b. 实现英文字符及符号通信功能 收报机发报速度自适应功能
30cm
电源 指示灯
ID发送键
发报 指示灯
电源 指示灯
数字发报键 1 6 2 7 3 8 4 9 5 0 发报 电键
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ



评定方式

统一标准打分后全专业排序，根据排名和具体得分确定最终成绩 成绩采用五级九段制评定（A+、A、B+、B、C+、C、D+、D、F） 部分参加过本专业学科竞赛并获得一定奖项的学生可申请免修