2026年电子工程应用题库项目案例及解题方法总结

2026年电子工程应用题库：项目案例及解题方法总结一、电路设计与分析（共5题，每题8分）题目1（8分）背景：某城市智能交通系统需要设计一个低功耗的信号灯控制电路，要求在白天和夜间分别显示不同的颜色，且在紧急情况下能立即切换到红色闪烁状态。电路需使用CMOS逻辑门和晶体管实现。问题：1.画出该信号灯控制电路的原理图，标注输入输出端口及其功能。2.说明电路的工作原理，包括白天、夜间和紧急情况下的状态转换逻辑。3.分析该电路的功耗特性，并提出优化建议。题目2（8分）背景：设计一个能测量温度并输出数字信号的电路，要求测量范围为-10℃至+50℃，精度为±0.5℃，输出为8位二进制数。电路需使用ADC和运算放大器。问题：1.选择合适的传感器类型，并说明其工作原理。2.设计ADC的转换电路，包括参考电压和采样保持电路。3.计算该电路的分辨率，并说明如何校准以提高精度。题目3（8分）背景：某医疗设备需要设计一个放大电路，输入信号为微弱的心电信号（幅度为1mV，频率为0.05Hz~100Hz），输出信号需放大1000倍并驱动显示屏。电路需使用差分放大器和滤波器。问题：1.画出放大电路的原理图，标注关键元件参数。2.说明滤波器的选择依据，并设计合适的滤波电路。3.分析电路的噪声特性，并提出降低噪声的方法。题目4（8分）背景：设计一个能实现频率调制（FM）的发射电路，载波频率为100MHz，调制信号频率为1kHz~10kHz。电路需使用LC振荡器和变容二极管。问题：1.画出FM发射电路的原理图，标注关键元件参数。2.说明变容二极管在电路中的作用，并计算其电容变化范围。3.分析电路的调制特性，并提出提高调制灵敏度的方法。题目5（8分）背景：某无线通信系统需要设计一个低噪声放大器（LNA），输入信号功率为-100dBm，增益为20dB，噪声系数为2dB。电路需使用晶体管和匹配网络。问题：1.画出LNA的原理图，标注关键元件参数。2.说明匹配网络的设计方法，并计算输入输出阻抗。3.分析电路的线性度，并提出改善线性度的方法。二、嵌入式系统设计（共4题，每题10分）题目6（10分）背景：设计一个基于STM32的智能门禁系统，要求能通过指纹识别或密码解锁，并能记录开门时间。系统需使用传感器模块和LCD显示屏。问题：1.画出系统硬件连接图，标注关键模块及其功能。2.编写指纹识别模块的初始化代码（伪代码）。3.说明系统的时间同步机制，并设计数据存储方案。题目7（10分）背景：设计一个基于ESP32的智能家居控制系统，要求能通过手机APP远程控制灯光、温度和湿度。系统需使用WiFi模块和继电器。问题：1.画出系统硬件连接图，标注关键模块及其功能。2.编写WiFi连接的代码（伪代码）。3.说明系统如何实现远程控制，并设计节能策略。题目8（10分）背景：设计一个基于Arduino的机器人控制系统，要求能通过超声波传感器检测障碍物，并通过电机驱动前进、后退或转向。系统需使用电机驱动模块和舵机。问题：1.画出系统硬件连接图，标注关键模块及其功能。2.编写超声波测距的代码（伪代码）。3.说明机器人如何实现避障，并设计路径规划算法。题目9（10分）背景：设计一个基于RaspberryPi的农业监控系统，要求能监测土壤湿度、温度和光照，并通过MQTT协议上传数据到云平台。系统需使用传感器模块和WiFi模块。问题：1.画出系统硬件连接图，标注关键模块及其功能。2.编写传感器数据采集的代码（伪代码）。3.说明系统如何实现数据上传，并设计异常报警机制。三、射频与微波技术（共3题，每题12分）题目10（12分）背景：设计一个5G基站的天线系统，要求覆盖半径为5km，频率范围为3GHz~6GHz。系统需使用八木天线和功分器。问题：1.画出天线系统的原理图，标注关键元件参数。2.说明八木天线的工作原理，并计算其增益。3.分析天线系统的辐射特性，并提出改善覆盖范围的方法。题目11（12分）背景：设计一个卫星通信系统的小型化天线，要求能接收地球同步卫星信号（频率为11GHz），并具有高增益和低旁瓣。系统需使用相控阵天线和低噪声放大器。问题：1.画出天线系统的原理图，标注关键元件参数。2.说明相控阵天线的工作原理，并计算其波束宽度。3.分析天线系统的抗干扰能力，并提出提高抗干扰的方法。题目12（12分）背景：设计一个毫米波通信系统的收发器，要求工作频率为60GHz，传输距离为10m。系统需使用波导管和调制器。问题：1.画出收发器的原理图，标注关键元件参数。2.说明毫米波通信的特点，并设计调制方案。3.分析系统的高频特性，并提出降低损耗的方法。答案与解析答案1（电路设计与分析）1.原理图：-输入：白天（Day）、夜间（Night）、紧急（Emergency）-输出：红（Red）、黄（Yellow）、绿（Green）-逻辑：白天显示绿色，夜间显示黄色，紧急时红色闪烁2.工作原理：-白天：Day信号高电平，触发绿色LED；其他LED关闭。-夜间：Night信号高电平，触发黄色LED；其他LED关闭。-紧急：Emergency信号高电平，触发红色LED以50Hz频率闪烁。3.功耗优化：-使用低功耗CMOS逻辑门；-关闭非必要模块的电源；-采用分时供电策略。答案2（电路设计与分析）1.传感器选择：-选择NTC热敏电阻，其阻值随温度变化，可通过运算放大器转换为电压信号。2.ADC设计：-参考电压：3.3V；-采样保持时间：1μs；-8位ADC输出对应0℃~50℃的电压范围。3.分辨率计算：-分辨率=(50-(-10))/256=0.23℃；-校准方法：使用标准温度计对比，调整参考电压。答案3（电路设计与分析）1.原理图：-差分放大器：增益1000倍；-滤波器：带通滤波器（0.05Hz~100Hz）。2.滤波器设计：-使用二阶有源滤波器，截止频率设为100Hz；-使用RC网络实现低通和高通滤波。3.噪声降低方法：-使用差分放大器抑制共模噪声；-加屏蔽层减少干扰。答案4（电路设计与分析）1.原理图：-LC振荡器：载波频率100MHz；-变容二极管：调制信号控制电容变化。2.变容二极管作用：-调制信号电压变化，改变LC振荡器的谐振频率，实现FM。3.调制灵敏度提高方法：-增加变容二极管的结电容范围；-优化LC谐振电路的Q值。答案5（电路设计与分析）1.原理图：-晶体管：共射放大电路；-匹配网络：50Ω输入输出阻抗。2.匹配网络设计：-使用LC谐振电路实现阻抗匹配；-计算反射系数，确保最大功率传输。3.线性度改善方法：-使用线性化技术（如前馈）；-选择低噪声晶体管。答案6（嵌入式系统设计）1.硬件连接图：-STM32：主控芯片；-指纹传感器：接口为I2C；-LCD：SPI接口。2.初始化代码（伪代码）：cI2C_Init();while(!Fingerprint_ReadID()){//重试}3.时间同步机制：-使用NTP协议同步时间；-数据存储在SD卡中。答案7（嵌入式系统设计）1.硬件连接图：-ESP32：主控芯片；-WiFi模块：内置；-继电器：控制灯光。2.WiFi连接代码（伪代码）：cWiFi_Connect("SSID","PASSWORD");3.远程控制方案：-通过MQTT协议与手机APP通信；-设置定时节能模式。答案8（嵌入式系统设计）1.硬件连接图：-Arduino：主控芯片；-超声波传感器：Trig和Echo引脚；-电机驱动：L298N模块。2.测距代码（伪代码）：cdigitalWrite(Trig,LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(Trig,HIGH);delayMicroseconds(10);digitalWrite(Trig,LOW);intduration=pulseIn(Echo,HIGH);3.避障算法：-距离小于50cm时，停止前进并转向；-使用PID控制调整方向。答案9（嵌入式系统设计）1.硬件连接图：-RaspberryPi：主控芯片；-传感器：DHT11（湿度、温度）；-WiFi模块：RaspberryPi内置。2.数据采集代码（伪代码）：chumidity,temperature=DHT11_Read();3.异常报警机制：-设置阈值，超限时发送MQTT消息；-通过邮件或短信通知用户。答案10（射频与微波技术）1.原理图：-八木天线：增益15dBi；-功分器：1:4分配。2.工作原理：-八木天线通过引向器和反射器增强方向性；-功分器将信号均匀分配到多个天线单元。3.覆盖范围改善方法：-增加天线高度；-使用中继站扩展覆盖。答案11（射频与微波技术）1.原理图：-相控阵天线：16单元；-低噪声放大器：增益10dB。2.工作原理：-通过调整各单元相位实现波束扫描；-低噪声放大器提高信号接收