09年电子设计竞赛笔试试题.doc

西 安 电 子 科 技 大 学考试时间180分钟电子设计竞赛选拔试题 总分：题号12345678910分数1. 考试形式：闭卷； 2. 本卷共10题， 满分0分 3. 题目全部答试题卷上班级 学号 姓名 任课教师 Part 1 数字电子技术（25分）1. （3分）设计一个三变量偶校验逻辑电路。当三变量A、B、C输入组合中“1”的个数为偶数时F=1，否则F=0。选用8选1数选器或与非门实现该逻辑电路。要求：（1）列出该电路F（A, B, C）的真值表和表达式（2）画出逻辑电路图2. （5分）已知某序列信号检测器的状态图如图1所示： （1）该电路的输入X为何种序列时，输出Z才为1（设初态为S0）。 （2）试分析该电路是否为最简状态，指出等价状态。 （3）列出最简状态表。图13. （9分）设计一个序列信号产生电路，实现图2中所示的波形Uo，图中CP为输入时钟，Uo的1-7为1110010的固定序列，8-11位为可变序列，其值由CP为1时ABCD的值确定，真值表如下。ABCD0000000100100011010001010110011110001001其它Y1Y2Y3Y400000001001000110100010101100111100010010000 图2 信号序列波形4. （8分）试用D触发器和少量SSI门和74ls48(七段数码管译码器驱动器)，完成一个序列检测电路，该电路对检测到图2中的1110010的固定序列后，将后4个bit代表的16进制数显示在8段共阳极数码管上。74ls48引脚功能表七段译码驱动器功能表十进数或功能输入BI/RBO输出LTRBID C B A abcdEfg0HH0 0 0 0H11111101Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H111001110Hx1 0 1 0H000110111Hx1 0 1 1H001100112Hx1 1 0 0H010001113Hx1 1 0 1H100101114Hx1 1 1 0H000111115Hx1 1 1 1H0000000Part 2 模拟电子技术 （0分） 温度控制器的原理框如图3所示，单片机采集温度信号并与设定值比较，根据一定的算法不断调整输出功率，实现温控。其中模拟部分主要两个主要功能：温度传感器信号的调理（放大、变换、滤波等）以及对加热功率的控制。工作原理如下：首先产生一个锯齿波（或三角波，近似三角波也可以），与控制系统DAC输出控制电压Vc比较，产生PWM（脉宽调制）波形。当控制系统给出的Vc越大时，PWM的占空比（高电平时间）越大，由PWM信号控制一个大功率电子开关，从而控制加热丝电源的通断时间比例，达到改变加热功率的目的。另外加热丝附近装有一只温度传感器，信号调理电路将温度传感器的输出信号变换到ADC的量程范围内，被单片机采样。根据上述信息，按照5，6，7题的详细要求，完成虚线框内各部分模拟电路的设计。 图35. （7分） 信号调理电路设计。（1）已知温度传感器采用LM335，是一种电压输出型温度传感器。其输出电压与温度的关系是10mV/K（即0-300K对应的电压为0-3000mV）。其中K是开尔文（0=273K）。设计信号放大变换电路，使得当温度在0100范围内变化时，传感器信号经放大变换调理后输出02.00V，请画出详细电路图。 （2）已知控制系统每0.1秒采样一次温度，请设计抗混叠滤波电路。（提示：乃奎斯特定理）6. （7分）设计三角波发生器电路，产生三角波（或锯齿波、近似三角波也可）信号，要求如下：（1）三角波峰-峰值5.00V，中心值2.50V，即波形在05.00V之间跳变。（2）三角波频率10kHz左右。提示：张弛振荡器、555定时器等电路中电容C上的电压是近似三角波，进行比例运算与电压平移可以完成题目要求。仅供参考，实现方法不限于此。7. （6分）设计功率控制部分电路，产生PWM信号，并驱动功率开关管，完成对加热器的功率控制。要求如下：（1）用电压比较器将Vc与上题产生的三角波比较，要求当Vc越大时，占空比（高电平时间）越大。（2）设计大功率电子开关电路，按低耗功（发热）原则选择合适类型的器件类型和驱动电路形式，并完成电路设计。Part 3 单片机基础（0分）8. (10分) 单片机基本知识(1) 简述MCS51（89S52）的存储器配置及MCS51是如何进行管理的； (2) 简述MCS51的中断管理功能；(3) 画出MCS51系统总线的构成并简述工作原理。9. （15分）设计用于下阶段动手选拔训练的单片机小系统 （1）画出系统框图，简述系统组成原理及系统支持的功能； （2）设计单片机资源配置及外围数字电路（包括A/D,D/A等模数混合电路），画出各部分电路形式，描述功能；（3）设计A/D前置模拟信号调理电路和D/A后向模拟电路，画出电路形式，描述功能和指标；（4）举例说明如何使用自己设计的单片机小系统完成一个典型的具体任务。Part 4 技能 (30分)10. 设计并制作一个数字化低频信号测量、存储与回放系统，实现对频率小于50Hz-20KHz的正弦信号的测量、存储和回放，其框图如图4。要求通过按键触发，对U2的信号进行采样，存储3秒内信号波形，并通过DAC、平滑滤波电路进行循环重复回放。单片机最小系统增益可控放大滤波平滑滤波ADCDACU2输出U3输入U1存储器CPURL图4（1） 请根据系统的要求，详细设计所需的单片机最小系统，画出16位寻址的单片机的最小系统的框图，并详细计算各元件的最经济指标（比如ADC、DAC的采样速度、精度等）；（2）系统进行采集、回放时，U2/U1可设置为0dB，6dB，12dB，18dB共4档。试用2种方法设计增益可控放大电路，只需叙述其实现方法，并比较两种方法的优缺点；（3）如果U1在频率为50Hz20KHz 、幅度小于2000 mVpp的条件下，电源电压为12V的情况下，请画出第（2）问增益可控放大电路的详细电路图，并详细计算其核心放大器件的主要指标；（4）要求系统能驱动RL=1K的负载，且输出的回放波形质量良好，电压输出精度20%。假设系统中DAC模块输出采样速率为200KHz，输出阻抗为10，请计算如图5所示的平滑滤波器的截止频率和图中R和C的值；图5（5）若单片机只剩余4个可用IO端口，其中一个可设