2025年电子信息工程考试试卷及答案

2025年电子信息工程考试试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.已知某数字信号的最高频率为5kHz，根据奈奎斯特采样定理，最小采样频率应为（）。A.5kHzB.10kHzC.15kHzD.20kHz2.以下哪种调制方式属于线性调制？（）A.AMB.FMC.PMD.FSK3.某RC低通滤波器的截止频率为1kHz，若将电容值增大为原来的2倍，新的截止频率为（）。A.500HzB.1kHzC.2kHzD.4kHz4.STM32F407单片机的NVIC（嵌套向量中断控制器）最多支持（）个可屏蔽中断通道。A.60B.82C.96D.1025.以下关于嵌入式实时操作系统（RTOS）的描述中，错误的是（）。A.任务调度基于优先级或时间片B.必须满足严格的时序约束C.所有任务均为抢占式调度D.支持任务间同步与通信6.数字滤波器设计中，若要求相位严格线性，应优先选择（）。A.FIR滤波器B.IIR滤波器C.巴特沃斯滤波器D.切比雪夫滤波器7.5GNR（新空口）中，Sub-6GHz频段的最大带宽为（）。A.100MHzB.400MHzC.800MHzD.1GHz8.某8位ADC的参考电压为3.3V，其最小量化单位（分辨率）为（）。A.12.89mVB.25.78mVC.51.56mVD.103.12mV9.以下哪种总线协议支持多主设备仲裁？（）A.UARTB.SPIC.I2CD.CAN10.FPGA设计中，使用Verilog实现一个4位计数器，若要求计数频率为100MHz，系统时钟频率至少应为（）。A.100MHzB.200MHzC.400MHzD.800MHz二、填空题（每空1分，共20分）1.模拟信号数字化的三个基本步骤是______、______和编码。2.香农公式C=B·log₂(1+S/N)中，C表示______，B表示______。3.数字滤波器按单位冲激响应特性分为______和______两类。4.STM32单片机的通用定时器（TIMx）支持______、______和PWM输出等功能。5.FIFO（先入先出队列）的主要作用是解决______和______之间的速率匹配问题。6.PCB设计中，为减少电磁干扰，高频信号应走______线，强电与弱电信号需______。7.差分信号传输的主要优点是______和______。8.DSP（数字信号处理器）的哈佛结构指的是______和______分开寻址。9.I2C总线的7位地址模式下，最多可挂载______个从设备（保留地址除外）。10.OFDM（正交频分复用）技术中，子载波之间的正交性通过______保证。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述D/A转换器（DAC）的主要技术指标及其含义。2.画出ASK（幅移键控）调制与解调的原理框图，并说明其工作过程。3.锁相环（PLL）由哪几部分组成？各部分的作用是什么？4.STM32单片机的时钟树有何作用？列举其典型时钟源。5.PCB布局时，需遵循哪些基本原则以提高电路可靠性？四、分析计算题（每题10分，共30分）1.某RC低通滤波器电路如图1所示（R=1kΩ，C=0.1μF），输入信号为u_in(t)=2sin(2π×1000t)+1sin(2π×5000t)V。（1）计算该滤波器的截止频率f_c；（2）求输出信号u_out(t)的表达式（保留两位小数）。2.已知调制信号m(t)=0.5cos(2π×1000t)，载波信号c(t)=10cos(2π×10⁶t)，采用AM调制（调幅系数ma=0.5）。（1）写出AM已调信号的表达式；（2）计算已调信号的带宽、载波功率、边带功率及总功率。3.某8位逐次逼近型ADC的参考电压V_ref=3.3V，输入模拟电压范围为0~3.3V。（1）计算该ADC的分辨率Δ；（2）若输入电压u_in=2.1V，求其对应的数字输出码（二进制表示）；（3）计算此时的量化误差。五、综合设计题（20分）设计一个基于STM32F407单片机的温湿度监测系统，要求实时采集DHT11传感器的温湿度数据，通过LCD1602显示，并通过UART串口将数据发送至上位机。需完成以下内容：（1）硬件电路设计：画出关键模块的连接示意图（包括单片机、传感器、显示模块、串口模块），标注主要引脚；（2）软件流程设计：用流程图描述主程序、传感器数据采集子程序、显示子程序和串口发送子程序的逻辑；（3）关键代码片段：给出DHT11数据读取函数和UART发送函数的伪代码实现。答案一、单项选择题1.B2.A3.A4.B5.C6.A7.A8.A9.D10.B二、填空题1.采样、量化2.信道容量、信道带宽3.FIR滤波器、IIR滤波器4.定时计数、输入捕获5.数据发送端、接收端6.短直、隔离7.抗共模干扰、抑制电磁辐射8.程序存储器、数据存储器9.12710.循环前缀（CP）三、简答题1.DAC的主要技术指标包括：（1）分辨率：输出最小电压变化量，由位数决定（如n位分辨率为V_ref/2ⁿ）；（2）转换精度：实际输出与理想值的最大偏差，包括线性误差、温度漂移等；（3）转换速度：完成一次转换的时间，常用建立时间表示；（4）满量程误差：输出达到满刻度时的实际值与理论值的偏差；（5）温度系数：环境温度变化引起的输出误差变化率。2.ASK调制解调原理框图：调制部分：调制信号与载波通过乘法器相乘，输出ASK已调信号；解调部分：已调信号经带通滤波器滤波后，通过包络检波器提取包络，再经低通滤波器恢复原始调制信号。3.锁相环由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）组成：-鉴相器：比较输入信号与VCO输出信号的相位差，输出误差电压；-环路滤波器：滤除误差电压中的高频成分，平滑控制电压；-压控振荡器：根据控制电压调整输出信号频率，使其相位跟踪输入信号。4.STM32时钟树的作用是为不同外设提供所需的时钟频率，通过分频、倍频实现灵活配置。典型时钟源包括：-内部高速时钟（HSI，16MHz）；-外部高速时钟（HSE，4-26MHz晶振）；-内部低速时钟（LSI，32kHz）；-外部低速时钟（LSE，32.768kHz晶振）；-PLL（锁相环）倍频后的时钟（如HSE经PLL倍频至168MHz系统时钟）。5.PCB布局基本原则：（1）功能分区：将数字电路、模拟电路、电源电路分开布局；（2）信号流向：按信号处理顺序排列元件，减少交叉干扰；（3）去耦电容：靠近IC电源引脚放置，抑制电源噪声；（4）高频元件：尽量靠近，减少引线电感；（5）接地设计：单点接地（小信号）或多点接地（高频），避免地环路；（6）散热设计：功率器件靠近边缘或添加散热片。四、分析计算题1.（1）截止频率f_c=1/(2πRC)=1/(2π×1kΩ×0.1μF)=1591.55Hz≈1592Hz；（2）输入信号包含1000Hz和5000Hz分量：-1000Hz＜f_c，衰减系数A1=1/√(1+(f/f_c)²)=1/√(1+(1000/1592)²)=0.8；输出分量：2×0.8sin(2π×1000t)=1.6sin(2π×1000t)V；-5000Hz＞f_c，衰减系数A2=1/√(1+(5000/1592)²)=0.3；输出分量：1×0.3sin(2π×5000t)=0.3sin(2π×5000t)V；总输出：u_out(t)=1.6sin(2π×1000t)+0.3sin(2π×5000t)V。2.（1）AM已调信号表达式：s(t)=10(1+0.5×0.5cos(2π×1000t))cos(2π×10⁶t)=10cos(2π×10⁶t)+2.5cos(2π×(10⁶+1000)t)+2.5cos(2π×(10⁶-1000)t)；（2）带宽B=2×1000Hz=2kHz；载波功率P_c=(10²)/2=50W；边带功率P_sb=2×(2.5²)/2=6.25W（上下边带各3.125W）；总功率P_total=50+6.25=56.25W。3.（1）分辨率Δ=3.3V/2⁸=3.3/256≈0.01289V=12.89mV；（2）数字码D=⌊u_in/Δ⌋=⌊2.1/0.01289⌋=163（十进制），转换为二进制为10100011；（3）量化误差=u_in-D×Δ=2.1-163×0.01289≈2.1-2.091≈0.009V（或9mV）。五、综合设计题（1）硬件连接示意图：-STM32F407：PA0（DHT11数据引脚）、PB0-PB7（LCD1602数据总线）、PB12（LCD1602RS）、PB13（LCD1602R/W）、PB14（LCD1602E）、USART1_TX（PA9）、USART1_RX（PA10）；-DHT11：VCC（3.3V）、GND、DATA（接PA0）；-LCD1602：VCC（5V）、GND、V0（接10kΩ电位器）、RS（PB12）、R/W（PB13）、E（PB14）、D0-D7（PB0-PB7）；-UART模块：TXD（接PA9）、RXD（接PA10）、VCC（3.3V）、GND。（2）软件流程图：主程序：初始化时钟、GPIO、USART、LCD、DHT11→进入循环→调用DHT11采集子程序→调用LCD显示子程序→调用USART发送子程序→延时1秒→循环。DHT11采集子程序：发送启动信号→等待响应→读取40位数据（8位湿度整数+8位湿度小数+8位温度整数+8位温度小数+8位校验和）→校验数据→存储温湿度值。LCD显示子程序：清屏→显示湿度（格式：“H:XX.X%”）→换行→显示温度（格式：“T:XX.X℃”）。USART发送子程序：将温湿度数据打包为字符串（如“Humidity:25.3%,Temperature:28.5℃”）→通过USART1逐字节发送。（3）关键代码片段（伪代码）：```c//DHT11数据读取函数uint8_tDHT11_ReadData(floathumidity,floattemperature){uint8_tdata[5]={0};//启动信号GPIO_SetMode(PA0,OUTPUT);GPIO_Write(PA0,LOW);delay_ms(20);GPIO_Write(PA0,HIGH);delay_us(40);//等待响应GPIO_SetMode(PA0,INPUT);if(GPIO_Read(PA0)==HIGH)return1;//无响应delay_us(80);if(GPIO_Read(PA0)==LOW)return1;//响应超时delay_us(80);//读取40位数据for(inti=0;i<40;i++){while(GPIO_Read(PA0)==LOW);//等待高电平delay_us(30);data[i/8]<<=1;if(GPIO_Read(PA0)==HIGH)data[i/8]|=1;while(GPIO_Read(PA0)==HIGH);//等待低电平}//校验if(data[0]+data[1]+data[2]+data[3]!=data[4])return1;humidity=data[0]+d