09年电子设计竞赛笔试试题.doc

1、1 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 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 A B C F2.

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。 S 0 S 2S 1 S 31 / 01 / 01 / 01 / 10 / 00 / 00 / 00 / 0X / Z图 1 2 3. （ 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。 ABCD

3、 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 其它 Y1Y2Y3Y4 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 0000 图 2 信号序列波形 3 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

4、 输出 LT RBI D C B A a b c d E f g 0 H H 0 0 0 0 H 1 1 1 1 1 1 0 1 H x 0 0 0 1 H 0 1 1 0 0 0 0 2 H x 0 0 1 0 H 1 1 0 1 1 0 1 3 H x 0 0 1 1 H 1 1 1 1 0 0 1 4 H x 0 1 0 0 H 0 1 1 0 0 1 1 5 H x 0 1 0 1 H 1 0 1 1 0 1 1 6 H x 0 1 1 0 H 0 0 1 1 1 1 1 7 H x 0 1 1 1 H 1 1 1 0 0 0 0 8 H x 1 0 0 0 H 1 1 1 1 1 1

5、 1 9 H x 1 0 0 1 H 1 1 1 0 0 1 1 10 H x 1 0 1 0 H 0 0 0 1 1 0 1 11 H x 1 0 1 1 H 0 0 1 1 0 0 1 12 H x 1 1 0 0 H 0 1 0 0 0 1 1 13 H x 1 1 0 1 H 1 0 0 1 0 1 1 14 H x 1 1 1 0 H 0 0 0 1 1 1 1 15 H x 1 1 1 1 H 0 0 0 0 0 0 0 4 Part 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

6、。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

7、的设计。 请设计虚线框内部分电路120 W 24 V电热丝电子 开关锯齿波或三角波发生器24 VPW M温度传感器抗混叠滤波10 mV / K单片机控制系统Vc电压比较放大变换DACADC单片机Vs温度控制温度采样键盘显示报警第 1 题第 2 题第 3 题图 3 5. （ 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

8、 调 理后输出 02.00V， 请画出详细电路图。 5 （ 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。 6 7. （ 6 分） 设计 功率控制部分电路，产生 PWM 信号，并

9、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。 7 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

10、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 ； 8 （ 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 。 9 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

11、，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。 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） ； 单片机最小系统 U2 增益可 控放大 RL 输入 U1 ADC 存储器 CPU 平滑滤波 DAC 输出 U3 滤波 10 （ 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 ；