1、1三角波信号参数分析仪（A 题）一、设计任务（1）设计三角波测量电路，能够完成三角波幅度、频率、斜率的测量； （2）设计显示电路，能够完成波形和测量数据的显示；（3）能够测量由外部信号发生器产生的任意周期波形。（4）设计占空比可调(即图 2 中 AO/AB 可调)的三角波发生器，作为三角波测量仪的信号输入；系统框图如下图所示。图 1. 设计示意图二、基本要求在周期信号频率范围为 1KHz300KHz ，占空比变化范围为2080，幅度变化范围为 0.5V4V 的情况下，能完成以下参数测试（1）三角波幅度测试：要求测试电路完成三角波幅度的测量并显示出测量结果。测量误差不大于 10%；（2）三角波频
2、率测试:要求测试电路完成三角波频率的测量并显示出测量结果。测量误差不大于 10%；（3）三角波斜率测试:要求测试电路完成三角波斜率的测量 (即图 2 中CO/AO)并显示出测量结果。测量误差不大于 10%。（4）方波频率和幅度测试：要求测试电路完成方波幅度和频率的测量并显示出测量结果。测量误差不大于 10%2图 2.三角波示意图三、发挥部分（1）将三角波测量电路的频率测量误差减小到不大于 5%；（2）将三角波测量电路的斜率测量误差减小到不大于 5%；（3）将三角波测量电路的幅度测量误差减小到不大于 5%；（4）将测量电路的方波幅度和频率测量误差减小到不大于 5%；（5）自行设计三角波发生器电路
3、。要求频率、占空比、幅度连续可调，波形无明显失真。变化范围要求如下：频率范围 1KHz300KHz ；占空比范围(即图 D2.2 中 AO/OB) 2080；幅度范围(即图 2 中 OC)0.5V 到 4V。并能与三角波测量电路连接后测量参数。（6）其他。四、设计说明三角波测量电路与三角波发生电路的连接只允许存在信号线与地线，不允许在两个模块之间存在其他连线。3X-Y 信号产生与图形显示（B 题）一、设计任务 设计制作一个 X-Y 信号产生与图形显示装置，示意图如图 1 所示。图中示波器工作在 X-Y 方式；外加正弦信号的频率为 1MHz 左右，电压峰峰值为2V。外加正 弦 信号源移相电路组2
4、 分频 电路Y 轴信号X 轴信号示波器XYAB图 1 电路示意图二、基本要求（1） 设计并制作一组移相分别为 0、45、90、180的移相电路，完成对外加正弦信号的移相，作为 Y 轴信号。要求移相电路的增益为 1，增益误差不大于 5%，移相误差不大于 5。（2） 直接使用外加信号作为 X 轴信号（见图 1 的 A 信号） ，示波器显示的 X-Y 图形正确。（3） 设计并制作一个 2 分频电路，完成对外加正弦信号的 2 分频，作为X 轴信号（见图 1 的 B 信号） 。要求分频输出为正弦信号，电压峰峰值为 2V，波形无明显失真；示波器显示的 X-Y 图形正确。（4） 设计并制作一个单位增益的程控
5、移相电路，要求移相范围为 045；移相的步进不大于 15，移相误差不大于 5，增益误差不大于5%。相移值可以通过 MSP430 进行设置。三、发挥部分（5） 利用要求（1）中的移相电路组和要求（4）中的程控移相电路，组合成一个移相范围为 0180的移相电路，相移值可以通过 MSP430进行设置，移相的步进不大于 15，移相误差不大于 5，并能结合A 和 B 两种 X 轴信号，在示波器上显示对应的 X-Y 图形，要求 X-Y图形显示正确。（6） 能在 MSP430 的控制下完成 0180的自动循环移相，并能结合 A和 B 两种 X 轴信号，在示波器上动态地显示 X-Y 图形。要求 X-Y 图4形
6、显示正确，循环移相周期大约为 15 秒。（7） 其他。五、说明 （1）题目要求（1）中的 0、45、90、180四个移相电路是独立的，它们可以单独使用，也可以串联使用。（2）题目要求（4）中的程控移相电路可采用变容二极管。若采用变容二极管方案，可通过 DAC 产生的电压来改变其电容值，实现程控移相。（3）题目要求（5）中的 0180程控移相可采用如下方案：045的移相可以直接由要求（4）中的程控移相电路产生；4590的移相可由要求（1）中的 45移相电路与要求（4）中的程控移相电路串联产生 ；135180的移相可由要求（1）中的 45移相电路、90移相电路与要求（4）中的程控移相电路串联产生。
7、（4）题目要求（1）中移相电路组和要求（4）中的程控移相电路，都需要提供测试端口。（5）本题目的 X-Y 图形就是李沙育（Lissajous）图形的多种扩展。比如，假设 X 轴信号和 Y 轴信号分别为 0.5MHz 和 1MHz 的正弦信号，信号电压峰峰值相等，在起始时刻相位相同，对应的 X-Y 图形，也就是 Lissajous 图形，如图 2 所示。-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8A=1 B=1.0 wo=1 w1=2.0 theta=0弦弦弦弦VS弦弦弦图 2 X-Y 图形举例5可
8、控白光 LED 照明灯(C 题)一、设计任务设计并制作一个高效可控白光 LED 照明灯及检测装置，采用 5V 单电源供电，建议用 TI 的 TPS61062 芯片驱动 45 只白光 LED 进行照明。二、基本要求1、LED 照明部分要求(1) 能对输出到 LED 上的功率进行测量和显示，测量误差小于 1%。(2) 能对输出到 LED 上的电流进行预置和控制，预置和控制值范围：0.1-20mA，按照最小 0.1Ma 的步进递增。(3) 在输出到 LED 上的电流为 10mA 时该电源转换驱动装置的效率大于 75%。2、照明检测部分的要求(1) 用光敏器件制作一个照度测试仪，其分辨率不低于二进制
9、10 位。(2) 照度仪可以将检测到的照度显示，对其单位 (勒克斯)和线性度不作要求。三、发挥部分(1) 将照度仪放在离 LED 灯 15cm 处，使其能同时接受自然光和 LED灯的照射，仪器能对照射到光敏器件上的照度进行控制和显示。(2) 能对照射到光敏器件上的照度进行预置和控制，预置成某一特定值后，环境的改变对照射到光敏器件上的照度不发生明显影响。(3) 对照度仪的显示进行标定，与实际照度的误差小于 5%。(4) 整机的工作效率不小于 75%。(5) 其他。6城市交道口交通灯控制系统(D 题)一、设计任务设计并制作一个城市交道口交通灯控制糸统二、基本要求(1) 在 1 平方米左右木板上制作
10、交道口模型，装上交通灯。交道口模型如图所示。(2) 交通灯控制规则如下：1）每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。自行车与汽车共用左拐、右拐和直行灯。2）共有四种通行方式： 车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为1 分钟，各路右拐比直行滞后 10 秒钟开放。7 南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为 1 分钟。 东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向通行时间为 1分钟，各路右拐比直行滞后 10 秒钟开放。 东西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行时间为 1 分钟。3）在通行结束前 10 秒钟，绿灯闪烁直至结束。(3)不必自制电源。三、 发挥部分（1）有倒计时时间显示。（2）若交道口出现紧急情况，交警可将糸统设置成手动：全路口车辆禁行、行人通行。紧急情况结束后再转成自动状态。（3）当有 119、120 等特种车辆通过时，糸统自动转为特种车放行，其它车辆禁止状态。特种车辆通过 15 秒钟后，糸统自动恢复，用模型车演示。（4）其它，如闯红灯检测功能。
