电子系统设计题目.docx

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电子系统设计题目

复习

1..LED数码管段码和位码的关系。

共阴极和共阳极如何判别？

段码指的字形码，就是数码管上显示的字形。

位码指的多个数码管显示的时候，让数码管显示设定的对应的公共端的值，选择对应的数码管点亮。

这个就是位码，即位置码。

LED数码有共阳和共阴两种，把些LED发光二极管的正极接到一块（一般拼成一个8字加一个小数点）而作为一个引脚，就叫共阳的，相反的，就叫共阴的，那么应用时这个脚就分别的接VCC和GND。

　　找公共共阴和公共共阳首先，我们找个电源（3到5伏）和1个1K（几百的也欧的也行）的电阻，　VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很多，但总有一个LED会发光的找到一个就够了，，然后用GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阴的了。

相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阳的了。

2.TM4C123G单片机的简介（内核、位宽等）

内核：

dARMCortex-M4FMCUs位宽：

32位

ARMCortex-M4Fcoreupto80MHz

Power:

•Activepoweraslowas

375µA/MHz

•Low-powermodesdownto

1.6µA

Integration:

•Upto40PWMoutputs,

2QEIs

•Upto24timers

•12-bitADCsupto1MSPS

•Upto20serialportsUART,

I2

C,SPI/SSI

•CANA/B,USB2.0OTG/H/D

3.USB2.0总线和RS-232，RS-485总线的速率，传输距离

RS-232总线的速率一般小于20kbps，传输距离一般小于15m，协议理论传输距离是10米

RS-485总线的速率最高为10Mbps，传输距离最大约为1219m，协议理论传输距离是1000米

USB2.0总线的速率USB2.0HighSpeed（高速版）：

理论速度是480Mbp， 

USB2.0FullSpeed（全速版）：

理论速度是12Mbps，根据USB2.0规范，USB信号在不经过放大的情况下，最远的传输距离是五米

4.开关电源拓扑结构中,Buck型和Boost型的原理和区别

Buck型开关电源将输入电压Vin变换成0≤vo≤Vin的稳定输出电压Vo，所以又称降压开关电源。

图1是Buck开关电源的主电路图，其中，Vin为输入电源，通常为电池或电池组；Mp是主开关管，因其源端接电源Vin，适宜选用低电平导通的PMOS管；二极管D是辅助开关管，也称为整流管，一般使用具有较低正向导

通电压的肖特基二极管；是M的栅极控制信号，由控制电路提供；R表示负载电阻。

在一个开关周期中，首先，在控制电路作用下，Mp导通，x点高电位，二极管因受反向偏压而截止，电流由电池流经Mp、电感L到电容c和负载。

电感电流持续上升，电感储能在增加，能量由电池传送到电感并存储在电感中；第二阶段，控制电路使Mp截止，切断电池和电感元件的连接，于是电感产生感生电动势使电流维持原来的流向，迫使X点电位降至比地电位还低一个二极管的正向导通压降，二极管D导通，为电感电流提供通路，电流由电感L流向电容c和负载，电感电流随时间下降，能量由电感流向负载。

经电感L、电容C滤波，在负载R上可得到脉动很小的直流电压Vo。

BOOST型

当晶体管导通时，二极管截至（t=0-DTs），输入电压Vs向能量传递电感L充磁，负载电压Vo靠滤波电容C维持；

当晶体管截止时，二极管导通（t=DTs-Ts），电感把前一阶段贮存的能量全部释放给负载和电容。

晶体管导通的时间越长，即D越大，负载获得的能量越多，输出电压越高。

区别：

Buck电路——降压，其输出平均电压U0小于输入电压Ui，极性相同。

Boost电路——升压，其输出平均电压U0大于输入电压Ui，极性相同。

5.直流电机H桥驱动器

6.三极管的放大、饱和、截止状态特性

7.集成运放的基本特性、积分电路

特点：

1、开环电压放大倍数A→∞

2、差模输入电阻Rid→∞

3、输出电阻Ro=0

4、频带无限宽

5、输入失调电压U（Io）=0

6、输入失调电流I（Io）=0

7、共模抑制比K（CMR）→∞

8、干扰和噪声都不存在

积分电路：

结论：

输出电压与输入电压的积分成正比。

8.数字万用表、示波器的使用

9.51单片机复位电路设计

51单片机高电平复位。

以当前使用较多的AT89系列单片机来说，，在复位脚加高电平2个机器周期（即24个振荡周期）可使单片机复位。

复位后，主要特征是各IO口呈现高电平，程序计数器从零开始执行程序。

复位方式有两种。

1. 手动复位：

按钮按下，复位脚得到VCC的高电平，单片机复位，按钮松开后，单片机开始工作。

2. 上电复位：

上电后，电容电压不能突变，VCC通过复位电容（10μF电解）给单片机复位脚施加高电平5V，同时，通过10KΩ电阻向电容器反向充电，使复位脚电压逐渐降低。

经一定时间后（约10毫秒）复位脚变为0V，单片机开始工作。

10.二极管、可控硅的特性，光电耦合器的特性

二极管最重要的特性就是单向导电性，在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。

可控硅只有导通和开关两种状态，所以具有开关特性，这种特性需要一定条件才能转化。

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件，以光为媒介传输电信号。

它对输入、输出电信号有良好的隔离作用具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

11.用D触发器如何实现数字计数器

对N个D触发器组成的级联结构的最后输出Q或者Q非的高电平（计1）或者低电平（计0）进行计数，即可以实现计数器的功能。

触发器具有0和1两种状态，因此用一个触发器就可以表示一位二进制数。

如果把n个触发器串起来，就可以表示n位二进制数。

例：

对于十进制计数器，它的10个数码要求有10个状态，要用4位二进制数来构成。

下图是由D触发器组成的4位异步二进制加法计数器。

12.单片机C语言编程，unsignedchar和int等定义的区别

Int，默认为有符号整型signedint，长度2字节，取值范围-32768~+32767

无符号整型unsignedint，长度2字节，取值范围0~65535

MCS-51系列单片机将int整型变量的高位字节存放在低地址字节中，低位字节存放在高地址字节中。

Char默认为有符号字符型signedchar，长度1字节，取值范围-128~+127

无符号字符型unsignedchar，长度1字节，取值范围0~255。

可存放无符号数，也可存放西文字符，一个西文字符占1字节，在计算机内部用ASCII码存放。

MCS-51系列单片机都是8位CPU，用8位类型运算（如char和unsignedchar）比用int或long类型更有效。

MCS-51系列单片机不明确支持带符号数运算，有可能的话尽量用unsigned类型，最好不使用实型数据，可以减少代码，加快速度。

13.电子系统设计中，未用的输入输出引脚应如何处理

未用的输入引脚不能悬空不接,而应将它们上拉活下拉为固定的电平

关键的控制输入引脚,如Ready、Hold等,应固定接为适当的状态,Ready引脚应固定接为有效状态,Hold引脚应固定接为无效状态

14.PWM的原理

15.电源电路设计时PCB电路设计的注意事项

一．合理的元件布局

1，放置顺序：

 先放置与结构有关的固定位置的元器件，再放置线路上的特殊元件和大的元器件

2，注意散热：

对于大功率电路，应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置，便于热量散发，不要集中在一个地方，也不要高电容太近以免使电解液过早老化

2．合理的布线

高频数字电路走线细一些、短一些好，

走线拐角尽可能大于９０度，杜绝９０度以下的拐角，也尽量少用９０度拐角

走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的ＰＣＢ

尽量少用过孔、跳线

3．检查核对网络

4．使用仿真功能

16.开关电源的工作原理、开关电源和线性稳压电源的区别和特点（课件要理解掌握）

开关电源的工作原理是:

（课件是图，看不出是什么，这是XX的文字）

　　1.交流电源输入经整流滤波成直流;

　　2.通过高频PWM（脉冲宽度调制）信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;

　　3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;

4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.

线性稳压电路的缺点:

n调整管管耗大

n电源效率低（30%～60%）

o开关稳压电路的优点：

n效率高（80%以上）、稳压范围宽、对电网要求不高

、体积小、重量轻

o开关稳压电路的缺点：

n输出电压含较大纹波、对电子设备干扰较大、电路复杂

1、开关电源是直流电转变为高频脉冲电流，将电能储存到电感、电容元件中，利用电感、电容的特性将电能按预定的要求释放出来来改变输出电压或电流的；线性电源没有高频脉冲和储存元件，它利用元器件线性特性在负载变化时瞬间反馈控制输入达到稳定电压和电流的。

2、开关电源可以降压，也可以升压；线性电源只能降压。

3、开关电源效率高；线性电源效率低。

4、线性电源控制速度快，波纹小；开关电源波纹大。

备注（这几条是XX总结的，前面优缺点课件的）

17.热电阻、热电偶和集成温度传感器

热电偶:

将温度转换成电势变化，利用热电效应

将不同材料的导体组成一个回路，如果两个节点温度不同，则回路

中将产生一定的电流（电势）。

其大小与材料及结点温度有关。

热电阻：

将温度转换成电阻变化

金属导体电阻：

Rt＝R0（1＋α（t-t0））

Rt:

t摄氏度的电阻R0：

0度的电阻α：

热电阻的温度系数

集成温度传感器

集成温度传感器：

将温度敏感元件和放大、运算和补偿等电路采用微电子技术和集成工艺集成在一片芯片上，从而构成测量、放大、电源供电于一体的高性能的测温传感器。

设计原理：

利用半导体PN结的电流电压与温度有关的特性。

优点：

输出线性好、测量精度高，传感器电路、信号处理电路等都与温度传感部分集成在一起，因而封装后的组成体积非常小，使用方便，价格便宜，故在测温技术中越来越得到广泛应用。

（分为模拟型集成温度传感器和数字型集成温度传感器。

）

18.LED数码管显示电路（C51单片机的电路和程序，51单片机连接一个1位数码管，和一个按键，按键每按下一次，数码管累加1）

19.直流电机驱动器（课件上的H桥驱动原理要理解掌握）

数字万用表的使用与操作

2.1电阻的测量

（1）测量步骤

●首先红表笔插入VΩ孔黑表笔插入COM孔

●量程旋钮打到“Ω”量程档适当位置

●分别用红黑表笔接到电阻两端金属部分

●读出显示屏上显示的数据

2.2直流电压的测量

（1）测量步骤

●红表笔插入VΩ孔

●黑表笔插入COM孔

●量程旋钮打到V-或V~适当位置

●读出显示屏上显示的数据

（2）注意

●把旋钮选到比估计值大的量程档（注意：

直流档是V-,交流档是V~）接着把表笔接电源或电池两端；保持接触稳定。

数值可以直接从显示屏上读取

●若显示为“1.”，则表明量程太小，那么就要加大量程后再测量。

●

图2测电压

若在数值左边出现“-”，则表明表笔极性与实际电源极性相反，此时红表笔接的是负极。

2.2交流电压的测量

（1）测量步骤

●红表笔插入VΩ孔

●黑表笔插入COM孔

●量程旋钮打到V-或V~适当位置

●读出显示屏上显示的数据

（2）注意

●表笔插孔与直流电压的测量一样，不过应该将旋钮打到交流档“V～”处所需的量程即可。

●交流电压无正负之分，测量方法跟前面相同。

●

无论测交流还是直流电压，都要注意人身安全，不要随便用手触摸表笔的金属部分。

2.2直流电流的测量

（1）测量步骤

●断开电路

●黑表笔插入com端口，红表笔插入mA或者20A端口

●功能旋转开关打至A~（交流）或A-（直流），并选择合适的量程

●断开被测线路，将数字万用表串联入被测线路中，被测线路中电流从一端流入红表笔，经万用表黑表笔流出，再流入被测线路中

●接通电路

●

读出LCD显示屏数字

（2）注意

●估计电路中电流的大小。

若测量大于200mA的电流，则要将红表笔插入“10A”插孔并将旋钮打到直流“10A”档；若测量小于200mA的电流，则将红表笔插入“200mA”插孔，将旋钮打到直流200mA以内的合适量程。

●将万用表串进电路中，保持稳定，即可读数。

若显示为“1.”，那么就要加大量程；如果在数值左边出现“-”，则表明电流从黑表笔流进万用表。

部分。

●其余与交流注意事项大致相同。

2.2交流电流的测量

（1）测量步骤

●断开电路

●黑表笔插入com端口，红表笔插入mA或者20A端口

●功能旋转开关打至A~（交流）或A-（直流），并选择合适的量程

●断开被测线路，将数字万用表串联入被测线路中，被测线路中电流从一端流入红表笔，经万用表黑表笔流出，再流入被测线路中

●接通电路

●读出LCD显示屏数字

（2）注意

●

图5测交流电压

测量方法与直流相同，不过档位应该打到交流档位

●电流测量完毕后应将红笔插回“VΩ”孔，若忘记这一步而直接测电压，哈哈！

你的表或电源会在“一缕青烟中上云霄”－－报废！

●如果使用前不知道被测电流范围，将功能开关置于最大量程并逐渐下降.

●如果显示器只显示“1”，表示过量程，功能开关应置于更高量程.

●表示最大输入电流为200mA，过量的电流将烧坏保险丝，应再更换，20A量程无保险丝保护，测量时不能超过15秒.

2.2电容的测量

（1）测量步骤

●将电容两端短接，对电容进行放电，确保数字万用表的安全。

●将功能旋转开关打至电容“F”测量档，并选择合适的量程。

●将电容插入万用表CX插孔。

●读出LCD显示屏上数字。

（2）注意

●测量前电容需要放电，否则容易损坏万用表

●测量后也要放电，避免埋下安全隐患

●

图6测电容

仪器本身已对电容档设置了保护，故在电容测试过程中不用考虑极性及电容充放电等情况

●测量电容时，将电容插入专用的电容测试座中（不要插入表笔插孔COM、V/Ω）

●测量大电容时稳定读数需要一定的时间

●电容的单位换算：

1μF=106pFlμF=103nF

2.2二极管的测量

（1）测量步骤

●红表笔插入VΩ孔黑表笔插入COM孔

●

转盘打在（）档

●判断正负

●红表笔接二极管正黑表笔接二极管负

●读出LCD显示屏上数据

●两表笔换位，若显示屏上为“1”，正常；否则此管被击穿

（2）注意

●

图7测二极管

二极管正负好坏判断。

红表笔插入VΩ孔黑表笔插入COM孔转盘打在（）档然后颠倒表笔再测一次。

测量结果如下：

如果两次测量的结果是：

一次显示“1”字样，另一次显示零点几的数字。

那么此二极管就是一个正常的二极管，假如两次显示都相同的话，那么此二极管已经损坏，LCD上显示的一个数字即是二极管的正向压降：

硅材料为0.6V左右；锗材料为0.2V左右，根据二极管的特性，可以判断此时红表笔接的是二极管的正极，而黑表笔接的是二极管的负极。

2.2三极管的测量

（1）测量步骤

●红表笔插入VΩ孔黑表笔插入COM孔

●

转盘打在（）档

●找出三极管的基极b

●判断三极管的类型（PNP或者NPN）

●转盘打在hFE档

●根据类型插入PNP或NPN插孔测β

●读出显示屏中β值

（2）注意

●

e、b、c管脚的判定：

表笔插位同上；其原理同二极管。

先假定A脚为基极，用黑表笔与该脚相接，红表笔与其他两脚分别接触其他两脚；若两次读数均为0.7V左右，然后再用红笔接A脚，黑笔接触其他两脚，若均显示“1”，则A脚为基极，否则需要重新测量，且此管为PNP管。

●那么集电极和发射极如何判断呢？

我们可以利用“HFE”档来判断：

先将档位打到“HFE”档，可以看到档位旁有一排小插孔，分为PNP和NPN管的测量。

前面已经判断出管型，将基极插入对应管型“b”孔，其余两脚分别插入“c”，“e”孔，此时可以读取数值，即　　　β值；再固定基极，其余两脚对调；比较两次读数，读数较大的管脚位置与表面“c”，“e”相对应。

2.2数字万用表使用注意事项

●如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。

测量完毕，应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。

●满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其它位均消失，这时应选择更高的量程。

●测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。

测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。

●当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。

●禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。

当万用表的电池电量即将耗尽时，液晶显示器左上角电池电量低提示。

会有电池符号显示，此时电量不足，若仍进行测量，测量值会比实际值偏高。