杭电电子设计总复习

一、数字与系统部分1名词解释UART：通用异步收发器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）RTC：实施时钟（Real-TimeClock）MCU：微控制器（MicrocontrollerUnit）VCO：压控振荡器（voltage-controlledoscillator）WDT：看门狗定时器（WatchdogTimer）FPGA：现场可编程门阵列（Field－ProgrammableGateArray）PLL：锁相环(PhaseLockedLoop)CAN：控制器局域网总线（CONTROLLERAREANETWORK）PWM：脉宽调制（PulseWidthModulation）DDS：直接数字合成（DirectDigitalSynthesizer）LCD：液晶显示器件（LiquidCrystalDisplay）D/A：数模转换器（将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器(简称d/a转换器或dac,digitaltoanalogconverter）2、串行总线RS232总线：通用异步串行通信，两线就可以实现全双工I2C总线：二线串行传输，一般用于板上芯片互联，支持一对总线多个设备（InterIntegratedCircuit）SDA(串行数据线)SCL(串行时钟线)SPI总线：三线同步串行总线，AT25F1024。SPI是英文SerialPeripheralInterface的缩写，中文意思是串行外围设备接口。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（用于单向传输时，也就是半双工方式）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。（1）SDO–主设备数据输出，从设备数据输入（2）SDI–主设备数据输入，从设备数据输出（3）SCLK–时钟信号，由主设备产生（4）CS–从设备使能信号，由主设备控制其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。OneWire总线：单线串行传输OneWire器件：DS18B20DS-18B20数字温度传感器技术性能描述1.1独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。1.2测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。1.3支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温1.4工作电源:3~5V/DC1.5在使用中不需要任何外围元件1.6测量结果以9~12位数字量方式串行传送8引脚封装TO-92封装用途描述51接地接地42数字信号输入输出，一线输出：源极开路33电源可选电源管脚。见寄生功率一节细节方面。电源必须接地，为行动中，寄生虫功率模式。不在本表中所有管脚不须接线。24CXX是I2C器件，容量？AT24C01、AT24C02、AT24C04，容量分别为１Ｋ、2K、4K。可见，XX代表容量的大小。TTL电平转换为RS232电平：MAX232PC串口RS232：TXD发送RXD接收TTL为5V--RS232-12V逻辑1TTL为0V--RS232+12V逻辑0MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。图片引脚介绍：第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。主要特点：1、符合所有的RS-232C技术标准2、只需要单一+5V电源供电3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-4、功耗低，典型供电电流5mA5、内部集成2个RS-232C驱动器6、内部集成两个RS-232C接收器V/F转换器：用测频的方式测量模拟电压施密特触发器：74HC14器件工作温度范围：商业级/民用级：0～70℃工业级：-40～85℃军工级/航空级：-55～+125℃汽车级作温度范围大于工业级，小于军用级PLL：可以实现倍频分频画出锁相倍频电路的原理框图，写出锁相输出频率fo与输入信号频率fi之间的关系各部分的作用PD————产生误差电压LF————产生控制电压CO————产生瞬时输出频率PLL环路在某一因素作用下，利用输入与输出信号的相位差产生误差电压，并滤除其中非线性成分与噪声后的纯净控制信号控制压控振荡器，使朝着缩小固有角频差方向变化，一旦趋向很小常数（称为剩余相位差）时，则锁相环路被锁定了，即现在大部分新设计的微控制器采用RISC架构如何使用WDT来增强MCU的抗干扰能力：喂狗不要加在MCU定时器中断服务程序中！就把喂狗部分分散到其他地方：1、等待查询的循环体内部2、耗时很大的函数体内部3、主程序任务队列中测量转速：霍尔元件、红外（红外反射式光耦、红外发射接收对管）。如何用数字方法来测量两个同频不同相的正弦信号的相位差本设计目的在于测量出任意两相同频率正弦信号之间的相位差，并将测量结果以数字形式显示出来。具体实现方法为：先通过比较电路将两路同频信号分别转换为相应的脉冲信号，然后将其中的一路信号通过反相器取反后与另一路信号相与，得到一等脉宽的脉冲波形，此脉冲波形的脉宽t，即表示两信号的相位差。将原信号对应的任意一路脉冲信号（周期为T）倍频后，作为单片机计数器的计数脉冲，并对相位差脉冲记数，得记数值为W。设倍频电路的倍频系数为A，则记数脉冲周期为T／A，可得到两信号相位差角计算公式如下：Q=360*t/T=360*W*(T/A)/T=360*W/A=W*N其中N＝360／A，N为常数，是相位测量系统的最小精确度。经过单片机系统编程即可实现此简单运算式，并将运算结果Q送LED显示。原理框图如图1所示:Vi1Vi2图1电路原理方框图rofMNf整形整形相位差位宽倍频单片机显示3、等精度频率测量fx=(N/M)×fs已经参数要能够计算画出等精度频率计的原理框图，并简要说明原理说明:门控信号的边沿与fx的上升沿严格对准；Fs越高，相对误差越小；误差几乎与fx无关。DQDFFENQinst2ENQinst3NOTinstCofscnt1cnt2fxNMFs:标准频率Fx:待测信号Cnt1:计数器Cnt2:计数器DFF:D触发器4、DDS（DirectDigitalSynthesis直接数字合成）如何用DDS方法构成任意周期波形信号发生器用累加器按频率要求相对应的相位增量进行累加，再以累加相位值作为地址码，取存放于ROM中的波形数据，经D/A转换、滤波即得所需波形。原理如下图：由图1可见，其主要由标准参考频率源、相位累加器、波形存储器、数／模转换器等部分组成。其中，参考频率源一般是一个高稳定的晶体振荡器，其输出信号用于DDS中各部件同步工作。当频率合成器正常工作时，在标准频率参考源的控制下(频率控制字K决定了其相位增量)，相位累加器则不断地对该相位增量进行线性累加，当相位累加器积满量时就会产生一次溢出，从而完成一个周期性的动作，即合成信号的一个频率周期。累加器的输出地址对波形ROM进行寻址，从而把存储在相位累加器中的抽样值转化成对应的正弦波幅度序列。通过高速D／A变换把数字量变成模拟量，经过低通滤波器进一步平滑并滤掉带外杂散，得到所需的波形。如何用DDS方法控制正弦信号频率如何用DDS方法控制正弦信号相位如何用DDS方法控制正弦信号幅度（数字控制）如何用DDS方法构成正交信号发生器DDS专用芯片：AD9850同步寄存器频率字输入寄存器正弦ROM查找表D/A正弦信号输出clk系统时钟相位累加器NNNM数据线位宽FW为频率字，N为累加器位宽，M为ROM查找表位宽M取N的高M位如果：当频率字FW=1的时候，经过1s，相位累加器的输出从取M位后为1～1023放一个大小为的正弦表格，当ROM表格的输出正好是1Hz的正弦波形的离散值；当ROM表格的输出在1s里面正弦波形循环了2次，正好是2Hz的正弦波形的离散值；当，ROM表格的输出在1s里面正弦波形循环了M次正好是MHz的正弦波形的离散值。正交信号发生器同步寄存器频率字输入寄存器同步寄存器相位字输入正弦ROM查找表D/A正弦信号输出clk系统时钟相位累加器相位调制器NNNMM数据线位宽clkoutffN2FW标准频率clkfoutf输出频率10,24,16224MNMHzHzfclk12~024M21,10,24,16224FWMNMHzHzfclk2,10,24,16224FWMNMHzHzfclkMFWMNMHzHzfclk,10,24,162245、温度控制系统原理框图简要控制程序流程图热电偶：电压差信号360M2PW相位差：二、模电部分1、电阻按材料分可分成以下几类a、碳膜电阻b、金属膜电阻c、绕线电阻d、水泥电阻•在有防火要求的使用场合，不适合使用的电阻？（金属膜电阻）在高频电路中，不适合选用的电阻？（绕线电阻）电解电容寿命：工作温度每降低10°C，电解电容寿命增加一倍。每增加10°C，寿命减少一倍。运算放大器指标中的GBW参数，GBW=Avd•fH，Avd为中频开环差模增益，fH为上限截止频率运算放大器的特点：开环增益无限大的、输入阻抗无限大、输出电阻为零、端口吸入电流为0；CMRR，共模抑制比•此指标表示集成运放对共模信号的抑制能力（共模信号通常是一种干扰信号）。定义20lgAvdCMRRAvcLDO(lowdropoutregulator),低压差线性稳压器集成仪表放大器INA128特点INA128和INA129是低功耗高精度的通用仪表放大器,它们通用的3运放3-opamp设计和体积小巧使其应用范围广泛.反馈电流Current-feedback输入电路即使在高增益条件下(G=100时200kHz)也可提供较宽的带宽.单个外部电阻可实现从1至10000的任一增益选择INA128提供工业标准的增益等式gainequationINA129的增益等式与AD620兼容.INA128/INA129用激光进行修正微调具有非常低的偏置电压(50mV)温度漂移0.5μV/°C和高共模抑制在G=100时120dB其电源电压低至±2.25V且静态电流只有700uA是电池供电系统的理想选择内部输入保护能经受±40V电压而无损坏INA128/INA129的封装为8引脚塑料DIP和SO-8表面衬底封装规定温度范围为–40°C至+85°C,INA128还有对应的双配置INA2128•摆率（转换速率SlewRate）•SR表示运放所允许的输出电压Vo对时间变化率的最大值。对于LM324，其SR=0.5V/µs,当输入信号频率为f=100kΗz时，其最大不失真输出电压:•通用运放的SR一般为1-10V/µs,而高速运放可达1000V/µs.•如LM324:它的SR=0.5V/µs.如把LM324接成电压跟随器，当输入电压超过0.8V时，则它的输出会出现失真。2、电源系统