第七届全国信息技术应用大赛PCB设计决赛试题.doc

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1、第七届全国信息技术应用水平大赛决赛试题PCB设计请仔细阅读并严格遵守以下要求：请创建以“准考证号_用户名”命名的文件夹（形式如：_xxxx），将考试结果严格按试题上的要求进行命名并直接保存在该文件夹下。注意：文件夹的保存路径请听从监考老师的安排。请不要在该文件夹下创建任何子文件夹，所有考试结果直接保存即可。答卷完毕后，请将该文件夹用Winrar压缩工具打包，再通过《决赛考试结果上传系统》将压缩包上传到指定服务器，并在原机器上保留备份。注意：压缩打包时，请务必选中文件夹（如前面创建的“_xxxx”文件夹）进行压缩，而不是选中文件夹下的考试结果进行压缩。请务必按照试卷要求提交指定的文件

2、，不得包含非题目要求的过程文件和临时文件，不得包含本试题文件和试题素材。注意：凡违反上述规定的考生，其成绩一律按零分处理。凡出现雷同试卷一律按零分处理，并通报批评。设计背景说明：显示功能单元是步进电机控制系统中人机交互应用的重要组成部分，该功能单元可以帮助电机操控人员掌握步进电机的运行速度、角度、频率和工作状况等信息。现在工业设计中常用的显示屏的类型可分为字段式和字符式（或图形式）两种，其中：l字段式一般不需要专门的控制器，显示的东西都是相对固定的，可直接利用专门的多段码液晶驱动芯片控制LCD显示屏的内容。l字符式（或图形式）一般需要通过对接收到的MCU发送的显示控制指令进行译码后

3、，再采用了主动式矩阵（active-matrixaddressing）的方式来驱动，在由薄膜技术制成的硅晶体管电极上，利用扫描法来选择任意一个显示点（pixel）的开与关。通常，设计一款通用的显示单元电路首先需要选择合适的显示屏，虽然字段式LCD显示屏的价格便宜，但是考虑到设计中需要满足显示信息可扩展性的要求，我们在步进电机控制系统的显示单元设计中，考虑采用性价比更高的字符式LCD显示屏。在考虑模块数据传输时，由于通用串行外设接口（SerialPeripheralInterface）总线（即SPI总线）的接口定义简单和高数据传输率的优势，可以作为通用LCD显示电路单元的外部数据接口

4、。SPI总线的信号定义：1.MOSI–主器件数据输出，从器件数据输入2.MISO–主器件数据输入，从器件数据输出3.SCLK–时钟信号，由主器件产生4.NSS–从器件使能信号，亦可称为CS(Chipselect)设计考题：1.按要求新建一个显示功能单元设计工程，并命名为“CM162_LCD_Display.PrjPCB”，同时添加“ExamLib.IntLib”元器件集成库。（注意：除考题特别要求新建的元器件模型外，设计中的其它所有元器件的模型数据均须选用自“ExamLib.IntLib”元器件库）；2.创建一个顶层原理图，包括下列四个子电路模块；（如下图）a)控制信号接口电路模块

5、，包括线束–SPI、LED总线LED[7..0]、开关总线SW[7..0]和复位信号线RST等四组信号输入/输出接口；b)LCD逻辑译码电路模块，包括线束–SPI、线束-LCD、LED总线LED[7..0]、开关总线SW[7..0]和复位信号线RST等五组信号输入/输出接口；c)LCD显示屏电路模块，包括线束-LCD一组信号输入/输出接口；d)电源电路模块，支持5V到3.3V的电源电压转换输出；1.电源电路模块设计，要求：a)从“FinalTest.IntLib”元器件集成库中，找到名为“KLD-0202-B”的电源接口器件符号，并正确放置在电源电路模块子电路原理图设计中，并要求在

6、电路设计中对于输入的5V供电电源具有短路和稳压保护功能，同时具备输入电源控制并指示的功能；b)请认真阅读5A低压差稳压器件“LM1084”的数据手册，计算当输入电压为5V，输出电压为3.3V时，匹配的调解电阻阻值；c)从“FinalTest.IntLib”元器件集成库中，找到名为“LM1084IS-ADJ”的DC/DC稳压器件符号，并正确放置在电源电路模块参数子电路原理图设计中；2.控制信号接口电路模块设计，要求：a)从“FinalTest.IntLib”元器件集成库中，找到名为“A6ER-8104”的8位单刀单掷拨码开关器件符号，并正确放置在控制信号接口电路模块子电路原理图设计中

7、；b)从“FinalTest.IntLib”元器件集成库中，找到名为“B3F3”的按键器件符号，并正确放置在控制信号接口电路模块子电路原理图设计中，并设计一个低电平信号有效的复位电路；c)从“FinalTest.IntLib”元器件集成库中，找到名为“Header4”的4位单排直插针器件符号，并正确放置在控制信号接口电路模块子电路原理图设计中，作为外部SPI总线接口；3.LCD逻辑译码电路模块设计，要求：a)Xilinx（赛灵思）的CoolRunnerXPLA3系列C