智能仪器第二部分复习题

智能仪器设计复习问题1 .简述智能仪器概念的智能仪器有哪些结构形式？简单说明。智能仪器是计算机技术、通信技术、传感器技术、电子集成技术等多学科技术与传统测量仪器的组合，是包括微机和微处理器在内的测量仪器。两种结构形式：微机嵌入式和微机扩展式。 微机嵌入式是单片机或多芯片微计算机与传统设备有机耦合的单体，其形式是设备。 微机扩展式是以电脑(PC )为核心的应用扩展型测量仪器。 称为电脑设备(PCI )或微机卡设备。 其形态也可以是计算机。2 .结合对智能仪器概念的理解，探讨“智能化”水平。四个层次：智能设备类、初级智能设备类、模型化智能设备类和高级智能设备类。 智能仪器类是基于电子、传感、测量技术的初级智能仪器，除了应用电子、传感、测量技术外，主要特征是应用计算机和信号处理技术的模型化仪器是基于初级智能仪器应用系统识别和模式识别方法的，高级智能仪器类的特征是具有人工智能。3 .试验智能仪器的特点和典型功能。特点：集成各种高科技技术，测量过程软件的控制、强大的数据处理功能、多功能化、操作自动化、对外开放性。典型功能：数据分析和处理功能、自我测量功能和友好的人机对话功能。4 .描绘智能机器的基本构造，说明各部分的功能。嵌入式扩张式5 .智能仪器的微处理器主要有哪些系列？基于8051内核的单片机、PIC系列单片机、AVR系列单片机、MSP-430系列单片机、基于ARM内核的单片机以8051为核心的单片机制造公司有哪些特点？英特尔公司：技术性能和开发方法成熟，价格低廉，可重复编程，易于扩展Atmel公司：采用CMOS技术、ISP (在系统中编程)，对8051的接口功能进行了必要的扩展Philips :独特的双DPTR指针UART串行端口，通过关闭不使用的ALE，可以改善单片机的EMI电磁兼容性，增加了根据地址的自动识别和帧错误检测功能Silicon Lab公司：采用CIP-51核心，大幅提高CISC结构运行速度的I/O端口从固定方式到交叉开关配置7. C8051系列单片机添加了哪些数字外围设备？ 实际的应用程序有什么优势？数据采集和控制系统常用的模拟部件和其他数字外围设备和功能部件。什么是arm？ 有什么特点？ARM是英国着名的半导体设计公司，也是微处理器的通称，可以认为是技术名称。基于ARM公司设计的精简指令集计算机(RISC )结构的微处理器核具有两个独特的指令集特征，即功耗低、成本低、功能强等。9. DSP芯片的主要用途是什么？ 简述DSP的特点。主要应用是实时快速实现各种数字信号处理算法。特征：一指令周期内可一次乘法和一次加法的程序和数据空间分离，指令和数据可同时访问的片内有高速RAM，通过独立的数据总线可同时访问两种RAM的快速中断处理和硬件I/o支持一个循环中运行的多个硬件地址发生器支持并行执行多个操作的流水线操作，并允许重复执行指纹、解码和执行等操作。10 .设计智能设备时，如何选择微处理器？ 需要考虑的因素是什么？在选择处理器时，必须根据任务的需要，考虑微处理器的性能、芯片内的硬件资源、成本和实现是否方便来进行选择。考虑事项：速度、精度、字长、地址空间。11 .简要概述串行外围接口(SPI )和多信道缓冲区串行(McBSP )的基本原理。还没有答案12 .数据采集系统主要实现哪些基本功能？信号收集、信号调整、模拟/数字转换、微机显示数据、处理数据、记录数据、传输数据。13 .数据采集系统具有什么样的结构？简单说明几种结构的特点和适用情况。单通道数据采集系统：结构简单，成本低，只能采集信号。多信道一般数据采集系统：复用信号共享一个S/H和ADC，电路结构简单，成本低，采集速度低，时分采集时，不能获得复用信号的同时刻的数据，不适用于要求严格同步采集复用信号的系统。多信道同步型数据采集系统：能够实现同步采集和时分A/D转换的复用信号的A/D转换是时分进行的，工作速度低。多通道独立数据采集系统：各通道有独立的S/H、ADC电路，实现同步采集和高速采集的成本高。网络数据采集结构：采集信道数量大，采集数据量大，横向扩展容易，数据存储容易、集中管理的设计复杂且成本高，侧重于站点之间数据同步的准确性和效率14 .数据采集系统的前置放大器一般设置在烹调电路的最前端。 为什么？(图、计算过程、比较、结论)15 .为什么在数据收集系统中使用测量放大器？测定时，来自传感器的信号一般是弱的低电平信号，不适合直接进入A/D转换器。 放大器的作用是放大微弱的信号，以充分利用ADC的全比例分辨率。测量放大器为高输入阻抗，反应时间快，频率响应范围大，共模噪声抗性低漂移，低噪声，低输出阻抗。放大器的增益k应满足既不能满足A/D溢出也不能满足转换精度的两个条件必要的放大器增益k :16 .通用运算放大器的主要参数是什么？主要参数：输入失调电压、输入失调电压的温度漂移、共模抑制比输入偏置电流、输入失步电流、输入偏置电流温度漂移差动模式开环直流增益、电源电压抑制比输出峰值-峰值电压、最大共模输入电压、最大差动模式输入电压开环带宽、单位增益带宽、总功率带宽转换速率、建立时间等效输入噪声电压差动模式输入17 .设计数据采集系统时，选择模拟多路开关的主要原因是什么通道数、漏电流、导通电阻、开关速度、芯片电源电压范围。18 .采样周期与什么因素有关？ 采样周期的选择方法(答案未定)采样周期与经转换的信号的周期相关联，其采样周期不得小于经转换的信号的最大周期的1/2。19.a/d转换器的全比例模拟输入电压为5V时，8位、12位ADC的绝对量化误差和相对量化误差分别是多少？ (计算)20 .在设计测量仪器系统时，选择A/D转换器时，应考虑什么问题模拟输入电压范围、可测量的最小信号、非线性误差、转换完成需要时间、对输入信号的要求、是否需要预处理。21 .简述ADC的主要技术指标。1 )转换精度： a分辨率和量化误差b转换误差2 )转换时间22 .可以说是带样本/持有者的数据收集系统吗？ 样本频率没有限制吗？ 为什么？还没有答案23 .设计模拟输入通道，输入为交变信号，f=200Hz，电压范围为020V，转换时间小于50s，分辨率为10mV，通道误差小于0.1%。 (计算)课件智能仪器设计基础-4（数据采集2） 36第36页在24.-型A/D转换器中，将简要描述过采样、噪声整形和数字提取滤波的原理。25 .如果有数据采集系统，则需要1%级的精度性能指标，在设计该数据采集系统时，如何选择系统的各设备？26 .数据采集系统采样对象为粮仓温度和湿度，测量精度分别为1和3%RH，每10min采集数据，应选择哪种A/D转换器和通道方案？27 .模拟输出通道一般有哪些形式？ 每个结构的特征是什么？28 .当d/a转换器连接到微处理器时，通常有哪些接口格式？ 例如，如果DAC数据总线宽度与微处理器总线宽度相同，或者比微处理器总线宽度高，那么微处理器将如何控制DAC。29 .微处理器的输出信号驱动执行元件时应考虑的问题是什么？30 .电路如下图所示，图中R=10k、RF=30k、d0、d1为输入数字的量。 数字量为“0”时，电子开关S0、S1接地为“1”时，开关为5V。 要求写入输入电压u0与被输入的数字电容d0、d1之间的公式。31 .说明DAC 0832的特征。 其输出信号是电流信号还是电压信号？ 那个输出的信号需要怎么处理？ 我画了那个处理的电路图。32 .设计了一种用于在数字输出端口处控制光电耦合器的电路，并且分析了其操作原理。设计任何由33.8位D/A转换器构成的波形发生器(包括电路中的时钟、地址发生器、偏移地址累加器、数据存储器等)，描述其操作原理并提出改进设计的意见。34 .量程自动转换技术的基本要求是什么？ 为了防止大值信号进入输入级导致电路损坏，范围切换电路一般是如何保护的？35 .下图是由输入衰减器和放大器构成的范围变换的原理性电路(K5闭合时为自测试状态，问题发生在K5打开时)。 s是继电器开关，控制1001衰减器是否接通。 K5K10是场效应晶体管的模拟开关，控制放大器的增益。 继电器开关s、K5K10在来自微机的控制信号的控制下，形成不同的通断组合，与0.1V、1V、10 V、100 V和1000 V的5档构成自动测试状态。 请问(1)如果后续的A/D转换电路的输入范围为03.2 V，请分析各种结构(不同范围)下的开关状态，给出当前状态下的电路放大率(2)根据量程转换的基本要求，设计5量程时的电压输入范围(升降量程的阈值)(3)设计电路，通过微机控制实现范围的自动变换，编制变换的程序流程和程序。36 .简要说明按键抖动现象，说明软数字处理方法。37 .如何消除键连击和串行键现象合理利用键连击现象实现“长按”和“短按”功能的方法。38 .触摸屏的种类主要是什么？简述电阻式和电容式触摸屏的原理和特点。39 .请叙述用状态矩阵法设计监视程序的步骤，说明其方法的特征。40 .以一八回路调温器为例，说明用状态矩阵法设计键盘监视程序的设计过程。 根据设备功能制作状态图，根据状态图提出状态表，确定键码值，提出程序设计流程图。8回路热敏面板c.c点p允rs六个键定义：c键：电路编号18，第8路为环境温度补偿信号，其馀为温度调节点温度信号p键：参数编号对应设定值、实测值、PID参数值、上下限警报值、输出控制值等8个参数键：加1键：减1；r键：运行s键：停止。热键序列定义键序列功能回路编号、运行开始运行17条路中的1条路停止停止当前回路的运行电路编号电路编号1回路编号、参数编号参数编号1执行与CiPi对应的子程序回路编号、参数编号、加法1当前电路的p参数1回路编