智能仪器课程设计
交
通
信
号
灯
学院：工程技术学院
题目：交通信号灯
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摘要
根据STC10F04单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，本文提出一种用单片机自动控制交通灯及时间显示的方法。同时给出了软硬件设计方法，设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤，对在单片机应用中可能遇到的重要设计问题都有涉足。本文对十字路口状态预设为三种，一种是正常状态，一种是紧急状态，另一种是方程式状态。增设路段遇忙调整时方程式控制状态和紧急情况处理模块，通过手动控制开关按钮A0和A1方便系统在正常状态和紧急状态、方程式控制间来回切换，进一步完善了交通灯控制系统。并分别用红、黄、绿灯的不同组合来指挥两个方向通车与禁行，用LED数码管作为倒计时指示，实时的控制当前交通灯时间使LED显示器进行倒计时工作并与状态灯保持同步，在保持交通安全的同时最大限度的提高交通能顺畅交替运行。本文介绍了控制基本原理以及控制的表现，同时，论述了系统中交通现状、交通管理、交通规则及背景信息。
关键词：自动控制，时间显示器，外部中断，延时，方程式控制
目录
1绪论 (5)
2 系统工作原理及设计方案 (8)
3 硬件系统设计 (13)
4、软件系统设计 (18)
5、主程序 (25)
6、结论 (27)
Abstract
According to the characteristics of single-chip STC10F04 and traffic lights in the actual control of the characteristics of this paper, a single-chip automatic control with traffic lights and the method of time display. At the same time, given the hardware and software design methodology, design process, including the hardware circuit design and program design two major steps in the single-chip applications that may be encountered in the design of the important issues are involved. In this paper, the default state of the crossroads for three, one is the normal state is a state of emergency, and the other is a state formula. Additional sections of busy status adjustment formula and an emergency control module Through the manual control switch button convenience A0 and A1 system in the normal state and a state of emergency, the equation between the control switch back and forth, and further improve the traffic light control system. And were red, yellow and green light to direct different combinations of traffic in both directions and cut-line, with LED digital tube as a countdown to the instructions, real-time control of the current time for traffic lights to LED countdown display work and to keep pace with the state of light in the to maintain safety while minimizing the increase in traffic to alternate running smoothly. This paper introduces the basic principles of control, as well as the performance of control at the same time, traffic on the system status, traffic management, traffic regulations and background information.
Key words: automatic control; time display; external interrupt; delay; control equation
1 绪论
1.1 交通灯研究的背景和意义
交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。城市交通问题是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。城市道路增长的有限与车辆增加的无限这一对矛盾是导致城市交通拥挤的根本原因。城市街道网络上的交通容量的不断增加，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变。自从开始使用计算机控制系统后，不管在控制硬件里取得什么样的实际进展，交通控制领域的控制逻辑方面始终没能取得重大突破。
可以肯定的说，对于减轻交通拥塞及其副作用一特别是对于大的交通网络而言，仍然缺乏一种真正的交通响应控制策略。计算机硬件能力与控制软件能力很不相符，由此造成的影响是很多交通控制策略根本不能实现。在少数几个例子中，一些新的控制策略确实能得以实现，但他们却没能对早期的控制策略进行改进。由于缺乏能提高交通状况、特别是缺乏拥塞网络交通状况的实时控制策略，几乎可以说真正成熟的控制策略仍然不存在.智能化和集成化是城市交通信号控制系统的发展趋势和研究前沿，而针对交通系统规模复杂性特征的控制结构和针对城市交通瓶颈问题并代表智能决策的阻塞处理则是智能交通控制优化管理的关键和突破口。因此，研究基于智能集成的城市
交通信号控制系统具有相当的学术价值和实用价值。把智能控制引入到城市交通控制系统中，未来的城市交通控制系统才能适应城市交通的发展。从长远来看该研究具有巨大的现实意义。
1.2 交通灯国内外发展概况
随着经济的发展，城市现代化程度不断提高，交通需求和交通量迅速增长，城市交通网络中交通拥挤日益严重，道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。交通问题已经日益成为世界性的难题，城市交通事故、交通阻塞和交通污染问题愈加突出。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。交通是社会发展和人民生活水平提高的基本条件，经济的发展必然带来出行的增加，而且在我国汽车工业正处在起步阶段的时期，因此限制车辆的增加不是解决问题的好方法。而采取增加供给，即大量修筑道路基础设施的方法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。
交通系统正是解决这一矛盾的途径之一。智能交通系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效的集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合交通运
输管理系统。对城市交通流进行智能控制，可以使道路畅通，提高交通效率。合理进行交通控制可以对交通流进行有效的引导和调度，使交通保持在一个平稳的运行状态，从而避免或缓和交通拥挤状况，大大提高交通运输的运行效率，还可以减少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，节省能源消耗，本文就是通过对交叉路口交通信号的智能控制，达到优化路口交通流的目的
进入20世纪70年代，随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流
理论的不断完善，交通运输组织与优化理论和技术水平不断提高，控制手段越来越先进，形成了一批商水平有实效的城市道路交通控制系统。早在1977年，Pappis等人就将模糊控制运用到交通控制上，通过建立规则库或是专家系统对各种交通状况进行模糊控制，并取得了很好的效果。近年来，欧美日本等相继建立了智能交通控制系统。在这些系统中，大部分都在路口附近安装磁性环路检测器，还使用了新型检测器等技术和设备。这些现代化设备技术加上控制理论和现代化科学管理技术，使得交通控制系统日益完善。随着一些研究控制理论的学者投身到交通控制的研究中，在交通信号控制领域提出了一些新方法、新思路。如静态多段配时控制、准动态多段配时控制、最优控制、大系统递阶控制、模糊控制、神经网络控制，网络路由控制等。模糊交通控制已经成为了交通信号控制的主流方向之一。国内外很多学者都进行了此类研究。
交通系统作为一个时变的、具有随机性的复杂系统，传统的
人为设定多种方案或是建立各种预测模型均比较困难。城市交通控制研究的起源比较早。1868年，英国伦敦燃汽信号灯的问世，标志着城市交通控制的开始。1913年，在美国俄亥俄州的Cleveland市出现了世界上最早的交通信号控制。1926年美国的芝加哥市采用了交通灯控制方案，每个交叉口设有唯一的交通灯，适用于单一的交通流。从此，交通控制技术和相关的控制算法得到了发展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并减少了对环境的影响。
虽然模糊控制能有效处理模糊信息，但是产生的规则比较粗糙，利用规则表查表进行控制，运算速度虽然比较快，但没有自学习功能。而且这些研究有些以相序固定为前提。不能保证相序与实际交通流状况的一致性，影响了绿灯时间的利用率。有些研究则提出了可变相序的模糊控制方法，提高了绿灯时间的利用率，弥补了相序固定的缺点，但同时也存在一些不足。例如目前应用比较好的交通系统：SCOOT(经典交通系统)，他们都是主要采用统计模型和经典算法。但城市交通系统是一个复杂的、随机性很强的巨型系统，要想建立实用性较强的数学模型是十分困难。利用模糊控制智能控制技术进行交叉口信号灯控制能取得比定时控制与感应控制更好的效果，是今后单交叉路口信号灯控制的主要研究方向。
2 系统工作原理及设计方案
2.1 交通灯的工作原理
采用单片机的I/O口P1、P2和P3.6、P3.7直接和交通灯连接，P0、P4口通过限流电阻和三极管接LED数码管。控制程序放在
STC10F04单片机的ROM中，在十字路口的四组红、黄、绿交通灯中，由单片机P1.0-P1.7,P2.0-P2.7和P3.6、P3.7控制，由于交通灯为发光二极管且阳极通过限流电阻和电源正极连接，因此I/O口输出低电平时，与之相连的相应指示灯会亮，并通过LED数码管显示时间倒计时。I/O输出高电平时，相应指示灯会灭。紧急车请求通过的信号由人工控制，以中断方式输入单片机，无紧急车通过时，中断引脚INT0(P3.2)通过电阻和电源正极连接为高电平，不产生中断，单片机执行主程序，有紧急车通过时，中断引脚INT0(P3.2)采用人工方法接地为低电平，产生中断请求，单片机执行中断服务程序，让紧急车通过，紧急车通过后，中断引脚INT0(P3.2)变为高电平，返回主程序。方程式控制通过的信号由人工控制，以中断方式输入单片机，不需调整周期时，中断引脚INT1（P3.3）通过电阻和电源正极连接为高电平，不产生中断请求，单片机执行主程序，当车辆多需要增加主干道通车时间时，中断引脚INT1（P3.3）采用人工方法接地为低电平，产生中断请求，单片机执行中断服务程序，系统以方程式控制，按一次开关按钮A1执行方程式A，按两次开关按钮A1时执行方程式B，按三次开关按钮A1时执行方程式C。当按四次时，中断引脚为高电平，返回主程序。
2.2 交通灯总体设计方案
目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD实现交通信号灯控制器的设计，有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计。有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。由于STC10F04单片机自带有2个
计数器，6个中断源，能满足系统的设计要求。用单片机设计不但设计简单，而且成本低。用其设计的交通灯也满足了要求，所以本文采用单片机设计交通灯。
设计一个十字路口交通灯控制电路，根据设定好的周期时间能够指挥车辆在十字路口完成左转和直行交替运行。在相同的时间里提高通车的质量、效率。并能在高峰期根据实际状况结合方程式控制按钮来调整主次干道的通车时间，降低交通拥挤堵塞现象。并使交通控制系统具有紧急控制，使救护车、救护车通过时，使两个方向均亮红灯，救护车和消防车通过后，恢复原来状态，增加对出现特殊情况的处理能力。
采用STC10F04单片机作为控制器，通行倒计时显示采用LED数码管，通行指示灯采用发光二极管，LED显示采用动态扫描，以节省端口数。特殊紧急车辆通行采用实时中断完成。车流量变大时，可通过方程式开关控制按钮A1改变十字路口各个方向的通车时间，使交通更顺畅，减少堵塞。按以上系统构架设计，STC10F04单片机端口刚好满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，耗电较少，可靠性高等特点。
紧急情况用外部中断INT0控制，紧急情况结束后，再发一个终端来恢复以前的状态。方程式控制开关按钮由外部中断INT1来控制，当不同时段，车流量增加的程度不一样时，可通过方程式控制按钮开关的A、B、C三个状态来选择合适的周期。
（1）各个方向除了要有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时
间都用数码管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。
（2）正常状态下主干道通车时间为35s，次干道通车时间为20s。（3）车流量增大时通过方程式控制按钮手动控制延长主干道通车时间，有三个方程式，分别为A、B、C方程。
（4）红、绿信号灯转换时，需亮3s的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。
（5）特殊状态的功能显示，进入特殊状态时（如119救火车，或120救护车通过时），则东西、南北方向均显示红灯状态
1)显示器闪烁；
2)计数器停止计数并保护数据； 3)东西、南北路口均显示红灯状态；
4)特殊状态结束后，恢复现场数据继续控制十字路口； S0：南方向绿灯亮，东、西、北三个方向亮红灯35秒。
S1:南方向的绿灯灭，东、西方向的红灯继续亮，同时南、北两个方向的黄灯亮3秒。
S2：南北方向的黄灯灭。南方向红灯亮，东、西两个方向红灯继续亮，同时北方向绿灯亮持续35秒。
S3: 北方向的绿灯灭。南方向继续红灯亮，同时北方向跟东、西方向黄灯亮持续3秒。
S4：东西北三个方向黄灯灭。北方向红灯亮，同时东、西方向绿灯亮持续20秒。
S5：东西方向绿灯灭。北方向继续红灯亮，同时东西南三个方向
黄灯亮持续3秒。
2.3 设计任务和要求
任务：设计一个能够控制十二盏交通信号灯的模拟系统
要求：利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并用LED灯显示倒计时间。1、东西绿灯亮，南北红灯亮 2、黄灯亮 3、东西红灯亮，南北绿灯亮
2.4设计原理分析
1、首先了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口如上图所以，为东南西北走向。初始状态0：为东西绿灯亮，南北红灯亮；然后转状态1：东西绿灯亮黄灯亮，南北红灯亮黄灯亮；过后
转状态2：东西红灯亮，南北绿灯亮；再转状态3：东西红灯亮黄灯亮，南北绿灯亮黄灯亮。一段时间后，又循环至状态0。中间可通过中断按钮产生中断，跳入中断程序执行中断。列出交通信号灯的状态表如下：（其中，1代表灯亮，0代表灯灭）
2、对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的，所以只要用两组就行了，因此，采用单片机内部的I/O口上的P1口中的6个引脚即可来控制6个信号灯。
3、通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。
4、通过延时时间送显，可以在原有的交通信号灯系统的基础上，增添其倒计时间的显示功能，实现其功能的扩展。
3 硬件系统设计
3.1 硬件系统组成
3.1.1 单片机最小系统
单片机的最小系统包括电源（地），晶振（一般使用11.0592M或者12M），复位电路，单片机内装入程序。有了以上三块内容，单片
机就能够工作了。另外要注意的一点是，EA（31脚）也要接高电平，即接到电源+5V。告诉单片机不使用片外存储器，这样单片机系统才会老老实实地执行你烧写进去的程序。下图3.1就是单片机最小系统示意图：
最小系统图
2、工作电压：5.5V~3.8/3.3V
3、工作频率范围：0~35MHz,相当于普通8051的0~420MHz
4、应用程序空间: 4K字节
5、 RAM：256字节
6、通用I /O（40/36个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉,推挽/强上拉,仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过100mA
7、内置一个对内部Vcc进行掉电检测的掉电检测电路，可设置为中断或复位，5V单片机掉电检测门槛电压为4.1/3.7V附近。
时钟电路
XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF 左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22μF。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。
3.2AT89S52单片机简介
其引DIP封装的脚图如下：
AT89C52图
主要性能
与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz 、三级加密程序存储器、 32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断
源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。
功能特性描述
At89s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52
P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下P0具有内部上拉电阻。
在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输
出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入
口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2
的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能
P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）
P1.5 MOSI（在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7 SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入
口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
4、软件系统设计
4.1设计思路及关键技术
一个完整的交通灯相当于一个简单的单片机系统，该系统有交通灯设置电路、单片机、显示电路等构成。单片机是集成的IC芯片，
只需根据实际设计要求选型。其他部分都需要根据应用要求和性能指标自行设计。首先了解实际交通灯的变化规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0为东西红灯，南北红灯。然后转状态1南北绿灯通车，东西红灯。过一段时间转状态2，南北绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，东西仍然红灯。再转状态3，东西绿灯通车，南北红灯。过一段时间转状态4，东西绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍然红灯。最后循环至状态1。
4.2系统总框图
4.3 软件流程
系统总体流程图
一、填空题 1.在电子设备的抗干扰设计中，接地技术是一个重要环节，高频电路应选择（多） 点接地，低频电路应选择（单）点接地。 2.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构，有独立式键盘和（矩阵）式键盘，若系 统需要4个按键，应采用（独立式）键盘结构。大于8个时采用矩阵式键盘 3.智能仪器的显示器件常用（ LED ）数码管或液晶显示器，其中（LED数码）更适 合用于电池供电的便携式智能仪器。 4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（放大器）、滤波器、（采样保持 器）和A/D转换器等几个主要部分所组成。 5.对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即( 干扰源)、（传输或耦合的通道） 和对干扰敏感的接收电路。 6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（传导）耦合、公共阻抗耦合、静 电耦合和（电磁）耦合。 7.RS-232C标准串行接口总线的电气特性规定，驱动器的输出电平逻辑“0”为 （ +5 ～ +15 ）V, 逻辑“1”为（ -5 ～ -15 ）V。 8.智能仪器的随机误差越小，表明测量的（精确）度越高；系统误差越小，表明测量 的（准确）度越高。 9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、（周期性）自检和键控自检三方式。 10.双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（较慢），抗干扰能力（强）。 11.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种：即利用（误差模型）、（校正数据表） 或通过曲线拟合来修正系统误差。 12.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、（隔离 变压器）、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。 13.为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算数平均）滤波法，当系统要 求测量速度较高时，可采用（递推平均）滤波法。 14.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成的（个 人）仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。 （显示器和键盘）、（模拟量I/O通道）、15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、 总线和接插件等的检查。 16.异步串行通信是以字符为单位进行传送的，每个字符都附加了（同步）信息，降低 了对时钟精度的要求，但传输效率（较低）。 17.智能仪器是指将（计算机）技术和（测量控制）技术有机的结合在一起的新一代电 子仪器。 18.在信号通道使用光电耦合器，能有效抑制（尖峰脉冲）干扰和各种（噪声）干扰。 19.智能仪器中自动量程转换的方法主要有两种，一种是根据被测量的大小，自动切换 到不同量程的（传感器）上，另一种是自动改变电路的（放大器的增益）达到量程切换的目的。
《智能仪器原理及应用》测试题 一、填空题（每空1分共25分） 1、模拟量输入通道包括、。 2、为了将A/D转换器中的运算放大器和比较器的漂移电压降低，常采用 技术。 3、克服键抖动常采用的措施、。 4、总线收发器的作用。 5、最基本的平均滤波程序是，改进型 有、、。 6、多斜式积分器有，其优点是，还有一种是，其作用是。 7、在通用计算机上添加几种带共性的基本仪器硬件模块，通过软件来组合成各种功能的仪器或系统的仪器称为 或。 8、ADC0809，假定REF+=+5V，VREF-接地，则模拟输入为1V时，转换成的数字量为，若REF+=+2.5V，VREF-接地则模拟输入为1V时，转换成的数字量为 9、数字存储示波器可预置四种触发方 式、、、。 10、智能仪器自检方式有三种、、。 二、简答（每题5分共35分） 1、简述自由轴法测量原理。 2、系统误差的处理方法。 3、简述三线挂钩过程及作用。 4、智能仪器的设计要点。 5、若示波器屏幕的坐标刻度为8×10div，采用10位A/D，2K 存储器，则该示波器的垂直与水平分辨率各为多少？
6、简述线路反转法原理。 7、简述D/A双极性输出电路原理 三、综合 1、（20分）在一自动控制系统中，有温度、压力、流量三个待测量，试设计一测量电路，要求使用8位A/D，4位LED及相关逻辑电路。 （1）画出硬件连接图 （2）写出器件型号（CPU、A/D） （3）根据连接图，写出三通道的地址。 （4）简述测量过程。 2、（20分）下图为某一通用计数器框图 (1) 要测量10Hz的信号，试计算应选用的时标及闸门时间。 (2) 简述测量过程 (3) 其最大计数误差是多少？ (4)为减小误差，应采用什么方法？ 《智能仪器设计基础》试题 一、判断题（每题 2 分，共 20 分） 1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（） 2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（） 3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（）
1-1什么是智能仪器？智能仪器的主要特点是什么？ 答：内含微型计算机并带有GP-IB等通信接口的电子仪器成为智能仪器。特点：（1）智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关开实施对仪器的控制从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连。（2）微处理器的运用极大的提高了仪器的性能。（3）智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便的实现量程自动转换、自动调零、触发电平自动调整、自动校准、自动诊断等功能，有力的改善了仪器的自动化测量水平。（4）智能仪器具有友好的人机对话能力。（5）智能仪器一般都配有GP-IB 或RS-232等通信接口，是智能仪器具有可程控操作的能力 1-9研制智能仪器大致需要经历哪些阶段？试对各阶段的工作内容做一简要的叙述。 答：1.确定设计任务：首先根据仪器最终要实现的设计目标，编写设计任务说明书，明确仪器应具备的功能和应达到的技术指标。2.拟制总体设计方案：设计者应首先一句设计的要求和一些约束条件，提出几种可能的方案。3.确定仪器工作总框图：当仪器总体方案和选用的微处理器的种类确定后，就应采用自上而下的方法，把仪器划分成若干个便于实现的功能模块，并分别绘制出相应的硬件和软件工作框图。4.硬件电路和软件的设计与调试：一旦仪器工作总框图确定后，硬件电路和软件的设计工作就可以齐头并进。5.整机联调：硬件、软件分别装配调试合格后，就要对硬件、软件进行联合调试。 1-10为什么目前智能仪器主机电路大多数采用单片机？选择单片机时应主要.考虑哪些因素？ 答：单片机性能增强、体现在指令指令执行速度有很大提升；单片机集成了大容量片上flash存储器，并实现了ISP和IAP，单片机在低电压、低功耗、低价位、LPC方面有很大进步；单片机采用了数字模拟混合集成技术，将A/D、D/A、锁相环以及USB、CAN总线接口等都集成到单片机中，大大地减少片外附加器件的数目，进一步提高了系统可靠性能。 单片机的选择要从价格、字长、输入/输出的执行速度、编程的灵活性、寻址能力、中断功能、直接存储器访问（DMA）能力、配套的外围电路芯片是否丰富以及相应的并发系统是否具备等多方面进行综合考虑
常用仪器、抢救设备及急救药品培训考试试卷 科室姓名得分 一.单选题（共60分，每题3分） 1.大批伤员中,对于大出血的病人应用何种颜色进行标记（） A.黄色 B.绿色 C.棕色 D.红色 E.黑色 2.现场急救区的划分,后送区主要接受的是（） A.所有伤病员 B.有红色、黄色标志的危重病人 C.能行走、病情较轻的病人 D.死亡病人 E.需就地抢救的病人 3.现场对危重病人进行病情评估时,如果桡动脉触摸不清,则说明收缩压（） A.＜80mmHg B.＜70mmHg C.＜60mmHg D.＜50mmHg E.＜40mmHg 4.下列不属于急救物品的是（） A.除颤器 B.心电图机 C.纤维胃镜 D.电动洗胃机 E.简易呼吸器 5.关于抢救药品及设备的管理,哪项错误 E A.专人管理 B.定品种数量 C.定期检查 D.定位放置 E.外借时一定要登记 6.急诊病人就诊多长时间内应得到处置（） A.2min B.5min C.10min D.15min E.30min 7.一位急诊创伤病人同时出现下列病情,你先抢救那一项A A.窒息 B.昏迷 C.骨折 D.心律失常 E.伤口出血 8.ICU病房的温度应保持在（） A.16～20℃ B.18～22℃ C.20～25℃ D.25～28℃ E.26～30℃ 9.抢救记录应在抢救结束后多长时间内据实补记,并加以说明（） A.4h B.30min C.2h D.3h E.6h 10.诊断心肌梗死最可靠、最实用的方法是（） A.心电图检查 B.心肌酶谱的检查 C.心脏超生 D.心脏X线检查 E.心脏CT检查 11.不能通过心电监护观察的内容是（） A.脉搏强弱交替 B.心率快慢 C.心律改变 D.ST段的改变 E.P波形态的改变 12.关于无创血压监测,下列不正确的是（） A.无创伤性,重复性好 B.自动测压,省时省力,易掌握 C.能间接判断是否有心律失常 D.自动检测血压袖带的大小,测量平均动脉压准确 E.可引起肢体神经缺血、麻木等并发症 13.某女士,45岁,慢支病史20余年,计划于次日行胆总管切开取石术,做好术前准备.因心脏病发作,出现心衰,而入外科ICU,做了如下处理,哪项不必要进行（）A.连续测血压 B.血氧饱和度监测C.心电示波监测 D.中心静脉压监测E.肢体活动功能监测 14.某急性心梗病人行心电监护时,ECG显示QRS振幅低,原因可能为（）
第一章绪论 1、内含微型计算机并带有GP-IB等通信接口的电子仪器称为智能仪器。智能仪器实际上一个专用的微型计算机系统，它由硬件和软件组成。 2、硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入\输出通道、人-机接口电路、通信接口电路。 3、主机电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理，它通常由微处理器（MPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）以及输入\输出接口电路等组成。 4、模拟量输入/输出通道常用来输入/输出模拟信号，主要由A/D转换器、D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成。 5、人-机接口电路的作用是沟通操作者和仪器之间的联系，主要由仪器面板中的键盘和显示器组成。 6、通信接口电路常用于实现仪器与计算机的联系，以便使仪器可以接受计算机的程控命令。 7、软件部分主要分为监控程序和接口管理程序程序两部分。 8、监控程序是面向仪器面板键盘和显示器的管理程序：通过键盘输入命令和数据，以对仪器的功能、操作方式与工作参数进行设置；根据仪器设置的功能和工作方式，控制I/O接口电路进行数据采集、存储；按照仪器设置参数，对采集的数据进行相关处理，以数字、字符、图形等形式显示测量结果、数据处理的结果及仪器的状态信息。 9、接口管理程序是面向通信接口的管理程序：接受并分析来自通信接口总线的远控命令；进行有关的数据采集与数据处理；通过通信接口送出仪器的测量结果、数据处理的结果及仪器的现行工作状态信息。 10、智能仪器的特点：a、智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关来实施对仪器的控制，从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连； b、微处理器的运用极大地提高了仪器的性能； c、智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便地实现量程自动转换、自动调零、自动校准、自诊断等功能，有力改善了仪器的自动化测量水平； d、智能仪器具有友好的人-机对话的能力； e、智能仪器一般配有GB-IB或RS-232等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。 11、VIX总线系统一般由计算机、VIX仪器模块和VXI总线机箱构成。 12、虚拟仪器是通用计算机上添加几种带共性的基本仪器硬件模块，通过软件组合成各种功能的仪器或系统仪器设计思想。 13、微处理器的选择：数据处理能力；内部资源I/o口数量；使用环境的特殊要求；价格、订货、周边元件的选择；开发成本、维护成本。 第二章智能仪器的模拟量输入/输出通道 1、把A\D转换器及其接口称为模拟量输入通道，把D\A转换器及相应的接口称为模拟量输出通道。 2、A\D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但一般情况下，模拟量指电压而言。 3、A\D转换器的评价指标 a、分辨率与量化误差 分辨率是衡量A\D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标。其分辨率取决于A\D转换器的位数。 量化误差是由于A\D转换器有限字长数字量对输入模拟量进行离散取样而引起的误差，提高分辨率可以减小量化误差。 b、转换精度 转换精度反映了一个实际A\D转换器与一个理想A\D转换器在量化值上的差值，用
福建电脑2010年第2期 图1SCPI 工作流程图 智能仪器与PC 串口通信的实现 管 平1，杨 丹2,胡新荣1 （1.武汉科技学院湖北武汉430073 2.长沙信息职业技术学校湖南长沙410610） 【摘要】：本文简要介绍了IEEE488.2标准，讨论了如何使用该协议进行智能仪器设备控制系统的编写.详细地介绍了SCPI 命令及其使用方法。利用Agilent 公司的IO suite 套件中的VISA 库实现对Agilent34401A 数字万用表的远程控制。 【关键词】：IEEE488.2,Agilent34401A ，SCPI 1、引言 1.1串口通信原理 在Windows 环境下，串行接口是系统资源的一部分。它本质功能是作为CPU 和串行设备间的编码转换器。当数据从CPU 经 过串行接口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接受数据时，串行的位被转换为字节数据。RS-232C 标准的全称是EIA-RS-232C 标准，其中EIA 代表美国电子工业协会，RS 代表推荐标准，232是标识号，C 代表RS232的最新一次修改。1.2SCPI 命令 Agilent34401A 数字多用表采用串口与IEEE488进行通信的技术，它能够得到精准、快速和可重复的测量结果。为了保证前向和后向兼容性，34401A 包括三种命令语言（SCPI 、Agi -lent3478A 和Fluke8840A/42A ），因此无需重写已有的测试软件。 SCPI （Standard Commands for Programmable Instruments ）是可编程仪器标准命令，是一种建立在现有标准IEEE488.1和IEEE 488．2基础上，遵循了IEEE754标准中浮点运算规则、ISO646信息交换7位编码符号（相当于ASCll 编程）等多种标准的标准化仪器编程语言。它采用一套树状分层结构的命令集，提出了一个具有普遍性的通用仪器模型，采用面向信号的测量；它的助记符产生规则简单、明确，且易于记忆。SCPI 是以ASCII 字符组成的标准仪器命令语言，可以用于任何一种标准接口，如GPIB ，VXI ，RS232，USB ，LAN 。 SCPI 命令采用层次结构，系"树结构"语言。相关的命令集合到一起构成一个子系统，各组成命令称为"关键字"，各关键字间用冒号":"分隔，如: SEN Se :FREQuency : VOLTage :RAN Ge ?[M INimum|MAXimum ] 方括弧([])表示选择性的关键字或参数。大括弧({})中为命令字串的参数。三角括弧（<>）表示必须用一数值来取代括号中的参数。（|）隔开多重参数的选择。 MEASure :VOLTage:DC?{
实验仪器设备管理制度 1.目的作用 实验仪器设备是测试产品及各种材料物资性能和质量情况的基本工具，只有实验分析仪器设施的质量可靠，功能正常，正确使用，才能提供出准确、可告、真实的检测实验数据。所以公司必须加强对实验仪器设施的规范管理，特制定本制度。 2.管理职责 实验仪器、设备分为实验室仪器设备和在线检验仪器，其管理根据其专业知识性很强的特点，实行专人负责包干制。即将所有的实验设备、化验仪器分配到人，其责任内容包括维护、保养、校准、检修、申请更新等各个环节的工作均要规范，符合要求。质量部长负责对本部门各责任人的工作进行指导和管理，并按本制度规定的实施内容进行工作检查和考核。 3.实验室仪器设备的管理 3.1精密仪器设备的管理 3.1 .1各种精密仪器（包括电子天平、气象色谱仪、分光密度仪）应分别安放在不受环境干扰比较安全的地方和专用仪器室内坚固的分析台上，并注意防震、防潮、防止阳光直接照射、防腐蚀和防止高温热源的影响。 3.1.2 不得随意搬动拆卸、改装精密仪器，如确有需要必须经质量部长同意，并应作出相关的备查记录。 3.1.3 精密仪器的使用须经计量部门校正合格才能使用。 3.1.4 精密仪器的使用操作方法必须严格按说明书规定，无关人员不得随意拨动仪器旋钮，以免损坏仪器，也不得挪作它用。 3.1.5 精密仪器技术资料应作为技术档案妥善保管，并做好使用检修记录。非常用的技术资料应统一存档进行保管。 3.2.玻璃仪器及化验仪器用具的管理 3.2.1 烧杯、量筒、容量瓶等玻璃仪器须放在平稳不易摔落之处。 3.2.2 容量仪器的使用方法应严格按操作规定进行，以保证分析结果的准确度。使用过程应特别注意轻拿轻放，防止破损。 3.2.3所有玻璃仪器在使用完毕后必须洗干净。不要在容器内遗留油脂、酸、碱液等腐蚀性及毒性物质。 3.2.4 带磨口塞的仪器在清洗前必须先作记号，塞口不能互混。带磨口塞的仪器长期不用时，磨口塞应垫一张纸片，磨口塞间若有沙粒时不能用力转动，磨口塞间不能用去污粉擦洗，以免损伤。 3.2.5 成套性的玻璃仪器使用完毕须即时洗干净，磨口接口用干净纸包好，放人仪器盒中保存。 3.3.实验设备（设施）的管理 3.3.1 所有的实验设备均应制定使用说明，严格要求操作者照章使用设备，防范事故发生。 3.3.2 所有的实验设备必须安装在专门的实验房间，由专人操作和管理，每次使用后均要进行保养和
智能仪器考试题型：名词解释、简答、简述、综合 没有给重点，但是老师说考题都是由课后习题凝练出来的，所以我将大部分课后习题答案整理出来，仅供参考。难免有错误，望大家谅解并指出。 课后习题参考 第一章 1-1 你在学习和生活中，接触、使用或了解了哪些仪器仪表？它们分别属于哪种类型？指出他们的共同之处与主要区别。选择一种仪器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想（课堂作业）。 解：就测量仪器而言，按测量各种物理量不同可划分为八种：几何量计量仪器、热工量计量仪器、机械量计量仪器、时间频率计量仪器、电磁计量仪器、无线电参数测量仪器、光学与声学测量仪器、电离辐射计量仪器。 1-2 结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化”的层次。 解：P2 智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量（或检测）仪器。由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。 P5- P6 智能仪器的四个层次：聪敏仪器、初级智能仪器、模型化仪器和高级智能仪器。 聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础（也可能计算机技术和信号处理技术）。特点是通过巧妙的设计而获得某一有特色的功能。初级智能仪器除了应用电子、传感、测量技术外，主要特点是应用了计算机及信号处理技术，这类仪器已具有了拟人的记忆、存储、运算、判断、简单决策等功能。模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建模技术和方法，这类仪器可对被测对象状态或行为作出评估，可以建立对环境、干扰、仪器参数变化作出自适应反映的数学模型，并对测量误差（静态或动态误差）进行补偿。高级智能仪器是智能仪器的最高级别，这类仪器多运用模糊判断、容错技术、传感融合、人工智能、专家系统等技术。有较强的自适应、自学习、自组织、自决策、自推理能力。 1-3 仪器仪表的重要性体现在哪些方面？P3-5
PC机与XMT-3000A智能仪器串口通信调试 在进行串口开发之前，一般要进行串口调试，经常使用的工具是“串口调试助手”程序。它是一个适用于Windows平台的串口监视、串口调试程序。它可以在线设置各种通信速率、通信端口等参数，既可以发送字符串命令，也可以发送文件，可以设置自动发送/手动发送方式，可以十六进制显示接收到的数据等，从而提高串口开发效率。“串口调试助手”程序是串口开发设计人员必备的调试工具。 1）线路说明 观察所用计算机主机箱后RS-232C串口的数量、位置和几何特征；查看计算机与智能仪器的串口连接线及其端口。 在计算机与智能仪器通电前，按图A-2所示将传感器Cu50、上、下限报警指示灯与XMT-3000A智能仪器连接。 通过串口线将计算机与智能仪器连接起来：智能仪器的14端子（RXD）与计算机串口COM1的3脚（TXD）相连；智能仪器的15端子（TXD）与计算机串口COM1的2脚（RXD）相连；智能仪器的16端子（GND）与计算机串口COM1的5脚（GND）相连。 特别注意：连接仪器与计算机串口线时，仪器与计算机严禁通电，否则极易烧毁串口。 2）XMT-3000A智能仪器的参数设置 XMT-3000A智能仪器在使用前应对其输入/输出参数进行正确设置，设置好的仪器才能 图A-2 PC机与智能仪器串口通信线路 投入正常使用。 请按表A-4设置仪器的主要参数。 表A-4 仪器的主要参数设置 415
416 3）温度测量与控制 （1）正确设置仪器参数后，仪器PV 窗显示当前温度测量值； （2）给传感器升温，当温度测量值大于上限报警值30℃时，上限指示灯L2亮，仪器SV 窗显示上限报警信息； （3）给传感器降温，当温度测量值小于上限报警值30℃，大于下限报警值20℃时，上限指示灯L2和下限指示灯L1均灭； （4）给传感器继续降温，当温度测量值小于下限报警值20℃时，下限指示灯L1亮，仪器SV 窗下限报警信息。 4）计算机串口设置 进入WINDOWS “我的电脑”系统属性，在“设备管理器”列表中有端口COM 和LPT 设备信息，选中通讯端口COM1,查看其属性，在COM1端口属性的端口设置选项中，将其 波特率（即每秒位数）设为4800，停止位设为2，如图A-3所示。 5）串口调试程序的使用 图A-3 计算机通讯端口（COM1）设置
期末复习资料 学院:电气信息学院 专业：测控技术与仪器课程名称：智能仪器 考试日期：205年6月27日
《智能仪器》复习参考题及答案 一、填空题 1.在电子设备的抗干扰设计中,接地技术是一个重要环节，高频电路应选择 ( 多 )点接地，低频电路应选择（单）点接地。 2.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构,有独立式键盘和( 矩阵 )式 键盘，若系统需要4个按键,应采用（独立式 )键盘结构。大于8个时采用矩阵式键盘 3.智能仪器的显示器件常用( LED )数码管或液晶显示器,其中 ( LEＤ数码管）更适合用于电池供电的便携式智能仪器. 4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、( 放大器）、 滤波器、( 采样保持器)和Ａ/Ｄ转换器等几个主要部分所组成. 5.对电子设备形成干扰,必须具备三个条件,即( 干扰源）、（传输 或耦合的通道 )和对干扰敏感的接收电路. 6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为:( 传导 )耦合、公共阻 抗耦合、静电耦合和( 电磁）耦合. 7.RS－2３2C标准串行接口总线的电气特性规定,驱动器的输出电平逻辑“0” 为（＋5 ～ +１５)V, 逻辑“1”为（—５～ -15 ）V。 8.智能仪器的随机误差越小,表明测量的(精确 )度越高;系统误差越小, 表明测量的( 准确)度越高。 9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、( 周期性） 自检和键控自检三种方式。 10.双积分型A／D转换器的技术特点是:转换速度（较慢）,抗干扰能 力( 强）． 11.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种:即利用(误差模 型 )、（校正数据表 )或通过曲线拟合来修正系统误差。 12.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、 （隔离变压器 )、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。 13.为减小随机误差对测量结果的影响,软件上常采用(算数平均 )滤波法， 当系统要求测量速度较高时,可采用(递推平均 )滤波法。 14.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成 的（个人）仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。 15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（显示器和键盘）、( 模 拟量I／O通道）、总线和接插件等的检查.
常用物品、仪器、设备和抢救物品使用科室：姓名：得分： 一、填空题（每空2分共70分） 1、急救类、生命支持类医学装备主要指：___________________的设备都是急救设备；生命支持设备是指_______和_________所需要的设备。主要是医院内抢救病人和维持生命必备常规医疗设备，包括：___________、_____________、_____________、简易呼吸器、_____________、洗胃机、_____________、______________、_________________、_____________、_____________等急救器材。 2、急救类、生命支持类医学装备需要做到______________、定位放置、_________________，保持清洁、__________,做到_________、_________、防热、________、___________。 3、医学装备管理员每周进行一次巡查，每月进行一次检测，并确保急救、生命支持类医学装备保持备用状态，完好率达到___% 4、抢救物品和药品管理，严格执行五定制度，即______________、_______________、_____________、______________、______________。保证抢救时使用，一律不得外借。 5、使用医疗器械时，必须了解其性能及保养方法，严格遵守操作规程，用后必须______________处理，____________后归还原处，以备再用。 6、使用氧气时要做到“四防”：______、____、_____、______. 7、给患者吸痰时，调节负压，成人__________，机械通气患者吸痰前后给予_______氧气吸入____分钟；在无力状态下，当患者深
1、智能仪器有何特点？ 答：智能仪器有以下特点：（1）自动校正零点、满度和切换量程（2）多点快速检测（3）自动修正各类测量误差（4）数字滤波（5）数据处理（6）各种控制规律（7）多种输出形式（8）数据通信（9）自诊断（10）掉电保护。 2、简述智能仪表的设计思想和研制步骤。 答：智能仪表的设计思想是根据仪表的功能要求和技术经济指标，自顶向下（由大到小、由粗到细）地按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块，分别进行设计和调试，然后把它们连接起来，进行总调。智能仪表的研制步骤大致上可以分为三个阶段：确定任务、拟定设计方案阶段；硬件、软件研制及仪表结构设计阶段；仪表总调、性能测试阶段。 3、在MCS-51系列单片机中扩展外部存储器用哪几个I/O端口？ 答：在MCS-51系列单片机中扩展外部存储器用P0和P2口。 4、在8031扩展系统中，片外程序存储器和片外数据存储器共处一个地址空间，为什么不会发生总线冲突？ 答：因为片外程序存储器和片外数据存储器虽然共处一个地址空间，但它们的控制信号是不同的，其中8031的PSEN为片外程序存储器的读选通信号，而RD和WR为片外数据存储器的读和写选通信号。 5、MCS-51有哪些中断源？它们各自的中断服务程序入口地址是什么？ 答：MCS-51有5个中断源，它们分别是外部中断0、定时器0、外部中断1、定时器1和串行口。它们各自的中断服务程序入口地址见下表。 6、当使用一个定时器时，如何通过软硬件结合的方法来实现较长时间的定时？ 答：首先用定时器定时一个时间，然后在数据存储器中设置一个计数器，通过计数器对定时器的溢出次数的累计即可实现较长时间的定时。 7、试述模拟量输入通道的结构形式及其使用场合。 答：模拟量输入通道有单通道和多通道之分。多通道的结构通常又可以分为两种：（1）每个通道有独自的放大器、S/H和A/D，这种形式通常用于高速数据采集系统。（2）多路通道共享放大器、S/H和A/D，这种形式通常用于对速度要求不高的数据采集系统。 8、说明模拟多路开关MUX在数据采集系统中的作用。 答：在多路共享A/D的输入通道中，需用多路模拟开关轮流切换各通道模拟信号进行A/D 转换，以达到分时测量和控制的目的。 9、说明采样/保持电路在数据采集系统中的作用及其使用方法。 答：采样保持电路用来保持A/D转换器的输入信号不变。该电路有采样和保持两种运行模式，由逻辑控制输入端来选择。在采样模式中，输出随输入变化；在保持模式中，电路的输出保持在保持命令发出时的输入值，直到逻辑控制输入端送入采样命令为止。此时，输出立即跳变到输入值，并开始随输入变化直到下一个保持命令给出为止。 10、A/D转换器有哪些类型？请比较它们各自的特点，并各举一例。 答：A/D转换器有（1）比较型，其特点是速度较快、抗干扰差、价格较高。如ADC0809。（2）积分型（包括双积分式和电压频率转换式），其特点是速度慢、抗干扰强、价格较低。如双积分式的MC14433，电压频率转换式的VFC-32。
智能仪器考试答案
简答题 1-1.什么是智能仪器？智能仪器的主要特点是什么？ 答：内含微型计算机并带有GP-IB等通信接口的电子仪器成为智能仪器。 特点：（1）智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关开实施对仪器的控制从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连。（2）微处理器的运用极大的提高了仪器的性能。（3）智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便的实现量程自动转换、自动调零、触发电平自动调整、自动校准、自动诊断等功能，有力的改善了仪器的自动化测量水平。（4）智能仪器具有友好的人机对话能力。（5）智能仪器一般都配有GP-IB或RS-232等通信接口，是智能仪器具有可程控操作的能力 1-9.研制智能仪器大致需要经历哪些阶段？试对各阶段的工作内容做一简要的叙述。 答：1.确定设计任务：首先根据仪器最终要实现的设计目标，编写设计任务说明书，明确仪器应具备的功能和应达到的技术指标。2.拟制总体设计方案：设计者应首先一句设计的要求和一些约束条件，提出几种可能的方案。3.确定仪器工作总框图：当仪器总体方案和选用的微处理器的种类确定后，就应采用自上而下的方法，把仪器划分成若干个便于实现的功能模块，并分别绘制出相应的硬件和软件工作框图。4.硬件电路和软件的设计与调试：一旦仪器工作总框图确定后，硬件电路和软件的设计工作就可以齐头并进。5.整机联调：硬件、软件分别装配调试合格后，就要对硬件、软件进行联合调试。 1-10为什么目前智能仪器主机电路大多数采用单片机？选择单片机时应主要.考虑哪些因素？
答：单片机性能增强、体现在指令指令执行速度有很大提升；单片机集成了大容量片上flash存储器，并实现了ISP和IAP，单片机在低电压、低功耗、低价位、LPC方面有很大进步；单片机采用了数字模拟混合集成技术，将A/D、 D/A、锁相环以及USB、CAN总线接口等都集成到单片机中，大大地减少片外附加器件的数目，进一步提高了系统可靠性能。 单片机的选择要从价格、字长、输入/输出的执行速度、编程的灵活性、寻址能力、中断功能、直接存储器访问（DMA）能力、配套的外围电路芯片是否丰富以及相应的并发系统是否具备等多方面进行综合考虑 2-1. A/D转换器与D/A转换器分别有哪些主要技术指标？分辨率和转换精度这两个技术指标有什么区别和联系。 答：A/D转换器技术指标：1.分辨率与量化误差；2.转换精度；3.转换速度；4.满刻度范围。 D/A转换器技术指标：1.分辨；2.转换精度；3.转换时间；4尖峰误差。 分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标，转换精度反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值，用绝对误差或相对误差来表示。 2-2.逐次比较式、并联比较式和积分式A/D转换器各有什么特点？ 答：逐次比较式A/D转换器转换时间与转换精度比较适中，适用与一般场合。积分式A/D转换器的核心部件是积分器，速度较慢，但抗干扰性能力强，适用于在数字电压表类仪器中采用。并行比较式A/D转换器，转换速率可以达到很高，但抗干扰能力差，由于工艺限制，其分辨率一般不高于8位。适用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器
2012年“生物学仪器设备技术”课程期末考试试题答案 生命科学学院 11级硕士3班李新 12212544 1、简述实验室安全注意事项。 一、实验室防火安全 1．实验室内存放的一切易燃、易爆物品(如氢气、氮气、氧气等)必须与火源、电源保持一定距离，不得随意堆放。使用和储存易燃、易爆物品的实验室，严禁烟火。 2．不得乱接乱拉电线，不得超负荷用电，实验室内不得有裸露的电线头，严禁用金属丝代替保险丝；电源开关箱内不得堆放物品。 3．严禁在楼内走廊上堆放物品，保证消防通畅通。 二、实验室化学药品安全 1．化学药品要分类存放，相互作用的药品不能混放，必须隔离存放。所有药品都必须有明确的标签，贮存室和柜必须保持整齐清洁。 2．危险化学药品容器应有清晰的标识或标签。危险化学药品的存放区域应设置醒目的安全标志。 3．从事危险化学药品实验的人员应当接受相应的安全技术培训，做到熟悉所使用药品的性质，熟练掌握相应药品的操作方法。 4．各实验室产生的验废液废物不得随意丢弃，随意排入地面、地下管道以及任何水源，防止污染环境。 三、实验室生物安全 1．实验室生物安全涉及人类生存环境的安全，国家对生物安全的管理高度重视，各有关实验室也必须高度重视实验室生物安全，必须有效监控和预防实验室生物污染，要定期检查和自查，发现安全隐患要及时报告并处理解决。 2．未经农业部或市农业局批准，不得擅自采集、运输、接收保存重大动物疫病病料，不得转让、赠送已初步认定为重大动物疫病或者已确诊为重大动物疫病的病料，不得私自将病料样本寄往国外或者携带出境。 四、实验室防辐射安全 1．各涉源单位开展相关工作前必须向上级主管部门申领许可证和环评，通过环评和取得许可证后方可开展相关工作。 2．辐射工作场所必须安装防盗、防火、防泄漏设施，保证放射性同位素和射线装置的使用安全。同位素的包装容器、含放射性同位素的设备、射线装置、辐射工作场所的入口处必须放置辐射警示标志和工作信号。 3．对同位素实验等产生的放射性废物（包括同位素包装容器），不得作为普通垃圾擅自处理。必须向学校申报，经学校同意后，由学校请有资质的公司或单位进行统一处置。 2.简述离心机的分类及超速离心机操作注意事项 （1）依据转速不同，能够分为低速离心机、高速离心机和超速离心机；依据温度控制不同，能够分为冷冻离心机和普通离心机；依据用处不同，还能够将离心机分为剖析离心机和制备离心机；依据工艺用途不同，可以分为过滤式离心机、沉降式离心机和离心分离机；按安装的方式，还可将其分为立式、卧式、倾斜式、上悬式和三足式离心机。 （2）1、对称平衡，样品装入离心管后，必须用天平配平并对称放入转头中。2、超速离心时，液体一定要加满离心管，应超离时需抽真空，只有加满才能避免离心管变形。3、使用角度头时别忘盖转头盖，如未盖，离心腔内会产生很大的涡流阻力和摩擦升温。4、转头必须固定在轴上。5、离心完后必须从离心机内取出转头，如果转头内有样品渗漏，必须用水将转头清洗干净，然后倒扣在软的台面上。6、离心腔内的冷凝水必须擦干净。7、定期给转
《智能仪器设计基础》试题 一、判断题（每题2 分，共20 分） 1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（） 2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（） 3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（） 4. RS232 通信采用的是TTL电平，因此它的传输距离比485 短。（） 5. USB协议为设备定义了2种供电模式:自供电和总线供电。在自供电模式下，USB设备不需要任何外接电源设备。（） 6. LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式，这两种驱动方式可在使用时随时改变。（） 7. 智能仪器中的噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因，干扰是噪声之果。( ) 8. 软件开发过程的三个典型阶段是定义、开发和测试。（） 9. RAM 测试方法中，谷值检测法无法检测“粘连”及“连桥”故障。（）
10.曲线拟合要求y=f（x ）的曲线通过所有离散点（x i ，y i ）。（） 二、选择题（每题2 分，共20 分） 1. 多通道数据采集系统的框图如下图所示。其中（1 ）~（4 ）各部分的组成为:( ) A. 放大器、A/D 转换器、D/A 转换器、计算机 B. 多路开关、放大器、A/D 转换器、计算机 C. 多路开关、放大器、D/A 转换器、计算机 D. 放大器、多路开关、A/D 转换器、D/A 转换器 2. 仪器采集数据中存在随机误差和系统误差，基本数据处理顺序是:( ) A. 系统误差消除→数字滤波→标度变换 B. 数字滤波→系统误差消除→标度变换 C. 标度变换→系统误差消除→数字滤波 D. 数字滤波→标度变换→系统误差消除
1、智能仪器的发展趋势 （1）微型化（2）多功能化（3）人工智能化（4）网络化 2、智能仪器的分类、组成和特点 （1）从发展应用的角度看，智能仪器系统分为微机内嵌和微机扩展两大类。（2）智能仪器由硬件和软件两大部分组成。硬件包括微处理器、存储器、输入通道、输出通道、人机接口电路、通信接口电路。 （3）智能仪器的特点○1操作自动化○2具有自测功能○3具有数据分析和处理功能○4具有友好的人机对话功能○5具有可程控操作能力 2.1常见的A/D转换器有哪几种类型？其特点是什么？ 答：类型（1）并联比较型A/D转换器（2）逐次逼近型A/D转换器（3）双积分型A/D转换器（4）￡-△调制型A/D转换器 特点：○1转换速度快，随着转换位数的增加，所需的硬件个数多○2精度、速度、和价格均适中，抗干扰能力差○3精度高、抗干扰性好价格低廉，转换速度较慢○4具有积分式与逐次式的双重优点，以很低的采样分辨率和很高的采样频率将模拟信号数字化 2.4模拟量输出通道有哪几种基本机构？试说明其特点和使用场合。 答：（1）单通道结构：只有一路信号输入，常用于频率较高的模拟信号的A/D 转换。 （2）多通道结构：○1多通道并行结构：常用于模拟信号频率很高且各路必须同步采样的高转换速率系统，速度快、成本高、体积功耗大○2多通道共享结构：适合对转换要求不高的系统。通道速度慢，元件开销少 2.7 在设计智能仪器时，选择模拟多路开关要考虑的主要因素是什么？ 答：（1）通道数量（2）泄漏电流（3）导通电阻（4）开关速度 4.1为什么要消除键盘抖动？消除键盘抖动的方法？实现的原理是什么？ 答：因为抖动可能导致计算机将一次按键操作误判多次操作。 方法一：硬件去抖动，利用RS触发器的互锁功能去抖动，可以得到理想的按键输出波形。 方法二:软件延时去抖动，通过CPU首次检测到按键按下或松开信息时，延时一段时间，从而躲过抖动期，等待按键稳定后，CPU再次检测，确定按键的状态。 4.4试说明非编码键盘扫描的原理。 答：扫描法（1）判断键盘上有无键闭合（2）消除键抖动影响，软件延时10~20ms，去抖动（3）若有键闭合，则确定闭合键的键值（4）为了保证键每闭合一次，CPU仅做一次处理。 线反转法：（1）P1.7-P1.4作为输出线，P1.3-P1.0作为输入线，并使P1口输出0FH。（2）P1.7-P1.4作为输入线，P1.3-P1.0作为输出线 4.10触摸屏的种类主要有哪些？各有什么特点？ 答：（1）电阻式触摸屏，经济型好，供电要求简单，非常容易产业化而且适用的领域多种多样。（2）红外线触摸屏，价格便宜、安装容易，能较好地感应轻微触摸与快速触摸（3）电容式触摸屏，透光率和清晰度高，不但能保护导体和感应器，还能防止环境因素给触摸屏造成的影响。（4）表面声波触摸屏，对原显示器的清晰度影响小，经久耐用。 4.11简述LED显示器动态显示方式的原理及优点？ 答：LED驱动用8位的I/O端口驱动，LED共阳极或共阴极由相应的I/O端口控制，轮流选通，由于人的视觉暂留现象和发光二极管的余晖效应，人眼仍感觉所有的器件都在同时显示，获得稳定的视觉效果。优点是占用I/O端口少。4.12简述红外线触摸屏的工作原理及特点。