智能仪表答案1
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智能仪器期末考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 智能仪器的主要功能包括以下哪项?A. 数据采集B. 数据处理C. 数据存储D. 所有选项2. 在智能仪器中,传感器的作用是什么?A. 转换物理量为电信号B. 放大电信号C. 显示电信号D. 记录电信号3. 下列哪个不是智能仪器的数据处理方法?A. 滤波B. 积分C. 微分D. 存储4. 智能仪器的通信接口通常包括哪些类型?A. USBB. RS-232C. EthernetD. 所有选项5. 智能仪器的自诊断功能主要是指什么?A. 诊断仪器的硬件故障B. 诊断仪器的软件故障C. 诊断仪器的电源问题D. 诊断仪器的所有故障6. 智能仪器的校准功能主要目的是什么?A. 提高测量精度B. 延长仪器使用寿命C. 降低仪器成本D. 增加仪器的美观度7. 智能仪器的远程监控功能通常需要哪些技术?A. 无线通信技术B. 网络技术C. 数据加密技术D. 所有选项8. 在智能仪器中,模糊逻辑控制的主要用途是什么?A. 提高控制精度B. 简化控制算法C. 降低控制成本D. 实现非线性控制9. 智能仪器的自适应控制功能主要是指什么?A. 自动调整测量参数B. 自动调整控制参数C. 自动调整显示参数D. 自动调整存储参数10. 下列哪个不是智能仪器的发展趋势?A. 集成化B. 网络化C. 智能化D. 单一化二、简答题(每题10分,共30分)1. 简述智能仪器与传统仪器的主要区别。
2. 描述智能仪器在工业自动化中的应用。
3. 解释智能仪器的自诊断功能及其重要性。
三、计算题(每题15分,共30分)1. 假设一个智能仪器的传感器测量范围是0-100V,分辨率为0.01V,求该仪器测量的最大误差。
2. 给定一个智能仪器的信号处理算法,包含一个低通滤波器,其截止频率为5Hz,求在输入信号频率为10Hz时的输出信号幅度。
四、论述题(每题20分,共20分)1. 论述智能仪器在现代智能制造中的作用及其未来的发展趋势。
仪表面试题库大全及答案1. 什么是仪表?答:仪表是用于测量、显示、记录和控制各种物理量(如温度、压力、流量等)的设备或装置。
2. 仪表的分类有哪些?答:仪表通常分为模拟仪表和数字仪表。
模拟仪表通过指针或刻度盘显示测量结果,而数字仪表则通过数字显示。
3. 什么是压力仪表?答:压力仪表是用来测量流体压力的设备,它可以是绝对压力、表压力或差压。
4. 压力仪表的工作原理是什么?答:压力仪表的工作原理通常基于流体力学原理,将压力转换成机械位移,然后通过指针或数字显示出来。
5. 温度测量的基本原理是什么?答:温度测量的基本原理是利用物质的某些物理性质随温度变化的特性来测量温度,如热电效应、热膨胀等。
6. 什么是流量计?答:流量计是用来测量流体在单位时间内流过某一截面的体积或质量的设备。
7. 流量计的类型有哪些?答:流量计的类型包括但不限于:电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计、差压式流量计等。
8. 什么是变送器?答:变送器是一种将传感器检测到的信号转换成标准信号输出的设备,用于远程显示、记录或控制。
9. 变送器的输出信号有哪些类型?答:变送器的输出信号类型包括4-20mA、0-10V、RS485等。
10. 什么是控制阀?答:控制阀是一种用于调节流体流动的设备,它可以控制流量、压力、温度等。
11. 控制阀的工作原理是什么?答:控制阀的工作原理是通过改变阀门的开口大小来调节流体的流动,从而实现对流体的控制。
12. 什么是PID控制?答:PID控制是一种常见的反馈控制系统,它根据误差信号的当前值、过去值和预测的未来值来计算控制量。
13. PID控制中的P、I、D分别代表什么?答:在PID控制中,P代表比例(Proportional),I代表积分(Integral),D代表微分(Derivative)。
14. 如何校准仪表?答:校准仪表通常包括零点校准和量程校准。
使用标准设备对仪表进行校准,确保其测量精度。
15. 什么是智能仪表?答:智能仪表是一种具有自诊断、自校准、数据记录和通信功能的高级仪表。
智能仪表试题1.嵌入式系统被定义为:以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪。
2.嵌入式系统是现代科学的多学科互相融合的以应用技术产品为核心,以计算机技术为基础,以通信技术为载体,以消费类产品为对象,引入各类传感器加入,进入网络技术的连接,而适应应用环境的产品。
3.嵌入式系统的体系结构:主要包括嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及应用软件系统等四个部分。
根据应用方式的不同,可将嵌入式系统分为级、芯片级和模块级三种不同的体系结构。
4.开发系统的功能:编程能力、调试、运行能力和仿真能力。
5.转换芯片的主要性能指标:分辨率、转换时间和转换误差。
选择时,分辨率和转换时间是首要指标。
6.采样/保持电路由保持电容、模拟开关和运算放大器等组成。
7.芯片的性能指标:分辨率、精度和转换时间。
选时,分辨率是首要指标。
8.智能仪器常用的显示器有发光二极管,液晶显示器和等离子显示器。
9.点亮显示器的方法有静态和动态。
10.目前常用的键盘有三种:机械触点式按键、导电橡胶式按键和柔性按键。
11.按键码识别的方法分类,有编码式和非编码式。
12.在工业环境中使用的有线通信技术分三类:平行接线式、现场总线和工业以太网。
13.通信的方式分为两种:并行通信和串行通信。
14.232C使用负逻辑,正电平(+515V),负电平(-515V),传送最大距离为15m,最高速率20。
15.管道分为流管道和消息管道。
16.传输支持4种数据类型:控制信号流、块数据流、中断数据流和实时数据流。
对应4种数据传输方式:控制传输方式、批处理方式、中断传输方式和等时传输方式。
17.交换包:标志包、数据包、握手包。
18.蓝牙系统的功能单元:天线单元、链路控制硬件、链路管理软件和蓝牙软件协议单元。
19.电磁干扰三要素:电磁干扰源、敏感设备和耦合通道。
20.从干扰源和传播方式的角度,智能仪表受到的干扰分为:电场耦合干扰、磁场耦合、共阻抗耦合、电磁辐射和直线传输干扰。
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(de)滤波器.()2. 基准电压Vr (de)精度和稳定性影响零位误差、增益误差(de)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(de)是TTL电平,因此它(de)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(de)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(de)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 )(de)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(de)框图如下图所示.其中( 1 )~( 4 )各部分(de)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3. 设采集数据由信号加噪声构成,应根据( )确定滤波算法A. 噪声统计规律B. 信号特征和噪声统计规律C. 信号特征D. 只能用多种滤波算法试验,由处理效果确定.4. 采样保持器(de)作用是( )A. 提高系统(de)采样速率B. 保持系统(de)数据稳定C. 保证在A/D转换期间ADC前(de)模拟信号保持不变D. 使A/D 转换器前信号能跟上模拟信号(de)变化5. 采集数据中含有脉冲性干扰,信号为直流,则应选择( )滤波算法.A. 算数平均法B. 加权平均法C. 限幅滤波法D. 去极值平均法6. 在开发USB系统(de)时候,首要(de)任务是利用( )实现设备(de)枚举过程,提供各种设备信息.A. 中断传输B. 控制传输C. 同步传输D. 批量传输7.若非编码矩阵键盘(de)列线外接下拉电阻,该矩阵(de)扫描码应是( ).A.行线输出高电平B.列线输出高电平C.行线输出低电平D.列线输出低电平8.在智能仪智中,A/D 转换(de)抗干扰技术包括( ).A. 对差模干扰(de)抑制B. 对共模干扰(de)抑制C. 采用软件方法提高A/D抗干扰能力D. 以上三种都包括9.在进行数字电路(de)可测试性设计时,下面说法错误(de)是( ). A.设计上应避免“线或”逻辑B.所有不同相位和频率(de)时钟都应来自单一主时钟C.数字电路应设计成主要以异步逻辑电路为基础(de)电路D.电路应初始化到一明确(de)状态,以便确定测试(de)方法10.下面( )调试方式在目标机不存在(de)情况下也可以进行代码(de)调试.A.ROM 仿真器B.在线仿真器C.片上调试D.JTAG三、填空(每空2分,共20分)1.假设一 12 位(de) A/D 转换器,其满量程电压为 10V ,则它(de)分辨率是_____ .2.某仪器(de)非线性采用分段线性插值法进行校正,设段数为4,最少需要_____对(X i ,Y i )已知实验数据.3.利用 8 片模拟多路开关 CD4051 设计 64 路(de)输入通道.已知CD4051 (de)漏电流为 20nA ,开关导通电阻300Ω ,设信号源内阻1000 Ω .则多路开关漏电流和导通电阻产生(de)误差大小为_____ .如果采用级连方式连接,则需要多路开关_____片.用级连方式连接电路产生(de)误差大小为_____ .4.某智能温度测量仪采用 8 位ADC ,测量范围为10 ~100 ℃,仪器采样数据经滤波和非线性校正后(de)数字量为0028H .A0=10 ℃,Am=100 ℃,Nm=FFH=255 ,Nx=28H=40 .则对应(de)实测温度是_____ .5. 设在某数据采集系统中,对正弦信号 U=(U msin ω t )/2 采样.采/保(de)孔径时间 tAP=20ns , A/D 转换器(de)位数为 12 位,求采样精度达到 1LSB (de)最高信号频率是_____ .若 S/H (de)捕捉时间tAC=3 μs ,稳定时间ts=2 μs , A/D 转换时间tCONV=40 μs ,输出时间tOUT=4 μs 则通道(de)吞吐率是_____ .6.检测直流电压信号由于50Hz 工频干扰使测量数据呈现周期性波动.设采样周期Ts=1ms ,采用算数平均滤波算法,消除工频干扰.选择平均点数 _____.7.某种仪器 100 台,工作 1000h ,假设有 2 台发生故障,则这种仪器(de)千小时(de)可靠率为_____ .四、简要回答下列问题( 25 分)1. 简述推动智能仪器发展(de)主要技术.2. 简述智能仪器设计(de)基本原则.3. 简述 USB 既插既用机制实现(de)原理.4. 可靠性是智能仪器中一个重要(de)技术指标.请写出智能仪器中常用(de)提高硬件和软件可靠性(de)方法.5. 什么是可测试性智能仪器设计中引入可测试性设计有什么优缺点五、设计题(15分)试设计一温度检测系统.要求系统能检测 8 路温度信号(假设温度传感器(de)输出信号幅度 0~25mV ),测试(de)温度范围为0~500 ℃,温度分辨率为℃.测试(de)最终结果用 LCD 显示器或 LED 显示器显示出来.对多通道(de)测量信号要有自动巡回检测(de)功能和选择某一通道进行单一测量(de)功能.若采用自动巡回检测方式,要求每一通道每秒钟检测 100 次.仪器要具有与其它仪器或微机进行通讯(de)能力.画出仪器(de)硬件框图,并说明每部分(de)参数及其选择原则.(1)根据设计要求,放大器(de)放大倍数至少应为多少(2) A/D 转换器至少应选择多少位(de)(3) A/D 转换器(de)速率至少为多少(4)根据设计要求,如果选用 LED 显示器,至少应用几位 LED 显示(5)测试系统与外界(de)通讯如选用串行通信,你准备选择哪种总线它(de)最远传输距离是多少(6)如果系统用 89C51 单片机做控制器,用字符式 LCD 显示模块做显示器,请画出图 2 中单片机与显示模块(de)三根控制线 RS 、 R/W 和 E (de)接口电路.这三根控制信号(de)时序图如图 1 ,它们(de)功能为:RS :寄存器选择输入线.当其为低电平时,选通指令寄存器;高电平时选通数据寄存器.R/W :读/ 写信号输入线.低电平为写入,高电平为读出.E :使能信号输入线.读状态下,高电平有效;写状态下,下降沿有效.图 1图 2答案:答案:一、否、是、否、否、否、否、是、否、否、否二、B 、 B 、 B 、 C 、 D 、 B 、 A 、 D 、 C、 B 三、1.2. 53. ,9,;4. 245.,;6. 207.四、1.传感器技术:信号检测是通过传感器实现(de),为适应智能仪器发展(de)需要,各种新型传感器不断涌现.A/D 等新器件(de)发展显着增强了仪器(de)功能与测量范围.DSP (de)广泛应用:由于 DSP 芯片是通过硬件来完成上述乘法和加法运算,因此,采用DSP 芯片可大大简化具有此类数字信号处理功能(de)智能仪器(de)结构并提高其相应(de)性能,极大地增强了智能仪器(de)信号处理能力.ASIC 、FPGA /CPLD 技术在智能仪器中(de)广泛使用:使仪器(de)可靠性、成本、速度等方面有提高.LabVlEW 等图形化软件技术.网络与通信技术:智能仪器要上网,完成数据传输、远程控制与故障诊断等;构建网络化测试系统,将分散(de)各种不同测试设备挂接在网络上,通过网络实现资源、信息共享,协调工作,共同完成大型复杂系统(de)测试任务.2.从整体到局部(自顶向下)(de)设计原则:这种设计原则(de)含义是,把复杂(de)、难处理(de)问题分为若干个较简单、容易处理(de)问题,然后在一个个地加以解决.较高(de)性能价格比原则:在满足性能指标(de)前提下,应尽可能采用简单(de)方案,因为方案简单意味着元器件少,开发、调试、方便,可靠性高.组合化与开放式设计原则:开放系统是指向未来(de) VLSI 开放,在技术上兼顾今天和明天,既从当前实际可能出发,又留下容纳未来新技术机会(de)余地;向系统(de)不同配套档次开放,为发挥各方面厂商(de)积极性创造条件;向用户不断变化(de)特殊要求开放,在服务上兼顾通用(de)基本设计和用户(de)专用要求等等. .3.即插即用技术包含 2 个技术层面,既热插拔和自动识别配置.热插拔(de)关键技术在于电路接插件插、拔期间强电流(de)处理.USB 在电缆以及接插件(de)设计上充分考虑了这一点,使得这个瞬时(de)强电流被安全地吸收,从而使 USB 设备实现了热插拔.系统设备(de)自动识别是通过在 USB 主机或 Hub (de)下行端口信号线上接有下拉电阻和在设备端(de)信号线上连接上拉电阻来实现(de).既当 USB 主机或 Hub (de)下行端口处于断开状态时,信号线电平将恒为 0 .当 USB 设备连接上(de)瞬间,会造成 USB 主机或 Hub 端信号线(de)上冲,这样当 USB 主机或 Hub 检测到这个上冲过程, USB 主机可认定有一设备接入.4.提高硬件可靠性:元器件(de)选择;筛选;降额使用;可靠电路(de)设计;冗余设计;环境设计;人为因素设计;仪器可靠性实验;提高软件可靠性:认真地进行规范设计;可靠(de)程序设计方法;程序验证技术;提高软件设计人员(de)素质;消除干扰;增加试运行时间.5.可测试性( Testability )是指产品能够及时准确地确定其自身状态(如可工作,不可工作,性能下降等)和隔离其内部故障(de)设计特性.智能仪器设计中引入可测试性设计(de)优点1.提高故障检测(de)覆盖率;2.缩短仪器(de)测试时间;3.可以对仪器进行层次化(de)逐级测试:芯片级、板级、系统级;4.降低仪器(de)维护费用;缺点:1.额外(de)软/硬件成本;2.系统设计时间增加.五、放大器(de)增益 200 ; ADC (de)分辨率 12 位;; 4 位。
一.简答题1、仪表的发展经历那几个阶段?其特点?1、第一代--模拟式仪表---基本结构是磁电式和电子式。
磁电式基于电磁测量原理使用指针来显示测量结果。
如指针式万用表、伏特表、安培表、功率表等。
电子式基于模拟电子技术原理。
如记录仪、电子示波器、信号发生器等。
第二代--数字式仪表---基本结构中含有A/D转换环节,并以数字方式显示或打印测量结果。
如数字电压表、数字功率计、数字频率计等。
比第一代响应速度快,测量准确度高。
第三代--智能式仪器仪表---基本结构中含有CPU。
功能强大、功耗低、体积小、可靠性高等。
智能仪表是计算机技术与测量仪器仪表相结合的产物,具有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能,具有一定智能的作用。
第四代--虚拟仪器及网络化仪器①虚拟仪器(Virtual Instrument,VI)---基本结构中含有通用计算机。
80年代美国国家仪器公司(NI)提出的.虚拟仪器是以通用计算机为基础,加上特定的硬件接口设备和为实现特定功能而编制的软件组成硬件接口--数据采集卡(DAQ)、串/并口、通信接口卡、VXI控制器等---完成被测信号的采集、放大、模数转换及输出信号的数模转换等功能。
软件模块--数据分析、过程通讯及图形用户界面等软件。
通过不同测试功能的软件模块的组合来实现不同的功能。
②网络仪器---把信息系统与测量系统通过Internet连接起来,做到资源共享,高效完成复杂艰巨的测控任务.仪器组成:将位于不同地理位置的数据采集、数据分析和数据表示由网络连起来完成测试任务。
现场的数据采集设备将测得的数据通过网络传输给异地的微机化仪器去分析处理,分析后的结果被执行机构查询使用,使数据采集、传输、处理成为一体。
仪器特点:实现资源共享,一台仪器为更多的用户所使用。
环境恶劣的数据采集实行远程采集,将采集的数据放在服务器中供用户使用。
重要的数据多机备份提高系统的可靠性。
测试人员不受时间和空间的限制,随时随地获取所需的信息。
智能仪器原理与设计课后答案【篇一:《智能仪器设计》复习题及答案】>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的为片外程序存储器的读选通信号,而和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。
1.智能仪表的主要功能:○1自动校正清零○2多点快速显示○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.智能仪表的设计研制步骤:1)确定任务,拟定设计方案:a 确定设计任务和仪表功能。
B 完成总体设计,选择确定硬件类型和数量。
2)硬件,软件研制及仪表结构设计:a 嵌入式系统的选择。
B 硬件电路设计,研制和调试。
c 应用软件设计,程序编制和调试。
3)仪表总调,性能测定3.A/D转换芯片的指标描述:1)分辨率:是指A/D的输出数码变动一个LSB时输入模拟信号的最小变化量。
2)转换时间:A/D从启动转换到转换结束所需的时间成为转换时间。
3)转换误差:是指A/D转换结果的实际值与真实值之间的偏差,用最低有效位数LSB 或满度值的百分数来表示。
4. 光电耦合的工作原理是什么?输入为低电平时,流过发光二极管的电流为零,光敏三极管截止。
输入为高电平时,发光二极管中有电流流过,二极管发光,光敏三极管因光信号作用而饱和导通。
4.继电器的作用是什么?继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统和被控制系统,通常应用与自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大的电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节,安全保护,转换电路等作用。
5. 继电器的工作原理是什么?只要线圈两端加上一定电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点吸合。
当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力作用下返回原来的位置,使动触点与原来的静触点吸合,这样吸合,释放,从而达到了在电路中的导通,切断的目的。
6.LED显示的方法有两种静态:所谓静态显示,就是当显示器显示某一个字符时,相应的发光二级管恒定地通以电流。
优点:亮度较高,接口编程容易。
缺点:占用口线较多,所用锁存器也多。
智能仪器原理与设计课后答案【篇一:《智能仪器设计》复习题及答案】>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的为片外程序存储器的读选通信号,而和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。
第一章概述(P19)1-1智能仪表的特点是什么?嵌入式系统在智能仪表中的作用是什么?简述智能仪表的发展趋势?智能仪表的特点是什么:1、操作自动化,2、具有自测功能,3、具有数据处理功能,4、具有良好的人机对话功能,5、具有程控操作能力。
什么是嵌入式系统(嵌入式系统的定义):嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可剪裁,适应应用对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
(可用其他替换)。
智能仪表的发展趋势:1、微型化2、多功能化3、人工智能化4、网络化5、虚拟仪表化。
1-3简述智能仪表的设计思路和研制步骤。
设计思路:模块化设计和模块的连接。
模块化设计是根据功能要求和技术经济指标自顶向下地按仪表功能层次吧硬件和软件分成若干块,分别进行设计和调试,然后把他们连接起来,进行总调。
软件模块的连接一般是通过监控主程序调用和各种功能模块,或采用中断的方法实时的执行相应的服务模块来实现,并且按功能层次继续调用下一级模块。
研制步骤: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。
确定任务、拟定设计方案阶段包括1、确定设计任务和仪表功能2、完成总调设计。
选择确定硬件类型和数量。
硬件、软件研制及仪表结构设计阶段包括1、嵌入式系统的选择2、硬件电路设计、研制和调试3、应用软件设计、程序编制和调试4、仪表结构设计。
1-6影响和促进智能仪表发展的关键技术有哪些。
答:1.传感技术2.系统集成技术3.智能控制技术4.人机界面技术.5可靠性技术6.网络技术第三章过程输入输出通道设计(P88)3-3 A/D转换器有哪些品种,其特点是什么?说明其主要参数、输入/输出方式和控制信号等。
A/D 转换器大致上可分为比较型和积分型两种类型,每种类型又分为许多品种,比较型中常采用逐次比较(逼近)式A/D 转换器;积分型中使用较多的是双积分式(即电压-时间转换式)和电压-频率转换式A/D 转换器。
智能仪器仪表练习题一、填空题1.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)式键盘,若系统需要4个按键,应采用(独立式)键盘结构。
2.智能仪器的显示器件常用( LED )数码管或液晶显示器,其中(液晶显示器)更适合用于电池供电的便携式智能仪器。
3.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、(信号转换放大电路)、滤波器、(采样保持器)和A/D转换器等几个主要部分所组成。
4.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(+5V~+15V)V, 逻辑“1”为(-5V~ -15V)V。
5.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。
6.双积分型A/D转换器的技术特点是:转换速度(慢),抗干扰能力(强)。
7.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种:即利用(误差模型修正系统误差)、(校正数据表修正系统误差)或通过曲线拟合来修正系统误差。
8.为减小随机误差对测量结果的影响,软件上常采用(算术平均)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。
9.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)。
10.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。
11.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(增益)达到量程切换的目的。
12.智能仪器的主要特征之一是,几乎都含有自动(量程)转换、自动(零点)调整等功能。
13.异步串行通信方式中,传送一帧字符信息由起始位、(数据)位、(奇偶校验)位和停止位等四部分组成。
14.根据测量误差的性质和特性,一般可将其分为三类,即随机误差、(系统)误差和(粗大)误差。
15.不同设备之间进行的数字量信息交换或传输,称为(数据通信)。
1.共模干扰的来源有哪些?主要有那些硬件防干扰措施?
答:(1)来源:共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差、空间电磁辐射在信号线上感应的同方向电压迭加所形成。
(2)措施:①利用双端不对地输入的运算放大器作为输入通道的前置放大器②用变压器或光电耦合器把各种模拟负载与数字信号源隔离开来③采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰
2.画出一种采样保持电路并简述其原理?
答:原理:图中两放大器均接成跟随器形式,采样期间,开关闭合,输入跟随器的输出给电容器C快速充电;保持期间,开关断开,由于输出缓冲放大器的输入阻抗极高,电容器上存储的电荷将基本上维持不变,保持充电时的最终值提供A/D转换。
3.寄存器PSW中的RS1和RS0的作用是什么?RS1=0,RS0=1,则R0的物理地址是什么?
答:(1)RS1和RS0作用是选择但前使用的工作寄存器组。
(2)R0地址为0AH
4.MCS-51扩展时,什么口和什么口为地址线,什么口为数据线?
答:P2、P0口为地址线,P2口为数据线
5.MCS-51单片机复位后,程序从什么地址开始运行,堆栈指针SP的值为什么地址?
答:0000H,SP=07H
6.常用的数字滤波方式是什么?
答:程序判断法,中位值滤波法,算术平均滤波法,递推平均滤波法,加权递推平均滤波法,一阶惯性滤波法,复合滤波法
7.简述干扰的来源和种类?
答:来源:空间(电磁感应)、传输通道、配电系统
按干扰进入仪表的渠道分为:串模干扰、共模干扰、数字电路干扰、电源和地线
系统的干扰。
8.当前使用工作寄存器2区,则8051单片机的PSW中RS1是什么?RS0是什么?工作寄
存器R1的物理地址是什么?
答:RS1=1 RS0=0 ,R1的物理地址为13H
9.智能仪表的模拟量输入通道中一般包括那些器件?
答:滤波电路、多路模拟开关、放大器、采样保持电路(S/H)和A/D转换器组。
10.通常点亮数码管的方式有哪些?
答:静态和动态。
静态显示就是显示器显示某一个字符时,相应的发光二极管通过恒定电流。
动态显示就是轮流点亮各位显示器,该方法只需一个8位段输出口和一个8位扫描输出口,后者的作用是依次接通各位LED。
11.键盘设计时必须解决哪些问题?
答:确定是否有键按下,按了哪一个键,消除抖动问题以及同时按键的处理等等。
12.在扩展64KB的外部ROM后,单片机8051的EA=1,片内ROM的寻址范围是什么?
片外ROM的寻址范围是什么?
答:片内ROM的寻址范围是0000H~0FFFH。
片外ROM的地址范围是1000H~FFFFH.
13.简述程序跑飞的原因及其处理办法?
答:原因:统受到某种干扰后,程序计数器PC 的值偏离了给定的唯一变化历程,导致程序运行偏离正常的运行路径。
处理办法:指令冗余、软件陷阱以及“W ATCHDOG"技术。
14. 影响和促进智能仪表发展及的关键技术有哪些?
答:1.传感技术2.系统集成技术3.智能控制技术4.人机界面技术.5可靠性技术6.网络技术
15. A/D 转换芯片的主要性能指标有哪些?有哪几类A/D 转换芯片?
答:(1)性能指标:分辨率、转换时间、转换误差
(2)种类:逐次比较型、双积分型、电压频率转换型和∑-r 转换型。
16. 智能仪表常用的显示器类型有哪些?
答:LED ,LCD 和等离子显示器
17. 通信线路工作方式有哪些?
答:单工方式、半双工方式和全双工方式。
18. 简述PID 控制算法中的P 、I 、D 的意义与作用?
答:比例相(P ):及时成比例地反映控制系统的偏差信号e (t ),偏差一旦产生,控制器立 即 产生调节作用,以减少偏差。
积分相(I ):主要用于消除静差提高系统的无差度。
微分相(D ):作用是按偏差的变化趋势进行控制。
19. 某智能压力控制系统中采用8位的ADC ,测量范围为0-100N ,在某一时刻仪表采样并
经滤波和非线性校正后的数字量位E9H ,此时的实际压力是多少?(设测量的0N 对应ADC 的00H ,100N 对应0FFH )
答:91.2N
20. 现需设计一个仪表的键盘显示系统,要求如下:
1) 使用8031作为处理器
2) 键盘由三个按键组成,要求直接连接到P/R 引脚
3) 使用8个七段译码管为显示器
画出你设计的原理图,并写出检测哪个键被按下的程序?
答:) +5v
P1.0P1.2.
.
.P0口
ALE
P2.7
P2.0
AD0~AD7ALE RD RD CE IO/M WR
WR 驱动器驱动器 LED8LED1PA 口PB 口8155
2)MOV A,#0FFH
MOV P1,A
KEY0: JB P1.0,KEY1
MOV A,#01
SJMP KEY3
KEY1: JB P1.1,KEY2
MOV A,#02
SJMP KEY3
KEY2: JB P1.2,KEY3
MOV A,#03
KEY3: RET
21. 画出一种有效(即微处理器RESET 引脚为高电平有效)的开机复位和人工复位的接法,
并简要说明其原理? 22. 画出智能仪表的典型结构,简述各组成部分的作用?
23. 画出两个DAC0832与MCS-51单片机的接口电路,并编写一个程序使两路D/A 同时改
变输出?
答:MOV DPTR,#0FEFFH
MOV A,R2
MOVX @DPTR,A
INC DPH
MOV A,R3
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,A
MOV DPTR,#FFFH
MOVX @DPTR,A
RET
24. 画出两个ADC0809与MCS-51单片机的接口电路,采用查询法、中断法依次返回采集8
路模拟量信号,把它放到60H-67H 的内存单元中?
EOC 开始转换时为低电平,当转换结束时为高电平。
✓ 查询方式:查询EOC 引脚,接P1.0。
✓ 中断方式:EOC 经反相器接AT89S52的外部中断引脚INT1。
1)定时传送方式
MAIN : MOV R1,#data
MOV DPTR ,#7FF8H ;P2.7=0,且指向通道0
MOV R7,#08H ;置通道数
LOOP : MOVX @DPTR ,A ;启动A/D 转换
MOV R6,#0AH
DLAY : NOP
NOP
NOP
NOP
DJNZ R6,DLAY
MOVX A ,@DPTR ;读取转换结果
MOV @R1,A
INC DPTR ;指向下一个通道
INC R1 ;修改数据区指针
DJNZ R7,LOOP
2)查询方式
MAIN : MOV R1,#data
MOV DPTR ,#7FF8H ;P2.7=0,且指向通道0
信号处理人机接口数据通信
控制输出信号调理传感器
MOV R7,#08H ;置通道数
LOOP:MOVX @DPTR,A ;启动A/D转换
SETB P1.0
WAIT:JNB P1.0,WAIT ;查询P1.0状态
MOVX A,@DPTR ;读取转换结果
MOV @R1,A
INC DPTR ;指向下一个通道
INC R1 ;修改数据区指针
DJNZ R7,LOOP ;8个通道全采样完了吗?
RET
3)中断方式
SETB IT1
SETB EX1
SETB EA
MOV DPTR,#7FF8H
MOV A,#0
MOVX @DPTR,A
…
EINT1:MOV DPTR,#7FF8H
MOVX A,@DPTR
MOV 30H,A
MOV A,#00
25.矩阵式非编码的键盘的扫描方式有哪些?并选择一种,画出其原理电路图,并说明其扫
描键盘的原理?
答:行扫描法和列扫描法。
行扫描法:每次在键盘的一行发出扫描信号,同时检查列线输入信号。
若发现某列输入信号与扫描信号一致,则位于该列和扫描行交点的键被按下。
26.如图动态显示电路,假定8155已完成初始化,编程将数码管显示6个8,已知PA口地
址为0101H,8的字型码80H(延时程序略)
27.编写程序,要求T0产生1ms的定时,并使P1.0输出周期为2ms的方波,T0工作方式
1,fosc=12MHz
答:定时器的计数脉冲周期s f T osc 610/12-==,设T1的初值为x,则36161010)2(--=⨯-x ,x=64536换成16进制数表示x=0FC18H START: MOV TMOD,#01H
MOV TL0,#18H
MOV TH0,#0FCH
SETB TR0
LOOP: JBC TF0,CONT
SJMP LOOP
CONT: MOV TL0,#18H
MOV TH0,#0FCH
CPL P1.0
SJMP LOOP
28. 编写程序,用T1的方式2计数,要求每计满100次,将PL1取反
答:设T1的初值为X,则CH X 915610028
==-=
MOV TMOD,#60H
MOV TL1,#9CH
MOV TH1,#9CH
SETB TR1
LOOP: JBC TF1,CONT
AJMP LOOP
CONT: CPL P1.0
AJMP LOOP。