智能仪器原理及应用(第三版)赵茂泰课后习题部分答案
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常用元件封装1)电阻:最为常见的有0805、0603两类,不同的是,它可以以排阻的身份出现,四位、八位都有,具体封装样式可参照MD16仿真版,也可以到设计所内部PCB库查询。
注:ABCD四类型的封装形式则为其具体尺寸,标注形式为L X S X H1210具体尺寸与电解电容B类3528类型相同0805具体尺寸:2.0 X 1.25 X 0.5(公制表示法)1206具体尺寸:3.0 X 1.5 0X 0.5(公制表示法)3)电容:可分为无极性和有极性两类: 无极性电容下述两类封装最为常见,即0805、0603;有极性电容也就是我们平时所称的电解电容,一般我们平时用的最多的为铝电解电容,由于其电解质为铝,所以其温度稳定性以及精度都不是很高,而贴片元件由于其紧贴电路版,所以要求温度稳定性要高,所以贴片电容以钽电容为多,根据其耐压不同,贴片电容又可分为A、B、C、D四个系列,具体分类如下:类型封装形式耐压A 3216 10VB 3528 16VC 6032 25VD 7343 35V贴片钽电容的封装是分为A型(3216),B型(3528),C型(6032),D型(7343),E型(7845)。
有斜角的是表示正极1、标准电阻:RES1、RES2;封装:AXIAL-0.3到AXIAL-1.0两端口可变电阻:RES3、RES4;封装:AXIAL-0.3到AXIAL-1.0三端口可变电阻:RESISTOR TAPPED,POT1,POT2;封装:VR1-VR52、电容:CAP(无极性电容)、ELECTRO1或ELECTRO2(极性电容)、可变电容CAPVAR封装:无极性电容为RAD-0.1到RAD-0.4,有极性电容为RB.2/.4到RB.5/1.0.3、双列直插元件原理图中常用的名称为根据功能的不同而不同,引脚封装形式DIP系列,不如40管脚的单片机封装为DIP40。
谐波电流的测试,需要专业的测试仪器来完成,一般的电流表是不具备这个功能的。
1.《智能仪器》复习参考题题2.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< 单)点接地,低频电路应选择< 多)点接地。
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。
b5E2RGbCAP智能仪器的显示器件常用< LED )数码管或液晶显示器,其中< )更适合用于电池供电的便携式智能仪器。
p1EanqFDPw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。
DXDiTa9E3d6.对电子设备形成干扰,必须具备三个条件,即(干扰源>、<传输耦合通道)和对干扰敏感的接收电路。
7.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为:<传导耦合)耦合、公共阻抗耦合、静电耦合和<电磁)耦合。
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。
RTCrpUDGiT9.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。
10.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。
11.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)。
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。
5PCzVD7HxA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。
jLBHrnAILg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。
课程名称:智能仪器原理及应用课程代码: 09280第一部分课程性质与特点一、课程性质与特点1.课程性质《智能仪器》是高等教育自学考试电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。
智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。
通过本课程的学习,使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法,包括硬件和软件两个方面。
2.课程特点智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。
旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识,解决现代电子仪器开发过程中的实际问题,逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。
本课程中既有硬件的原理和组成,又有针对硬件的软件编程,软件与硬件必须同时兼顾。
因此本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点二、课程目标与基本要求1.课程目标使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识,解决现代电子仪器开发过程中的实际问题,逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。
2.基本要求掌握智能仪器的结构、设计要点,模拟量输入输出通道,人机接口,通信接口,以及典型处理功能,掌握电压测量为主的智能仪器、智能电子计数器和数字存储示波器的工作原理和结构组成,还要掌握个人仪器和虚拟仪器的基本概念、组成原理和设计方法,了解VXI和LabVIEW仪器系统的组成原理。
三、与本专业其他课程的联系1.学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。
因此,应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》,《单片机原理与应用》等课程或者学过“电路基础”、“数字电路”、“单片机原理与应用”等课程的基础上进行自学.2.本课程将为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础。
第二部分考核内容与考核目标第一章导论一、学习目的与要求通过本章学习,学生应重点掌握智能仪器的组成及特点、智能仪器及测试系统的发展以及智能仪器设计的要点。
1.《智能仪器》复习参考题题2.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(单)点接地,低频电路应选择(多)点接地。
3.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。
4.智能仪器的显示器件常用( LED )数码管或液晶显示器,其中()更适合用于电池供电的便携式智能仪器。
5.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。
6.对电子设备形成干扰,必须具备三个条件,即(干扰源)、(传输耦合通道)和对干扰敏感的接收电路。
7.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为:(传导耦合)耦合、公共阻抗耦合、静电耦合和(电磁)耦合。
8.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。
9.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。
10.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。
11.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)。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、(键盘)、(显示器,I/O通道)、总线和接插件等的检查。
课程名称:数据采集与智能仪器姓名:学号:班级:《数据采集与智能仪器》课程考核(大作业)武汉理工大学信息学院参考书赵茂泰《智能仪器原理及应用》(第三版)电子工业出版社程德福《智能仪器》(第二版)机械工业出版社第1章概述本章要求掌握的内容:智能仪器分类、基本结构及特点、智能仪器设计的要点考试题(10分)1 智能仪器设计时采用CPLD/FPGA有哪些优点?第2章数据采集技术本章要求掌握的内容:数据采集系统的组成结构、模拟信号调理、A/D转换技术、高速数据采集与传输、D/A转换技术、数据采集系统设计考试题(30分)1 设计一个MCS-51单片机控制的程控增益放大器的接口电路。
已知输入信号小于10mv,要求当输入信号小于1mv时,增益为1000,而输入信号每增加1mv时,其增益自动减少一倍,直到100mv为止。
(15分)评分标准:正确设计硬件电路图(5分);正确编写控制程序(5分);完成仿真调试,实现基本功能(5分);2 运用双口RAM或FIFO存储器对教材中图2-22所示的高速数据采集系统进行改造,画出采集系统电路原理图,简述其工作过程。
(15分)评分标准:正确设计硬件电路图(10分);正确描述工作过程(5分);第3章人机接口本章要求掌握的内容:键盘;LED、LCD、触摸屏考试题(30分)1 设计8031单片机与液晶显示模块LCM-512-01A的接口电路,画出接口电路图并编写上下滚动显示XXGCXY(6个大写英文字母)的控制程序(包含程序流程图)。
评分标准:正确设计硬件电路图(10分);正确画出程序流程图(5分);正确编写控制程序(5分);完成仿真调试(10分)第4章数据通信本章要求掌握的内容:RS232C、RS485串行总线,USB通用串行总线,PTR2000无线数据传输考试题(30分)1 设计PC机与MCS-51单片机的RS232C数据通信接口电路(单片机端含8位LED 显示),编写从PC机键盘输入数字,在单片机的6位LED上左右滚动显示的通信与显示程序。
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。
《智能仪器技术及应用》A卷答案一、简答题(每题4分,共20分)1、表达智能仪器的基本构成、工作原理及发展趋向?答:智能仪器由硬件和软件两大多数构成。
硬件部分主要包含主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通讯接口电路。
软件分为监控程序和接口管理程序两部分。
如图为典型智能仪表构造,由三个层次构成⋯⋯⋯⋯1’智能仪器的工作原理:传感器获得被丈量的信息并变换成电信号,经滤波去除扰乱后送入多路模拟开关;由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐个送入程控增益放大器,放大后的信号经a/d变换器变换成相应的脉冲信号后送入单片机中;单片机依据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和办理(如非线性校订等);运算的结果被变换为相应的数据进行显示和打印;同时单片机把运算结果与储存于片内 flashrom(闪速储存器)或e2prom(电可擦除存贮器)内的设定参数进行运算比较后,依据运算结果和控制要求,输出相应的控制信号(如报警装置触发、继电器触点等)。
别的,智能仪器还能够与pc机组成散布式测控系统,由单片机作为下位机收集各样丈量信号与数据,经过串行通讯将信息传输给上位机——pc机,由pc机进行全局管理。
⋯⋯⋯⋯2’智能仪器是计算机科学、电子学、数字信号办理、人工智能等新兴技术与传统的仪器仪表技术的联合,逐渐实现微型化,多功能化,人工智能化,跟着专用集成电路、个人仪器等有关技术的发展,智能仪器将会获得更为宽泛的应用。
能够料想,各样功能的智能仪器在不远的未来会宽泛地使用在社会的各个领域。
⋯⋯⋯⋯1’2、影响测试精度的要素有哪些?答:(1)算法的精度。
⋯⋯⋯⋯2’(2)程序自己的精度。
⋯⋯⋯⋯2’3、提升智能仪器靠谱性的方法有哪些?答:提升硬件靠谱性:设计靠谱的系统方案;元器件的合理选择;挑选;降额使用;靠谱电路的设计;冗余设计;环境设计;人为要素设计;仪器靠谱性实验。
⋯⋯⋯2’提升软件靠谱性:仔细地进行规范设计;靠谱的程序设计方法;程序考证技术;提升软件设计人员的素质;除去扰乱;增添试运转时间。
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。
《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。
《数据采集与智能仪器》课程考核(大作业)武汉理工大学信息学院参考书赵茂泰《智能仪器原理及应用》(第三版)电子工业出版社程德福《智能仪器》(第二版)机械工业出版社第1章概述本章要求掌握的内容:智能仪器分类、基本结构及特点、智能仪器设计的要点考试题(10分)智能仪器设计时采用CPLD/FPGA有哪些优点?第2章数据采集技术本章要求掌握的内容:数据采集系统的组成结构、模拟信号调理、A/D转换技术、高速数据采集与传输、D/A转换技术、数据采集系统设计考试题(30分)1、设计一个MCS-51单片机控制的程控增益放大器的接口电路。
已知输入信号小于10mv,要求当输入信号小于1mv时,增益为1000,而输入信号每增加1mv时,其增益自动减少一倍,直到100mv为止。
(15分)评分标准:正确设计硬件电路图(5分);正确编写控制程序(5分);完成仿真调试,实现基本功能(5分);2、运用双口RAM或FIFO存储器对教材中图2-22所示的高速数据采集系统进行改造,画出采集系统电路原理图,简述其工作过程。
(15分)评分标准:正确设计硬件电路图(10分);正确描述工作过程(5分)第3章人机接口本章要求掌握的内容:键盘;LED、LCD、触摸屏考试题(30分)设计8031单片机与液晶显示模块LCM-512-01A的接口电路,画出接口电路图并编写上下滚动显示XXGCXY(6个大写英文字母)的控制程序(包含程序流程图)。
评分标准:正确设计硬件电路图(10分);正确画出程序流程图(5分);正确编写控制程序(5分);完成仿真调试(10分)第4章数据通信本章要求掌握的内容:RS232C、RS485串行总线,USB通用串行总线,PTR2000无线数据传输。
考试题(30分)设计PC机与MCS-51单片机的RS232C数据通信接口电路(单片机端含8位LED显示),编写从PC机键盘输入数字,在单片机的6位LED上左右滚动显示的通信与显示程序。