吉林大學智能儀器試卷

智能儀器設計基礎》試題一、判斷題（每題2分，共20分）因中值濾波滿足比例不變性，所以是線性的濾波器。（）基準電壓Vr的精度和穩(wěn)定性影響零位誤差、增益誤差的校正效果。（）測量獲得一組離散數據建立近似校正模型，非線性校正精度與離散數據精度無關，僅與建模方法有關。（）RS232通信采用的是TTL電平，因此它的傳輸距離比485短。（）USB協(xié)議為設備定義了2種供電模式：自供電和總線供電。在自供電模式下，USB設備不需要任何外接電源設備。（）LCD顯示器有靜態(tài)驅動和疊加驅動兩種驅動方式，這兩種驅動方式可在使用時隨時改變。（）智能儀器中的噪聲與干擾是因果關系，噪聲是干擾之因，干擾是噪聲之果。（）軟件開發(fā)過程的三個典型階段是定義、開發(fā)和測試。（）RAM測試方法中，谷值檢測法無法檢測“粘連”及“連橋”故障。（）曲線擬合要求y=f（x）的曲線通過所有離散點（xi，yi）o（）二、選擇題（每題2分，共20分）多通道數據采集系統(tǒng)的框圖如下圖所示。其中（1）~（4）各部分的組成為：（）放大器、A/D轉換器、D/A轉換器、計算機多路開關、放大器、A/D轉換器、計算機多路開關、放大器、D/A轉換器、計算機放大器、多路開關、A/D轉換器、D/A轉換器儀器采集數據中存在隨機誤差和系統(tǒng)誤差，基本數據處理順序是:()系統(tǒng)誤差消除一數字濾波一標度變換數字濾波一系統(tǒng)誤差消除一標度變換標度變換一系統(tǒng)誤差消除一數字濾波數字濾波一標度變換一系統(tǒng)誤差消除設采集數據由信號加噪聲構成，應根據()確定濾波算法？噪聲統(tǒng)計規(guī)律信號特征和噪聲統(tǒng)計規(guī)律信號特征只能用多種濾波算法試驗，由處理效果確定。采樣保持器的作用是()提高系統(tǒng)的采樣速率保持系統(tǒng)的數據穩(wěn)定保證在A/D轉換期間ADC前的模擬信號保持不變使A/D轉換器前信號能跟上模擬信號的變化采集數據中含有脈沖性干擾，信號為直流，則應選擇()濾波算法。算數平均法加權平均法限幅濾波法去極值平均法在開發(fā)USB系統(tǒng)的時候，首要的任務是利用()實現設備的枚舉過程，提供各種設備信息。中斷傳輸控制傳輸同步傳輸批量傳輸7．若非編碼矩陣鍵盤的列線外接下拉電阻，該矩陣的掃描碼應是()。行線輸出高電平列線輸出高電平行線輸出低電平列線輸出低電平8.在智能儀智中，A/D轉換的抗干擾技術包括()。對差模干擾的抑制對共模干擾的抑制采用軟件方法提高A/D抗干擾能力以上三種都包括9．在進行數字電路的可測試性設計時，下面說法錯誤的是()。設計上應避免“線或”邏輯所有不同相位和頻率的時鐘都應來自單一主時鐘數字電路應設計成主要以異步邏輯電路為基礎的電路電路應初始化到一明確的狀態(tài)，以便確定測試的方法10．下面()調試方式在目標機不存在的情況下也可以進行代碼的調試。A．ROM仿真器B.在線仿真器C.片上調試D．JTAG三、填空（每空2分，共20分）1?假設一12位的A/D轉換器，其滿量程電壓為10V，則它的分辨率是 。某儀器的非線性采用分段線性插值法進行校正，設段數為4,最少需要 對（Xi，Yi）已知實驗數據。利用8片模擬多路開關CD4051設計64路的輸入通道。已知CD4051的漏電流為20nA，開關導通電阻300Q，設信號源內阻1000Q。則多路開關漏電流和導通電阻產生的誤差大小為 。如果采用級連方式連接，則需要多路開關 片。用級連方式連接電路產生的誤差大小為 。某智能溫度測量儀采用8位ADC，測量范圍為10?100°C,儀器采樣數據經濾波和非線性校正后的數字量為0028H。0=10°C,Am=100°C,Nm=FFH=255,Nx=28H=40。則對應的實測溫度是 。設在某數據采集系統(tǒng)中，對正弦信號U=（Umsin?t）/2采樣。采/保的孔徑時間tAP=20ns,A/D轉換器的位數為12位，求采樣精度達到1LSB的最高信號頻率是 。若S/H的捕捉時間七ac=3us，穩(wěn)定時間ts=2us,A/D轉換時間tcoNV=40us,輸出時間七。ut=4us則通道的吞吐率是 。檢測直流電壓信號由于50Hz工頻干擾使測量數據呈現周期性波動。設采樣周期Ts=1ms，采用算數平均濾波算法，消除工頻干擾。選擇平均點數 。某種儀器100臺，工作1000h，假設有2臺發(fā)生故障，則這種儀器的千小時的可靠率為 。四、簡要回答下列問題（25分）簡述推動智能儀器發(fā)展的主要技術。簡述智能儀器設計的基本原則。簡述USB既插既用機制實現的原理?？煽啃允侵悄軆x器中一個重要的技術指標。請寫出智能儀器中常用的提高硬件和軟件可靠性的方法。什么是可測試性？智能儀器設計中引入可測試性設計有什么優(yōu)缺點？五、設計題（15分）試設計一溫度檢測系統(tǒng)。要求系統(tǒng)能檢測8路溫度信號（假設溫度傳感器的輸出信號幅度0~25mV），測試的溫度范圍為0~500°C，溫度分辨率為0.5°C。測試的最終結果用LCD顯示器或LED顯示器顯示出來。對多通道的測量信號要有自動巡回檢測的功能和選擇某一通道進行單一測量的功能。若采用自動巡回檢測方式，要求每一通道每秒鐘檢測100次。儀器要具有與其它儀器或微機進行通訊的能力。畫出儀器的硬件框圖，并說明每部分的參數及其選擇原則。（1） 根據設計要求，放大器的放大倍數至少應為多少？（2） A/D轉換器至少應選擇多少位的？（3） A/D轉換器的速率至少為多少？（4） 根據設計要求，如果選用LED顯示器，至少應用幾位LED顯示？（5）測試系統(tǒng)與外界的通訊如選用串行通信，你準備選擇哪種總線？它的最遠傳輸距離是多少？（6）如果系統(tǒng)用89C51單片機做控制器，用字符式LCD顯示模塊做顯示器，請畫出圖2中單片機與顯示模塊的三根控制線RS、R/W和E的接口電路。這三根控制信號的時序圖如圖1，它們的功能為：RS：寄存器選擇輸入線。當其為低電平時，選通指令寄存器；高電平時選通數據寄存器。R/W：讀/寫信號輸入線。低電平為寫入，高電平為讀出。E：使能信號輸入線。讀狀態(tài)下，高電平有效；寫狀態(tài)下，下降沿有效。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、1．2.4mv51.6mv，9，0.36mv；245．3.888KHz，20.4KHz；200.98四、1．傳感器技術：信號檢測是通過傳感器實現的，為適應智能儀器發(fā)展的需要，各種新型傳感器不斷涌現。A/D等新器件的發(fā)展顯著增強了儀器的功能與測量范圍。DSP的廣泛應用：由于DSP芯片是通過硬件來完成上述乘法和加法運算，因此，采用DSP芯片可大大簡化具有此類數字信號處理功能的智能儀器的結構并提高其相應的性能，極大地增強了智能儀器的信號處理能力。ASIC、FPGA/CPLD技術在智能儀器中的廣泛使用：使儀器的可靠性、成本、速度等方面有提高。LabVIEW等圖形化軟件技術。網絡與通信技術：智能儀器要上網，完成數據傳輸、遠程控制與故障診斷等；構建網絡化測試系統(tǒng)，將分散的各種不同測試設備掛接在網絡上，通過網絡實現資源、信息共享，協(xié)調工作，共同完成大型復雜系統(tǒng)的測試任務。2．從整體到局部（自頂向下）的設計原則：這種設計原則的含義是，把復雜的、難處理的問題分為若干個較簡單、容易處理的問題，然后在一個個地加以解決。較高的性能價格比原則：在滿足性能指標的前提下，應盡可能采用簡單的方案，因為方案簡單意味著元器件少，開發(fā)、調試、方便，可靠性高。組合化與開放式設計原則：開放系統(tǒng)是指向未來的VLSI開放，在技術上兼顧今天和明天，既從當前實際可能出發(fā)，又留下容納未來新技術機會的余地；向系統(tǒng)的不同配套檔次開放，為發(fā)揮各方面廠商的積極性創(chuàng)造條件；向用戶不斷變化的特殊要求開放，在服務上兼顧通用的基本設計和用戶的專用要求等等。3．即插即用技術包含2個技術層面，既熱插拔和自動識別配置。熱插拔的關鍵技術在于電路接插件插、拔期間強電流的處理。USB在電纜以及接插件的設計上充分考慮了這一點，使得這個瞬時的強電流被安全地吸收，從而使USB設備實現了熱插拔。系統(tǒng)設備的自動識別是通過在USB主機或Hub的下行端口信號線上接有下拉電阻和在設備端的信號線上連接上拉電阻來實現的。既當USB主機或Hub的下行端口處于斷開狀態(tài)時，信號線電平將恒為0。當USB設備連接上的瞬間，會造成USB主機或Hub端信號線的上沖，這樣當USB主機或Hub檢測到這個上沖過程，USB主機可認定有一設備接入。4．提高硬件可靠性：元器件的選擇；篩選；降額使用；可靠電路的設計；冗余設計；環(huán)境設計；人為因素設計；儀器可靠性實驗；提高軟件可靠性：認真地進行規(guī)范設計；可靠的程序設計方法；程序驗證技術；提高軟件設計人員的素質；消除干擾；增加試運行時間。5．可測試性(Testability)是指產品能夠及時準確地確定其自身狀態(tài)(如可工作，不可工作，性能下降等)和隔離其內部故障的設計特性。智能儀器設計中引入可測試性設計的優(yōu)點1．提高故障檢測的覆蓋率；2．縮短儀器的測試時間；3．可以對儀器進行層次化的逐級測試：芯片級、板級、系統(tǒng)級；4．降低儀器的維護費用；缺點：1．額外的軟/硬件成本；2．系統(tǒng)設計時間增加。五、放大器的增益200；ADC的分辨率12位；12.5ms； 4位『智能儀器設計基礎』綜合測試題一

觸摸屏只能做輸入設備。[]rr正確錯誤虛擬儀器就是不需要任何硬件資源，所有的功能只須用軟件實現。[]rr正確錯誤二、選擇題：多通道數據采集系統(tǒng)的框圖如圖1所示。其中(1)--(6)各部分的組成為：A、放大器、A/D轉換器、采樣/保持器、D/A轉換器、計算機、顯示器B、傳感器、多路開關、放大器、采樣/保持器、A/D轉換器、計算機C、傳感器、多路開關、放大器、D/A轉換器、A/D轉換器、計算機D、放大器、多路開關、采樣/保持器、A/D轉換器、D/A轉換器、計算機假設數據采集系統(tǒng)輸入的信號為U=Umsinet。如果在轉換時間tconv內，正弦信號電壓的最大變化不超過1/2LSB所代表的電壓，則在Um=FSR條件下，數據采集系統(tǒng)可采集的最高信號頻率為：__-■'mA、B、c、^Eiax2"ntLCQFntCulTCulTD、若在點陣LCD顯示器上顯示字符，只須傳送該字符的：rA、 二進制碼rB、 ASII碼rC、 點陣代碼rD、 七段碼USB總線是一種： rA、 串行總線CB、 支持即插即用設備的總線CC、 可給外設提供電源的總線rD、 上述三者(15)RS-232總線、RS485總線、USB總線、IEEE1394總線中傳輸距離最長的是:A、RS-232

正確答案：第2題：錯誤第3題：錯誤第5題：錯誤第6題：錯誤第8題：錯誤第9題：錯誤第10題：錯誤第11題：B第12題：C第13題：B第14題：D第15題：B第17題：B第18題：C第19題：B第20題：D『智能儀器設計基礎』綜合測試題二

rr正確錯誤—個帶有采樣/保持器的數據采集系統(tǒng)，其采樣頻率可以不受限制?？趓r正確錯誤二、選擇題：智能儀器基本組成結構可以有下面的幾部分，它們分別為：____A、 CPU，ROM，I/O