智能仪器设计基础考试重点题目
智能仪器设计基础 试卷(仪器仪表工程硕士)
课程名称： 姓名： 考试占用时间：
题号 题分 得分 一 50 二 30
智能仪器设计基础 学号： 120 分钟
三 20 四 五
适用专业、班级： 学院：
仪器仪表工程
资源环境与化工学院 开卷
十 总分 100 累分人 签名
考试形式（开卷或闭卷） ：
得分
评阅人
2、简述限幅滤波的基本原理，并给出相关程序。
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三、综合题(共 20 分)
利用 80C51 单片机和 AD574 设计一个多路数据采集系统，给 出相关硬件电路与巡回数据采集程序。 (硬件电路给出 80C51 与 AD574 的连接即可)
位 TCON IE IP TMOD D7 TF1 EA — GATE D6 TR1 — — C/T D5 TF0 — — M1 D4 TR0 ES PS M0 D3 IE1 ET1 PT1 GATE D2 IT1 EX1 PX1 C/T D1 IE0 ET0 PT0 M1 D0 IT0 EX0 PX0 M0
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3、键盘有哪几种组成方式？各有何特点？
4、与硬件滤波器相比，数字滤波器有何值是如何进行的。
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二、设计题(每题 15 分，共 30 分) 1、设计一个由 8031 单片机控制的程控增益放大器的接口电路，给出 硬件电路和放大倍数计算过程。
六 七 八 九
考生注意事项： 1、 本试卷共 4 页， 请查看试卷中是否有缺页或破损。 如有立即举手报告以便更换。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。
一、 简答题(每题 10 分，共 50 分)
1、简述数据采集系统基本结构形式，并比较其特点。
智能仪器复习题答案
智能仪器复习题答案一、选择题1. 智能仪器的核心组成部分是（）。
A. 微处理器B. 传感器C. 显示器D. 存储器答案：A2. 智能仪器的自诊断功能主要依靠（）实现。
A. 软件算法B. 硬件电路C. 传感器网络D. 人机交互界面答案：A3. 在智能仪器中，用于处理模拟信号的电路是（）。
A. 数字电路B. 模拟电路C. 混合电路D. 通信电路答案：B4. 智能仪器的通信接口通常包括（）。
A. USB接口B. 蓝牙接口C. 以太网接口D. 所有选项答案：D5. 智能仪器的数据处理能力主要体现在（）。
A. 信号放大B. 信号滤波C. 信号转换D. 信号分析答案：D二、填空题1. 智能仪器能够通过_______实现对环境参数的自动监测。
答案：传感器2. 智能仪器的_______能力使其在工业自动化领域得到广泛应用。
答案：自适应3. 智能仪器的_______功能可以减少人为操作错误，提高测量精度。
答案：自动校准4. 智能仪器通过_______技术实现数据的远程传输。
答案：无线通信5. 智能仪器的_______系统能够根据测量结果自动调整仪器的工作状态。
答案：控制三、简答题1. 简述智能仪器与普通仪器的主要区别。
答案：智能仪器与普通仪器的主要区别在于智能仪器具备数据处理和分析能力，能够实现自动监测、自诊断、自适应和自动校准等功能，而普通仪器通常只具备基本的测量功能。
2. 描述智能仪器在环境监测中的应用。
答案：智能仪器在环境监测中的应用包括自动监测温度、湿度、空气质量等环境参数，并通过数据分析实现对环境变化的预警和控制，提高环境监测的效率和准确性。
3. 阐述智能仪器的自诊断功能如何提高仪器的可靠性。
答案：智能仪器的自诊断功能通过内置的软件算法实时监测仪器的工作状态，一旦发现异常能够及时报警并采取措施，从而避免因仪器故障导致的测量误差，提高仪器的可靠性和安全性。
智能仪器练习题整理版
智能仪器练习题练习一一、简答题1.简述智能仪器仪表型式试验和电磁兼容试验主要内容。
答：型式试验和电磁兼容性试验主要包括：外观检查、绝缘性能、电压波动、低温、高温、湿热、振动、浪涌、脉冲群、静电放电、射频电磁场、电源端骚扰、传导、电磁辐射等。
2.简述智能仪器仪表常用的总线接口和通讯接口方式。
答：分为并行接口方式和串行接口方式。
并行接口：PCI接口和ISA；串行接口：OneWire、I2C、SPI、RS232、RS485、现场总线（CAN总线、LonWorks总线）、USB总线、IEEE-488总线、以太网、Camerlink等。
二、智能仪器仪表设计题为铁路现场SS8型电力机车设计随车状态诊断记录仪。
诊断记录仪需要采集机车的一些状态参数，包括：一路交流0~25KV电压信号、一路交流0~1000A 电流信号、一路直流110V开关信号，一路压力传感器输出信号（0－600kPa），一路温度传感器输出信号（4－20mA），以及一个OC门开路输出的光电开关输出。
便携式诊断记录仪采用机车110V直流供电，要求采集精度不低于1％。
要求该设备能够连续采集记录50小时以上的机车状态参数，还可以将数据转储到PC机上，利用PC机上的专家系统进行更精确的分析诊断。
1.设计该智能仪器的总体结构，包括供电系统设计，微处理器的选择，系统复位电路设计等，并简单描述工作原理（10分）答：该仪器选用51或96单片机作为微处理器，选用MAX691进行复位与内存数据保护，选用110V/5V电源模块进行系统供电，单片机外接A/D变换器进行模拟信息采集，利用单片机自带的I/O口进行数字量的采集。
2.为上述每种信号设计前向采集通道电路（20分）答：（答案不唯一）(1) 0～25KV的电压：LEM模块，串行1带8路的A/D接口（控制信号和电源隔离），或多路切换后进模拟量隔离放大器。
(2) 0～1000A的电流：分流器或 LEM模块，同a。
(3) 0～600Kpa的压力：两线制的半导体式压力传感器，同a。
智能仪器原理与设计课后答案
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。
《智能仪器设计》复习题及答案
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。
智能仪器简答题
智能仪器简答题1、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？单片机性能增强、体现在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、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？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）和隔离其内部故障的设计特性。
智能仪器设计中引入可测试性设计的优点1．提高故障检测的覆盖率；2．缩短仪器的测试时间；3．可以对仪器进行层次化的逐级测试：芯片级、板级、系统级；4．降低仪器的维护费用；缺点：1．额外的软/硬件成本；2．系统设计时间增加。
3、简述USB既插既用机制实现的原理。
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。
热插拔的关键技术在于电路接插件插、拔期间强电流的处理。
USB 在电缆以及接插件的设计上充分考虑了这一点，使得这个瞬时的强电流被安全地吸收，从而使 USB 设备实现了热插拔。
系统设备的自动识别是通过在 USB 主机或 Hub 的下行端口信号线上接有下拉电阻和在设备端的信号线上连接上拉电阻来实现的。
既当 USB 主机或 Hub 的下行端口处于断开状态时，信号线电平将恒为 0 。
当 USB 设备连接上的瞬间，会造成 USB 主机或 Hub 端信号线的上冲，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。
智能仪器考试题简答题总结.doc
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。
智能仪器智能仪器试卷(练习题库)(2023版)
智能仪器智能仪器试卷（练习题库）1、在电子通道使用光电耦合器，能有效抑制O干扰和各种O干扰。
18、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O上，另一种是19、智能仪器的软件通常由O程序、O程序和实现各种算法的功能模块等部分组成。
20、智能仪器的主要特征之一是，几乎都含有自动O转换、自动O调整等功能。
21、异步串行通信方式中，传送一帧字符信息由起始位、（）位、（）位和停止位等四部分组成。
22、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、O误差和（）误差。
23、不同种类分为几种，分别为什么？58、模拟量输出通道的组成及结构形式？59、在DA转换器中通常用哪两项来描述转换精度，分别描述这两个性能指标？60、DA转换器的输入输出形式分为哪几种？61、画出DAC0832单极性和双极性输出电路示意图，并分析两种极性的输入和输出关系？62、DAC0832的工作方式有哪几种？每种方式如何实现?63、电磁继电器的工作原理是什么？当输出回路包含感性负载是为什么要加续流二极管？64、光电耦合器的工作原理是什么？65、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：（）66、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：（）67、加噪声构成，应根据（）确定滤波算法？68、采集数据中含有脉冲性干扰，信号为直流，则应选择O滤波算法。
69、在开发USB系统的时候，首要的任务是利用O实现、特点。
85、智能仪器设计时一般应遵循的基本原则。
怎样理解“组合化与开放式设计思想”？86、简述智能仪器设计的基本要求。
87、常规BIT技术有哪些缺陷？如何解决这些问题？88、常用的BIT技术有哪些？各有什么特点？89、结合书中所学知识谈谈你对BIT技术的理解。
90、什么是固有测试性？固有测试性设计的主要内容包括哪几个方面？91、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。
智能仪器设计试卷(A)
一、名词解释1.量子：所能分辨的输入模拟量的最小变化量，Q=Vr/2n。
2.S/H：“Sample / Hold”，采样保持。
3.中值滤波：对某一被测参数连续采样n次，然后将这些采样值进行排序，选取中间值为本次采样值中值。
4.孔径时间：从发出保持指令即控制信号从“采样”电平跳转到“保持”电平开始到模拟开关完全断开所经历的时间称为孔径时间tAP。
5．MTBF：平均故障间隔时间。
二、填空题1. 数据采集系统由三部分组成，即传感器、调理电路和采集电路。
2．多路模拟输入通道可分为两大类，即集中式采集和分散式采集。
3．在调理电路中，滤波器设置在放大器后面有利于减少电路的等效输入噪声。
4．段码式LCD的驱动方式有静态驱动和叠加（时分割）驱动两种。
5. 干扰形成的三要素是：噪声源、耦合通道和接收电路。
三、简答题1．一智能仪器的要求相对精度为1%，A/D的位数至少是多少位，为什么？n选12位；因为q=V r/2n< V r.1%./10，所以2n>1000，即n>10；2．已知在一段时间内采样的数据为：7，8，12，12，8求采用限幅滤波后的数据为多少？其中a=3。
7 8 8 8 8；因为△yn =| yn- yn-1| 当≤3时，yn= yn否则，yn= yn-1（4分）3．最小二乘法校正的是什么误差？其拟合原理是什么与插值法有何不同？系统误差；通过实验获得有限对测试数据（xi ，yi），利用这些数据来求取近似函数y=f(x)，并使得计算值与测量值之间的误差平方和最小。
与插值法不同的是，曲线拟合并不要求y=f(x)的曲线通过所有离散点（xi ，yi），只要求y=f(x)反映这些离散点的一般趋势，不出现局部波动。
4. 设检测信号是幅度较小的直流电压，经过适当放大和A/D 转换，由于50Hz 工频干扰使测量数据呈现周期性波动。
设采样周期 ms T s5.2 ，请问采用算术平均滤波算法是否能够消除工频干扰？平均点数N 应如何选择？ 能够消除工频干扰；因为Ts.N=1/50Hz=20ms ，所以N=8； 四、计算题1. 一个输入电压满量程为10V 的12位ADC ，理论上输入模拟电压为5V ±1.2mV 时产生半满量程，对应的输出码为100000000000。
智能仪器设计试题
A 0.75V B 7.875V C 7.5V D 8.25V
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西安交通大学考试题
9、下列A/D转换器从原理上判断，哪种A/D的速度最快＿＿＿＿＿。
A 逐次逼近型； B 双积分型； C 并行比较型； D ∑ 型；
10、n位DAC最大的输出电压UOMAX为（＿＿＿＿＿）×UREF。
A 2n-1 B 2nC 2n+1 D 2n+1
15、下列通讯总线，不属于差分总线的是＿＿＿＿＿。
A RS-232 B RS-485/422 CUSB D 以太网
二．综合设计和分析题(55分)
1、图5所示电路是一个用8位D/A转换器和运算放大器组成的可变增益放大器。图中DAC的基准电源（VREF）与运放A1的输出引脚连接，而其模拟输出（Vout）连接到A1的反相输入端。（10分）
5分）
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图5
2、图6为一热水器水位监测装置示意图，图中虚线表示水位，A、B、C电极被水浸没时会有信号输出。当水面在C、B电极间时为正常状态，绿灯G亮；水面在B、A间或在C以上时，为异常状态，黄灯Y亮；水面在A以下时，为危险状态，红灯R亮。如果设三个电极为输入变量，水面超过电极时，电极输出信号为1，未超过电极时输出信号为0；设三个灯为输出变量，灯亮时表示状态1，灯灭时表示状态0，请回答下列问题。（10分）
A 能量变换基本型；B电路参数型；C反馈型；D参比补偿型
5、如图1所示的电路，试说明该电路一般用于智能仪器系统中的＿＿＿＿＿。
A 信号同相放大；B 信号反相放大；C 信号跟随/阻抗变换；D 信号隔离；
图知运放的电源电压为±12V，当UI=7V时，Uo=＿＿＿＿＿。
（1）简述该连接方式下，运用行扫描法的基本原理 （5分）
智能仪器设计基础考试重点题目
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）智能仪器的特点错误!操作自动化错误!具有自测功能错误!具有数据分析和处理功能错误!具有友好的人机对话功能错误!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：错误!转换速度快，随着转换位数的增加,所需的硬件个数多错误!精度、速度、和价格均适中,抗干扰能力差错误!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:错误!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、体积功耗大错误!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。
《智能仪器设计》复习题及答案
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？的PSEN10、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。
11、试述A/D转换器的主要参数、输入/输出方式和控制信号。
答：A/D转换器的主要参数为分辨率、转换时间、转换误差。
输入方式有单端、差动方式，极性有单、双极性。
输出方式对数据输出寄存器具备可控的三态门，A/D输出线与CPU数据总线直接相连；不具备可控的三态门，A/D输出线必须通过输入缓冲器与CPU数据总线相连。
控制信号有电平或脉冲形式的A/D启动转换信号，也有A/D转换结束信号。
12、试述模拟量输出通道的结构形式及其使用场合。
答：模拟量输出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D/A转换器，这种形式通常用于各个模拟量可分别刷新的快速输出通道。
智能仪器期末试题及答案
智能仪器期末试题及答案期末复习资料学院：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。
智能仪器试题及答案
智能仪器试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 智能仪器的核心技术是（）。
A. 传感器技术B. 微处理器技术C. 通信技术D. 人工智能技术答案：B2. 以下哪项不是智能仪器的基本功能？（）。
A. 数据采集B. 数据处理C. 数据存储D. 机械运动答案：D3. 智能仪器的自诊断功能主要依赖于（）。
A. 传感器B. 微处理器C. 通信接口D. 显示器答案：B4. 智能仪器在进行数据处理时，通常采用（）。
A. 模拟计算B. 数字计算C. 逻辑计算D. 统计计算答案：B5. 智能仪器的通信接口通常采用（）。
A. USBB. RS-232C. 蓝牙D. 所有选项答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 智能仪器的常见应用领域包括（）。
A. 工业自动化B. 环境监测C. 医疗诊断D. 交通管理答案：A, B, C, D2. 智能仪器的发展趋势包括（）。
A. 高度集成化B. 网络化C. 智能化D. 微型化答案：A, B, C, D3. 智能仪器的数据处理能力包括（）。
A. 数据采集B. 数据分析C. 数据存储D. 数据传输答案：A, B, C, D4. 智能仪器的自适应能力体现在（）。
A. 自我诊断B. 自我修复C. 自我学习D. 自我调节答案：A, B, C, D5. 智能仪器的通信能力包括（）。
A. 局域网通信B. 广域网通信C. 无线通信D. 有线通信答案：A, B, C, D三、判断题（每题2分，共10分）1. 智能仪器可以完全替代人工进行操作。
（）答案：错误2. 智能仪器的自诊断功能可以提高设备的可靠性。
（）答案：正确3. 智能仪器的通信接口只能用于数据传输。
（）答案：错误4. 智能仪器的数据处理能力仅限于数字计算。
（）答案：错误5. 智能仪器的自适应能力可以减少人为操作错误。
（）答案：正确四、简答题（每题5分，共20分）1. 简述智能仪器与传统仪器的主要区别。
答案：智能仪器与传统仪器的主要区别在于智能仪器具有自我诊断、自我学习、自我调节等智能功能，能够自动完成数据采集、处理、存储和传输等任务，而传统仪器通常需要人工操作和干预。
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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
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
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
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
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。
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）作为输出线，作为输入线，并使P1口输出0FH。
（2）作为输入线，作为输出线
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。
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。
简述红外线触摸屏的工作原理及特点。
答：它在显示器前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。
用户在触摸屏幕时，手指就会挡住该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。
特点是价格便宜、安装容易，能较好地感应轻微触摸与快速触摸。
简述电容式触摸屏的工作原理及特点。
答：当用户触摸屏幕时，由于人体电场、手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而其强弱与手指及电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置，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。
与常规的电路相比，智能仪器的数据处理具有哪些优点
答：（1）可用程序代替硬件电路完成多种运算（2）能自动修正误差（3）能进行逻辑判断（4）能对被测参数进行较复杂的计算和处理（5）智能仪器不但精度高，而且稳定可靠，抗干扰能力强
与硬件滤波器相比，数字滤波器有哪些优点
答：（1）因为用程序滤波，故无需增加硬件设备，且可多通道共享一个滤波器，从而降低了成本（2）由于不用硬件设备，各回路间不存在阻抗匹配等问题，故可靠性高，稳定性好（3）可以对频率很低的信号进行滤波（4）可根据需要选择不同的滤波方法或改变滤波器的参数，使用方便、灵活。
简述限幅滤波的工作原理、特点及使用场合。
原理是根据生产经验，确定出两次采样输入信号可能出现的最大偏差△Y。
主要用于变化比较缓慢的参数，如温度、位置等测控系统。
△Y越大系统误差越大，△Y越小，采样频率很小。
简述递推平均值滤波器的工作原理、特点及使用场合。
答：是把N个测量数据y1~yn看成一个队列，队列的长度固定为N；每进行一次新的测量把测量结果作为对尾的yN，而扔掉队首的y1,这样在多列中始终有N个最新数据。
对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，灵敏度低，适用于高频振荡系统。
简述代数差值法的基本方法。
答：设有n+1组离散点：（x0,y0）,（x1,y1）,…,（xn,yn）,x∈〔a,b〕和未知函数f（x）,并有f（x0）=y0,…,f（xn）=yn。
设法找到一个高数g（x0），使g（x0）在xi（i=0,1,…,n）处与f（xi）相等。
满足这个条件的高数g（x）就称为f（x）的差值函数，一般选择g（x）为n次多项式，并记为Pn（x），这种差值方法称为代数差值法。
自检方式有几种常见的自检内容有哪些
答;方式有开机自检、周期性自检、键控自检。
内容有RAM和ROM的自检；键盘与显示器的自检；输入、输出通道的自检；总线的自检。
实现智能仪器量程转换的方法有哪些
答：有数字滤波器、智能电桥、数字多用表、程控放大器、选用不同量程的传感器。
(改为：采用程控放大器，自动切换不同量程的传感器)
电气干扰的耦合方式
答：静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合，直接耦合，辐射耦合、漏电耦合。
硬件抗干扰的主要技术有哪些
答：隔离技术、滤波技术、屏蔽技术与双绞线传输，接地技术。
在硬件可靠性方面，部件及系统级的可靠性措施有哪些
答：环境保护系统的简化和标准化，磁兼容设计、冗余技术、故障自动检测与诊断技术。
为提高仪器可靠性，可以采用的指令冗余措施有哪些
答：NOP的使用、重要指令冗余。
为提供仪器可靠性采用软件陷阱时，一般在哪些区域设置陷阱
答：（1）未使用的中断向量区（2）未使用的EPROM空间（3）运行程序区（4）中断服务程序区（5）RAM数据保护的条件陷阱
干扰、噪声的定义。
答：把影响智能仪器正常运行的所有因素统称为干扰，把由于材料或器件内部的原因而产生的污染类的影响称为噪声。
干扰进入仪器的渠道。
答：空间电磁场、传输通道、供电系统
1.智能仪器中的公共数字传输通道称为总线。
2.总线按连接范围划分：片内总线（局部总线）、内部总线（系统总线）、外部总线（通信总线）。
通用接口系统的基本特性有哪些简述“讲者”、“听者”、“控者”的主要功能。
答：基本特性：a.可通过一条总线将多台仪器互联，组成自动测试系统，系统中可以连接的仪器不超过15台，互联总线的长度不超过20m；b.数据传输采用位并行、字节串行的双向异步传输方式，最大传输速率不超过1Mbps；c.总线上传输的消息采用负逻辑，即低电平为逻辑1，高电平为逻辑0；d.采用单字节地址时可有31个听地址，采用双字节时可有961个讲地址和961个听地址。
讲者功能：当由控者指定某仪器为讲者时，他才具有讲功能，接口发送给其它仪器。
控者功能：产生对系统的管理消息，发布各种通用命令，指定数据传输过程中的讲者和听者，进行串行和并行点名，接受其它仪器的服务请求和状态数据。
听着功能：所有仪器都必须设置听功能。
当仪器被指定为听者时具有听功能，此时从总线接收控者的程控命令和讲者的测量数据。
总线有什么特点其逻辑电平是如何定义的使用RS-232C总线应注意什么问题
答：RS-232特点：采用不平衡传输方式，负逻辑电平。
逻辑电平的定义：在发送数据时，发送端驱动器输出+5v--+15v，表示逻辑0，输出-5v---3v，表示逻辑1.
注意问题：应保证电平的绝对值在3-15v之间。
5.简述RS-422C总线和RS-485总线的特点。
答：RS232是点对多的通信，不是总线式的
RS485是1对多的通信，是总线式的。