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。

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。

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。

（2）多路通道共享d/a转换器，这种形式通常用于输出通道不太多，对速度要求不太高的场合。

13、d/a转换器有哪几类？其主要的技术指标有哪些？答：有通用廉价的d/a转换器、高速和高精度的d/a转换器、高分辨的d/a转换器等。

其主要的技术指标有分辨率、精度、建立时间等。

14、七段led显示中静态显示和动态显示接口方式有何不同？答：静态显示接口方式每一位都需要有一个8位输出口控制。

而动态显示接口方式只需要一个8位段输出口和一个8位扫描输出口（显示位数不超过8位）。

15、说明lcd显示器的工作原理。

答：lcd公共电极c该图表示某个液晶显示字段，其显示控制电极和公共电极分别与异或门的c端和a端相连。

当异或门的b端为低电平时，此字段上两个电极的电压相位相同，两电极的相对电压为零，该字段不显示；当异或门的b端为高电平时，此字段上两个电极的电压相位相反，两电极的相对电压为两倍幅值方波电压，该字段显示。

16、lcd显示器驱动电流为何要用交流？答：为了延长lcd的使用寿命，避免直流电压使液晶发生电化学分解反应而导致液晶损坏，因此驱动电流要用交流。

17、键盘的接口任务是什么？答：键盘的接口任务是确定是否有键按下；按了哪一个键；消除抖动问题和同时按键的处理等。

18、如何消除键抖动？常用哪几种方法？答：消除键的抖动可使用硬件或软件的方法。

通常在键数较少时，可使用r-s触发器或rc滤波器来克服抖动；键数较多时，采用软件延时的方法，即当检出键闭合（或断开）后，执行一个数毫秒的延时子程序，让抖动消失后，再检验一下键的状态。

19、并行通信和串行通信的主要区别是什么，各有什么优缺点？答：并行通信和串行通信的主要区别在于并行通信数据的各位是同时传送；而串行通信数据的各位按一定的顺序逐位传送。

并行通信和串行通信优缺点为并行通信的信息传输线多，数据传输速度快，适合于近距离通信；而串行通信的信息传输线少，数据传输速度慢，抗干扰能力强，适合于远距离通信。

20、试述串行口多机通信原理。

答：mcs-51单片机的串行口在方式2和方式3工作时，利用scon中的sm2，当sm2=1时，且接收到的第9位数据为“1”，8位数据装入接收缓冲器sbuf，附加第9位数据送入rb8，并使ri=1申请中断；若接收到的第9位数据为“0”，ri≠1，接收的信息将丢失；当sm2=0时，接收到的第9位数据不管是“0”还是“1”都将8位数据装入接收缓冲器sbuf，附加第9位数据送入rb8，ri=1申请中断。

当主机要向某一个从机发送一组数据时，先发地址，再发数据。

地址信息的第9位为“1”，而数据信息的第9位为“0”。

各从机先置sm2=1，主机向从机发送地址，因各从机接收到的第9位rb8=1，使ri=1产生中断。

各从机的cpu响应中断，执行中断服务程序，判断主机发来的地址是否为本机地址，若是，该从机的sm2=0准备接收主机发来的数据信息；若不是，保持sm2=1。

接着主机发送数据，由于第9位为“0”，只有地址相符的从机（sm2=0），才能接收数据。

其余从机因sm2=1，不能进行中断处理，从而实现主机与从机的一对一通信。

作业、第二和三章课件范例。

【篇二：智能仪器课后习题答案】class=txt>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）。

参考：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。

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。

1-3 仪器仪表的重要性体现在哪些方面？p3-5（1）仪器及检测技术已经成为促进当代生产的主流环节，仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一（2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主题内容之一和创新成就得重要体现形式，科学仪器的创新是知识创新和及时创新的组成部分。

（3）仪器是信息的源头技术总之，科学仪器作为认识世界的工具，是国民经济的“倍增器”、科学研究的“先行官”、现代战争的“战斗力”、法庭审判的“物化法官”，其应用遍及“农轻重、陆海空、吃穿用”。

1-4 简述推动智能仪器发展的主要技术。

p8（1）传感器技术（2）a/d等新器件的发展将显著增强仪器的功能与测量范围（3）单片机与dsp的广泛应用（4）嵌入式系统和片上系统（soc）将使智能仪器的设计提升到一个新阶段（5）asic、fpga/cpld即使在智能仪器中广泛使用（6）labview等图形化软件技术（7）网络与通信技术1-5 学过的哪些课程为智能仪器设计奠定基础，回顾其主要内容。

1-6 智能仪器有哪几种结构形式？对其做简要描述。

p6从智能仪器的发展状况看来，其结构有两种基本类型，即微机内嵌式和微机扩展式。

微机内嵌式智能仪器是将单片或多片的微处理器与仪器有机的结合在一起形成的单机。

（微处理器在其中起控制和数据处理作用。

其特点主要是：专用或多功能；采用小型化、便携或手持式结构；干电池供电；易于密封，适应恶劣环境，成本较低。

）微机扩展式智能仪器是以个人计算机（pc）为核心的应用扩展型测量仪器。

（pci的优点是使用灵活、应用范围广，可以方便的利用pc已有的磁盘、打印机及绘图仪器等获取硬拷贝。

pc数据处理功能强、内存容量大，因而pci可以用于复杂的、高性能的信息处理。

） 1-7 智能仪器设计是采用fpga/cpld有哪些优点？ p12fpga/cpld芯片都是特殊的asic芯片，他们除了asic的特点之外，还有以下优点：（1）随着vlsi工艺的不断提高，fpga/cpld的规模也越来越大，所能实现的功能越来越强可以实现系统集成；（2）fpga/cpld的资金投入小，研制开发费用低；（3）fpga/cpld可反复的编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同的eprom就可实现不同的功能；（4）fpga/cpld芯片电路的实际周期短；（5）fpga/cpld软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计。

fpga/cpld适合于正向设计，对知识产权保护有利。

1-8 为什么说嵌入式系统与片上系统（soc）将使智能仪器的设计提升到一个新阶段？ p11（1）嵌入式系统的深入发展将是智能仪器的设计提升到一个新的阶段，尤其是能运行操作系统的嵌入式系统平台，由于它具备多任务、网络支持、图形窗口、文件和目标管理等功能，并具有大量的应用程序接口（api），将会使研制复杂智能仪器变得容易；（2）在片上系统设计中，设计者面对的不再是电路芯片而是根据所设计系统的固件特性和功能要求，选择相应得单片机cpu内核和成熟化的ip内核模块，消除了器件信息故障，加快了设计速度，片上系统将使系统设计发生革命性的变化。