智能儀器原理及應(yīng)用第二版課后習(xí)題部分答案要點(diǎn)

1、11.什么是智能儀器？智能儀器的主要特點(diǎn)是什么？答：內(nèi)含微型計(jì)算機(jī)并帶有GPIB等通信接口的電子儀器成為智能儀器。特點(diǎn)：（1）智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的旋轉(zhuǎn)式或琴鍵式切換開關(guān)開實(shí)施對(duì)儀器的控制從而使儀器面板的布置和儀器內(nèi)部有關(guān)部件的安排不再相互限制和牽連。（2）微處理器的運(yùn)用極大的提高了儀器的性能。（3）智能儀器運(yùn)用微處理器的控制功能，可以方便的實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、自動(dòng)調(diào)零、觸發(fā)電平自動(dòng)調(diào)整、自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)診斷等功能，有力的改善了儀

2、器的自動(dòng)化測(cè)量水平。（4）智能儀器具有友好的人機(jī)對(duì)話能力。（5）智能儀器一般都配有GPIB或RS232等通信接口，是智能儀器具有可程控操作的能力12.畫出智能儀器通用結(jié)構(gòu)框圖，簡(jiǎn)述每一部分的作用。答：主機(jī)電路用來存儲(chǔ)程序數(shù)據(jù)并進(jìn)行一系列的運(yùn)算和處理；模擬量輸入輸出通道用來輸入輸出模擬信號(hào)；人機(jī)接口電路的作用是溝通操作者和儀器之間的聯(lián)系；通信接口電路用于實(shí)現(xiàn)儀器與計(jì)算機(jī)的聯(lián)系，以便使儀器可以接收計(jì)算機(jī)的程序命令。13.智能儀器監(jiān)控程序的主

3、要內(nèi)容是什么？答：監(jiān)控程序是面向儀器面板鍵盤和顯示器的管理程序，其內(nèi)容包括：通過鍵盤輸入命令和數(shù)據(jù)，以對(duì)儀器的功能、操作方式與工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；根據(jù)儀器設(shè)置的功能和工作方式，控制IO接口電路進(jìn)行數(shù)字采集、存儲(chǔ)；按照儀器設(shè)置的參數(shù)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的處理；以數(shù)字、字符、圖形等形式顯示測(cè)量結(jié)果、數(shù)據(jù)處理的結(jié)果及儀器的狀態(tài)信息。14.簡(jiǎn)述智能儀器面板廣泛使用按鍵鍵盤的特點(diǎn)。答：智能儀器廣泛使用鍵盤，使面板的布置與儀器功能部件的安排可以完全

4、獨(dú)立的進(jìn)行，明顯改善了儀器面板及有關(guān)功能部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這樣即有利于提高儀器技術(shù)指標(biāo)，又方便了儀器的操作。15.簡(jiǎn)述現(xiàn)代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。答：智能儀器組成的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是一個(gè)分布式多微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的各智能儀器在任務(wù)一級(jí)并行工作，它們個(gè)子具備的硬件和軟件，能相對(duì)獨(dú)立的工作，相互間也可通信，它們之間通過外部總線松散耦合。特點(diǎn)：自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有極強(qiáng)的通用性和多功能性。16.個(gè)人儀器系統(tǒng)相對(duì)智能儀器具有什么特點(diǎn)？答：個(gè)人儀器和個(gè)

5、人儀器系統(tǒng)充分的利用PC機(jī)軟件資源，相對(duì)于智能儀器來說，極大的降低了成本，大幅縮短了研制周期，顯示出廣闊的發(fā)展前景。17.簡(jiǎn)述智能儀器、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、個(gè)人儀器系統(tǒng)的含義以及它們之間的關(guān)系。答：個(gè)人儀器系統(tǒng)是由不同功能的個(gè)人儀器和PC機(jī)有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。18.什么是VXI總線儀器系統(tǒng)？簡(jiǎn)述其特征與組成。答：VXI總線系統(tǒng)即采用VXI總線標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)人儀器系統(tǒng)，一般由計(jì)算機(jī)、VXI儀器模塊和VXI總線機(jī)箱構(gòu)成。19.研制智能儀器大致

6、需要經(jīng)歷哪些階段？試對(duì)各階段的工作內(nèi)容做一簡(jiǎn)要的敘述。答：1.確定設(shè)計(jì)任務(wù)：首先根據(jù)儀器最終要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，編寫設(shè)計(jì)任務(wù)說明書，明確儀器應(yīng)具備的功能和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。2.擬制總體設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)者應(yīng)首先一句設(shè)計(jì)的要求和一些約束條件，提出幾種可能的方案。3.確定儀器工作總框圖：當(dāng)儀器總體方案和選用的微處理器的種類確定后，就應(yīng)采用自上而下的方法，把儀器劃分成若干個(gè)便于實(shí)現(xiàn)的功能模塊，并分別繪制出相應(yīng)的硬件和軟件工作框圖。4.硬件電路和軟件

7、的設(shè)計(jì)與調(diào)試：一旦儀器工作總框圖確定后，硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)工作就可以齊頭并進(jìn)。5.整機(jī)聯(lián)調(diào)：硬件、軟件分別裝配調(diào)試合格后，就要對(duì)硬件、軟件進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。110為什么目前智能儀器主機(jī)電路大多數(shù)采用單片機(jī)？選擇單片機(jī)時(shí)應(yīng)主要.考慮哪些因素？答：?jiǎn)纹瑱C(jī)性能增強(qiáng)、體現(xiàn)在指令指令執(zhí)行速度有很大提升；單片機(jī)集成了大容量片上flash存儲(chǔ)器，并實(shí)現(xiàn)了ISP和IAP，單片機(jī)在低電壓、低功耗、低價(jià)位、LPC方面有很大進(jìn)步；單片機(jī)采用了數(shù)字模擬混合集成技

8、術(shù)，將AD、DA、鎖相環(huán)以及USB、CAN總線接口等都集成到單片機(jī)中，大大地減少片外附加器件的數(shù)目，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)可靠性能。單片機(jī)的選擇要從價(jià)格、字長(zhǎng)、輸入輸出的執(zhí)行速度、編程的靈活性、尋址能力、中斷功能、直接存儲(chǔ)器訪問（DMA）能力、配套的外圍電路芯片是否豐富以及相應(yīng)的并發(fā)系統(tǒng)是否具備等多方面進(jìn)行綜合考慮。21.AD轉(zhuǎn)換器與DA轉(zhuǎn)換器分別有哪些主要技術(shù)指標(biāo)？分辨率和轉(zhuǎn)換精度這兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)有什么區(qū)別和聯(lián)系。答：AD轉(zhuǎn)換器技術(shù)指標(biāo)：1.

9、分辨率與量化誤差；2.轉(zhuǎn)換精度；3.轉(zhuǎn)換速度；4.滿刻度范圍。DA轉(zhuǎn)換器技術(shù)指標(biāo)：1.分辨；2.轉(zhuǎn)換精度；3.轉(zhuǎn)換時(shí)間；4尖峰誤差。分辨率是衡量AD轉(zhuǎn)換器分辨輸入模擬量最小變化程度的技術(shù)指28在一個(gè)MCS51單片機(jī)與0832DA轉(zhuǎn)換器的（單緩沖）接口電路中，已知：?jiǎn)纹瑱C(jī)時(shí)鐘頻率為12MHz，DA轉(zhuǎn)換器的地址為7FFFH，當(dāng)輸入數(shù)字范圍為00H~FFH時(shí)，其輸出電壓范圍為0~5V。（1）畫出接口的電路原理圖。（2）編寫一段程序，使其運(yùn)行后

10、能在示波器上顯示大約兩個(gè)周期的鋸齒波波形（設(shè)示波器顯示器X軸刻度為10格，掃描速度為50uss格）。解：1）由題分析可知該電路是單極性單緩沖電路，且該接口的電路原理圖如下圖所示：2）DAC0832地址為#7FFFH，則其P2.7與CS、XFER相連接。從00H開始傳送數(shù)字，隔一段時(shí)間增加輸出數(shù)的大小，從而獲得周期性鋸齒波信號(hào)。由題意，算出信號(hào)的周期為10x502。一個(gè)周期輸出256個(gè)數(shù)據(jù)。每個(gè)數(shù)保持?jǐn)?shù)據(jù)接近1us，即1個(gè)機(jī)器周期。MOV

11、X：2、ADD：1、NOP：1、SJMP：2程序G0000HAJMPSTARTG0030HSTART:MOVDPTR#7FFFH單緩沖輸出MOVA#00HLOOP:MOVX@DPTRA輸出鋸齒波ADDA#8NOPNOPSJMPLOOPEND29數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由哪幾部分組成，每部分主要功能是什么？答：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)把多路開關(guān)、模擬放大器、采樣保持器、AD轉(zhuǎn)換器、控制邏輯以及微處理器系統(tǒng)的接口電路等都集成在一塊芯片中，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集集成電路。

12、210在一個(gè)時(shí)鐘頻率為12MHz的8031系統(tǒng)中接有一片ADC0809AD轉(zhuǎn)換器（地址自定），以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單8通道自動(dòng)巡回系統(tǒng)。要求該系統(tǒng)每隔100ms時(shí)間就對(duì)8個(gè)直流電壓源（0~5V）自動(dòng)巡回檢測(cè)一次，測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)在于60H~67H的8個(gè)存儲(chǔ)單元中（定時(shí)采樣可以采用單片機(jī)內(nèi)定時(shí)器的定時(shí)中斷方法）。試畫出該系統(tǒng)的電路原理圖，并編寫相應(yīng)的控制程序。1）12MHZ定時(shí)器最大定時(shí)時(shí)間65.536ms超出這個(gè)時(shí)間要設(shè)置溢出寄存器。本程序設(shè)T0的

13、定時(shí)時(shí)間為50ms，計(jì)數(shù)值為50X103us1usT0的初值為10000H?C350H?3CB0H。定時(shí)器工作方式；2）定時(shí)器溢出計(jì)數(shù)器7FH初值為2；3)00H存放1S標(biāo)志初值#00HR1通道數(shù)初值#08HR0放轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)地址初值#60H；4）通道0地址#0FEF8HMAIN:G#0000HSJMPINI1G#000BHSJMPINTIN1:CLRTR0；MOVR1#08HMOVTMOD#01HMOVTH0#3CHMOVTL0#0B0H