智能儀器試題及答案

智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)試題

一、判斷題（每題2分，共20分）

1.因中值濾波滿足比例不變性，所以是線性（de）濾波器.（）

2.基準(zhǔn)電壓Vr（de）精度和穩(wěn)定性影響零位誤差、增益誤差（de）校正效果.

（）

3.測(cè)量獲得一組離散數(shù)據(jù)建立近似校正模型，非線性校正精度與離散數(shù)

據(jù)精度無(wú)關(guān),僅與建模方法有關(guān).（）

4.RS232通信采用（de）是TTL電平，因此它（de）傳輸距離比485短.（）

5.USB協(xié)議為設(shè)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(shè)備不需要任何外接電源設(shè)備.（）

6.LCD顯示器有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和疊加驅(qū)動(dòng)兩種驅(qū)動(dòng)方式,這兩種驅(qū)動(dòng)方式可在

使用時(shí)隨時(shí)改變.（）

7.智能儀器中（de）噪聲與干擾是因果關(guān)系，噪聲是干擾之因,干擾是噪聲

之果.（）

8.軟件開發(fā)過(guò)程（de）三個(gè)典型階段是定義、開發(fā)和測(cè)試.（）

9.RAM測(cè)試方法中,谷值檢測(cè)法無(wú)法檢測(cè)“粘連”及“連橋”故

障.()

10.曲線擬合要求y=f(x)(de)曲線通過(guò)所有離散點(diǎn)(xi,yi).

()

IV

二、選擇題(每題2分，共20分)

1.多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(de)框圖如下圖所示.其中(1)?(4)各部

分(de)組成為：()

A.放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)

B.多路開關(guān)、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)

C.多路開關(guān)、放大器、D/A轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)

D.放大器、多路開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器

2.儀器采集數(shù)據(jù)中存在隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，基本數(shù)據(jù)處理順序是：()

A.系統(tǒng)誤差消除一數(shù)字濾波一標(biāo)度變換

B.數(shù)字濾波一系統(tǒng)誤差消除一標(biāo)度變換

C.標(biāo)度變換一系統(tǒng)誤差消除一數(shù)字濾波

D.數(shù)字濾波一標(biāo)度變換一系統(tǒng)誤差消除

3.設(shè)采集數(shù)據(jù)由信號(hào)加噪聲構(gòu)成，應(yīng)根據(jù)()確定濾波算法

A.噪聲統(tǒng)計(jì)規(guī)律

B.信號(hào)特征和噪聲統(tǒng)計(jì)規(guī)律

C.信號(hào)特征

D.只能用多種濾波算法試驗(yàn)，由處理效果確定.

4.采樣保持器(de)作用是()

A.提高系統(tǒng)(de)采樣速率

B.保持系統(tǒng)(de)數(shù)據(jù)穩(wěn)定

C.保證在A/D轉(zhuǎn)換期間ADC前(de)模擬信號(hào)保持不變

D.使A/D轉(zhuǎn)換器前信號(hào)能跟上模擬信號(hào)(de)變化

5.采集數(shù)據(jù)中含有脈沖性干擾，信號(hào)為直流，則應(yīng)選擇()濾波算法.

A.算數(shù)平均法

B.加權(quán)平均法

C.限幅濾波法

D.去極值平均法

6.在開發(fā)USB系統(tǒng)(de)時(shí)候，首要(de)任務(wù)是利用()實(shí)現(xiàn)設(shè)備(de)枚舉

過(guò)程,提供各種設(shè)備信息.

A.中斷傳輸

B.控制傳輸

C.同步傳輸

D.批量傳輸

7.若非編碼矩陣鍵盤(de)列線外接下拉電阻,該矩陣(de)掃描碼應(yīng)是

().

A.行線輸出高電平

B.列線輸出高電平

C.行線輸出低電平

D.列線輸出低電平

8.在智能儀智中,A/D轉(zhuǎn)換(de)抗干擾技術(shù)包括().

A.對(duì)差模干擾(de)抑制

B.對(duì)共模干擾(de)抑制

C.采用軟件方法提高A/D抗干擾能力

D.以上三種都包括

9.在進(jìn)行數(shù)字電路(de)可測(cè)試性設(shè)計(jì)時(shí),下面說(shuō)法錯(cuò)誤(de)是().

A.設(shè)計(jì)上應(yīng)避免“線或”邏輯

B.所有不同相位和頻率(de)時(shí)鐘都應(yīng)來(lái)自單一主時(shí)鐘

C.數(shù)字電路應(yīng)設(shè)計(jì)成主要以異步邏輯電路為基礎(chǔ)(de)電路

D.電路應(yīng)初始化到一明確(de)狀態(tài)，以便確定測(cè)試(de)方法

10.下面()調(diào)試方式在目標(biāo)機(jī)不存在(de)情況下也可以進(jìn)行代碼(de)調(diào)

試.

A.ROM仿真器

B.在線仿真器

C.片上調(diào)試

D.JTAG

三、填空(每空2分，共20分)

1.假設(shè)一12位(de)A/D轉(zhuǎn)換器，其滿量程電壓為10V，則它(de)分辨

率是.

2.某儀器(de)非線性采用分段線性插值法進(jìn)行校正,設(shè)段數(shù)為4,最少需要

對(duì)(Xi,Yi)已知實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

3.利用8片模擬多路開關(guān)CD4051設(shè)計(jì)64路(de)輸入通道.已知

CD4051(de)漏電流為20nA，開關(guān)導(dǎo)通電阻

300Q，設(shè)信號(hào)源內(nèi)阻1000Q.則多路開關(guān)漏電流和導(dǎo)通電阻產(chǎn)生(de)

誤差大小為.如果采用級(jí)連方式

連接,則需要多路開關(guān)片.用級(jí)連方式連接電路產(chǎn)生(de)誤差大小為

4.某智能溫度測(cè)量?jī)x采用8位ADC,測(cè)量范圍為10?100C,儀器采

樣數(shù)據(jù)經(jīng)濾波和非線性校正后(de)數(shù)字量

為0028H.A0=10℃,Am=100℃,Nm=FFH=255,Nx=28H=40.則對(duì)應(yīng)(de)實(shí)

測(cè)溫度是.

5.設(shè)在某數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，對(duì)正弦信號(hào)U=(Umsin3t)/2采樣.采

/保(de)孔徑時(shí)間tAP=20ns,A/D轉(zhuǎn)換

器(de)位數(shù)為12位，求采樣精度達(dá)到1LSB(de)最高信號(hào)頻率是.

若S/H(de)捕捉時(shí)間tAC=3us，穩(wěn)定時(shí)間

ts=2us,A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間tC0NV=40ns，輸出時(shí)間tOUT=4ns則通道

(de)吞吐率是.

6.檢測(cè)直流電壓信號(hào)由于50Hz工頻干擾使測(cè)量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)周期性波動(dòng).設(shè)

采樣周期Ts=lms，采用算數(shù)平均濾波算法，

消除工頻干擾.選擇平均點(diǎn)數(shù).

7.某種儀器100臺(tái)，工作1000h,假設(shè)有2臺(tái)發(fā)生故障，則這種儀器(de)

千小時(shí)(de)可靠率為.

四、簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題(25分)

1.簡(jiǎn)述推動(dòng)智能儀器發(fā)展(de)主要技術(shù).

2.簡(jiǎn)述智能儀器設(shè)計(jì)(de)基本原則.

3.簡(jiǎn)述USB既插既用機(jī)制實(shí)現(xiàn)(de)原理.

4.可靠性是智能儀器中一個(gè)重要(de)技術(shù)指標(biāo).請(qǐng)寫出智能儀器中常用

(de)提高硬件和軟件可靠性(de)方法.

5.什么是可測(cè)試性智能儀器設(shè)計(jì)中引入可測(cè)試性設(shè)計(jì)有什么優(yōu)缺點(diǎn)

五、設(shè)計(jì)題(15分)

試設(shè)計(jì)一溫度檢測(cè)系統(tǒng).要求系統(tǒng)能檢測(cè)8路溫度信號(hào)(假設(shè)溫度傳

感器(de)輸出信號(hào)幅度0?25mV)，測(cè)試

(de)溫度范圍為0~500℃,溫度分辨率為℃.測(cè)試(de)最終結(jié)果用LCD

顯示器或LED顯示器顯示出來(lái).對(duì)多通

道(de)測(cè)量信號(hào)要有自動(dòng)巡回檢測(cè)(de)功能和選擇某一通道進(jìn)行單一測(cè)

量(de)功能.若采用自動(dòng)巡回檢測(cè)方式,要求每一

通道每秒鐘檢測(cè)100次.儀器要具有與其它儀器或微機(jī)進(jìn)行通訊(de)能

力.畫出儀器(de)硬件框圖,并說(shuō)明每部分(de)參

數(shù)及其選擇原則.

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，放大器(de)放大倍數(shù)至少應(yīng)為多少

(2)A/D轉(zhuǎn)換器至少應(yīng)選擇多少位(de)

(3)A/D轉(zhuǎn)換器(de)速率至少為多少

(4)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，如果選用LED顯示器，至少應(yīng)用幾位LED顯示

(5)測(cè)試系統(tǒng)與外界(de)通訊如選用串行通信，你準(zhǔn)備選擇哪種總線它

(de)最遠(yuǎn)傳輸距離是多少

(6)如果系統(tǒng)用89C51單片機(jī)做控制器，用字符式LCD顯示模塊做顯

示器，請(qǐng)畫出圖2中單片機(jī)與顯示模塊(de)

三根控制線RS、R/W和E(de)接口電路.

這三根控制信號(hào)(de)時(shí)序圖如圖1,它們(de)功能為：

RS：寄存器選擇輸入線.當(dāng)其為低電平時(shí)，選通指令寄存器；高電平時(shí)選

通數(shù)據(jù)寄存器.

R/W：讀/寫信號(hào)輸入線.低電平為寫入，高電平為讀出.

E：使能信號(hào)輸入線.讀狀態(tài)下，高電平有效；寫狀態(tài)下，下降沿有效.

圖1

%皿

7DBM

8031LCD

AL￡

P25

P2.6RS

PIOP27

Pi.l前E

Pl.2RW

圖2

答案：答案：

——―、白、習(xí)ZE>白、白、白、白、7中E.>白、白、白

二、B、B、B、C、D、B、A、D、C、B

1.

2.5

3.,9,；

4.24

5.,；

6.20

7.

四、

1.

傳感器技術(shù)：信號(hào)檢測(cè)是通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)(de),為適應(yīng)智能儀器發(fā)展(de)

需要,各種新型傳感器不斷涌現(xiàn).

A/D等新器件(de)發(fā)展顯著增強(qiáng)了儀器(de)功能與測(cè)量范圍.

DSP(de)廣泛應(yīng)用：由于DSP芯片是通過(guò)硬件來(lái)完成上述乘法和加法運(yùn)

算，因此,采用DSP芯片可大大簡(jiǎn)化具有

此類數(shù)字信號(hào)處理功能(de)智能儀器(de)結(jié)構(gòu)并提高其相應(yīng)(de)性能,極

大地增強(qiáng)了智能儀器(de)信號(hào)處理能力.

ASIC、FPGA/CPLD技術(shù)在智能儀器中(de)廣泛使用：使儀器(de)可靠

性、成本、速度等方面有提高.

LabVIEW等圖形化軟件技術(shù).網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)：智能儀器要上網(wǎng)，完成數(shù)

據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制與故障診斷等；

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)，將分散(de)各種不同測(cè)試設(shè)備掛接在網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)

網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源、信息共享，協(xié)調(diào)工作，共同

完成大型復(fù)雜系統(tǒng)(de)測(cè)試任務(wù).

2.

從整體到局部(自頂向下)(de)設(shè)計(jì)原則：這種設(shè)計(jì)原則(de)含義是，把

復(fù)雜(de)、難處理(de)問(wèn)題分為若干個(gè)較簡(jiǎn)單、容易

處理(de)問(wèn)題,然后在一個(gè)個(gè)地加以解決.

較高(de)性能價(jià)格比原則：在滿足性能指標(biāo)(de)前提下,應(yīng)盡可能采用簡(jiǎn)

單(de)方案，因?yàn)榉桨负?jiǎn)單意味著元器件少,開發(fā)、

調(diào)試、方便，可靠性高.

組合化與開放式設(shè)計(jì)原則：開放系統(tǒng)是指向未來(lái)(de)VLSI開放,在技術(shù)

上兼顧今天和明天,既從當(dāng)前實(shí)際可能出發(fā),

又留下容納未來(lái)新技術(shù)機(jī)會(huì)(de)余地；向系統(tǒng)(de)不同配套檔次開放,為

發(fā)揮各方面廠商(de)積極性創(chuàng)造條件；向用戶不斷變

化(de)特殊要求開放,在服務(wù)上兼顧通用(de)基本設(shè)計(jì)和用戶(de)專用要

求等等..

3.

即插即用技術(shù)包含2個(gè)技術(shù)層面，既熱插拔和自動(dòng)識(shí)別配置.熱插拔(de)

關(guān)鍵技術(shù)在于電路接插件插、拔期間強(qiáng)電流(de)

處理.USB在電纜以及接插件(de)設(shè)計(jì)上充分考慮了這一點(diǎn)，使得這個(gè)瞬

時(shí)(de)強(qiáng)電流被安全地吸收，從而使USB設(shè)備實(shí)

現(xiàn)了熱插拔.系統(tǒng)設(shè)備(de)自動(dòng)識(shí)別是通過(guò)在USB主機(jī)或Hub(de)下行

端口信號(hào)線上接有下拉電阻和在設(shè)備端(de)信號(hào)線上

連接上拉電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)(de).既當(dāng)USB主機(jī)或Hub(de)下行端口處于斷開

狀態(tài)時(shí)，信號(hào)線電平將恒為0.當(dāng)USB設(shè)備連接

上(de)瞬間，會(huì)造成USB主機(jī)或Hub端信號(hào)線(de)上沖，這樣當(dāng)USB主

機(jī)或Hub檢測(cè)到這個(gè)上沖過(guò)程，U