智能儀器試題及答案

1、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，所以是線性的濾波器。（）2. 基準(zhǔn)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。（）3. 測量獲得一組離散數(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)精度無關(guān)，僅與建模方法有關(guān)。（）4. RS232通信采用的是TTL電平，因此它的傳輸距離比 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)動和疊加驅(qū)動兩種驅(qū)動方式，這兩種驅(qū)動方式可在使用時隨時改變。（）7. 智能儀器中的噪聲與干擾是因果關(guān)系，噪

2、聲是干擾之因，干擾是噪聲之果。（）8. 軟件開發(fā)過程的三個典型階段是定義、開發(fā)和測試。（）9. RAM測試方法中，谷值檢測法無法檢測“粘連”及“連橋”故障。（）10. 曲線擬合要求y=f （ x ）的曲線通過所有離散點(diǎn)（x i ， y i ）。（）、選擇題（每題2分，共20 分）1. 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的框圖如下圖所示。其中（1 ）（4 ）各部分的組成為:（）V1T1VinVinA. 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

3、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f數(shù)字濾波f標(biāo)度變換B. 數(shù)字濾波f系統(tǒng)誤差消除f標(biāo)度變換C. 標(biāo)度變換f系統(tǒng)誤差消除f數(shù)字濾波D. 數(shù)字濾波f標(biāo)度變換f系統(tǒng)誤差消除3. 設(shè)采集數(shù)據(jù)由信號加噪聲構(gòu)成，應(yīng)根據(jù) () 確定濾波算法？A. 噪聲統(tǒng)計(jì)規(guī)律B. 信號特征和 噪聲統(tǒng)計(jì)規(guī)律C. 信號特征D. 只能用多種濾波算法試驗(yàn)，由處理效果確定。4. 采樣保持器的作用是 ( )A. 提高系統(tǒng)的采樣速率B. 保持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定C. 保證在A/D轉(zhuǎn)換期間ADC前的模擬信號保持不變D. 使 A/D 轉(zhuǎn)換器前信號能跟上模擬信號的變化5. 采集數(shù)據(jù)中含有脈沖性干擾，

4、信號為直流，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)的時候，首要的任務(wù)是利用()實(shí)現(xiàn)設(shè)備的枚舉過程，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若非編碼矩陣鍵盤的列線外接下拉電阻，該矩陣的掃描碼應(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)換的抗干擾技術(shù)包括 ()。A. 對差模干擾的抑制B. 對共模干擾的抑制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)字電路的可測試性設(shè)計(jì)時，下面說法錯誤的是

5、( )。A. 設(shè)計(jì)上應(yīng)避免“線或”邏輯B. 所有不同相位和頻率的時鐘都應(yīng)來自單一主時鐘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)的電路D. 電路應(yīng)初始化到一明確的狀態(tài)，以便確定測試的方法10下面 () 調(diào)試方式在目標(biāo)機(jī)不存在的情況下也可以進(jìn)行代碼的調(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位的A/D轉(zhuǎn)換器，其滿量程電壓為 10V，則它的分辨率是 。2. 某儀器的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（X iY i ）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路的輸入通道。已知 CD4

6、051的漏電流為 20nA，開關(guān)導(dǎo)通電阻300Q，設(shè)信號源內(nèi)阻 1000 Q。則多路開關(guān)漏電流和導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的誤差大小為 。如果采用級連方式連接，則需要多路開關(guān) 片。用級連方式連接電路產(chǎn)生的誤差大小為 。4. 某智能溫度測量儀采用 8位ADC，測量范圍為10100 C,儀器采樣數(shù)據(jù)經(jīng)濾 波和非線性校正后的數(shù)字量為 0028H oA0=10 C, Am=100C, Nm=FFH=255 Nx=28H=40。則對應(yīng)的實(shí)測溫度是 5. 設(shè)在某數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，對正弦信號U= （ U msin t ） /2采樣。采/保的孔徑時間t ap=20ns , A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為12位，求采樣精度達(dá)到1LSB

7、的最高信號頻率是 。若S/H的捕捉時間t AC=3 口 s，穩(wěn)定時間t s=2 口 s , A/D轉(zhuǎn)換時間t CONV40 口 s，輸出時間 t OU-=4 口 s則通道的吞吐率是o6檢測直流電壓信號由于50Hz工頻干擾使測量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)周期性波動。設(shè)采樣周期Ts=1ms，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) o7. 某種儀器100臺，工作1000h，假設(shè)有2臺發(fā)生故障，則這種儀器的千小時的可 靠率為 o四、簡要回答下列問題 (25分)1. 簡述推動智能儀器發(fā)展的主要技術(shù)。2. 簡述智能儀器設(shè)計(jì)的基本原則。3. 簡述USB既插既用機(jī)制實(shí)現(xiàn)的原理。4. 可靠性是智能儀器中一個重要的技術(shù)指

8、標(biāo)。請寫出智能儀器中常用的提高硬件和軟 件可靠性的方法。5. 什么是可測試性？智能儀器設(shè)計(jì)中引入可測試性設(shè)計(jì)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？五、設(shè)計(jì)題 (15分)試設(shè)計(jì)一溫度檢測系統(tǒng)。要求系統(tǒng)能檢測8路溫度信號(假設(shè)溫度傳感器的輸出信號幅度025mV )，測試的溫度范圍為 0500 C,溫度分辨率為 0.5 C。測試的最終結(jié)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(jìn)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(jī)進(jìn)行通訊的能力。畫出儀器的 硬件框圖，并說明每部分的參數(shù)及其選擇原則。(1) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，

9、放大器的放大倍數(shù)至少應(yīng)為多少？(2) A/D轉(zhuǎn)換器至少應(yīng)選擇多少位的？(3) A/D轉(zhuǎn)換器的速率至少為多少？(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) 測試系統(tǒng)與外界的通訊如選用串行通信，你準(zhǔn)備選擇哪種總線？它的最遠(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，請畫出 圖2中單片機(jī)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(dāng)其為低電平時，選通指令寄存器；高電平時選通數(shù)據(jù)寄存 器。R/W :讀/寫信號輸入線。低電平為寫入，高電平為

10、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。XXX-答案：答案：一、否、是、否、否、否、否、是、否、否、否、B、 B、 B、 C、 D、 B、A、 D、 C、 B12.4mv2. 53. 1.6mv ，9， 0.36mv；4. 2453.888KHz，20.4KHz；6. 207. 0.98四、1傳感器技術(shù) ： 信號檢測是通過傳感器實(shí)現(xiàn)的，為適應(yīng)智能儀器發(fā)展的需要，各種新型 傳感器不斷涌現(xiàn)。A/D 等新器件的發(fā)展顯著增強(qiáng)了儀器的功能與測量范圍。DSP 的廣泛應(yīng)用： 由于 DSP 芯片是通過硬件來完成上述乘法和加法運(yùn)算，因此，采用 DSP 芯片可大大簡化具有此類數(shù)字信

11、號處理功能的智能儀器的結(jié)構(gòu)并提高其相應(yīng)的性能， 極大地增強(qiáng)了智能儀器 的信號處理能力。ASIC 、FPGA CPLD 技術(shù)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。LabVlEW 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)化測試系統(tǒng)，將分散的各種不同測試設(shè)備掛接在網(wǎng)絡(luò)上，通過網(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)的測試任務(wù)。2從整體到局部（自頂向下）的設(shè)計(jì)原則：這種設(shè)計(jì)原則的含義是，把復(fù)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(biāo)的

12、前提下，應(yīng)盡可能采用簡單的方案，因?yàn)榉?案簡單意味著元器件少，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)是指向未來的 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)，又留下容納未來新技術(shù)機(jī)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(wù)上兼顧通用的基本設(shè)計(jì)和用戶的專用要求等等。 。3即插即用技術(shù)包含 2 個技術(shù)層面，既熱插拔和自動識別配置。熱插拔的關(guān)鍵技術(shù)在于 電路接插件插、拔期間強(qiáng)電流的處理。 USB 在電纜以及接插件的設(shè)計(jì)上充分考慮了這一點(diǎn)，使得這個瞬時的強(qiáng)電流被安 全地吸收，從而使 USB 設(shè)

13、備實(shí)現(xiàn)了熱插拔。 系統(tǒng)設(shè)備的自動識別是通過在 USB 主機(jī)或 Hub 的下行端口信號線上接有 下拉電阻和在設(shè)備端的信號線上連接上拉電阻來實(shí)現(xiàn)的。 既當(dāng) USB 主機(jī)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(dāng) USB 設(shè)備連接上的瞬間， 會造成 USB 主機(jī)或 Hub 端信號線的上沖， 這樣當(dāng) USB 主機(jī)或 Hub 檢測到 這個上沖過程， USB 主機(jī)可認(rèn)定有一設(shè)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(shè)計(jì)； 冗余設(shè)計(jì)；環(huán) 境設(shè)計(jì)；人為因素設(shè)計(jì)；儀器可靠性實(shí)驗(yàn)；提高軟件可靠性：認(rèn)真地進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)；可靠的程序設(shè)計(jì)方法；程序驗(yàn)證技術(shù)；提高軟 件設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)；消除干擾；增加試運(yùn)行時間。5.可測試性(Testab