智能儀器大作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)答案(王揚(yáng))

1、課程名稱：數(shù)據(jù)采集與智能儀器姓 名： 王 揚(yáng)學(xué) 號：0121009310608班 級： 電信1006數(shù)據(jù)采集與智能儀器課程考核（大作業(yè)）武漢理工大學(xué)信息學(xué)院 參考書 趙茂泰 智能儀器原理及應(yīng)用（第三版） 電子工業(yè)出版社程德福 智能儀器（第二版）機(jī)械工業(yè)出版社第1章 概述本章要求掌握的內(nèi)容：智能儀器分類、基本結(jié)構(gòu)及特點、智能儀器設(shè)計的要點考試題（10分）1 智能儀器設(shè)計時采用CPLD/FPGA有哪些優(yōu)點？第2章 數(shù)據(jù)采集技術(shù)本章要求掌握的內(nèi)容：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、模擬信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、高速數(shù)據(jù)采集與傳輸、D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計考試題（30分）1 設(shè)計一個MCS-51單片機(jī)控

2、制的程控增益放大器的接口電路。已知輸入信號小于10mv,要求當(dāng)輸入信號小于1mv時，增益為1000，而輸入信號每增加1mv時，其增益自動減少一倍，直到100mv為止。（15分）評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（5分）；正確編寫控制程序（5分）；完成仿真調(diào)試，實現(xiàn)基本功能（5分）；2 運(yùn)用雙口RAM或FIFO存儲器對教材中圖2-22所示的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行改造，畫出采集系統(tǒng)電路原理圖，簡述其工作過程。（15分）評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（10分）；正確描述工作過程（5分）；第3章 人機(jī)接口本章要求掌握的內(nèi)容：鍵盤；LED、LCD、觸摸屏考試題（30分）1 設(shè)計8031單片機(jī)與液晶顯示模塊LCM-

3、512-01A的接口電路，畫出接口電路圖并編寫上下滾動顯示XXGCXY(6個大寫英文字母)的控制程序（包含程序流程圖）。評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（10分）；正確畫出程序流程圖（5分）；正確編寫控制程序（5分）；完成仿真調(diào)試（10分）第4章數(shù)據(jù)通信本章要求掌握的內(nèi)容：RS232C、RS485串行總線，USB通用串行總線，PTR2000無線數(shù)據(jù)傳輸考試題（30分）1 設(shè)計PC機(jī)與MCS-51單片機(jī)的RS232C數(shù)據(jù)通信接口電路（單片機(jī)端含8位LED顯示），編寫從PC機(jī)鍵盤輸入數(shù)字，在單片機(jī)的6位LED上左右滾動顯示的通信與顯示程序。評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（5分）；正確畫出程序流程圖（5分

4、）；正確編寫單片機(jī)通信程序（5分）；在開發(fā)系統(tǒng)上運(yùn)行，實現(xiàn)基本功能（10分）；制作實物,實現(xiàn)基本功能，效果良好（5分）。第1章 概述考試題（10分）1 智能儀器設(shè)計時采用CPLD/FPGA有哪些優(yōu)點？FPGA/CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，他們除了ASIC的特點之外，還有以下優(yōu)點：（1）隨著VLSI工藝的不斷提高，F(xiàn)PGA/CPLD的規(guī)模也越來越大，所能實現(xiàn)的功能越來越強(qiáng)可以實現(xiàn)系統(tǒng)集成；（2）FPGA/CPLD的資金投入小，研制開發(fā)費(fèi)用低；（3）FPGA/CPLD可反復(fù)的編程、擦除、使用或者在外圍電路不動的情況下用不同的EPROM就可實現(xiàn)不同的功能；（4）FPGA/CPLD芯片電路的實

5、際周期短；（5）FPGA/CPLD軟件易學(xué)易用，可以使設(shè)計人員更能集中精力進(jìn)行電路設(shè)計。FPGA/CPLD適合于正向設(shè)計，對知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)有利。第2章 數(shù)據(jù)采集技術(shù)考試題（30分）1 設(shè)計一個MCS-51單片機(jī)控制的程控增益放大器的接口電路。已知輸入信號小于10mv,要求當(dāng)輸入信號小于1mv時，增益為1000，而輸入信號每增加1mv時，其增益自動減少一倍，直到100mv為止。（15分）評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（5分）；正確編寫控制程序（5分）；完成仿真調(diào)試，實現(xiàn)基本功能（5分）；1硬件電路圖2程序框圖3程序數(shù)組合并測試程序#include<iostream>using names

6、pace std;int main() int i,j; float k; float C72; float A8=1,1.5,2,2.7,3.3,5.1,6.8,10; float B8=1,1.5,2,2.7,3.3,5.1,6.8,10; for(i=0;i<8;i+) for(j=0;j<8;j+) Ci*8+j+1=Ai*Bj/(Ai+Bj); cout<<C64<<endl; for(i=0;i<8;i+) Ci+65=Ai; cout<<C72<<endl; for(i=0;i<72;i+) for(j=0;

7、j<72-i;j+) if(Cj>Cj+1) k=Cj; Cj=Cj+1; Cj+1=k; for(i=1;i<=72;i+) cout<<Ci<<" " system("pause"); 數(shù)組排序測試源程序#include<iostream>using namespace std;int i,b,c,d,e;float a;int geti(float c36,float a) if(a<=c35) for(i=0;ci<a;i+) return i-1; else return 35;

8、 int getjk(int c36,int b) return cb; int main() float B36=0.5,0.6,0.6667,0.7297,0.75,0.7674,0.8361,0.8571,0.8718,0.9091,0.9643,1,1.0313, 1.1489,1.1591,1.2289,1.2453,1.3044,1.35,1.4366,1.485,1.5455,1.65,1.6667,1.7654,1.9326,2.0036, 2.126,2.2218,2.4812,2.55,2.9143,3.3775,3.4,4.0476,5; int C36=77,76,75

9、,74,66,73,72,65,71,70,64,55,63,54,62,61,53,60, 44,52,43,51,33,50,42,41,32,40,31,30,22,21,20,11,10,0; cin>>a; b=geti(B,a); c=getjk(C,b); d=c/10; e=c%10; cout<<b<<endl<<c<<endl<<d<<endl<<e<<endl; system("pause"); 實驗主程序#include"SMC162

10、.h"#include"TLC549.h"sbit P1_5=P15;unsigned char i,beishu,cod,p1,p2;unsigned char volmax=0;float Ap,f;char display3,screen3;void delay(unsigned char dly) unsigned char j; for(j=dly;j>0;j-);char geti(float c36,float a) if(a<=c35) for(i=0;ci<a;i+) return i-1; else return 35; vo

11、id vppfun(unsigned char vol) if(vol>volmax) volmax=vol; FloatcodeAmp36=0.5,0.6,0.6667,0.7297,0.75,0.7674,0.8361,0.8571,0.8718,0.9091,0.9643,1,1.0313,1.1489,1.1591,1.2289,1.2453,1.3044,1.35,1.4366,1.485,1.5455,1.65,1.6667,1.7654,1.9326,2.0036,2.126,2.2218,2.4812,2.55,2.9143,3.3775,3.4,4.0476,5;Uns

12、ignedcharCD36=77,76,75,74,66,73,72,65,71,70,64,55,63,54,62,61,53,60,44,52,43,51,33,50,42,41,32,40,31,30,22,21,20,11,10,0;int main() unsigned char volget; int voltcal; char display4,screen4; LcdInit(); display1=-2; PutStr(0,0,"Please wait!"); while(1) volget=TLC549_GetAD(); /AD數(shù)據(jù)獲取vppfun(vo

13、lget); /峰值獲取if(P1_5=0) delay(30); Ap=127.0/(volmax-128); /放大倍數(shù)獲取 beishu=geti(Amp,Ap); /通過如已知倍數(shù)比較獲取合適倍數(shù) cod=CDbeishu; / 將倍數(shù)與引腳關(guān)系相對應(yīng) f=Ampbeishu; p1=cod/10; /獲取P1引腳數(shù)值，CD4051選通 p2=cod%10; /獲取P2引腳數(shù)值，CD4051選通 P1=p1; P2=p2; voltcal=f*100; display0= voltcal/100; display2=( voltcal%100)/10; display3= voltca

14、l%10; for(i=0;i<4;i+) screeni=displayi+48; PutStr(0,0,"The Ampi is:"); PutChar(i+6,1,screeni); 4仿真結(jié)果圖1波形顯示情況圖2最小放大倍數(shù)檢測圖3最大放大倍數(shù)檢測2 運(yùn)用雙口RAM或FIFO存儲器對教材中圖2-22所示的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行改造，畫出采集系統(tǒng)電路原理圖，簡述其工作過程。（15分）評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（10分）；正確描述工作過程（5分）1硬件電路圖2工作過程IDT7206是IDT公司容量為16K×9的且引腳功能完全兼容的串行FIFO雙端口RAM

15、單向的FIFO雙端口存儲器。因為是一個FIFO(先入先出)存儲器,所以沒有絕對地址的概念,只有讀指針和寫指針的相對位置。當(dāng)相對位置為0時,表明存儲器空;為所用的存儲器的容量時,表明存儲器已滿。AD7677為ADI 公司研制的16位、1MSPS的高速A/ D轉(zhuǎn)換器。采集系統(tǒng)的原理圖如上圖所示。用一片AD7677和兩片IDT7206構(gòu)成了一個16位的、最高采樣頻率可達(dá)1MHz、每組最大采樣點數(shù)為16K的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。若要增加采集樣本長度,只需要換IDT7206即可,其硬件的連接方式基本不變。在此系統(tǒng)中單片機(jī)的作用只是控制何時采樣,以及采樣完成后對采樣數(shù)據(jù)的處理,在采樣過程中,單片機(jī)無須任何干預(yù)。至

16、于一次采集多少次,可以由硬件決定,也可以有軟件控制。在中斷中,單片機(jī)首先關(guān)閉采樣脈沖信號(使P1. 1輸出為0) ,然后把每一點數(shù)據(jù)分兩次分別從IDT7206(存低位)和IDT7206(存高位)讀出,進(jìn)行處理。每組數(shù)據(jù)的數(shù)量應(yīng)該由程序計數(shù)判斷,當(dāng)然也可以利用IDT7206的EF標(biāo)志進(jìn)行查詢判斷。在進(jìn)行第二組數(shù)據(jù)的采集前,最好將IDT7206先復(fù)位,通過在IDT7206的RS引腳輸入一個低脈沖,即在8031的P1. 0引腳輸出一個低脈沖。這樣可以更充分地保證FIFORAM的讀、寫指針的穩(wěn)定。第3章 人機(jī)接口考試題（30分）1 設(shè)計8031單片機(jī)與液晶顯示模塊LCM-512-01A的接口電路，畫出

17、接口電路圖并編寫上下滾動顯示XXGCXY(6個大寫英文字母)的控制程序（包含程序流程圖）。評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（10分）；正確畫出程序流程圖（5分）；正確編寫控制程序（5分）；完成仿真調(diào)試（10分）1. 接口電路圖2. 程序流程圖3. 程序#include<reg52.h>typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;sbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit EN=P25;sbit BUSY=P07;unsigned char code word1="XXGCXY"unsi

18、gned char code word2="XXGCXY"void delay() uint16 i,j; for(i=0;i<200;i+) for(j=0;j<200;j+);void wait() P0=0xff; do RS=0; RW=1; EN=0; EN=1; while(BUSY=1); EN=0;void w_dat(uint8 dat) wait(); EN=0; P0=dat; RS=1; RW=0; EN=1; EN=0;void w_cmd(uint8 cmd) wait(); EN=0; P0=cmd; RS=0; RW=0; EN=

19、1; EN=0;void Init_LCD1602() w_cmd(0x38); w_cmd(0x0f); w_cmd(0x06); w_cmd(0x01);void w_string(uint8 addr_start, uint8 *p)w_cmd(addr_start);while (*p != '0')w_dat(*p+); p="WHLGDX"delay();main() Init_LCD1602(); while(1) w_string(0x80,word1); w_cmd(0x01); w_string(0xc0,word2); w_cmd(0x

20、01); 4.結(jié)果第4章數(shù)據(jù)通信考試題（30分）1 設(shè)計PC機(jī)與MCS-51單片機(jī)的RS232C數(shù)據(jù)通信接口電路（單片機(jī)端含8位LED顯示），編寫從PC機(jī)鍵盤輸入數(shù)字，在單片機(jī)的6位LED上左右滾動顯示的通信與顯示程序。評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（5分）；正確畫出程序流程圖（5分）；正確編寫單片機(jī)通信程序（5分）；在開發(fā)系統(tǒng)上運(yùn)行，實現(xiàn)基本功能（10分）；制作實物,實現(xiàn)基本功能，效果良好（5分）。1. 通信接口電路2.上位機(jī)3.流程圖4.程序(1)下位機(jī)51單片機(jī)程序#include<reg51.h> #include<intrins.h>#define uint u

21、nsigned int#define uchar unsigned charuchar code tab=0xc0 , 0xcf , 0xa4, 0xb0 , 0x99 , 0x92 , 0x82 , 0xf8 , 0x80 , 0x990 , 0x88 ,0x83 , 0xc6 , 0xa1 , 0x06 , 0x8e , 0xff;uchar i,aa;uint flag;sbit P3_6=P36;void delay(uint n)uint i,j;for(i=0;i<n;i+)for(j=0;j<110;j+);void display(uchar n)P2=_crol_

22、(P2,1);P0=tabn;delay(100);void main()aa=0;P2=0xfe;TMOD=0X20;SM0=0;SM1=1;REN=1;TR1=1;EA=1;ES=1;TH1=0XFd;TL1=0XFd;P3_6=1;while(1) if(flag=1) if(flag=1)/發(fā)送接受到的數(shù)據(jù)ES=0;/關(guān)閉串口中斷flag=0;SBUF='a'while(!TI);TI=0;ES=1; display(aa);void ser() interrupt 4RI=0;a=SBUF;b=a;flag=1;(2)上位機(jī)C#實現(xiàn)程序using System;usi

23、ng System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;namespace WindowsFormsApplication1 public partial class Form1 : Form public Form1() InitializeComponent(); private void button1_Click(object sender, EventArgs e) try serialPort1.PortName = comboBox1.Text; serialPort1.Open();