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(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(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 .智能儀器中的噪聲與干擾是

2、因果關(guān)系，噪聲是干擾之因，干擾是噪聲之果。（）8 .軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的三個(gè)典型階段是定義、開(kāi)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 ）的曲線通過(guò)所有離散點(diǎn)（ x i , yi ）。（）二、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:（）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(kāi)關(guān)、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)C.多路開(kāi)關(guān)、放大器、D/A轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)D.放大器、多路開(kāi)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

3、，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-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-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(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)的變化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

4、.去極值平均法6 .在開(kāi)發(fā)USB系統(tǒng)的時(shí)候，首要的任務(wù)是利用 （）實(shí)現(xiàn)設(shè)備的枚舉過(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(pán)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8 .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(duì)差模干擾的抑制9 .對(duì)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10 在進(jìn)行數(shù)字電路的可測(cè)試性設(shè)計(jì)時(shí)，下面說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。A.設(shè)計(jì)上應(yīng)避免線或"邏輯B,所有不同相位和頻率的時(shí)鐘都應(yīng)來(lái)自單一主時(shí)鐘C.數(shù)字電路應(yīng)設(shè)

5、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(cè)試的方法11 .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(duì)(X i ,Y i )已知實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3 .利用8片模擬多路開(kāi)關(guān) CD4051設(shè)計(jì)64路的輸入通道。已知 CD4051的漏電流 為20nA ,開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻300 Q ,設(shè)信號(hào)源內(nèi)阻1000 Qo則多路開(kāi)關(guān)漏電流

6、和導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的誤差大小為 。如果采用級(jí)連方式連接，則需要多路開(kāi)關(guān) 片。用級(jí)連方式連接電總&產(chǎn)生的誤差大小為 。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 。A0=10 C , Am=100 C, Nm=FFH=255 , Nx=28H=40 。則對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)溫度是 05 .設(shè)在某數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，對(duì)正弦信號(hào)U= ( U msin co) t /2采樣。采/保的孔徑時(shí)間tAP=20ns , A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為12位，求采樣精度達(dá)到1LSB的最高信號(hào)頻率是 。若S/H的捕捉時(shí)間tAC=3 s)穩(wěn)定時(shí)間ts

7、=2 - A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間tcONV=40 w§輸出時(shí)間t0UT=4 S 通道的吞吐率是o6 .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=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) 。7 .某種儀器100臺(tái)，工作1000h，假設(shè)有2臺(tái)發(fā)生故障，則這種儀器的千小時(shí)的可 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)展的主要技術(shù)。2 .簡(jiǎn)述智能儀器設(shè)計(jì)的基本原則。3 .簡(jiǎn)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(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。請(qǐng)寫(xiě)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(cè)試性

8、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)溫度傳感器的輸出信號(hào)幅度025mV ）,測(cè)試的溫度范圍為 0500 C,溫度分辨率為C。測(cè)試的最終結(jié)果用 LCD顯示器或LED顯木器顯不出來(lái)。對(duì)多通道的測(cè)量信號(hào)要有自動(dòng)巡回檢測(cè)的功能和選擇某一通道進(jìn)行單一測(cè)量的功能。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)行通訊的能力。畫(huà)出儀器的 硬件框圖，并說(shuō)明每部分的參數(shù)及其選擇原則。(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，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

9、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(qǐng)畫(huà)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(hào)的時(shí)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(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(xiě)信號(hào)輸入線。低電平為寫(xiě)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(xiě)狀態(tài)下，下降沿有效。POJMIISO31ALEP2 5P2 6

10、P1° P，7Pl 1 也>373DB7qLCDRSERAV圖2答案：答案：一、否、是、否、否、否、否、是、否、否、否二、B、B、B、C、D、B、A、D、C、 B2. 54. 245.,；6. 207.四、1.傳感器技術(shù)：信號(hào)檢測(cè)是通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)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(cè)量范圍DSP的廣泛應(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(lèi)數(shù)字信號(hào)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(hào)處理能力。ASIC、FPGA /CPLD技術(shù)在智

11、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（Wj。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)，將分散的各種不同測(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)的測(cè)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(wèn)題分為若干個(gè)較簡(jiǎn)單、容易處理的問(wèn)題，然后在一個(gè)個(gè)地加以解決。較高的性能價(jià)格比原則：在滿足性能指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡可能采用簡(jiǎn)單的方案，因?yàn)榉桨负?jiǎn)單意味著元器件少，開(kāi)發(fā)、調(diào)試、方便，可靠性高。組合化與開(kāi)放式設(shè)計(jì)原則：開(kāi)放系統(tǒng)是指向

12、未來(lái)的 VLSI開(kāi)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)的余地；向系統(tǒng)的不同配套檔次開(kāi)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(kāi)放，在服務(wù)上兼顧通用的基本設(shè)計(jì)和用戶的專(zhuān)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(gè)瞬時(shí)的強(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)備的自動(dòng)識(shí)別是通過(guò)在USB主機(jī)或Hub的下行端口信號(hào)線上接有下拉電阻和在設(shè)備端的信號(hào)線上連接上拉電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的。既當(dāng)USB主機(jī)或 Hub的下行端口處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，信號(hào)線電平將恒為0。當(dāng)USB設(shè)備連接上的瞬間，會(huì)造成 USB主機(jī)或Hub端信號(hào)線的上沖，這樣當(dāng) USB主機(jī)或Hub檢測(cè) 到這個(gè)上沖過(guò)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(shí)間。5.可測(cè)試性(Testa