数据采集课后习题答案马明建市公开课一等奖省名师优质课赛课一等奖课件

数据采集与处理习题与思索题点评和讨论第1章习题与思索题第1章习题与思索题1-3.简述数据采集系统基本结构形式，并比较其特点。

解：数据采集系统基本结构形式有⑴

微型计算机数据采集系统⑵集散型数据采集系统第2章习题与思索题第2章习题与思索题2-2.

试说明为何在实际采样中，不能完全满足采样定理所要求不失真条件？解：当时，模拟信号采样值为只有在时，xS(nTS)与x(t)幅值才相同。若模拟信号为但在工程上极难做到。2-3.

对某种模拟信号x(t)，采样时间间隔TS分别为4ms、8ms、16ms，试求出这种模拟信号截止频率

fC

分别为多少？解：由采样定理，有，则当TS=4ms时，fS=250Hz∴当TS=8ms时，fS=125Hz∴当TS=16ms时，fS=62.5Hz∴第2章习题与思索题2-4.采样周期与哪些原因相关？怎样选择采样周期？解：1.采样周期与信号x(t)截止频率fC相关。2.依据采样定理，确定采样周期。第2章习题与思索题2-6.

对采样信号进行量化最小数量单位是多少？它与FSR和量化器位数n之间有何关系？解：2.

q与FSR成正比，与2n

成反比。

1.最小数量单位是量化单位q，q=。第2章习题与思索题2-9.

把十进制数256转换成对应BCD码。解：256001001010110第2章习题与思索题第3章习题与思索题第3章习题与思索题3-2.模拟多路开关输入端普通是几个端子？输出端为几个端子通道选择器？解：模拟多路开关输入端普通是8个端子，输出端为1个端子通道选择器。3-3.某数据采集系统含有8个模拟通道。各通道输入信号频率可达5kHz，而且最少要用每个采样周期10个采样点速度进行采样。问：⑴多路开关切换速率应是多少？⑵可选取什么类型多路开关？解：⑴

∵

fC=5kHz，采样频率第3章习题与思索题采样周期每个采样点采样周期∴切换速率第3章习题与思索题第3章习题与思索题⑵

选择多路开关则CD4051开关切换时间为1.6μs开关切换速率

∴多路开关选择CD4051。

∵由表3.5可知，CD4051ton和toff都为0.8μs第4章习题与思索题第4章习题与思索题4-2.设一数据采集系统有测量放大器，已知

R1=R2=5kΩ，RG=100Ω，R4=10kΩ，

R5=20kΩ，若R4和R5精度为0.1%，

试求此放大器增益及CMRR。解：∵

放大器增益其次R3=R4∴⑴当R4-0.05%，R5+0.05%时⑵当R4+0.05%，R5-0.05%时第4章习题与思索题4-3.设AD521测量放大器增益为100，试画

出其接线原理图，算出外接电阻值大小。解：∵

放大器增益∴当时，

又∵

RS=100±15%第4章习题与思索题

当

RS=100+15%时，

当

RS=100-15%时，第4章习题与思索题123456781011121314+IN-INRG10KΩU-UOUTRS100KΩU+其接线原理图第4章习题与思索题第5章习题与思索题5-4.

孔径时间tAP影响A／D转换什么参数？第5章习题与思索题解：主要影响转换精度和转换速率。第5章习题与思索题5-6.

设在某数据采集系统中，采样／保持器孔径时间tAP=10ns，A/D转换器位数为12位，求：

⑴采样精度能到达LSB最高信号频率fmax是多少？⑵若采样／保持器孔径不定△tAP=1ns，则最高信号频率fmax是多少？解：⑴采样精度能到达LSB最高信号频率第5章习题与思索题⑵若采样／保持器孔径不定△tAP=1ns则最高信号频率第5章习题与思索题5-7.

一个数据采集系统孔径时间tAP=2ns，试问一个10kHz信号在其改变率最大点被采样时所能到达分辨率是多少？解：第5章习题与思索题∵∴相对分辨率第5章习题与思索题则有n≈14第5章习题与思索题5-8.设一数据采集系统输入满量程电压

为+10V，模拟输入信号最高频率是

1kHz，采样频率为10kHz，A／D转换器转换时间为10s，采样／保持器

tAP=20ns，保持电压下降率为

100V/s，捕捉时间为50s。问⑴假如允许孔径误差和下降误差都是

0.02%，所选采样／保持器能否满足要求？⑵捕捉时间能否满足要求？第5章习题与思索题解：⑴所选采样／保持器能否满足要求？①

因为采样/保持器孔径时间应满足②

保持电压下降率应满足第5章习题与思索题③

输入信号最大改变率为则由③有（V）由②有第5章习题与思索题（V）第5章习题与思索题由①有(ns)∴所选采样／保持器不满足要求。第5章习题与思索题⑵捕捉时间能否满足要求？而∴捕捉时间满足要求。则∵5-9.

设一采样／保持器在保持阶段，保持电容

CH漏电流ID=10nA，保持时间为10ns。

假如希望在保持时间内采样／保持器输出电压下降小于0.1%，试选择适当CH

值。解：第5章习题与思索题∵保持电压下降率为∴第5章习题与思索题因为1F＝106μF＝1012pF

则CH>0.1pF

第6章习题与思索题第6章习题与思索题6-1.A／D转换时间tCONV=25s，最高采样频率fS≤kHz，对应输入信号最高频率fmax≤kHz。解：⑴最高采样频率fS≤⑵最高频率fmax≤6-6.从A／D转换时间考虑，什么情况下用查询方式好？什么情况下用中止方式好？第6章习题与思索题解：⑴当tCONV较短时，宜用查询方式。⑵当tCONV较长时，宜用中止方式。6-9.在A／D转换器中，最主要技术指标是哪两个？第6章习题与思索题解：⑵转换速率

⑴精度

第6章习题与思索题6-10.普通用什么信号来表征

A／D转换器芯片是否被选中？解：若A/D转换器芯片为AD574A，则以

CS=0表征A/D转换器芯片被选中。第8章习题与思索题8-3.现有一BASIC语句为

“U=(H*256+L)*10/4096”，

试问该语句完成什么任务？语句中

“H*256+L”部分起什么作用，为什么要“H*256”？ 第8章习题与思索题解：⑴将12位二进制码转换成十进制数。⑶高四位二进制码上移八位，所以H*256。⑵“H*256+L”是将高四位二进制码与低八位二进制码组合成12位二进制码；8-4.用PC-6319接口板卡0、1、2通道分别采集1节、2节、3节干电池电压数

据，要求每个通道各采集10个数据，3

个通道巡回采集。设定PC-6139接口板基地址为0100H，试用QUICKBASIC

语言编写双端输入、程序查询方式取数数据采集程序，并将采集到数据以

“V”为单位，按通道号显示在屏幕上。第8章习题与思索题解：3

个通道巡回采集是指在每个采样时刻，对3个通道各采集一次数据。第8章习题与思索题CLSN=10DIM U1(N),U2(N),U3(N)FORI=1TONCH%=0CALLCAIJI(CH%,U)U1(I)=UCH%=1CALLCAIJI(CH%,U)第8章习题与思索题U2(I)=UCH%=2CALLCAIJI(CH%,U)U3(I)=UNEXTIPRINT"U1","U2","U3"FORI=1TONPRINTU1(I),U2(I),U3(I)NEXTIEND第8章习题与思索题SUBCAIJI(CH%,U) ADDER%=&H100 A=INP(ADDER%+3) OUTADDER%,CH% OUTADDER%+1,0 10 IFINP(ADDER%+2)>=128THEN10 H=INP(ADDER%+2) L=INP(ADDER%+3) U=(H*256+L)*10/4096-5 ENDSUB8-6.用PC-6319接口板卡来采集温室大棚温度数据，要求在二十四小时内以每10分钟间隔采集数据一次。设定PC-6319接口板基地址为0100H，程控放大器增益为1，试用QUICKBASIC语言编写单端输入、程序查询方式取数数据采集程序，并将采集到数据以“℃”为单位显示在屏幕上。第8章习题与思索题第8章习题与思索题解：∵二十四小时=1440min=86400s∴二十四小时内一共采集144个数据。另外，设温度传感变送器测量范围为-5～55℃，输出0～5V直流电信号

。则QuickBasic程序以下。DIM WD(144)DIM SHAREDSUM%,J%CLS ADDER%=&H100 A=INP(ADDER%+3) CH=0 J%=1 OUTADDER%,CH FORI=1TO300:NEXTI第8章习题与思索题第8章习题与思索题 TIMERON

10 ONTIMER(600)GOSUB100

IFSUM%>=86400THENENDGOTO10 END100 OUTADDE