2023年智能仪器大作业

课程名称:数据采集与智能仪器姓名：学号：班级:《数据采集与智能仪器》课程考核（大作业）武汉理工大学信息学院参考书赵茂泰《智能仪器原理及应用》(第三版)电子工业出版社程德福《智能仪器》（第二版)机械工业出版社第1章概述本章规定掌握的内容：智能仪器分类、基本结构及特点、智能仪器设计的要点考试题（１0分）1智能仪器设计时采用CPLＤ／FPGA有哪些优点?第２章数据采集技术本章规定掌握的内容：数据采集系统的组成结构、模拟信号调理、Ａ/Ｄ转换技术、高速数据采集与传输、Ｄ/A转换技术、数据采集系统设计考试题（3０分）１设计一个MＣS－５１单片机控制的程控增益放大器的接口电路。已知输入信号小于10mv,规定当输入信号小于1mv时，增益为１000，而输入信号每增长1mv时，其增益自动减少一倍,直到100mv为止。（15分)评分标准：对的设计硬件电路图（５分）;对的编写控制程序(5分）；完毕仿真调试，实现基本功能（5分);2运用双口ＲＡＭ或ＦIFO存储器对教材中图2-22所示的高速数据采集系统进行改造,画出采集系统电路原理图，简述其工作过程。(15分）评分标准:对的设计硬件电路图(10分）;对的描述工作过程（5分)；第3章人机接口本章规定掌握的内容:键盘；ＬED、LCＤ、触摸屏考试题(3０分）1设计8031单片机与液晶显示模块ＬCM-5１2-01A的接口电路,画出接口电路图并编写上下滚动显示ＸＸGCXＹ(6个大写英文字母)的控制程序(包含程序流程图)。评分标准：对的设计硬件电路图（10分);对的画出程序流程图(５分);对的编写控制程序(5分）;完毕仿真调试（10分）第4章数据通信本章规定掌握的内容:RS232C、RS485串行总线,USB通用串行总线,ＰＴＲ２023无线数据传输考试题（30分)1设计PＣ机与ＭＣS－5１单片机的RＳ232C数据通信接口电路（单片机端含８位LED显示）,编写从PＣ机键盘输入数字,在单片机的6位LED上左右滚动显示的通信与显示程序。评分标准:对的设计硬件电路图（5分）;对的画出程序流程图（5分）；对的编写单片机通信程序（5分）；在开发系统上运营，实现基本功能（1０分）;制作实物,实现基本功能,效果良好（5分)。第1章概述考试题(10分)1智能仪器设计时采用CPLD/ＦＰGA有哪些优点？答:FPGA／CPＬD芯片都是特殊的ASIC芯片，他们除了ASIC的特点之外,尚有以下优点：（1）随着VLＳI工艺的不断提高,ＦPGA/CＰLD的规模也越来越大,所能实现的功能越来越强可以实现系统集成；(２）FPＧＡ/CＰLD的资金投入小，研制开发费用低；（3)FPＧA/CPLＤ可反复的编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同的EＰRＯM就可实现不同的功能;(4）FPGＡ/ＣPLD芯片电路的实际周期短；(5）FＰGＡ/CPLD软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计。FPＧA/CＰLD适合于正向设计，对知识产权保护有利。第２章数据采集技术考试题(30分)１、设计一个ＭCS-51单片机控制的程控增益放大器的接口电路。已知输入信号小于10mv，规定当输入信号小于1mv时,增益为1000，而输入信号每增长１mv时，其增益自动减少一倍,直到100mv为止。(1５分)评分标准：对的设计硬件电路图(5分）;对的编写控制程序(5分)；完毕仿真调试,实现基本功能（5分)；１．设计原理及简介程控放大器运用选通开关,控制放大器的反馈电阻阻值,实现改变放大倍数的原理工作。这里采用两片8选1模拟开关器件CD4０51作为放大器反馈电阻选择开关，通过两两电阻并联得到32种放大倍数。下面有程序将电阻组合一一列出并与芯片引脚相相应然后是单片机P0口控制液晶显示器的输出采用ＴLC549作为Ａ/D转换芯片，在仿真图左上方。这里通过A／D转换将模拟输入量转换成数字量串行输出，通过Ｐ2.5输入。２．硬件电路图3.程序框图4.程序#ｉｎｃlｕde＂reg５1.ｈ"#incｌｕde＂inｔrins．h"#ｄefiｎｅuｃｈaｒunsiｇnedｃhａr#deｆｉneuinｔunsigｎｅdintsbｉtcs=P3＾５;sbitｉntｒ＝Ｐ３^4;sbｉｔwｒ＝Ｐ3＾6;sbｉtrd=P3^7;sbiｔａ1＝P１＾0;sｂｉta2=P1＾１；ｓbita3=P１^２；sbiｔａ4=P1＾3;sbita5=Ｐ1^４;sbｉta６=P1＾５；uｃhard[4];/＊********＊*＊****＊*＊＊*＊***＊*****＊*********延时＊*******＊*****＊＊**＊＊＊＊＊*＊*＊*****＊*******＊/voiddｅｌaｙms(ｕchaｒn）｛ ucharｉ，j;ﻩfor(i=０;i<n；i++) foｒ(j=0；j<１10；j＋+);}/********＊＊＊*****＊**＊**＊＊****＊**＊******＊＊*ＡＤ转换*******＊********＊＊＊*＊＊＊＊****＊***********＊/ucｈaradctrans()｛ﻩcｓ=０;ﻩwr=1； _nop_（)；ﻩｗr=0; 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EN=０;}／************＊**＊＊＊写命令＊*＊＊***＊*＊***＊*＊***／vｏidwｒite_com（ucharcom）{ Ｐ０=0xff;ﻩRS＝０;ﻩRW＝0; Ｐ0=ｃｏｍ;ﻩdelaｙ(5）; EＮ=１;ﻩｄelay(5）; EＮ=0;}/＊*＊***＊**＊***＊*＊＊初始化函数*＊＊**＊***＊*****＊＊**／ｖｏｉdＩｎiｔ_LCD１6０２(){EＮ=0；ｗrite_coｍ（0ｘ38)；//设立16*２显示，5*7点阵,8位数据接口writｅ_com(0x0c）; //设立开显示,不显示光标wｒite_ｃｏm（0x０6);ﻩ/／写一个字符后地址指针加一write_ｃｏm(０x01）;ﻩ//显示清0，数据指针清0}/＊****＊*************主函数**＊****＊*＊*******＊*/vｏidmaiｎ(){Iｎiｔ＿ＬＣD1602（)；ﻩwhｉlｅ(1) { ｗrite_com(0ｘ8０);ﻩｆｏr(ｎum=０;num<６;nｕm＋＋)ﻩ{ﻩwrite_data(table[num]); ﻩdｅlaｙ（5);ﻩ}ﻩﻩｄelay(2０0)；ﻩﻩwritｅ_com（０ｘ01);ﻩ write_com（０ｘｃ0);ﻩfoｒ(num＝0；num<6;ｎｕm++）ﻩ{ ｗrite_data（table［nｕｍ])；ﻩﻩｄeｌay(５);ﻩ｝ deｌay(２00)； ﻩwｒitｅ_cｏm（0x０1)； }}5．结果第4章数据通信考试题(３0分）1.设计PC机与MCS-51单片机的RS２３2C数据通信接口电路（单片机端含８位LEＤ显示)，编写从ＰC机键盘输入数字，在单片机的6位ＬED上左右滚动显示的通信与显示程序。评分标准：对的设计硬件电路图（５分)；对的画出程序流程图(５分)；对的编写单片机通信程序（5分）；在开发系统上运营，实现基本功能(10分);制作实物，实现基本功能,效果良好(５分）。通信接口电路2．流程图3.程序(1)下位机51单片机程序/***＊*＊*＊*＊*＊*********＊＊********＊*＊＊******＊****＊＊****＊***＊*＊＊*****＊＊**＊*********名称：ＲS232串口接受程序ﻩﻩ ﻩﻩ ﻩﻩ ﻩ *连接方法:使用串口调试助手(Baud4800、数据位8、停止位1、效验位无)上位机通过串口给单片机发送信息并显示。ﻩ ﻩ ﻩ ﻩ＊功能：电脑给单片机发送数据 ﻩﻩﻩﻩ ﻩ ﻩ ﻩﻩ ﻩ ﻩﻩﻩ ﻩﻩ ﻩ ﻩ ﻩﻩ ﻩﻩ ﻩﻩﻩ ﻩ*******＊******＊**＊****＊*＊*＊*＊****＊******＊**＊***********＊***＊***＊******＊*＊＊***＊／＃ｉncludｅ＜ｒeg51.h>ﻩ//此文献中定义了51的一些特殊功能寄存器#ｉnclude<stdio.h＞#ｄefｉneuｃharｕnsiｇnedcｈar#defｉneuintunｓignedinｔ＃ｄefineSEG_NP2#ｄefineSEG_DP０uchａｒａ;uchａｒcodetaｂlｅ[］＝｛0xc0，０xf9,0xａ4,０xｂ０,0ｘ9９,0ｘ92,０x82,0ｘｆ8,0x8０，０x9０,０ｘ88，0ｘ83，0xc６,0xa1,0x86,0x8e};／********＊***＊******＊**＊******************＊＊*＊************＊＊*＊**＊**＊*＊*＊*******延时子程序 ﻩ ﻩﻩ*＊********************＊＊******＊**＊*＊*****＊****＊**********＊*******＊****＊＊*＊****／ｖｏｉｄdelay（ｕｃｈａｒms){ uchａri;ﻩｗｈｉlｅ(mｓ－－)/／共循环ｍs*１20次 {ﻩﻩｆor(i=０;i<1２0;i＋+)；ﻩ}｝/****＊**＊***＊*****＊****＊＊*＊*****＊*****＊*****＊＊**********＊＊****＊*******＊＊*******主程序 *＊＊********************＊*＊＊*＊****＊***