智能仪器试题及答案

智能仪器设计基础试题

一、判断题（每题2分，共20分）

1.因中值滤波满足比例不变性，所以是线性（de）滤波器.（）

2.基准电压Vr（de）精度和稳定性影响零位误差、增益误差（de）校正效果.

（）

3.测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数

据精度无关,仅与建模方法有关.（）

4.RS232通信采用（de）是TTL电平，因此它（de）传输距离比485短.（）

5.USB协议为设备定义了2种供电模式：自供电和总线供电.在自供电模式

下,USB设备不需要任何外接电源设备.（）

6.LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式,这两种驱动方式可在

使用时随时改变.（）

7.智能仪器中（de）噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因,干扰是噪声

之果.（）

8.软件开发过程（de）三个典型阶段是定义、开发和测试.（）

9.RAM测试方法中,谷值检测法无法检测“粘连”及“连桥”故

障.()

10.曲线拟合要求y=f(x)(de)曲线通过所有离散点(xi,yi).

()

IV

二、选择题(每题2分，共20分)

1.多通道数据采集系统(de)框图如下图所示.其中(1)〜(4)各部

分(de)组成为：()

A.放大器、A/D转换器、D/A转换器、计算机

B.多路开关、放大器、A/D转换器、计算机

C.多路开关、放大器、D/A转换器、计算机

D.放大器、多路开关、A/D转换器、D/A转换器

2.仪器采集数据中存在随机误差和系统误差，基本数据处理顺序是：()

A.系统误差消除一数字滤波一标度变换

B.数字滤波一系统误差消除一标度变换

C.标度变换一系统误差消除一数字滤波

D.数字滤波一标度变换一系统误差消除

3.设采集数据由信号加噪声构成，应根据()确定滤波算法

A.噪声统计规律

B.信号特征和噪声统计规律

C.信号特征

D.只能用多种滤波算法试验，由处理效果确定.

4.采样保持器(de)作用是()

A.提高系统(de)采样速率

B.保持系统(de)数据稳定

C.保证在A/D转换期间ADC前(de)模拟信号保持不变

D.使A/D转换器前信号能跟上模拟信号(de)变化

5.采集数据中含有脉冲性干扰，信号为直流，则应选择()滤波算法.

A.算数平均法

B.加权平均法

C.限幅滤波法

D.去极值平均法

6.在开发USB系统(de)时候，首要(de)任务是利用()实现设备(de)枚举

过程,提供各种设备信息.

A.中断传输

B.控制传输

C.同步传输

D.批量传输

7.若非编码矩阵键盘(de)列线外接下拉电阻,该矩阵(de)扫描码应是

().

A.行线输出高电平

B.列线输出高电平

C.行线输出低电平

D.列线输出低电平

8.在智能仪智中,A/D转换(de)抗干扰技术包括().

A.对差模干扰(de)抑制

B.对共模干扰(de)抑制

C.采用软件方法提高A/D抗干扰能力

D.以上三种都包括

9.在进行数字电路(de)可测试性设计时,下面说法错误(de)是().

A.设计上应避免“线或”逻辑

B.所有不同相位和频率(de)时钟都应来自单一主时钟

C.数字电路应设计成主要以异步逻辑电路为基础(de)电路

D.电路应初始化到一明确(de)状态，以便确定测试(de)方法

10.下面()调试方式在目标机不存在(de)情况下也可以进行代码(de)调

试.

A.ROM仿真器

B.在线仿真器

C.片上调试

D.JTAG

三、填空(每空2分，共20分)

1.假设一12位(de)A/D转换器，其满量程电压为10V，则它(de)分辨

率是.

2.某仪器(de)非线性采用分段线性插值法进行校正,设段数为4,最少需要

对(Xi,Yi)已知实验数据.

3.利用8片模拟多路开关CD4051设计64路(de)输入通道.已知

CD4051(de)漏电流为20nA，开关导通电阻

300Q，设信号源内阻1000Q.则多路开关漏电流和导通电阻产生(de)

误差大小为.如果采用级连方式

连接,则需要多路开关片.用级连方式连接电路产生(de)误差大小为

4.某智能温度测量仪采用8位ADC,测量范围为10〜100C,仪器采

样数据经滤波和非线性校正后(de)数字量

为0028H.A0=10℃,Am=100℃,Nm=FFH=255,Nx=28H=40.则对应(de)实

测温度是.

5.设在某数据采集系统中，对正弦信号U=(Umsin3t)/2采样.采

/保(de)孔径时间tAP=20ns,A/D转换

器(de)位数为12位，求采样精度达到1LSB(de)最高信号频率是.

若S/H(de)捕捉时间tAC=3us，稳定时间

ts=2us,A/D转换时间tC0NV=40ns，输出时间tOUT=4ns则通道

(de)吞吐率是.

6.检测直流电压信号由于50Hz工频干扰使测量数据呈现周期性波动.设

采样周期Ts=lms，采用算数平均滤波算法，

消除工频干扰.选择平均点数.

7.某种仪器100台，工作1000h,假设有2台发生故障，则这种仪器(de)

千小时(de)可靠率为.

四、简要回答下列问题(25分)

1.简述推动智能仪器发展(de)主要技术.

2.简述智能仪器设计(de)基本原则.

3.简述USB既插既用机制实现(de)原理.

4.可靠性是智能仪器中一个重要(de)技术指标.请写出智能仪器中常用

(de)提高硬件和软件可靠性(de)方法.

5.什么是可测试性智能仪器设计中引入可测试性设计有什么优缺点

五、设计题(15分)

试设计一温度检测系统.要求系统能检测8路温度信号(假设温度传

感器(de)输出信号幅度0〜25mV)，测试

(de)温度范围为0~500℃,温度分辨率为℃.测试(de)最终结果用LCD

显示器或LED显示器显示出来.对多通

道(de)测量信号要有自动巡回检测(de)功能和选择某一通道进行单一测

量(de)功能.若采用自动巡回检测方式,要求每一

通道每秒钟检测100次.仪器要具有与其它仪器或微机进行通讯(de)能

力.画出仪器(de)硬件框图,并说明每部分(de)参

数及其选择原则.

(1)根据设计要求，放大器(de)放大倍数至少应为多少

(2)A/D转换器至少应选择多少位(de)

(3)A/D转换器(de)速率至少为多少

(4)根据设计要求，如果选用LED显示器，至少应用几位LED显示

(5)测试系统与外界(de)通讯如选用串行通信，你准备选择哪种总线它

(de)最远传输距离是多少

(6)如果系统用89C51单片机做控制器，用字符式LCD显示模块做显

示器，请画出图2中单片机与显示模块(de)

三根控制线RS、R/W和E(de)接口电路.

这三根控制信号(de)时序图如图1,它们(de)功能为：

RS：寄存器选择输入线.当其为低电平时，选通指令寄存器；高电平时选

通数据寄存器.

R/W：读/写信号输入线.低电平为写入，高电平为读出.

E：使能信号输入线.读状态下，高电平有效；写状态下，下降沿有效.

图1

%皿

7DBM

8031LCD

AL£

P25

P2.6RS

PIOP27

Pi.l前E

Pl.2RW

图2

答案：答案：

——―、白、习ZE>白、白、白、白、7中E.>白、白、白

二、B、B、B、C、D、B、A、D、C、B

1.

2.5

3.,9,；

4.24

5.,；

6.20

7.

四、

1.

传感器技术：信号检测是通过传感器实现(de),为适应智能仪器发展(de)

需要,各种新型传感器不断涌现.

A/D等新器件(de)发展显着增强了仪器(de)功能与测量范围.

DSP(de)广泛应用：由于DSP芯片是通过硬件来完成上述乘法和加法运

算，因此,采用DSP芯片可大大简化具有

此类数字信号处理功能(de)智能仪器(de)结构并提高其相应(de)性能,极

大地增强了智能仪器(de)信号处理能力.

ASIC、FPGA/CPLD技术在智能仪器中(de)广泛使用：使仪器(de)可靠

性、成本、速度等方面有提高.

LabVIEW等图形化软件技术.网络与通信技术：智能仪器要上网，完成数

据传输、远程控制与故障诊断等；

构建网络化测试系统，将分散(de)各种不同测试设备挂接在网络上，通过

网络实现资源、信息共享，协调工作，共同

完成大型复杂系统(de)测试任务.

2.

从整体到局部(自顶向下)(de)设计原则：这种设计原则(de)含义是，把

复杂(de)、难处理(de)问题分为若干个较简单、容易

处理(de)问题,然后在一个个地加以解决.

较高(de)性能价格比原则：在满足性能指标(de)前提下,应尽可能采用简

单(de)方案，因为方案简单意味着元器件少,开发、

调试、方便，可靠性高.

组合化与开放式设计原则：开放系统是指向未来(de)VLSI开放,在技术

上兼顾今天和明天,既从当前实际可能出发,

又留下容纳未来新技术机会(de)余地；向系统(de)不同配套档次开放,为

发挥各方面厂商(de)积极性创造条件；向用户不断变

化(de)特殊要求开放,在服务上兼顾通用(de)基本设计和用户(de)专用要

求等等..

3.

即插即用技术包含2个技术层面，既热插拔和自动识别配置.热插拔(de)

关键技术在于电路接插件插、拔期间强电流(de)

处理.USB在电缆以及接插件(de)设计上充分考虑了这一点，使得这个瞬

时(de)强电流被安全地吸收，从而使USB设备实

现了热插拔.系统设备(de)自动识别是通过在USB主机或Hub(de)下行

端口信号线上接有下拉电阻和在设备端(de)信号线上

连接上拉电阻来实现(de).既当USB主机或Hub(de)下行端口处于断开

状态时，信号线电平将恒为0.当USB设备连接

上(de)瞬间，会造成USB主机或Hub端信号线(de)上冲，这样当USB主

机或Hub检测到这个上冲过程，U