智能仪器精选.doc

学 号： 武汉理工大学 数据采集与智能仪器大作业 题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师 年 月 日 《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 概述 本章要求掌握的内容：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 本章要求掌握的内容：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,要求当输入信号小于1mv时，增益为1000，而输入信号每增加1mv时，其增益自动减少一倍，直到100mv为止。（15分） 评分标准：正确设计硬件电路图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试，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：正确设计硬件电路图（10分）；正确描述工作过程（5分）； 第3章 人机接口 本章要求掌握的内容：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：正确设计硬件电路图（10分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试（10分） 第4章 数据通信 本章要求掌握的内容：RS232C、RS485串行总线，USB通用串行总线，PTR2000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：正确设计硬件电路图（5分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写单片机通信程序（5分）；在开发系统上运行，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 1 智能仪器设计时采用CPLD/FPGA有哪些优点？ 答：智能仪器设计时采用CPLD/FPGA时有以下优点： （1）FPGA／CPLD芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达到上百万门，它所能实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统集成。 （2）FPGA／CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担投片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的功能设定。研制开发费用相对较低。 （3） FPGA／CPLD芯片和EPROM(Flash存储器)配合使用时，用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同的EPROM(Flash存储器)就可实现不同的功能。 （4）FPGA／CPLD芯片的电路设计周期很短。软件包中不但有各种输入工具和仿真工具，而且还有版图设计工具和编程器等全线产品，电路设计人员在很短的时间内就可完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至最后芯片的制作(物理版图映射)。当电路有少量改动时，更能显示出FPGA／CPLD的优势。它大大加快了新产品的试制速度，减少了库存风险与设计错误所带来的危险，从而提高了企业在市场上的竞争能力和应变能力。 （5）电路设计人员使用FPGA／CPLD进行电路设计时，不需要具备专门的IC(集成电路)深层次的知识，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(从电路原理图到芯片级的设计)，对知识产权的保护也非常有利。 第2章 数据采集技术 考试题 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,要求当输入信号小于1mv时，增益为1000，而输入信号每增加1mv时，其增益自动减少一倍，直到100mv为止。 （1）硬件电路图： 图2.1 电路原理图 （2）程序代码： #include reg51.h #include intrins.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit cs = P3 ^ 5; sbit intr = P3 ^ 4; sbit wr = P3 ^