智能仪器大作业标准答案(王扬)

课程名称：数据采集与智能仪器姓名：王扬学号：0121009310608班级：电信1006《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（10分）1智能仪器设计时采用CPLD/FPGA有哪些优点？FPGA/CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，他们除了ASIC的特点之外，还有以下优点：（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,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）；1硬件电路图2程序框图3程序数组合并测试程序#includeiostreamusingnamespacestd;intmain(){inti,j;floatk;floatC[72];floatA[8]={1,1.5,2,2.7,3.3,5.1,6.8,10};floatB[8]={1,1.5,2,2.7,3.3,5.1,6.8,10};for(i=0;i8;i++){for(j=0;j8;j++){C[i*8+j+1]=A[i]*B[j]/(A[i]+B[j]);}}coutC[64]endl;for(i=0;i8;i++){C[i+65]=A[i];}coutC[72]endl;for(i=0;i72;i++){for(j=0;j72-i;j++){if(C[j]C[j+1]){k=C[j];C[j]=C[j+1];C[j+1]=k;}}}for(i=1;i=72;i++){coutC[i];}system(pause);}数组排序测试源程序#includeiostreamusingnamespacestd;inti,b,c,d,e;floata;intgeti(floatc[36],floata){if(a=c[35]){for(i=0;c[i]a;i++){}returni-1;}elsereturn35;}intgetjk(intc[36],intb){returnc[b];}intmain(){floatB[36]={0.5,0.6,0.6667,0.7297,0.75,0.7674,0.8361,0.8571,0.8718,0.9091,0.9643,1,1.0313,1.1489,1.1591,1.2289,1.2453,1.3044,1.35,1.4366,1.485,1.5455,1.65,1.6667,1.7654,1.9326,2.0036,2.126,2.2218,2.4812,2.55,2.9143,3.3775,3.4,4.0476,5};intC[36]={77,76,75,74,66,73,72,65,71,70,64,55,63,54,62,61,53,60,44,52,43,51,33,50,42,41,32,40,31,30,22,21,20,11,10,0};cina;b=geti(B,a);c=getjk(C,b);d=c/10;e=c%10;coutbendlcendldendleendl;system(pause);}实验主程序#includeSMC162.h#includeTLC549.hsbitP1_5=P1^5;unsignedchari,beishu,cod,p1,p2;unsignedcharvolmax=0;floatAp,f;chardisplay[3],screen[3];voiddelay(unsignedchardly){unsignedcharj;for(j=dly;j0;j--);}chargeti(floatc[36],floata){if(a=c[35]){for(i=0;c[i]a;i++){}returni-1;}elsereturn35;}voidvppfun(unsignedcharvol){if(volvolmax)volmax=vol;}FloatcodeAmp[36]={0.5,0.6,0.6667,0.7297,0.75,0.7674,0.8361,0.8571,0.8718,0.9091,0.9643,1,1.0313,1.1489,1.1591,1.2289,1.2453,1.3044,1.35,1.4366,1.485,1.5455,1.65,1.6667,1.7654,1.9326,2.0036,2.126,2.2218,2.4812,2.55,2.9143,3.3775,3.4,4.0476,5};UnsignedcharCD[36]={77,76,75,74,66,73,72,65,71,70,64,55,63,54,62,61,53,60,44,52,43,51,33,50,42,41,32,40,31,30,22,21,20,11,10,0};intmain(){unsignedcharvolget;intvoltcal;chardisplay[4],screen[4];LcdInit();display[1]=-2;PutStr(0,0,Pleasewait!);while(1){volget=TLC549_GetAD();//AD数据获取vppfun(volget);//峰值获取if(P1_5==0){delay(30);Ap=127.0/(volmax-128);//放大倍数获取beishu=geti(Amp,Ap);//通过如已知倍数比较获取合适倍数cod=CD[beishu];//将倍数与引脚关系相对应f=Amp[beishu];p1=cod/10;//获取P1引脚数值，CD4051选通p2=cod%10;//获取P2引脚数值，CD4051选通P1=p1;P2=p2;voltcal=f*100;display[0]=voltcal/100;display[2]=(voltcal%100)/10;display[3]=voltcal%10;for(i=0;i4;i++){screen[i]=display[i]+48;PutStr(0,0,TheAmpiis:);PutChar(i+6,1,screen[i]);}}}}4仿真结果图1波形显示情况图2最小放大倍数检测图3最大放大倍数检测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）1硬件电路图2工作过程IDT7206是IDT公司容量为16K×9的且引脚功能完全兼容的串行FIFO双端口RAM单向的FIFO双端口存储器。因为是一个FIFO(先入先出)存储器,所以没有绝对地址的概念,只有读指针和写指针的相对位置。当相对位置为0时,表明存储器空;为所用的存储器的容量时,表明存储器已满。AD7677为ADI公司研制的16位、1MSPS的高速A/D转换器。采集系统的原理图如上图所示。用一片AD7677和两片IDT7206构成了一个16位的、最高采样频率可达1MHz、每组最大采样点数为16K的数据采集系统。若要增加采集样本长度,只需要换IDT7206即可,其硬件的连接方式基本不变。在此系统中单片机的作用只是控制何时采样,以及采样完成后对采样数据的处理,在采样过程中,单片机无须任何干预。至于一次采集多少次,可以由硬件决定,也可以有软件控制。在中断中,单片机首先关闭采样脉冲信号(使P1.1输出为0),然后把每一点数据分两次分别从IDT7206(存低位)和IDT7206(存高位)读出,进行处理。每组数据的数量应该由程序计数判断,当然也可以利用IDT7206的EF标志进行查询判断。在进行第二组数据的采集前,最好将IDT7206先复位,通过在IDT7206的RS引脚输入一个低脉冲,即在8031的P1.0引脚输出一个低脉冲。这样可以更充分地保证FIFORAM的读、写指针的稳定。第3章人机接口考试题（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）1.接口电路图2.程序流程图3.程序#includereg52.htypedefunsignedcharuint8;typedefunsignedintuint16;sbitRS=P2^0;sbitRW=P2^1;sbitEN=P2^5;sbitBUSY=P0^7;unsignedcharcodeword1[]={XXGCXY};unsignedcharcodeword2[]={XXGCXY};voiddelay(){uint16i,j;for(i=0;i200;i++)for(j=0;j200;j++);}voidwait(){P0=0xff;do{RS=0;RW=1;EN=0;EN=1;}while(BUSY==1);EN=0;}voidw_dat(