数据采集与智能仪器课程考核大作业 - 图文

《数据采集与智能仪器》课程考核（大作业）

武汉理工大学信息电信0904

参考书 程德福 《智能仪器》（第二版）机械工业出版社

赵茂泰 《智能仪器原理及应用》（第三版） 电子工业出版社

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（任选一题，10分）

1 智能仪器的含义是什么？它的主要特点是什么？ 2 智能仪器设计的一般过程有哪些？

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（任选一题，20分）

1 设计一个MCS-51单片机与MC14433的接口电路，要求采用中断方式控制A/D转换，画出接口电路图并编写相应的控制程序

2 设计一个MCS-51单片机与D/AC0832的接口电路，已知：单片机CLK为12MHz，D/A转换器的地址为7FFFH，当输入数字范围为00H至FFH时，其输出电压范围为0-5V。画出接口电路图并编写相应的控制程序（输出2个周期的锯齿波）

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MCS-51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WHLGDX(6个大写英文字母)的控制程序（包含程序流程图）。 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Y

考试题（30分）

1 设计MCS-51单片机与IBM-PC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8位LED上左右滚动显示的通信与显示程序（包含程序流程图），PC机端的程序可用C语言或VB编写。 第5章 智能仪器的基本数据处理算法

本章主要掌握：克服随机误差的数字滤波算法，消除系统误差的软件算法、标度变换

考试题（任选一题，10分）

1 自动量程转换的原理是什么？怎样实现自动量程的转换？ 2 数字滤波器和硬件滤波器相比较各有什么优缺点？举例说明。

说明：本课程为选修课，其中的考试题是智能仪器设计技术中必须掌握的知识。试卷题目与答题内容一并打印装订。

1、 智能仪器的含义是什么？它的主要特点是什么？

智能仪器的定义： 智能仪器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器， 拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。

主要特点：智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、 功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。 随着微电子技术的不断发展，集成了 CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、 看门狗、前置放大器甚至 A／D、D／A 转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯 片(即单片机)出现了。以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，又组成 与传统仪器仪表相比，智能仪器 了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能仪器。 ①操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开 具有以下功能特点： 关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作， ②具有自测功能，包括自动调零、自动故障与状态检验、 实现测量过程的全部自动化。 自动校准、自诊断及量程自动转换等。智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。 这种自测试可以在仪器启动时运行， 同时也可在仪器工作中运行， 极大地方便了仪器的维护。 ③具有数据处理功能， 这是智能仪器的主要优点之一。 智能仪器由于采用了单片机或微控制 器， 使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题， 现在可以用软件非常灵活地 加以解决。例如，传统的数字万用表只能测量电阻、交直流电压、电流等，而智能型的数字 万用表不仅能进行上述测量， 而且还具有对测量结果进行诸如零点平移、 取平均值、 求极值、 统计分析等复杂的数据处理功能， 不仅使用户从繁重的数据处理中解放出来， 也有效地提高 ④具有友好的人机对话能力。智能仪器使用键盘代替传统仪器中 了仪器的测量精度。 的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能仪 器还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人 ⑤具有可程控操作能力。 一般智能仪器都配有 GPIB、 员， 使仪器的操作更加方便直观。 RS232C、RS485 等标准的通信接口，可以很方便地与 PC 机和其他仪器一起组成用户所需要 的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。

2、设计一个MCS-51单片机与D/AC0832的接口电路，已知：单片机CLK为12MHz，D/A转换器的地址为7FFFH，当输入数字范围为00H至FFH时，其输出电压范围为0-5V。画出接口电路图并编写相应的控制程序（输出2个周期的锯齿波）

首先将程序初始化，再给P0口赋初值，再进入大循环，没隔一次P0口输出就增加1，知道增到0XFF位置，再跳出FOR循环进入while(1)循环里面，再重复刚才的程序，就能用示波器看到波形，模拟的时候波形杂波多，偏置由于运算放大器的偏置电压存在，还有波形抖动的影响。线性度也不怎么会。实物用示波器测试的波形基本达到要求，无明显失真。电路图如图1。

VCC1nFCRYSTAL19C1RP1U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617P00P01P02P03P04P05P06P07123456789RESPACK-8C21nFX118XTAL2R110k9RSTC322u293031PSENALEEAVCC12345678P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C52ABVCCVCCCDU212345678910CSVCCWR1ILE(BY1/BY2)GNDWR2DI3XFERDI2DI4DI1DI5DI0DI6VREFDI7RFBIOUT2GNDIOUT1DAC083220191817161514131211VCC8P03P02P01P00P04P05P06P073U4:AU4:A(OUT)12R241kOPA2227PAC410nF 图1

程序

#include #include

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int void delay(uint z) {

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); }

void main() {

uchar i; while(1) {

for(i=0;i<256;i++) {

P0=i;i++; } } }

2、 设计MCS-51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WHLGDX(6个大写英文字母)的控制程序（包含程序流程图）。 C11nFCRYSTAL19U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDVCC393837363534333221222324252627281011121314151617RESPACK-81P00P01P02P03P04P05P06P0723456789C21nFX118XTAL2R110kRP19RST293031C322uP10P11P1212345678PSENALEEAP25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37S1S3S5S7S2S4S6S8LS1R5100SOUNDERP1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C52D2LED-REDLCD1LM016LR6470LED-BLUEVCCD3D1R9470RSRWE456P26P25P27123VCCV=4.45RV1(3)11%RV11kVCCP00P01P02P03P04P05P06P077891011121314470D0D1D2D3D4D5D6D7LED-YELLOWR10VSSVDDVEE图2