《資料採集與智慧型儀器》課程考核（大作業）
武漢理工大學資訊學院
參考書趙茂泰 《智慧型儀器原理及應用》（第三版） 電子工業出版社
程德福 《智慧型儀器》（第二版）機械工業出版社
第1章概述
本章要求掌握的內容：智慧型儀器分類、基本結構及特點、智慧型儀器設計的要點
考試題（10分）
1.智慧型儀器設計時採用cpld/fpga有哪些優點？
第2章資料採集技術
本章要求掌握的內容：資料採集系統的組成結構、模擬訊號調理、a/d轉換技術、高速資料採集與傳輸、d/a轉換技術、資料採集系統設計
考試題（30分）
1.設計乙個mcs-51微控制器控制的程式控制增益放大器的介面電路。已知輸入訊號小於10mv,要求當輸入訊號小於1mv時，增益為1000，而輸入訊號每增加1mv時，其增益自動減少一倍，直到100mv為止。
（15分）
評分標準：正確設計硬體電路圖（5分）；正確編寫控制程式（5分）；完成**除錯，實現基本功能（5分）；
2.運用雙口ram或fifo儲存器對教材中圖2-22所示的高速資料採集系統進行改造，畫出採集系統電路原理圖，簡述其工作過程。（15分）
評分標準：正確設計硬體電路圖（10分）；正確描述工作過程（5分）；
第3章人機介面
本章要求掌握的內容：鍵盤；led、lcd、觸控螢幕
考試題（30分）
1.設計8031微控制器與液晶顯示模組lcm-512-01a的介面電路，畫出介面電路圖並編寫上下滾動顯示xxgcxy(6個大寫英文本母)的控制程式（包含程式流程圖）。
評分標準：正確設計硬體電路圖（10分）；正確畫出程式流程圖（5分）；正確編寫控制程式（5分）；完成**除錯（10分）
第4章資料通訊
本章要求掌握的內容：rs232c、rs485序列匯流排，usb通用序列匯流排，ptr2000無線資料傳輸
考試題（30分）
1.設計pc機與mcs-51微控制器的rs232c資料通訊介面電路（微控制器端含8位led顯示），編寫從pc機鍵盤輸入數字，在微控制器的6位led上左右滾動顯示的通訊與顯示程式。
評分標準：正確設計硬體電路圖（5分）；正確畫出程式流程圖（5分）；正確編寫微控制器通訊程式（5分）；在開發系統上執行，實現基本功能（10分）；製作實物,實現基本功能，效果良好（5分）。
第1章概述
1.智慧型儀器設計時採用cpld/fpga有哪些優點？
答：fpga/cpld晶元都是特殊的asic晶元，他們除了asic的特點之外，還有以下優點：（1）隨著vlsi工藝的不斷提高，fpga/cpld的規模也越來越大，所能實現的功能越來越強可以實現系統整合；（2）fpga/cpld的資金投入小，研製開發費用低；（3）fpga/cpld可反覆的程式設計、擦除、使用或者在外圍電路不動的情況下用不同的eprom就可實現不同的功能；（4）fpga/cpld晶元電路的實際周期短；（5）fpga/cpld軟體易學易用，可以使設計人員更能集中精力進行電路設計。
fpga/cpld適合於正向設計，對智財權保護有利。
第2章資料採集技術
1.設計乙個mcs-51微控制器控制的程式控制增益放大器的介面電路。已知輸入訊號小於10mv,要求當輸入訊號小於1mv時，增益為1000，而輸入訊號每增加1mv時，其增益自動減少一倍，直到100mv為止。
（15分）
評分標準：正確設計硬體電路圖（5分）；正確編寫控制程式（5分）；完成**除錯，實現基本功能（5分）；
（1）硬體電路圖
（2）程式流程框圖
（3）實驗程式
#include "reg51.h"
#include "intrins.h"
#define uchar unsigned char
//#define uint unsigned int
sbit cs = p3^5;
sbit intr = p3^4;
sbit wr = p3^6;
sbit rd = p3^7;
sbit a1 = p1^2;
sbit a2 = p1^1;
sbit a3 = p1^0;
sbit a4 = p1^3;
sbit a5 = p1^4;
uchar d[4];
void delayms(uchar n
uchar adctrans()
void main()
else if(a<=51)
else if(a<=76)
else if(a<=102)
else if(a<=127)
else if(a<=153)
else if(a<=178)
else if(a<=204)
else if(a<=229)
else if(a<=255)
}}（4）**結果
（5）實驗分析
根據實驗原理圖，本次設計的51微控制器控制的程式控制增益放大器由兩大部分組成，at89c52和adc0804組成的本次課題設計的核心部分，由訊號源產生的0~10mv的直流訊號通過乙個負反饋放大器進行訊號的放大，再由adc0804模數轉換成乙個八位的二進位制數，其值域在0~255之間，由p0口輸入微控制器進行處理。此外，另外一部分是本次課題設計的實際增益部分，輸入訊號由2個可控的負反饋放大器和乙個增益為10的放大器，進行訊號的放大。最後實現課題設計的要求。
2.運用雙口ram或fifo儲存器對教材中圖2-22所示的高速資料採集系統進行改造，畫出採集系統電路原理圖，簡述其工作過程。（15分）
評分標準：正確設計硬體電路圖（10分）；正確描述工作過程（5分）
（1）硬體電路圖
（2）工作過程
idt7206是idt公司容量為16k×9的且引腳功能完全相容的序列fifo雙埠ram單向的fifo雙埠儲存器。因為是乙個fifo(先入先出)儲存器,所以沒有絕對位址的概念,只有讀指標和寫指標的相對位置。當相對位置為0時,表明儲存器空;為所用的儲存器的容量時,表明儲存器已滿。
ad7677為adi 公司研製的16位、1msps的高速a/ d轉換器。採集系統的原理圖如上圖所示。用一片ad7677和兩片idt7206構成了乙個16位的、最高取樣頻率可達1mhz、每組最大取樣點數為16k的資料採集系統。
若要增加採集樣本長度,只需要換idt7206即可,其硬體的連線方式基本不變。
在此系統中微控制器的作用只是控制何時取樣,以及取樣完成後對取樣資料的處理,在取樣過程中,微控制器無須任何干預。至於一次採集多少次,可以由硬體決定,也可以有軟體控制。在中斷中,微控制器首先關閉取樣脈衝訊號(使p1.
1輸出為0) ,然後把每一點資料分兩次分別從
idt7206(存低位)和idt7206(存高位)讀出,進行處理。每組資料的數量應該由程式計數判斷,當然也可以利用idt7206的ef標誌進行查詢判斷。在進行第二組資料的採集前,最好將idt7206先復位,通過在idt7206的rs引腳輸入乙個低脈衝,即在8031的p1.
0引腳輸出乙個低脈衝。這樣可以更充分地保證fiforam的讀、寫指標的穩定。
第3章人機介面
本章要求掌握的內容：鍵盤；led、lcd、觸控螢幕
考試題（30分）
1.設計8031微控制器與液晶顯示模組lcm-512-01a的介面電路，畫出介面電路圖並編寫上下滾動顯示xxgcxy(6個大寫英文本母)的控制程式（包含程式流程圖）。
評分標準：正確設計硬體電路圖（10分）；正確畫出程式流程圖（5分）；正確編寫控制程式（5分）；完成**除錯（10分）
（1）硬體電路圖
程式流程圖
智慧型控制導論大作業
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