数据采集课后习题答案马明建ppt课件.ppt
第1章 习题与思考题,第1章 习题与思考题,1-3. 简述数据采集系统的基本结构形式，并 比较其特点。,解：,数据采集系统的基本结构形式有, 微型计算机数据采集系统, 集散型数据采集系统,第2章 习题与思考题,第2章 习题与思考题,2-2. 试说明为什么在实际采样中，不能完全 满足采样定理所规定的不失真条件？,解：,当 时，模拟信号的采样值为,只有在 时，xS(nTS)与x(t)的幅值才相同。,若模拟信号为,但在工程上很难做到。,2-3. 对某种模拟信号x(t)，采样时间间隔TS分 别为4ms、8ms、16ms，试求出这种模拟 信号的截止频率 fC 分别为多少？,解：,由采样定理 ，有 ，则,第2章 习题与思考题,2-4. 采样周期与哪些因素有关？如何选择采 样周期？,解：,1. 采样周期与信号x(t) 的截止频率fC 有关。,2. 根据采样定理 ，确定采样周期。,第2章 习题与思考题,2-6. 对采样信号进行量化的最小数量单位是 多少？它与FSR 和量化器的位数n 之间 有何关系？,解：,2. q 与FSR成正比，与2n 成反比。,1. 最小数量单位是量化单位 q，q = 。,第2章 习题与思考题,2-9. 把十进制数256转换成相应的BCD码。,解：,2 5 6,第2章 习题与思考题,第3章 习题与思考题,第3章 习题与思考题,3-2. 模拟多路开关输入端一般是几个端子？ 输出端为几个端子的通道选择器？,解：,模拟多路开关输入端一般是8 个端子，输出端为 1 个端子的通道选择器。,3-3. 某数据采集系统具有8个模拟通道。各通,道输入信号的频率可达5kHz，而且至少要用每个采样周期10个采样点的速度进行采样。问： 多路开关的切换速率应是多少？ 可选用什么类型的多路开关？,解：, fC = 5 kHz，,采样频率,第3章 习题与思考题,采样周期,每个采样点的采样周期,切换速率,第3章 习题与思考题,第3章 习题与思考题, 选择多路开关,则 CD4051开关的切换时间为1.6s,开关的切换速率, 多路开关选择 CD4051。, 由表3.5可知，CD4051的ton和toff 都为0.8s,第4章 习题与思考题,第4章 习题与思考题,4-2. 设一数据采集系统有测量放大器，已知 R1=R2=5k，RG=100，R4=10k ， R5=20k，若R4和R5的精度为0.1%， 试求此放大器的增益及CMRR。,解：, 放大器的增益,其次 R3 = R4, 当R4 - 0.05%，R5 + 0.05%时, 当R4 + 0.05%，R5 - 0.05%时,第4章 习题与思考题,4-3. 设AD521测量放大器的增益为100，试画 出其接线原理图，算出外接电阻值的大小。,解：, 放大器的增益, 当 时，,又 RS = 10015%,第4章 习题与思考题,当 RS = 100+15%时，,当 RS = 100-15%时，,第4章 习题与思考题,其接线原理图,第4章 习题与思考题,第5章 习题与思考题,5-4. 孔径时间tAP影响AD转换的什么参数？,第5章 习题与思考题,解：,主要影响转换精度和转换速率。,第5章 习题与思考题,5-6. 设在某数据采集系统中，采样保持器 的孔径时间tAP=10ns，A/D 转换器的位 数为12位，求：, 若采样保持器的孔径不定tAP=1ns， 则最高信号频率fmax是多少？,解：,第5章 习题与思考题, 若采样保持器的孔径不定tAP=1ns,则最高信号频率,第5章 习题与思考题,5-7. 一个数据采集系统的孔径时间tAP=2ns， 试问一个10kHz信号在其变化率最大点 被采样时所能达到的分辨率是多少？,解：,第5章 习题与思考题,相对分辨率,第5章 习题与思考题,则有 n 14,第5章 习题与思考题,5-8. 设一数据采集系统的输入满量程电压 为+10V，模拟输入信号的最高频率是 1kHz，采样频率为10kHz，AD转换 器的转换时间为10s，采样保持器 的tAP=20ns，保持电压的下降率为 100V/s，捕捉时间为50s。问, 如果允许的孔径误差和下降误差都是 0.02%，所选的采样保持器能否满足 要求？ 捕捉时间能否满足要求？,第5章 习题与思考题,解：, 所选的采样保持器能否满足要求？, 由于采样/保持器孔径时间应满足, 保持电压下降率应满足,第5章 习题与思考题, 输入信号的最大变化率为,则 由有,（V）,由有,第5章 习题与思考题,（V）,第5章 习题与思考题,由有,(ns), 所选的采样保持器不满足要求。,第5章 习题与思考题, 捕捉时间能否满足要求？,而, 捕捉时间满足要求。,则,5-9. 设一采样保持器在保持阶段，保持电容 CH的漏电流ID=10nA，保持时间为10ns。 如果希望在保持时间内采样保持器的输 出电压下降小于0.1%，试选择合适的CH 值。,解：,第5章 习题与思考题, 保持电压下降率为,第5章 习题与思考题,由于 1F106F 1012pF,则 CH 0.1pF,第6章 习题与思考题,第6章 习题与思考题,6-1. AD转换时间tCONV=25 s，最高采样频 率fS kHz，对应的输入信号最 高频率fmax kHz。,解：, 最高采样频率fS, 最高频率fmax,6-6. 从AD转换时间考虑，什么情况下用查 询方式好？什么情况下用中断方式好？,第6章 习题与思考题,解：, 当tCONV较短时，宜用查询方式。, 当tCONV较长时，宜用中断方式。,6-9. 在AD转换器中，最重要的技术指标是 哪两个？,第6章 习题与思考题,解：, 转换速率, 精度,第6章 习题与思考题,6-10. 一般用什么信号来表征 AD转换器芯 片是否被选中？,解：,第8章 习题与思考题,8-3. 现有一BASIC语句为 “U = (H * 256 + L) *10 / 4096”， 试问该语句完成什么任务？语句中的 “H * 256 + L”部分起什么作用，为 什么要“H * 256”？,第8章 习题与思考题,解：, 将12位二进制码转换成十进制数。, 高四位二进制码上移八位，所以H*256。, “H*256+L”是将高四位二进制码与低 八位二进制码组合成12位二进制码；,8-4. 用PC-6319接口板卡的0、1、2通道分 别采集1节、2节、3节干电池的电压数 据，要求每个通道各采集10个数据，3 个通道巡回采集。设定PC-6139接口板 基地址为0100H，试用QUICK BASIC 语言编写双端输入、程序查询方式取数 的数据采集程序，并将采集到的数据以 “V”为单位，按通道号显示在屏幕上。,第8章 习题与思考题,解：,3 个通道巡回采集是指在每个采样时刻，对3 个通道各采集一次数据。,第8章 习题与思考题,CLSN = 10DIM U1(N) , U2(N) , U3(N)FOR I = 1 TO N CH% = 0 CALL CAIJI (CH%, U) U1(I) = U CH% = 1 CALL CAIJI (CH%, U),第8章 习题与思考题,U2(I) = U CH% = 2 CALL CAIJI (CH%, U) U3(I) = UNEXT IPRINT U1 , U2 , U3 FOR I = 1 TO N PRINT U1(I) , U2(I) , U3(I)NEXT IEND,第8章 习题与思考题,SUB CAIJI (CH%, U)ADDER% = &H100A = INP(ADDER%+3)OUT ADDER%, CH%OUT ADDER%+1, 010IF INP(ADDER%+2) =128 THEN 10H = INP(ADDER%+2)L = INP(ADDER%+3)U = (H*256+L)*10 / 4096 - 5END SUB,8-6. 用PC-6319接口板卡来采集温室大棚的 温度数据，要求在24小时内以每10分钟 的间隔采集数据一次。设定PC-6319接 口板基地址为0100H，程控放大器增益 为1，试用QUICK BASIC语言编写单端 输入、程序查询方式取数的数据采集程 序，并将采集到的数据以“”为单位 显示在屏幕上。,第8章 习题与思考题,第8章 习题与思考题,解：, 24小时= 1440 min = 86400 s, 24小时内一共采集 144个数据。,另外，设温度传感变送器的测量范围为-555，输出05V 直流电信号 。,则Quick Basic 程序如下。,DIM WD(144)DIM SHARED SUM%, J% CLS ADDER%=&H100 A=INP(ADDER%+3) CH=0 J%=1 OUT ADDER%, CH FOR I=1 TO 300 : NEXT I,第8章 习题与思考题,第8章 习题与思考题,TIMER ON 10 ON TIMER(600) GOSUB 100 IF SUM% = 86400 THEN END GOTO 10 END 100 OUT ADDER%+1, 0 FOR I=1 TO 300 : NEXT I110 IF INP(ADDER%+2)=128 THEN 110 H = INP(ADDER%+2),L = INP(ADDER%+3) U = (H*256+L)*10 / 4096 WD(J%)= - 5 + 605 * U PRINT “ WD( ”; J%; “)=”; WD(J%); “” SUM%= 600 * J% J% = J%+1RETURN,第8章 习题与思考题,
