发布时间 : 星期四 文章智能仪器原理及应用（第二版）课后习题部分答案 - 图文更新完毕开始阅读
4、当某键被按下时，键盘分析程序首先识键、求键值，并根据键值通过查状态按键编码对照表将其转换成 FNKEY 和 NUMB，并用它们更新缓冲区中相应单元的内容。再从工作缓冲区读取 PREST，以它作偏移量，从状态表入口地址表中取得进入操作状态表的入口地址。然后根据 FNKEY 查阅操作状态表，若发现其中某一项的第一字节的内容与 FNKEY 匹配时，再取第二字节和第三字节的内容（即 3-7参照图3-23所示的动态扫描的LED显示器接口电路，设计一个采用6位共阳极的七段LED显示器的动态扫描接口电路，并编写其显示控制程序。 NEXST 和 ACTN 参数），把 NEXST 参数送入工作缓冲区 PREST 单元作现态。用 ACTN 偏移量查处理程序入口表取得动作程序的入口地址。最后执行动作程序。
ORG PST- AD0；操作状态主表 PST-AD0：DB 02H,01H,00H
DB 03H,02H, 00H DB 04H,03H,00H DB 05H,04H, 00H DB 00H,04H, 00H
PST-AD1：DB 01H,01H,01H
DB 00H,00H, 00H
PST-AD2：DB 01H,02H,02H
DB 00H,00H, 00H
PST-AD3: DB 01H,03H,03H
DB 00H,00H, 00H
PST-AD4: DB 05H,04H,04H
DB 00H,00H, 00H ORG PET;状态表入口地址
PET： DB PST-AD0
DB PST-AD1 DB PST-AD2 DB PST-AD3 DB PST-AD4 ORG ACTP
ACTP： DB ACTL0
DB ACTL1 DB ACTL3 DB ACTL4
3-6 试比较七段LED显示器静态与动态多位数字显示系统的特点。 答：静态显示：每位显示都应有各自的锁存器、译码器（若采用软件译码，译码器可省去）与驱动器锁存器，用以锁存各自待显示数字的BCD码或段码。每一次显示输出后保持显示不变，仅在待显示数字需要改变时，才更新其数字显示器中锁 存的内容。其优点是占用机时少，显示稳定可靠。缺点是当显示的位数较多时，占用的 I/O 口较多。
动态显示：微处理器或控制器应定时地对各个显示器进行扫描，显示器件分时轮流工作，每次只以使用一个器件显示，但由于人的视觉暂留现象，仍感觉所有的器件都在同时显示。优点是使用硬件少，占用 I/O 口少。缺点是占用机时长，只要不执行显示程序，就立刻停止显示。
答：显示缓冲区 30H~35H
由电路图 8155 的 PA 地址#DF01H，PB 地址#DF02H 。
共阳极的位选码，PB 经过非门送共阳极， PB 的位输出 0，显示。DIS: MOV R0,#30H
MOV R2,#0DFH;最高的位选码
DIS1: MOV A,@R0
MOV DPTR,#SEG MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#DF01H；PA 送数 MOVX @DPTR,A MOV A,R2
INC DPTR；PB 口地址 MOVX @DPTR,A ACALL DIMS MOV A,R2 JB ACC.0,DIS2 INC R0 MOV A,R2 RR A MOV R2,A AJMP DIS1
DIS2: RET
DIMS: MOV R3,#70H DL1: NOP
NOP
DJNZ R3,DL1 RET
SEG: DB C0H,F9H,A4H,B0H；共阳极的笔型码
DB 99H,92H,82H,F8H DB 80H,90H,88H,83H DB C6H,A1H,86H,8EH
3-8 参考图3-8所示的矩阵键盘接口电路和图3-23所示的动态扫描的LED显示器接口电路，设计一个动态扫描的键盘/LED显示器组合接口电路，要求键盘扫描与显示器扫描共用同一组端口线。试画出电路原理图和控制程序的流程图。
3-9 为了节约端口，可采用串行口控制的键盘/LED显示器接口电路。图3-44即为一个利用串行口加外围芯片74LS164构成的一个典型接口电路，图中显示电路属静态显示，由于74LS164在低输出时允许通过的电流达8mA,因而不必加驱动电路；图上与门的作用是避免键盘操作时对显示器的影响。试分析该接口电路的工作原理，编写其控制程序。
3-10 若采用HD7279A实现3.9题的功能，试画出键盘/LED显示器接口电路，说明采用HD7279A组成键盘/LED显示器接口电路有何优点。
3-11试述光栅扫描字符CRT显示系统与图形CRT显示系统的特点。 答：字符发生器（字符ROM）存储字符点阵信息。各种字符的ASCII代码从显示RAM中读出送到字符ROM作为选择对应这个字符点阵码的字符ROM的地址。
3-12 参考图3-38所示的单值函数信号波形的CRT显示系统，配合一个8位A/D转换器，设计一个简单的数字示波器的电路，并简述其工作原理。
3-13 参考图3-38所示的单值函数信号波形的CRT显示系统，配合一个8位A/D转换器，设计一个简单的数字示波器的电路，并简述其工作原理。
4-1. 试述在GP—IB接口系统中控者、讲者和听者三类装置之间的相互关系。它们各自的功能是什么？
答：讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置；听者是通过总线接收由讲者发出消息的装置；控者是数据传输过程中的组织者和控制者。在一个GP-IB系统中可设置多个讲者，但在某一时刻只能有一个讲者在起作用，听者可以设置多个，并且允许多个听者同时工作。控者通常由计算机担任，GP-IB系统不允许有两个或两个以上的控者同时起作用。
4-2.GP-IB接口系统的基本特性有哪些？
答： 1.可以用一条总线相互连接，若干台装置，以组成一个自动测试系统；2.数据传输采用并行比特（位），串行字节（位组）双向异步传输方式，其最大传输速率不超过1兆字节每秒；3.总线上传输的消息采用负逻辑；4.地址容量；5.一般适用于电气干扰轻微的实验室和生产现场。
4-3. 什么是接口消息和仪器消息？它们是如何传递的？ 答：接口消息是指专用于管理接口部分完成各种接口功能的信息，它由控者发出而只被接口部分所接收和使用。
仪器消息是与仪器自身密切相关的信息，它只被仪器部分所接收和使用，虽然仪器消息通过接口功能进行传递，但它不改变接口功能的状态。
4-4 GP-IB接口总线共有哪几条信号线？它们各自的作用是什么？ 答：总线是一条24芯电缆，其中16条为信号线，其余为地线及屏蔽线。16条信号线分为：1.8条双向数据总线（DIO1~DIO8）,其作用是传递仪器消息和大部分接口消息，包括数据、命令和地址；2.3条数据挂钩联络线（DAV、 NRFD和NDAC），其作用是控制数据总线的时序，以保证数据总线能正确、有节奏的传递信息；3.5条接口管理控制线（ATN、IFC、REN、EOI和SRQ）其作用是控制GP-IB总线接口的状态。
4-5 画出GP-IB接口系统中的三线挂钩时序图，并分析挂钩过程。
答：（1） 听者使 NRFD 呈高电平，表示已做好接收准备，总线上
所有听者是 “线或”连接至 NRFD 线上，因此只要有一个听
者未做好准备，NRFD 就呈低电平。
（2） 讲者发现 NRFD 呈高电平
后，就把数据 放在 DIO 线上，并令 DAV 为低电平，表示 DIO 线上的数据已经稳定且有效。
（3） 听者发现 DAV 线呈低电平，就令 NRFD 呈低电平，表示准备接收数据。
（4） 在接收数据的过程中，NDAC 线一直保 持低电平，直至每个听者都接收完数据，才上升为高电平。所有听者也是“线或”接到 NDAC 线上。
（5） 当讲者检出 NDAC 为高，就令 DAV 为高，表示总线上的数据不再有效。
（6） 听者检出 DAV 为高电平，就令 NDAC 再次变为低电平， 以准备进行下一个循环过程。
4-6. GP-IB标准规定应有哪几种功能？一台智能仪器是否必须同时具备这些功能？
答：GP-IB的十种接口功能：控者功能（C）、讲者功能（T）、听者功能（L）、源挂钩功能（SH）、受者挂钩功能（AH）、服务请求功能（SR）、并行点名功能（PP）、远控本控功能（R/L）、装置触发功能（DT）和装置清楚功能（DC）。
4-7 试述一种可编程的大规模集成GP-IB接口芯片的功能结构。
4-8 试述8291A接口芯片的数据输入/输出操作方式及其特点
4-9. RS-232标准接口信号线有哪几类？其中主要信号线是什么？ 答：RS-232C标准的接口信号线分为1.基本数据传输信号线，主要信号线有TxD发送信号线、RxD接收信号线、GND为地信号线；2..调制解调器控制信号线，主要信号线分从计算机到moden （DTR数据终端就绪信号线和RTS请求发送信号线）和moden到计算机（DSR数据装置就绪信号线、CTS允许发送信号线、DCD数据载波检测信号线、RI振铃指令信号线）。
4-10. 什么是同步通信和异步通信？它们各有何合成优缺点？ 答：为了使发送和接收保持一致，串行数据在发送和接收两端使用的时钟因同步，异步通信中，只要求发送和接收两端的时钟频率在短时间内保持同步。 同步通信与异步通信相比较，优点是传输速度快，不足之处是同步通信的实用性见取决于发送器和接收器保持同步的能力，若在一次串行数据的传输过程中，接收器接收数据时，若由于某种原因漏掉1位，则余下接收的数据都是不正确的。异步通信传输数据慢，但若在一次串行数据传输的过程中出现错误，仅影响一个字节数据。
4-11. 异步通信协议的数据结构如何，起始位和停止位有何作用？ 答：异步通信协议规定每个数据以相同的位串形式传输，每个串行数据由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。起始位的作用是协调同步，接收设备检测到这个逻辑低电平后，就开始准备后续数据位信号。停止位用于标志一个数据的传输完毕。
4-12. RS-232的逻辑1与逻辑0的电平范围是多少？如何实现与TTL的转换？
答：RS-232C标准逻辑1电平在—5v～15v范围内 逻辑0电平在 +5v～15v范围内
TTL电平逻辑1 在+2v～+5v 逻辑0在0v～+0.8v。
4-13 试设计一个串行通信接口芯片8251与MCS-51单片机的接口电路，并编写出应用程序。
4-14 如何实现MCS-51单片机与IBM-PC机的数据通信？试设计其接口电路以及相应的通信程序流程图 解：接口电路
PC 机主程序流程图 单片机主程流程图
单片机串口中断子程序流程图
5-1.什么是算法？什么是测量算法？测量算法应包括哪些主要内容？
答：算法即计算方法，是为了使计算机获得某种特定的计算结果而制定的一套详细的计算方法和步骤，一般表现为数学公式或操作流程。测量算法则是指直接与测量技术有关的算法。测量算法包括自检、自动检测、克服系统误差的校正和克服随机误差的滤波处理。
5-2. 为什么智能仪器要具备自检功能？自检方式有哪几种？常见的自检内容有哪些？
答：自检就是利用事先编好的检测程序对仪器的主要部件进行自动检测，并对故障进行定位。自检方式有：1.开机自检；2.周期性自检；3.键盘自检。自检内容包括ROM、RAM、总线、显示器、键盘以及测量电路等部件的检测。
5-3 自拟一个具有外扩RAM单片机系统，然后编写ROM和RAM的自检程序。
5-4. 为什么要进行量程转换？智能仪器怎样实现量程转换？ 答：自动量程转换可以使仪器在很短的时间内自动选定在最合理的量程下，从而使仪器获得高精度的测量，并简化了操作。自动量程转换由最大量程开始，逐级比较，直至选出最合适的量程为止。量程的设定由 CPU 通过特定的输出端口送了量程控制代码实现，这些代码就是控制量程转换开关的控制信号，送出不同的控制代码就可以决定开关的不同组态，使电压表处于某一量程上。
5-5. 以电压表为例，简述其自动零点调整功能的原理。 答：自动零点调整的原理，首先微处理器通过粗陋控制继电器吸合使仪器输入端接地，启动一次测量并将测量值存入RAM的某一确定单元中，接着微处理器通过输出口又控制继电器释放，使仪器输入端接被测信号，最后微处理器再做一次减法运算，并将此差值作为本次测量结果加以显示。
5-6 采用数字滤波算法克服随机误差具有哪些优点？
答：采用数字滤波算法克服随机误差的优点：（1）数字滤波只是一个计算过程，无需硬件，因此可靠性高，并且不存在阻抗匹配、特性波动、非一致性等问题。模拟滤波器在频率很低时较难实现的问题，不会出现在数字滤波器的实现过程中。（2）只要适当改变数字滤波程序有关参数，就能方便的改变滤波特性，因此数字滤波使用时方便灵活。
5-7什么是仪器的系统误差？智能仪器如何克服仪器的系统误差？ 答： 系统误差是指在相同条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定或在条件改变时按某种确定的规律而变化的误差。修正方法：1.利用误差模型修正系统误差；2.利用校正数据表修正系统误差；3.通过曲线拟合来修正系统误差。
5-8.简述智能仪器利用误差模型修正系统误差的方法和利用曲线拟合修正系统误差的方法。
答：利用误差模型：首先通过分析来建立系统的误差模型，再由误差模型求出误差修正公式。误差修正公式一般含有若干误差因子，修正时，先通过校正技术把这些误差因子求出来，然后利用修正公式来修正测量结果，从而削弱了系统误差的影响。采用曲线拟合对测量结果进行修正的方法是，首先定出f(x)的具体形式，然后再通过对实测值进行选定函数的数值计算，求出精确的测量结果。
5-9. 与硬件滤波器相比，数字滤波器具有哪些优点？
答：数字滤波具有硬件滤波器的功效，却不需要硬件开销，从而降低了成本，由于软件的灵活性，还能产生硬件滤波器达不到的功效。不足之处就是需要占用机时。
5-10. 常用数字滤波方法有哪些？说明各种滤波算法的特点和使用场合。
答：常用的数字滤波方法有：中值滤波、平均滤波程序、低通数字滤波。中值滤波对去掉脉冲性质的干扰比较有效，并且采样次数N越大，滤波效果愈强，对于变化较为剧烈的参数，不宜采用；平均滤波对滤除混杂在被测信号上的随机干扰非常有效；低通数字滤波