智能仪器期末复习
第一章
一、智能仪器：是计算机技术与测试技术相结合的产物，含有微计算机或微处理器的测量仪器。
二、虚拟仪器：通常由计算机、仪器模块、软件模块3部分组成。
三、智能仪器发展趋势：1、微型化2、多功能化3、人工智能化4、网络化
四、智能仪器的分类：1、微机内嵌（内藏）式2、微机扩展式
五、智能仪器由两大部分组成：硬件部分、软件部分。
六、智能仪器的特点：
1)操作自动化
2)自测功能
3)数据分析和处理功能
4)友好的人机对话功能
5)可程控操作能力
第二章
一、单通道结构: 当被测信号只有一路时采用。传感器—信号调理电路—S/H—A/D—CPU 多通道结构：P10
二、传感器的分类：
按转换原理分类：物理传感器和化学传感器
按输出信号分类：模拟传感器、数字传感器和开关传感器
三、传感器性能指标：线性范围、精度、灵敏度、稳定性、频率响应特性
四、放大器：
1、程控放大器(PGA)：程控反相放大器、程控同相放大器、集成程控放大器
2、隔离放大器：
1)光电耦合隔离放大器
2)变压器耦合隔离放大器
3)电容耦合隔离放大器
五、模拟多路开关：机械触点式开关和集成模拟电子开关
六、A/D转换器过程：采样→量化→编码
七、并联A/D由分压电阻链、电压比较器、寄存器、优先编码器组合成
八、A/D技术指标有转换精度（采用分辨率和转换误差来描述）和转换速度
九、A/D转换器与微处理器相连应考虑的问题：
（1）数据输出线的连接，按数据线的输出方式主要分为并行和串行两种。
（2）A/D转换的启动信号的连接；
（3）转换结束信号的处理方式；
（4）时钟的提供；
（5）参考电压的接法；
开关量输入通道结构P48
第三章
一、模拟量输出通道是将微机输出的数字量转换成适合与执行机构所要求的模拟量的环节
二、单路模拟量输出通道的结构：微型计算机—寄存器—D/A—放大/变换电路—执行机构
三、（重）D/A转换原理（分类）：权电阻网络D/A转换器、倒T型电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器等。
四、D/A转换器的主要技术指标：
1、转换精度（1）分辨率（2）转换误差：增益误差、漂移误差、非线性误差
2、转换速度
第四章
一、键盘接口涉及的问题：
（1）识键：确定是否有键按下。
（2）译键：识别按键并确定键值。
（3）键值分析：根据键值找出相应处理程序的入口并执行。
在键盘输入中还需要解决抖动、单次键入与连击等问题。P70 线反转法二、LED显示器常分为段码式显示器和点阵式显示器。
LED显示器的显示方式有静态显示和动态显示。
三、触摸屏的发展：红外屏→四线电阻屏→电容屏→表面声波触摸屏→五线电阻触摸屏。（分类）
触摸屏的技术要求：（1）工作稳定性（2）手写文字和图像识别（3）价格（4）功耗
第五章
一、（重）与常规的模拟电路相比，智能仪器的数据处理具有如下优点：
（1）可用程序代替硬件电路，完成多种运算。
（2）能自动修正误差。
（3）能对被测参数进行较复杂的计算和处理。
（4）能进行逻辑判断。
（5）智能仪器不但精度高，而且稳定可靠，抗干扰能力强。
二、对半查表法：每次截取表的一半，确定查表元素在哪一个部分，逐步细分，缩小检索范围，从而大大加快查表速度。（了解）
三、随机误差的处理：滤波器
四、（重）与硬件滤波相比，数字滤波具有以下优点：
①因为用程序滤波，无需增加硬件设备，且可多通道共享一个滤波器(多通道共同调用一个滤波子程序)，从而降低了成本。
②由于不用硬设备，各回路间不存在阻抗匹配等问题，故可靠性高，稳定性好。
③可以对频率很低的信号(如0．01Hz以下)进行滤波，这是模拟滤波器做不到的。
④可根据需要选择不同的滤波方法或改变滤波器的参数，使用方便、灵活。
五、数字滤波算法：限幅滤波、中值、算术平均值、递推平均值、加权递推平均值滤波。
六、系统误差是指在相同条件下多次测量同一物理量，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化。
七、（重）产生误差的主要因素有以下几个：
1、测量装置方面：如标尺的刻度偏差，天平的臂长不等，仪器内部基准、放大器的零点漂移、增益漂移等。
2、环境方面：测量时的实际温度对标准温度的偏差，以及测量过程中的温度、湿度等按一定规律变化的误差。
3、测量方法方面：采用近似的测量方法或近似的计算公式等引起的误差。
4、测量人员方面：由于测量者个人的特点，在刻度上估计读书时，习惯偏于某一方面；动态测量时，记录某一信号有滞后的倾向等。
八、（重）系统误差矫正方法
（1）利用误差模型校正系统误差
（2）利用离散数据建立模型校正系统误差
（3）利用标准数据校正系统误差
（4）传感器的非线性校正
传感器的非线性校正 P125
九、判断粗大误差的准则：拉依达准则、格拉布斯准则
十、（重）线性标度变换公式：
某压力测量系统中，压力测量仪表的量程为400～1200Pa ，采用8位A ／D 转换器，经计算机采样及数字滤波后的数字量为ABH ，求此时的压力值。
解：根据题意，已知A0=400 Pa ，Am=1200 Pa ，Nx=ABH=171 D ，选Nm =FFH=255 D ，N0=0，则
第六章
一、仪器的自动校准：内部自动校准、外部自动校准
二、量程自动转换：采用程控放大器、选用不同量程的传感器
三、常见的故障自检有开机自检、周期性自检和键控自检3种方式。
硬件故障检测：RAM 的自检、ROM 的自检、键盘与显示器的自检、输入通道的自检输出四、（重）通道的自检、总线的自检
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输入通道自检输出通道自检
第七章
一、来自信号外部、可以用屏蔽或接地的方法加以减弱或消除的影响称为“干扰”；由于材料或器件内部的原因而产生的污染称为“噪声”。
二、干扰窜入仪器的渠道主要有三个：
（1）空间电磁场。
（2）传输通道。
（3）配电系统。
三、干扰的分类
按干扰产生的原因分类：(1)放电干扰(2)高频振荡干扰(3)浪涌干扰
按干扰传导模式分类：串模干扰（常模干扰）和共模干扰。
按干扰波形及性质分类：(1)持续正弦波(2)偶发脉冲电压波形(3)脉冲列
四、干扰源、耦合通道、接收载体是形成干扰的三个要素。
五、（重）干扰传播的途径主要有三种：静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合；直接、辐射、漏电耦合。
六、抑制干扰的主要技术：隔离、滤波、屏蔽与双绞线传输、接地
七、隔离技术：光电隔离、继电器隔离、变压器隔离、布线隔离。
八、滤波器分为下面四种：
（1）低通滤波器：允许低频信号通过，但阻止高频信号通过。
（2）高通滤波器：允许高频信号通过，但阻止低频信号通过。
（3）带通滤波器：允许规定的某频段信号通过，但阻止高于或低于该频段的信号通过。
（4）带阻滤波器：只阻止规定的某频段信号通过，但允许高于或低于该频段的信号通过。
九、根据干扰的耦合通道的性质，屏蔽可分为静电屏蔽、电磁场屏蔽和磁场屏蔽三类。
十、电源系统干扰：交流电源系统绝决（选用供电品质好的电源、抑制尖峰干扰、采用交流稳压器稳定电网电压、利用UPS保证不中断供电）
可靠度：可靠度是指产品或系统在规定条件下和规定的时间内完成规定功能的成功概率。元器件的选择是根本，合理安装调试是基础，系统设计是手段，外部环境是保证，这是可靠
性设计遵循的基本准则
冗余技术P167
第八章
智能仪器中的公共数字传输通道称为总线。
总线按连接范围划分：片内总线（局部总线）、内部总线（系统总线）、外部总线（通信总线）。USB特点：
（1）使用方便。
（2）速度快。
（3）连接灵活。
（4）供电方式灵活。可以采用自供电，也可以由总线供电，并具有电源保护功能。
（5）支持的最大电缆长度为5m，USB2.0标准下通过USB-Hub级连可达30m。
（6）成本低廉，易于扩展。
（7）容错性能好。
（8）支持多种传输类型，以满足不同设备的需求。
蓝牙技术有如下特点：
（1）使用2.4GHz公用频段，无须向各国的无线电资源管理部门申请许可证。
（2）业务分配灵活，可以支持一个异步数据通道，或者3个并发的同步语音通道，或者一个同时传送异步数据和同步话音的通道，同时可传输语音和数据。
（3）采用快频段，短分组和前向纠错技术，可有效降低干扰，提高通信的安全性。
（4）具有很好的抗干扰能力。
（5）低功耗。
（6）开放的接口标准。
第九章
智能仪器设计的基本要求：
1) 功能及技术指标要求
2) 可靠性要求
3) 便于操作和维护
4) 仪器工艺结构与造型设计要求
智能仪器的设计原则：
1．从整体到局部(自顶向下)的原则:
2．较高的性能价格比原则
3．开放式设计原则
智能仪器的设计步骤：1．确定设计任务2．拟定总体设计方案3．方案实施
简答题
1-1.什么是智能仪器？智能仪器的主要特点是什么？
答：内含微型计算机并带有GP-IB等通信接口的电子仪器成为智能仪器。
特点：（1）智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关开实施对仪器的控制从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连。（2）微处理器的运用极大的提高了仪器的性能。（3）智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便的
实现量程自动转换、自动调零、触发电平自动调整、自动校准、自动诊断等功能，有力的改善了仪器的自动化测量水平。（4）智能仪器具有友好的人机对话能力。（5）智能仪器一般都配有GP-IB或RS-232等通信接口，是智能仪器具有可程控操作的能力
1-9.研制智能仪器大致需要经历哪些阶段？试对各阶段的工作内容做一简要的叙述。
答：1.确定设计任务：首先根据仪器最终要实现的设计目标，编写设计任务说明书，明确仪器应具备的功能和应达到的技术指标。2.拟制总体设计方案：设计者应首先一句设计的要求和一些约束条件，提出几种可能的方案。3.确定仪器工作总框图：当仪器总体方案和选用的微处理器的种类确定后，就应采用自上而下的方法，把仪器划分成若干个便于实现的功能模块，并分别绘制出相应的硬件和软件工作框图。4.硬件电路和软件的设计与调试：一旦仪器工作总框图确定后，硬件电路和软件的设计工作就可以齐头并进。5.整机联调：硬件、软件分别装配调试合格后，就要对硬件、软件进行联合调试。
1-10为什么目前智能仪器主机电路大多数采用单片机？选择单片机时应主要.考虑哪些因素？
答：单片机性能增强、体现在指令指令执行速度有很大提升；单片机集成了大容量片上flash 存储器，并实现了ISP和IAP，单片机在低电压、低功耗、低价位、LPC方面有很大进步；单片机采用了数字模拟混合集成技术，将A/D、D/A、锁相环以及USB、CAN总线接口等都集成到单片机中，大大地减少片外附加器件的数目，进一步提高了系统可靠性能。单片机的选择要从价格、字长、输入/输出的执行速度、编程的灵活性、寻址能力、中断功能、直接存储器访问（DMA）能力、配套的外围电路芯片是否丰富以及相应的并发系统是否具备等多方面进行综合考虑
2-1. A/D转换器与D/A转换器分别有哪些主要技术指标？分辨率和转换精度这两个技术指标有什么区别和联系。
答：A/D转换器技术指标：1.分辨率与量化误差；2.转换精度；3.转换速度；4.满刻度范围。D/A转换器技术指标：1.分辨；2.转换精度；3.转换时间；4尖峰误差。
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标，转换精度反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值，用绝对误差或相对误差来表示。2-2.逐次比较式、并联比较式和积分式A/D转换器各有什么特点？
答：逐次比较式A/D转换器转换时间与转换精度比较适中，适用与一般场合。
积分式A/D转换器的核心部件是积分器，速度较慢，但抗干扰性能力强，适用于在数字电压表类仪器中采用。并行比较式A/D转换器，转换速率可以达到很高，但抗干扰能力差，由于工艺限制，其分辨率一般不高于8位。适用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器2-9数据采集系统主要由哪几部分组成，每部分主要功能是什么？
答：数据采集系统把多路开关、模拟放大器、采样/保持器、A/D转换器、控制逻辑以及微处理器系统的接口电路等都集成在一块芯片中，构成数据采集集成电路
3-1. 独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘各有特点？分别适合于什么场合？
答：独立式键盘：一键一线，即每一按键单独占用一根检测线与主机相连。优点是键盘结构简单，各测试线相互独立，按键识别容易。缺点是占用较多的检测经，不便于组成大型键盘。
矩阵式键盘：把检测线分别分成两组，一组为行线，另一组为列线，按键放大行线和列线的交叉点上。当需要的按键数大于8 时,一般采用矩阵式键盘。
交互式键盘：任意两检测线之间均可以放置一个按键。其所占用的检测线比矩阵式还要少，但是这种键盘所使用的检测线必须具有位控功能的双向I/O 端口线。
3-4. 分析法设计键值分析程序有什么优点？简述其设计步骤。
答：键盘分析程序的任务是对键盘的操作做出识别并调用相应的功能程序模块完成预订的
任务。
直接分析法的优点是简明直观，缺点是命令和识别和处理程序的执行交错在一起，相互牵制。层次不清楚，当采用多用键，复用次数较多时，这一矛盾尤其突出，用状态分析法可以克服这些缺点。
状态分析法步骤：1.用状态图准确表述按键操作序列的定义； 2.状态表；3.固化状态表；4.键盘分析程序的设计
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
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
4-4 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
4-6. 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）。
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5-4. 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
5-6 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；低通数字滤波对滤除变化非常缓慢的被测信号中的干扰是很有效的。
5-11 平均滤波算法、中值滤波算法和去极值平均滤波算法的基本思想是什么？
答：平均值滤算法：对被测参数连续采样N 次，取其平均值。中值滤波算法：对被测参数连续采样N（N一般是奇数），然后将这些采样值进行排序并选中间值。
去极值平均滤波算法：对被测测数连续采样N 次，去掉一个最大值，去掉一个最小值，再求余下N-2 个采样值的平均值
10-1个人仪器系统的发展分哪几个阶段？每个阶段各有什么特点？
答：分三个阶段。内插件式个人仪器及系统。优点是结构简单、使用方便，成本低。缺点是难以满足重载仪器对电流和散热的要求；机内干扰较严重；各仪器卡之间不能直接通信，模拟信号也无法经总线传递
模块式个人仪器及系统。特点是独立的机箱和独立的电源系统，使仪器避开了微型计算机的噪声环境；设计了专门的仪器总线PC—IB，组成仪器系统很方便；更换系统中与微型计算机配合的接口卡，可适应多种个人计算机；系统中的仪器模块和接口电路也使用了微处理器，因而HO6000系统是一种功能强大的多CPU的分布系统。
VXI总线仪器系统。特点是为模块电子仪器提供了一个开放结构，从而使所有仪器厂家提供的各种仪器可以在同一主机箱内运行。
1.什么是人类智能？它有哪些特征或特点？ 定义：人类所具有的智力和行为能力。 特点：主要体现为感知能力、记忆与思维能力、归纳与演绎能力、学习能力以及行为能力。 2.人工智能是何时、何地、怎样诞生的？ 解：人工智能于1956年夏季在美国Dartmouth大学诞生。此时此地举办的关于用机器模拟人类智能问题的研讨会，第一次使用“人工智能”这一术语，标志着人工智能学科的诞生。 3.什么是人工智能？它的研究目标是？ 定义：用机器模拟人类智能。 研究目标：用计算机模仿人脑思维活动，解决复杂问题；从实用的观点来看，以知识为对象，研究知识的获取、知识的表示方法和知识的使用。 4.人工智能的发展经历了哪几个阶段？ 解：第一阶段：孕育期（1956年以前）；第二阶段：人工智能基础技术的研究和形成（1956~1970年）；第三阶段：发展和实用化阶段（1971~1980年）；第四阶段：知识工程和专家系统（1980年至今）。 5.人工智能研究的基本内容有哪些？ 解：知识的获取、表示和使用。 6.人工智能有哪些主要研究领域？ 解：问题求解、专家系统、机器学习、模式识别、自动定论证明、自动程序设计、自然语言理解、机器人学、人工神经网络和智能检索等。 7.人工智能有哪几个主要学派？各自的特点是什么？ 主要学派：符号主义和联结主义。 特点：符号主义认为人类智能的基本单元是符号，认识过程就是符号表示下的符号计算，从而思维就是符号计算；联结主义认为人类智能的基本单元是神经元，认识过程是由神经元构成的网络的信息传递，这种传递是并行分布进行的。 8.人工智能的近期发展趋势有哪些？ 解：专家系统、机器人学、人工神经网络和智能检索。 9.什么是以符号处理为核心的方法？它有什么特征？ 解：通过符号处理来模拟人类求解问题的心理过程。 特征：基于数学逻辑对知识进行表示和推理。 11.什么是以网络连接为主的连接机制方法？它有什么特征？ 解：用硬件模拟人类神经网络，实现人类智能在机器上的模拟。 特征：研究神经网络。 1.请写出用一阶谓词逻辑表示法表示知识的步骤。 步骤：（1）定义谓词及个体，确定每个谓词及个体的确切含义；（2）根据所要表达的事物或概念，为每个谓词中的变元赋予特定的值；（3）根据所要表达的知识的语义用适当的联接符号将各个谓词联接起来，形成谓词公式。 2.设有下列语句，请用相应的谓词公式把它们表示出来： （1）有的人喜欢梅花，有的人喜欢菊花，有的人既喜欢梅花又喜欢菊花。 解：定义谓词如下： Like(x,y)：x喜欢y。 Club(x)：x是梅花。 Human(x)：x是人。 Mum(x)：x是菊花。 “有的人喜欢梅花”可表达为：(?x)(Human(x)∧Like(x,Club(x))) “有的人喜欢菊花”可表达为：(?x)(Human(x)∧Like(x,Mum(x))) “有的人既喜欢梅花又喜欢菊花”可表达为：(?x)(Human(x)∧Like(x,Club(x))∧ Like(x,Mum(x))) （1）他每天下午都去玩足球。 解：定义谓词如下： PlayFootball(x)：x玩足球。 Day(x)：x是某一天。 则语句可表达为：(?x)(D(x)→PlayFootball(Ta)) （2）太原市的夏天既干燥又炎热。 解：定义谓词如下： Summer(x)：x的夏天。 Dry(x)：x是干燥的。 Hot(x)：x是炎热的。 则语句可表达为：Dry(Summer(Taiyuan))∧Hot(Summer(Taiyuan)) （3）所有人都有饭吃。 解：定义谓词如下： Human(x)：x是人。 Eat(x)：x有饭吃。 则语句可表达为：(?x)(Human(x)→Eat(x)) （4）喜欢玩篮球的人必喜欢玩排球。 解：定义谓词如下： Like(x,y)：x喜欢y。 Human(x)：x是人。
课程名称：数据采集与智能仪器姓名： 学号： 班级：
《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 答：FPGA/CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，他们除了ASIC的特点之外，
《智能仪器》复习参考题及答案 一、填空题 1.在电子设备的抗干扰设计中，接地技术是一个重要环节，高频电路应选择 （多）点接地，低频电路应选择（单）点接地。 2.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构，有独立式键盘和（矩阵） 式键盘，若系统需要4个按键，应采用（独立式）键盘结构。大于8个时采用矩阵式键盘 3.智能仪器的显示器件常用（ LED ）数码管或液晶显示器，其中（ LED 数码管）更适合用于电池供电的便携式智能仪器。 4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（放大器）、滤波 器、（采样保持器）和A/D转换器等几个主要部分所组成。 5.对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即( 干扰源 )、（传输 或耦合的通道）和对干扰敏感的接收电路。 6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（传导）耦合、公共阻 抗耦合、静电耦合和（电磁）耦合。 7.RS-232C标准串行接口总线的电气特性规定，驱动器的输出电平逻辑“0”为 （ +5 ～ +15 ）V, 逻辑“1”为（ -5 ～ -15 ）V。 8.智能仪器的随机误差越小，表明测量的（精确）度越高；系统误差越 小，表明测量的（准确）度越高。 9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、（周期性）自 检和键控自检三种方式。 10.双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（较慢），抗干扰能力 （强）。 11.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种：即利用（误差模型）、 （校正数据表）或通过曲线拟合来修正系统误差。 12.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、 （隔离变压器）、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。 13.为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算数平均）滤波 法，当系统要求测量速度较高时，可采用（递推平均）滤波法。 14.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成 的（个人）仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。 15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（显示器和键盘）、（模 拟量I/O通道）、总线和接插件等的检查。 16.异步串行通信是以字符为单位进行传送的，每个字符都附加了（同步） 信息，降低了对时钟精度的要求，但传输效率（较低）。
一、填空题 1.在电子设备的抗干扰设计中，接地技术是一个重要环节，高频电路应选择（多） 点接地，低频电路应选择（单）点接地。 2.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构，有独立式键盘和（矩阵）式键盘，若系 统需要4个按键，应采用（独立式）键盘结构。大于8个时采用矩阵式键盘 3.智能仪器的显示器件常用（ LED ）数码管或液晶显示器，其中（LED数码）更适 合用于电池供电的便携式智能仪器。 4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（放大器）、滤波器、（采样保持 器）和A/D转换器等几个主要部分所组成。 5.对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即( 干扰源)、（传输或耦合的通道） 和对干扰敏感的接收电路。 6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（传导）耦合、公共阻抗耦合、静 电耦合和（电磁）耦合。 7.RS-232C标准串行接口总线的电气特性规定，驱动器的输出电平逻辑“0”为 （ +5 ～ +15 ）V, 逻辑“1”为（ -5 ～ -15 ）V。 8.智能仪器的随机误差越小，表明测量的（精确）度越高；系统误差越小，表明测量 的（准确）度越高。 9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、（周期性）自检和键控自检三方式。 10.双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（较慢），抗干扰能力（强）。 11.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种：即利用（误差模型）、（校正数据表） 或通过曲线拟合来修正系统误差。 12.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、（隔离 变压器）、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。 13.为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算数平均）滤波法，当系统要 求测量速度较高时，可采用（递推平均）滤波法。 14.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成的（个 人）仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。 （显示器和键盘）、（模拟量I/O通道）、15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、 总线和接插件等的检查。 16.异步串行通信是以字符为单位进行传送的，每个字符都附加了（同步）信息，降低 了对时钟精度的要求，但传输效率（较低）。 17.智能仪器是指将（计算机）技术和（测量控制）技术有机的结合在一起的新一代电 子仪器。 18.在信号通道使用光电耦合器，能有效抑制（尖峰脉冲）干扰和各种（噪声）干扰。 19.智能仪器中自动量程转换的方法主要有两种，一种是根据被测量的大小，自动切换 到不同量程的（传感器）上，另一种是自动改变电路的（放大器的增益）达到量程切换的目的。
第八章机器人规划 8-1 有哪几种重要的机器人高层规划系统?它们各有什么特点?你认为哪种规划方法有较大的发展前景? 基于谓词逻辑的规划是用谓词逻辑来描述世界模型及规划过程的一种规划方法 (1) 规划演绎法。用F规则求解规划序列。 (2) 逻辑演算和通用搜索法。STRIPS和ABSTRIPS系统。 (3) 具有学习能力的规划系统。如PULP-I系统 (4) 分层规划方法。如NOAH规划系统，它特别适用于非线性规划 (5) 基于专家系统的规划。如ROPES规划系统，它具有更快的规划速度，更强的规划能力和更大的适应性。 发展前景？ 8-2 让right(x),left(x),up(x)和down(x)分别表示八数码难题中单元x左边、右边、上面和下面的单元(如果这样的单元存在的话)。试写出STIPS规划来模拟向上移动B(空格)、向下移动B、向左移动B和向右移动B等动作。 8-3 考虑设计一个清扫厨房规划问题。 (1) 写出一套可能要用的STRIPS型操作符。当你描述这些操作符时，要考虑到下列情况： ·清扫火炉或电冰箱会弄脏地板。 ·要清扫烘箱，必须应用烘箱清洗器，然后搬走此清洗器。 ·在清扫地板之前，必须先行打扫。 ·在打扫地板之前，必须先把垃圾筒拿出去。 ·清扫电冰箱造成垃圾污物，并把工作台弄脏。 ·清洗工作台或地板使洗涤盘弄脏。 (2) 写出一个被清扫厨房的可能初始状态描述，并写出一个可描述的(但很可能难以得
到的)目标描述。 (3) 说明如何把STRIPS规划技术用来求解这个问题。(提示：你可能想修正添加条件的定义，以便当某个条件添加至数据库时，如果出现它的否定的话，就能自动删去此否定)。 8-4 曲颈瓶F1和F2的容积分别为C1和C2。公式CONT(X，Y)表示瓶子X含有Y容量单位的液体。试写出STRIPS规划来模拟下列动作： (1) 把F1内的全部液体倒进F2内。 (2) 用F1的部分液体把F2装满。 8-5 机器人Rover正在房外，想进入房内，但不能开门让自已进去，而只能喊叫，让叫声促使开门。另一机器人Max在房间内，他能够开门并喜欢平静。Max通常可以把门打开来使Rover停止叫喊。假设Max和Rover各有一个STRIPS规划生成系统和规划执行系统。试说明Max和Rover的STRIPS规则和动作，并描述导致平衡状态的规划序列和执行步骤。 用来描述状态的谓词公式有： INROOM(X): X在房间里 OUTROOM(X): X不在房间里 SOUND(X): X在喊叫 QUIET(X): X保持安静 OPENED(X): X处于打开状态 CLOSED(X): X处于关闭状态 Rover可执行的动作有： Shout(X): X喊叫 先决条件：OUTROOM(X) AND CLOSED(Door) AND QUIET(X) 删除表：QUIET(X) 添加表：SOUND(X) ComeIn(X): X走进房间
智能仪器考试题型：名词解释、简答、简述、综合 没有给重点，但是老师说考题都是由课后习题凝练出来的，所以我将大部分课后习题答案整理出来，仅供参考。难免有错误，望大家谅解并指出。 课后习题参考 第一章 1-1你在学习和生活中，接触、使用或了解了哪些仪器仪表？它们分别属于哪种类型？指出他们的共同之处与主要区别。选择一种仪器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想（课堂作业）。 解：就测量仪器而言，按测量各种物理量不同可划分为八种：几何量计量仪器、热工量计量仪器、机械量计量仪器、时间频率计量仪器、电磁计量仪器、无线电参数测量仪器、光学与声学测量仪器、电离辐射计量仪器。 1-2结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化”的层次。 解：P2智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量（或检测）仪器。由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。 P5- P6智能仪器的四个层次：聪敏仪器、初级智能仪器、模型化仪器和高级智能仪器。 聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础（也可能计算机技术和信号处理技术）。特点是通过巧妙的设计而获得某一有特色的功能。初级智能仪器除了应用电子、传感、测量技术外，主要特点是应用了计算机及信号处理技术，这类仪器已具有了拟人的记忆、存储、运算、判断、简单决策等功能。模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建模技术和方法，这类仪器可对被测对象状态或行为作出评估，可以建立对环境、干扰、仪器参数变化作出自适应反映的数学模型，并对测量误差（静态或动态误差）进行补偿。高级智能仪器是智能仪器的最高级别，这类仪器多运用模糊判断、容错技术、传感融合、人工智能、专家系统等技术。有较强的自适应、自学习、自组织、自决策、自推理能力。 解：（1）仪器及检测技术已经成为促进当代生产的主流环节，仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一（2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提，也
期末复习资料 学院:电气信息学院 专业：测控技术与仪器课程名称：智能仪器 考试日期：205年6月27日
《智能仪器》复习参考题及答案 一、填空题 1.在电子设备的抗干扰设计中,接地技术是一个重要环节，高频电路应选择 ( 多 )点接地，低频电路应选择（单）点接地。 2.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构,有独立式键盘和( 矩阵 )式 键盘，若系统需要4个按键,应采用（独立式 )键盘结构。大于8个时采用矩阵式键盘 3.智能仪器的显示器件常用( LED )数码管或液晶显示器,其中 ( LEＤ数码管）更适合用于电池供电的便携式智能仪器. 4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、( 放大器）、 滤波器、( 采样保持器)和Ａ/Ｄ转换器等几个主要部分所组成. 5.对电子设备形成干扰,必须具备三个条件,即( 干扰源）、（传输 或耦合的通道 )和对干扰敏感的接收电路. 6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为:( 传导 )耦合、公共阻 抗耦合、静电耦合和( 电磁）耦合. 7.RS－2３2C标准串行接口总线的电气特性规定,驱动器的输出电平逻辑“0” 为（＋5 ～ +１５)V, 逻辑“1”为（—５～ -15 ）V。 8.智能仪器的随机误差越小,表明测量的(精确 )度越高;系统误差越小, 表明测量的( 准确)度越高。 9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、( 周期性） 自检和键控自检三种方式。 10.双积分型A／D转换器的技术特点是:转换速度（较慢）,抗干扰能 力( 强）． 11.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种:即利用(误差模 型 )、（校正数据表 )或通过曲线拟合来修正系统误差。 12.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、 （隔离变压器 )、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。 13.为减小随机误差对测量结果的影响,软件上常采用(算数平均 )滤波法， 当系统要求测量速度较高时,可采用(递推平均 )滤波法。 14.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成 的（个人）仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。 15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（显示器和键盘）、( 模 拟量I／O通道）、总线和接插件等的检查.
第1章人工智能概述课后题答案 1.1什么是智能?智能包含哪几种能力？ 解：智能主要是指人类的自然智能。一般认为，智能是是一种认识客观事物和运用知识解决问题的综合能力。 智能包含感知能力，记忆与思维能力，学习和自适应能力，行为能力 1.2人类有哪几种思维方式?各有什么特点？ 解：人类思维方式有形象思维、抽象思维和灵感思维 形象思维也称直感思维，是一种基于形象概念，根据感性形象认识材料，对客观对象进行处理的一种思维方式。 抽象思维也称逻辑思维，是一种基于抽象概念，根据逻辑规则对信息或知识进行处理的理性思维形式。 灵感思维也称顿悟思维，是一种显意识与潜意识相互作用的思维方式。 1.3什么是人工智能?它的研究目标是什么？ 解：从能力的角度讲，人工智能是指用人工的方法在机器（计算机）上实现智能；从学科的角度看，人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、延伸和扩展人类智能的学科。 研究目标： 对智能行为有效解释的理论分析； 解释人类智能； 构造具有智能的人工产品； 1.4什么是图灵实验？图灵实验说明了什么？ 解：图灵实验可描述如下，该实验的参加者由一位测试主持人和两个被测试对象组成。其中，两个被测试对象中一个是人，另一个是机器。测试规则为：测试主持人和每个被测试对象分别位于彼此不能看见的房间中，相互之间只能通过计算机终端进行会话。测试开始后，由测试主持人向被测试对象提出各种具有智能性的问题，但不能询问测试者的物理特征。被测试对象在回答问题时,都应尽量使测试者相信自己是“人”，而另一位是”机器”。在这个前提下，要求测试主持人区分这两个被测试对象中哪个是人，哪个是机器。如果无论如何更换测试主持人和被测试对象的人，测试主持人总能分辨出人和机器的概率都小于50%，则认为该机器具有了智能。 1.5人工智能的发展经历了哪几个阶段？ 解：孕育期，形成期，知识应用期，从学派分立走向综合，智能科学技术学科的兴起
《智能仪器设计基础》试题 一、判断题（每题2 分，共20 分） 1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（） 2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（） 3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（） 4. RS232 通信采用的是TTL电平，因此它的传输距离比485 短。（） 5. USB协议为设备定义了2种供电模式:自供电和总线供电。在自供电模式下，USB设备不需要任何外接电源设备。（） 6. LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式，这两种驱动方式可在使用时随时改变。（） 7. 智能仪器中的噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因，干扰是噪声之果。( ) 8. 软件开发过程的三个典型阶段是定义、开发和测试。（） 9. RAM 测试方法中，谷值检测法无法检测“粘连”及“连桥”故障。（）
10.曲线拟合要求y=f（x ）的曲线通过所有离散点（x i ，y i ）。（） 二、选择题（每题2 分，共20 分） 1. 多通道数据采集系统的框图如下图所示。其中（1 ）~（4 ）各部分的组成为:( ) A. 放大器、A/D 转换器、D/A 转换器、计算机 B. 多路开关、放大器、A/D 转换器、计算机 C. 多路开关、放大器、D/A 转换器、计算机 D. 放大器、多路开关、A/D 转换器、D/A 转换器 2. 仪器采集数据中存在随机误差和系统误差，基本数据处理顺序是:( ) A. 系统误差消除→数字滤波→标度变换 B. 数字滤波→系统误差消除→标度变换 C. 标度变换→系统误差消除→数字滤波 D. 数字滤波→标度变换→系统误差消除
1、智能仪器有何特点？ 答：智能仪器有以下特点：（1）自动校正零点、满度和切换量程（2）多点快速检测（3）自动修正各类测量误差（4）数字滤波（5）数据处理（6）各种控制规律（7）多种输出形式（8）数据通信（9）自诊断（10）掉电保护。 2、简述智能仪表的设计思想和研制步骤。 答：智能仪表的设计思想是根据仪表的功能要求和技术经济指标，自顶向下（由大到小、由粗到细）地按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块，分别进行设计和调试，然后把它们连接起来，进行总调。智能仪表的研制步骤大致上可以分为三个阶段：确定任务、拟定设计方案阶段；硬件、软件研制及仪表结构设计阶段；仪表总调、性能测试阶段。 3、在MCS-51系列单片机中扩展外部存储器用哪几个I/O端口？ 答：在MCS-51系列单片机中扩展外部存储器用P0和P2口。 4、在8031扩展系统中，片外程序存储器和片外数据存储器共处一个地址空间，为什么不会发生总线冲突？ 答：因为片外程序存储器和片外数据存储器虽然共处一个地址空间，但它们的控制信号是不同的，其中8031的PSEN为片外程序存储器的读选通信号，而RD和WR为片外数据存储器的读和写选通信号。 5、MCS-51有哪些中断源？它们各自的中断服务程序入口地址是什么？ 答：MCS-51有5个中断源，它们分别是外部中断0、定时器0、外部中断1、定时器1和串行口。它们各自的中断服务程序入口地址见下表。 6、当使用一个定时器时，如何通过软硬件结合的方法来实现较长时间的定时？ 答：首先用定时器定时一个时间，然后在数据存储器中设置一个计数器，通过计数器对定时器的溢出次数的累计即可实现较长时间的定时。 7、试述模拟量输入通道的结构形式及其使用场合。 答：模拟量输入通道有单通道和多通道之分。多通道的结构通常又可以分为两种：（1）每个通道有独自的放大器、S/H和A/D，这种形式通常用于高速数据采集系统。（2）多路通道共享放大器、S/H和A/D，这种形式通常用于对速度要求不高的数据采集系统。 8、说明模拟多路开关MUX在数据采集系统中的作用。 答：在多路共享A/D的输入通道中，需用多路模拟开关轮流切换各通道模拟信号进行A/D 转换，以达到分时测量和控制的目的。 9、说明采样/保持电路在数据采集系统中的作用及其使用方法。 答：采样保持电路用来保持A/D转换器的输入信号不变。该电路有采样和保持两种运行模式，由逻辑控制输入端来选择。在采样模式中，输出随输入变化；在保持模式中，电路的输出保持在保持命令发出时的输入值，直到逻辑控制输入端送入采样命令为止。此时，输出立即跳变到输入值，并开始随输入变化直到下一个保持命令给出为止。 10、A/D转换器有哪些类型？请比较它们各自的特点，并各举一例。 答：A/D转换器有（1）比较型，其特点是速度较快、抗干扰差、价格较高。如ADC0809。（2）积分型（包括双积分式和电压频率转换式），其特点是速度慢、抗干扰强、价格较低。如双积分式的MC14433，电压频率转换式的VFC-32。
智能仪器考试答案
简答题 1-1.什么是智能仪器？智能仪器的主要特点是什么？ 答：内含微型计算机并带有GP-IB等通信接口的电子仪器成为智能仪器。 特点：（1）智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关开实施对仪器的控制从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连。（2）微处理器的运用极大的提高了仪器的性能。（3）智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便的实现量程自动转换、自动调零、触发电平自动调整、自动校准、自动诊断等功能，有力的改善了仪器的自动化测量水平。（4）智能仪器具有友好的人机对话能力。（5）智能仪器一般都配有GP-IB或RS-232等通信接口，是智能仪器具有可程控操作的能力 1-9.研制智能仪器大致需要经历哪些阶段？试对各阶段的工作内容做一简要的叙述。 答：1.确定设计任务：首先根据仪器最终要实现的设计目标，编写设计任务说明书，明确仪器应具备的功能和应达到的技术指标。2.拟制总体设计方案：设计者应首先一句设计的要求和一些约束条件，提出几种可能的方案。3.确定仪器工作总框图：当仪器总体方案和选用的微处理器的种类确定后，就应采用自上而下的方法，把仪器划分成若干个便于实现的功能模块，并分别绘制出相应的硬件和软件工作框图。4.硬件电路和软件的设计与调试：一旦仪器工作总框图确定后，硬件电路和软件的设计工作就可以齐头并进。5.整机联调：硬件、软件分别装配调试合格后，就要对硬件、软件进行联合调试。 1-10为什么目前智能仪器主机电路大多数采用单片机？选择单片机时应主要.考虑哪些因素？
答：单片机性能增强、体现在指令指令执行速度有很大提升；单片机集成了大容量片上flash存储器，并实现了ISP和IAP，单片机在低电压、低功耗、低价位、LPC方面有很大进步；单片机采用了数字模拟混合集成技术，将A/D、 D/A、锁相环以及USB、CAN总线接口等都集成到单片机中，大大地减少片外附加器件的数目，进一步提高了系统可靠性能。 单片机的选择要从价格、字长、输入/输出的执行速度、编程的灵活性、寻址能力、中断功能、直接存储器访问（DMA）能力、配套的外围电路芯片是否丰富以及相应的并发系统是否具备等多方面进行综合考虑 2-1. A/D转换器与D/A转换器分别有哪些主要技术指标？分辨率和转换精度这两个技术指标有什么区别和联系。 答：A/D转换器技术指标：1.分辨率与量化误差；2.转换精度；3.转换速度；4.满刻度范围。 D/A转换器技术指标：1.分辨；2.转换精度；3.转换时间；4尖峰误差。 分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标，转换精度反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值，用绝对误差或相对误差来表示。 2-2.逐次比较式、并联比较式和积分式A/D转换器各有什么特点？ 答：逐次比较式A/D转换器转换时间与转换精度比较适中，适用与一般场合。积分式A/D转换器的核心部件是积分器，速度较慢，但抗干扰性能力强，适用于在数字电压表类仪器中采用。并行比较式A/D转换器，转换速率可以达到很高，但抗干扰能力差，由于工艺限制，其分辨率一般不高于8位。适用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器
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第一章绪论 1-1. 什么是人工智能？试从学科和能力两方面加以说明。 从学科角度来看：人工智能是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的近期主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智能功能，并开发相关理论和技术。 从能力角度来看：人工智能是智能机器所执行的通常与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动 1-2. 在人工智能的发展过程中，有哪些思想和思潮起了重要作用？控制论之父维纳1940 年主张计算机五原则。他开始考虑计算机如何能像大脑一样工作。系统地创建了控制论，根据这一理论，一个机械系统完全能进行运算和记忆。 帕梅拉?麦考达克(Pamela McCorduck)在她的著名的人工智能历史研究《机器思维》(Machine Who Think,1979) 中曾经指出：在复杂的机械装置与智能之间存在着长期的联系。著名的英国科学家图灵被称为人工智能之父,图灵不仅创造了一个简单的通用的非数字计算 模型，而且直接证明了计算机可能以某种被理解为智能的方法工作。提出了著名的图灵测试。数理逻辑从19 世纪末起就获迅速发展；到20 世纪30 年代开始用于描述智能行为。计算机出现后，又在计算机上实现了逻辑演绎系统。 1943年由生理学家麦卡洛克(McCulloch)和数理逻辑学家皮茨(Pitts)创立的脑模型，即MP模型。60-70年代，联结主义，尤其是对以感知机(perceptron)为代表的脑模型的研究曾出现过 热潮， 控制论思想早在40-50 年代就成为时代思潮的重要部分，影响了早期的人工智能工作者。到 60-70 年代，控制论系统的研究取得一定进展，播下智能控制和智能机器人的种子。 1-3. 为什么能够用机器(计算机)模仿人的智能？ 物理符号系统的假设：任何一个系统，如果它能够表现出智能，那么它就必定能执行输入符号、输出符号、存储符号、复制符号、建立符号结构、条件性迁移6种功能。反之，任何系 统如果具有这 6 种功能，那么它就能够表现出智能(人类所具有的智能)。 物理符号系统的假设伴随有3个推论。 推论一: 既然人具有智能，那么他(她)就一定是个物理符号系统。 推论二: 既然计算机是一个物理符号系统，它就一定能够表现出智能。 推论三: 既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，那么我们就能够用计 算机来模拟人的活动。 1-4. 现在人工智能有哪些学派？它们的认知观是什么？符号主义(Symbolicism) ，又称为逻辑主义(Logicism) 、心理学派(Psychlogism) 或计算机学派(Computerism) [ 其原理主要为物理符号系统( 即符号操作系统)假设和有限合理性原理。] 认为人的认知基元是符号，而且认知过程即符号操作过
1-1你在学习和生活中，接触、使用或了解了哪些仪器仪表？它们分别属于哪种类型？指出他们的共同之处与主要区别。选择一种仪器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想（课堂作业）。 参考：就测量仪器而言，按测量各种物理量不同可划分为八种：几何量计量仪器、热工量计量仪器、机械量计量仪器、时间频率计量仪器、电磁计量仪器、无线电参数测量仪器、光学与声学测量仪器、电离辐射计量仪器。 1-2结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化”的层次。 P2 智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量（或检测）仪器。由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。 P5- P6 智能仪器的四个层次：聪敏仪器、初级智能仪器、模型化仪器和高级智能仪器。 聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础（也可能计算机技术和信号处理技术）。特点是通过巧妙的设计而获得某一有特色的功能。初级智能仪器除了应用电子、传感、测量技术外，主要特点是应用了计算机及信号处理技术，这类仪器已具有了拟人的记忆、存储、运算、判断、简单决策等功能。模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建模技术和方法，这类仪器可对被测对象状态或行为作出评估，可以建立对环境、干扰、仪器参数变化作出自适应反映的数学模型，并对测量误差（静态或动态误差）进行补偿。高级智能仪器是智能仪器的最高级别，这类仪器多运用模糊判断、容错技术、传感融合、人工智能、专家系统等技术。有较强的自适应、自学习、自组织、自决策、自推理能力。 1-3仪器仪表的重要性体现在哪些方面？P3-5 （1）仪器及检测技术已经成为促进当代生产的主流环节，仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一（2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主题内容之一和创新成就得重要体现形式，科学仪器的创新是知识创新和及时创新的组成部分。（3）仪器是信息的源头技术 总之，科学仪器作为认识世界的工具，是国民经济的“倍增器”、科学研究的“先行官”、现代战争的“战斗力”、法庭审判的“物化法官”，其应用遍及“农轻重、陆海空、吃穿用”。 1-4简述推动智能仪器发展的主要技术。P8 （1）传感器技术（2）A/D等新器件的发展将显著增强仪器的功能与测量范围（3）单片机与DSP的广泛应用（4）嵌入式系统和片上系统（SOC）将使智能仪器的设计提升到一个新阶段（5）ASIC、FPGA/CPLD即使在智能仪器中广泛使用（6）LabVIEW等图形化软件技术（7）网络与通信技术 1-5学过的哪些课程为智能仪器设计奠定基础，回顾其主要内容。 1-6智能仪器有哪几种结构形式？对其做简要描述。P6 从智能仪器的发展状况看来，其结构有两种基本类型，即微机内嵌式和微机扩展式。 微机内嵌式智能仪器是将单片或多片的微处理器与仪器有机的结合在一起形成的单机。（微处理器在其中起控制和数据处理作用。其特点主要是：专用或多功能；采用小型化、便携或手持式结构；干电池供电；易于密封，适应恶劣环境，成本较低。）微机扩展式智能仪器是以个人计算机（PC）为核心的应用扩展型测量仪器。（PCI的优点是使用灵活、应用范围广，可以方便的利用PC已有的磁盘、打印机及绘图仪器等获取硬拷贝。PC数据处理功能强、内存容量大，因而PCI可以用于复杂的、高性能的信息处理。）1-7智能仪器设计是采用FPGA/CPLD有哪些优点？ P12 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。 1-8为什么说嵌入式系统与片上系统（SOC）将使智能仪器的设计提升到一个新阶段？ P11 （1）嵌入式系统的深入发展将是智能仪器的设计提升到一个新的阶段，尤其是能运行操作系统的嵌入式系统平台，由于它具备多任务、网络支持、图形窗口、文件和目标管理等功能，并具有大量的应用程序接口（API），将会使研制复杂智能仪器变得容易； （2）在片上系统设计中，设计者面对的不再是电路芯片而是根据所设计系统的固件特性和功能要求，选择相应得单片机CPU内核和成熟化的IP内核模块，消除了器件信息故障，加快了设计速度，片上系统将使系统设计发生革命性的变化。
第一章绪论 1 什么是人工智能？试从学科和能力两方面加以说明。 答：人工智能（学科）：人工智能（学科）是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。其近期的主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术。 人工智能（能力）：人工智能（能力）是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。 2 为什么能够用机器（计算机）模仿人的智能？ 答：物理符号系统假设：任何一个系统，如果它能够表现出智能，那么它就必定能够执行上述 6 种功能。反之，任何系统如果具有这６种功能，那么它就能够表现出智能；这种智能指的是人类所具有的那种智能。 推论：既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，那么就能够用计算 机来模拟人的活动。 因此，计算机可以模拟人类的智能活动过程。 ３．现在人工智能有哪些学派？它们的认知观是什么？ 答：符号主义，又称为逻辑主义、心理学派或计算机学派。认为人工智能源于数理逻辑。连接主义，又称为仿生学派或生理学派。认为人工智能源于仿生学，特别是人脑模型的研究。
行为主义，又称为进化主义或控制论学派。认为人工智能源于控制论。 ４．你认为应从哪些层次对认知行为进行研究？ 答：应从下面４个层次对谁知行为进行研究： （１）认知生理学：研究认知行为的生理过程，主要研究人的神经系统（神经元、中枢神经系统和大脑）的活动。 （２）认知心理学：研究认知行为的心理活动，主要研究人的思维策略。 （３）认知信息学：研究人的认知行为在人体内的初级信息处理，主要研究人的认知行为如何通过初级信息自然处理，由生理活动变为心理活动及其逆过程 （４）认知工程学：研究认知行为的信息加工处理，主要研究如何通过以计算机为中心的人工信息处理系统，对人的各种认知行为（如知觉、思维、记忆、语言、学习、理解、推理、识别等）进行信息处理。 ５．人工智能的主要研究和应用领域是什么？ 答：问题求解，逻辑推理与定理证明，自然语言理解，自动程序设计，专家系统，机器学习，神经网络，机器人学，模式识别，机器视觉，智能控制，智能检索，智能调度与指挥，分布式人工智能与 Agent，计算智能与进化计算，数据挖掘与知识发现，人工生命。 6、人工智能的发展对人类有哪些方面的影响？试结合自己了解的情况何理解，从经济、社会何文化等方面加以说明？
简答题 1-1.什么是智能仪器？智能仪器的主要特点是什么？ 答：内含微型计算机并带有GP-IB等通信接口的电子仪器成为智能仪器。 特点：（1）智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关开实施对仪器的控制从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连。（2）微处理器的运用极大的提高了仪器的性能。（3）智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便的实现量程自动转换、自动调零、触发电平自动调整、自动校准、自动诊断等功能，有力的改善了仪器的自动化测量水平。（4）智能仪器具有友好的人机对话能力。（5）智能仪器一般都配有GP-IB或RS-232等通信接口，是智能仪器具有可程控操作的能力 1-9.研制智能仪器大致需要经历哪些阶段？试对各阶段的工作内容做一简要的叙述。 答：1.确定设计任务：首先根据仪器最终要实现的设计目标，编写设计任务说明书，明确仪器应具备的功能和应达到的技术指标。2.拟制总体设计方案：设计者应首先一句设计的要求和一些约束条件，提出几种可能的方案。3.确定仪器工作总框图：当仪器总体方案和选用的微处理器的种类确定后，就应采用自上而下的方法，把仪器划分成若干个便于实现的功能模块，并分别绘制出相应的硬件和软件工作框图。4.硬件电路和软件的设计与调试：一旦仪器工作总框图确定后，硬件电路和软件的设计工作就可以齐头并进。5.整机联调：硬件、软件分别装配调试合格后，就要对硬件、软件进行联合调试。 1-10为什么目前智能仪器主机电路大多数采用单片机？选择单片机时应主要.考虑哪些因素？ 答：单片机性能增强、体现在指令指令执行速度有很大提升；单片机集成了大容量片上flash 存储器，并实现了ISP和IAP，单片机在低电压、低功耗、低价位、LPC方面有很大进步；单片机采用了数字模拟混合集成技术，将A/D、D/A、锁相环以及USB、CAN总线接口等都集成到单片机中，大大地减少片外附加器件的数目，进一步提高了系统可靠性能。 单片机的选择要从价格、字长、输入/输出的执行速度、编程的灵活性、寻址能力、中断功能、直接存储器访问（DMA）能力、配套的外围电路芯片是否丰富以及相应的并发系统是否具备等多方面进行综合考虑 2-1. A/D转换器与D/A转换器分别有哪些主要技术指标？分辨率和转换精度这两个技术指标有什么区别和联系。 答：A/D转换器技术指标：1.分辨率与量化误差；2.转换精度；3.转换速度；4.满刻度范围。D/A转换器技术指标：1.分辨；2.转换精度；3.转换时间；4尖峰误差。 分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标，转换精度反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值，用绝对误差或相对误差来表示。2-2.逐次比较式、并联比较式和积分式A/D转换器各有什么特点？ 答：逐次比较式A/D转换器转换时间与转换精度比较适中，适用与一般场合。 积分式A/D转换器的核心部件是积分器，速度较慢，但抗干扰性能力强，适用于在数字电压表类仪器中采用。并行比较式A/D转换器，转换速率可以达到很高，但抗干扰能力差，由于工艺限制，其分辨率一般不高于8位。适用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器 2-9数据采集系统主要由哪几部分组成，每部分主要功能是什么？ 答：数据采集系统把多路开关、模拟放大器、采样/保持器、A/D转换器、控制逻辑以及微处理器系统的接口电路等都集成在一块芯片中，构成数据采集集成电路
一：单选题 1. 人工智能的目的是让机器能够（D），以实现某些脑力劳动的机械化。 A. 具有完全的智能 B. 和人脑一样考虑问题 C. 完全代替人 D. 模拟、延伸和扩展人的智能 2. 下列关于人工智能的叙述不正确的有（C）。 A. 人工智能技术它与其他科学技术相结合极大地提高了应用技术的智能化水平。 B. 人工智能是科学技术发展的趋势。 C. 因为人工智能的系统研究是从上世纪五十年代才开始的，非常新，所以十分重要。 D. 人工智能有力地促进了社会的发展。 3. 自然语言理解是人工智能的重要应用领域，下面列举中的（C）不是它要实现的目标。 A. 理解别人讲的话。 B. 对自然语言表示的信息进行分析概括或编辑。 C. 欣赏音乐。 D. 机器翻译。 4. 下列不是知识表示法的是（A）。 A. 计算机表示法 B. 谓词表示法 C. 框架表示法 D. 产生式规则表示法 5. 关于“与/或”图表示知识的叙述，错误的有（D）。 A. 用“与/或”图表示知识方便使用程序设计语言表达，也便于计算机存储处理。 B. “与/或”图表示知识时一定同时有“与结点”和“或结点”。 C. “与/或”图能方便地表示陈述性知识和过程性知识。 D. 能用“与/或”图表示的知识不适宜用其他方法表示。 6. 一般来讲，下列语言属于人工智能语言的是（D）。 A. VJ B. C# C. Foxpro D. LISP 7. 专家系统是一个复杂的智能软件，它处理的对象是用符号表示的知识，处理的过程是（C）的过程。 A. 思考 B. 回溯 C. 推理 D. 递归 8. 确定性知识是指（A）知识。 A. 可以精确表示的 B. 正确的 C. 在大学中学到的知识 D. 能够解决问题的 9. 下列关于不精确推理过程的叙述错误的是（B）。 A. 不精确推理过程是从不确定的事实出发 B. 不精确推理过程最终能够推出确定的结论 C. 不精确推理过程是运用不确定的知识 D. 不精确推理过程最终推出不确定性的结论 10. 我国学者吴文俊院士在人工智能的（A）领域作出了贡献。 A. 机器证明 B. 模式识别 C. 人工神经网络 D. 智能代理 11. 1997年5月12日，轰动全球的人机大战中，“更深的蓝”战胜了国际象棋之子卡斯帕罗夫，这是（C）。 A. 人工思维 B. 机器思维 C. 人工智能 D. 机器智能 12. 能对发生故障的对象（系统或设备）进行处理，使其恢复正常工作的专家系统 是（A）。 A．修理专家系统 B．诊断专家系统 C．调试专家系统 D．规划专家系统 13. 下列（D）不属于艾莎克.阿莫西夫提出的“机器人三定律”内容？ A. 机器人不得伤害人，或任人受到伤害而无所作为 B. 机器人应服从人的一切命令，但命令与A相抵触时例外