北京交通大學考試試題（A）課程名稱：智能儀器儀表原理2008-2009學年第2學期出題教師：余祖俊、朱力強學生姓名：班級：學號：題號一二三總分得分閱卷人一、簡答題（10分）簡述智能儀器儀表型式試驗和電磁兼容試驗主要內容。（5分）簡述智能儀器儀表常用的總線接口和通訊接口方式。（5分）二、智能儀器儀表設計題（50分）為鐵路現(xiàn)場SS8型電力機車設計隨車狀態(tài)診斷記錄儀。診斷記錄儀需要采集機車的一些狀態(tài)參數(shù)，包括：一路交流0~25KV電壓信號、一路交流0~1000A電流信號、一路直流110V開關信號，一路壓力傳感器輸出信號（0－600kPa），一路溫度傳感器輸出信號（4－20mA），以及一個OC門開路輸出的光電開關輸出。便攜式診斷記錄儀采用機車110V直流供電，要求采集精度不低于1％。要求該設備能夠連續(xù)采集記錄50設計該智能儀器的總體結構，包括供電系統(tǒng)設計，微處理器的選擇，系統(tǒng)復位電路設計等，并簡單描述工作原理（10分）為上述每種信號設計前向采集通道電路（20分）簡述常用的數(shù)據(jù)記錄方法并設計能滿足要求的數(shù)據(jù)存儲與轉儲方法。（20分）三、分布式智能儀器設計（40分）為某高校新建的化學實驗樓設計智能火災安全報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)在每個實驗室設置一個智能監(jiān)控節(jié)點，采用明火與煙度傳感器檢測火災，采集有害氣體濃度保證實驗中無有害氣體外泄。在發(fā)現(xiàn)火災后，自動切斷該實驗室內所有設備電源，鳴響樓道內的火警鈴（220V供電），自動打開實驗室通知中央控制節(jié)點火災的位置。發(fā)現(xiàn)有害氣體泄漏后，自動強行通風，同時鳴響樓道內的火警燈。中央控制節(jié)點除可以顯示火災或氣體泄漏位置外，還可以檢測各實驗室節(jié)點的工作狀態(tài)。請設計該系統(tǒng)的總體結構（10分）請設計每個實驗室節(jié)點的控制電路。（15分）請設計中央節(jié)點檢測教室節(jié)點是否工作正常的方案，包括涉及到的通信硬件電路和通訊協(xié)議。（15分）《智能儀器儀表原理》2009年本科期末考試(A)參考答案(要點)一、簡述型式試驗和電磁兼容性試驗主要包括：外觀檢查、絕緣性能、電壓波動、低溫、高溫、濕熱、振動、浪涌、脈沖群、靜電放電、射頻電磁場、電源端騷擾、傳導、電磁輻射等。分為并行接口方式和串行接口方式。并行接口：PCI接口和ISA；串行接口：OneWire、I2C、SPI、RS232、RS485、現(xiàn)場總線（CAN總線、LonWorks總線）、USB總線、IEEE-488總線、以太網、Camerlink等。二、1、該儀器選用51或96單片機作為微處理器，選用MAX691進行復位與內存數(shù)據(jù)保護，選用110V/5V電源模塊進行系統(tǒng)供電，單片機外接A/D變換器進行模擬信息采集，利用單片機自帶的I/O口進行數(shù)字量的采集。2、答案不唯一（每通道4分）(1)0～25KV的電壓：LEM模塊，串行1帶8路的A/D接口（控制信號和電源隔離），或多路切換后進模擬量隔離放大器。(2)0～1000A的電流：分流器或LEM模塊，同(3)0～600Kpa的壓力：兩線制的半導體式壓力傳感器，同a。(4)-20℃～200(5)OC門開路輸出的光電開關型傳感器：上拉后經光藕隔離進單片機的IO口。3、答案不唯一（每通道4分）常用的數(shù)據(jù)記錄方法包括非分區(qū)非壓縮算法、分區(qū)非壓縮算法、分區(qū)壓縮算法和定長壓縮算法四種。本系統(tǒng)選用非分區(qū)非壓縮算法對數(shù)據(jù)進行記錄。數(shù)據(jù)轉儲方法包括串行口、轉儲盒、IC卡、無線智能卡和無線方式，本系統(tǒng)選用IC卡轉儲方式。（各1分）。三、答案不唯一1、每個節(jié)點采用基于51單片機的嵌入式系統(tǒng)，整個系統(tǒng)采用485總線或無線Zigbee通信模塊將各節(jié)點聯(lián)接在一起。2、輸出控制采用4