长师智能仪器期末复习题及答案.doc

智能仪器：含有微计算机或微处理器的测量仪器，拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定的智能作用的仪器。发展趋势：微型化、多功能化、人工智能化、网络化分类：微机内嵌式、微机扩展式组成：微处理器、存储器、输入通道、输出通道、人机接口电路、通信接口电路特点：操作自动化、自测功能、数据分析和处理功能、友好的人机对话功能、可程控操作能力虚拟仪器：以通用计算机为基础，加上特定的硬件接口设备和为实现特定功能而编制的软件而形成的一种新型仪器。输入通道：传感器、信号调理电路、S/H（低频时不用）、A/D转换电路程控放大器：为了适应不同的工作条件，在整个测量范围内获得合适的分辨率，提高测量精度仪用放大器：放大传感器输出的微弱电压或电流信号隔离放大器：保护电子仪器设备和人身安全，提高共模抑制比，获得较精确的测量结果。A/D转换器：把模拟信号转换为数字信号A/D类别：并联比较型、逐次逼近型、双积分式、-调制型A/D技术指标：转换精度（分辨率、转换误差）、转换速度、满量程输入范围采样保持器：对模拟信号周期性的抽取样值，使模拟信号变成时间上离散的脉冲串，并对脉冲进行一定时间的保持。输出通道：微型计算机、寄存器、D/A转换器、放大变换电路、执行机构方波： MOV DPTR,#7FFFHLP: MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A LCALL DELAY MOV A,#00H MOVX DPTR,A LCALL DELAY SJMP LPDELAY: MOV R7,#200 DJNZ R7,DELAY RET END 三角波： ORG 0000HAJMP STARTORG 0050HSTART:MOV DPTR,#77HMOV A,#00HUP: MOVX DPTR,A INC ACJNZ A,#0FFH UPDOWN: MOVX,DPTR,ADEC ACJNZ A,00H DOWNEND梯形波MOV DPTR , #7FFFH MOV A , #00H； LOOP: MOVX DPTR , A ADD A , #N ACALL DELAY SJMP LOOP；停止锯齿波：MOV DPTR,#7FFFH ， MOV A,#00HLOOP: MOVX DPTR AINC A MOV R0,#DATA;改变DATA的值，可改变延时时间DJNZ R0,$ SJMP LOOP键盘接口：识键、译键、键值分析键盘：独立式键盘、非编码矩阵键盘、编码矩阵键盘按键去抖动：硬件消抖（RS触发器）、软件（延时去抖动）：检测到按键按下或松开时，延时再判断按键状态，确认是否有键按下。线反转法：行设为输出，且输出低电平;列设为输入，读入列线状态。、列设为输出，且输出低电平;行设为输入。读入行线状态。 、根据两次读数，合成一个代码，即特征码（特征码中隐含着按键的位置），建立键码与特征码关系。非数值处理：查表（顺序、对半、计算）、排序（冒泡排序法、希尔排序法）希尔排序法：先取一个正整数d1（d1n，n为数据个数），把全部记录分成d1个组，所有相距为dl的数据看成是一组，然后在各组内分别进行插入排序，也就是在每组中将一个待排序的数据按其大小插到这组已经排序的序列中的适当位置，直到这组数据全部插入完毕为止； 接着取d2（d2d1 ） ，重复上述分组和排序操作； 直到di=1 (i1)，即所有记录成为一个组为止。数字滤波：特点：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。 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。可以对频率很低的信号(如001Hz以下)进行滤波，这是模拟滤波器做不到的。 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。方法：限幅滤波（用于变化比较缓慢的参数，如温度、物位等测量系统）、中值滤波（适用于脉冲干扰、变化慢的信号）、算数平均滤波（适用于对压力、流量等周期脉动的采样值进行平滑加工，但对脉冲性干扰的平滑作用不理想，不宜用于脉冲性干扰较严重的场合。）、递推滤波平均值滤波（递推平均滤波法对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，灵敏度低;对偶然出现的脉冲干扰的抑制作用差，不易消除由于脉冲干扰引起的采样值偏差）、加权平均值滤波、低通数字滤波、高通数字滤波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。 随机误差：由窜入仪器的随机干扰所引起。它是指在相同条件下多次测量同一物理量时，其大小和符号作无规则的变化，且无法进行预测，但在多次重复测量时，其总体服从统计规律的误差。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。校正方法：利用误差模型校正系统误差、利用离散数据建立模型校正系统误差、利用标准数据校正系统误差。粗大误差判断准则：拉依达准则（|Xi-X|3）、格拉布斯准则（|Xi-X|g（n，a） ）自测的原因目的：测量结果应满足所要求的测量精度和可靠性。自检的原因目的：随着技术和工艺的发展，组成智能仪器系统的每一个器件都具有高度的可靠性和稳定性，但由于运作环境的多样性，要做到长期运行不发生任何故障几乎是不可能的，即使是集中了最先进技术的仪器设备也不可能做到万无一失。自检方式：开机自检、周期性自检和键控自检自检内容：RAM的自检、ROM自检、键盘与显示器自检、输入输出通道自检、总线自检干扰分类：按干扰产生的原因分类（放电干扰、高频振荡干扰、浪涌干扰）、 按传导模式分为类（串模干扰（常模干扰）和共模干扰。）、按干扰波形及性质分类（持续正弦波、偶发脉冲电压波形、脉冲列）抗干扰技术：隔离技术、滤波技术、屏蔽技术与双绞线传输、接地技术接地技术：良好的接地可以在很大程度上抑制系统内部噪声耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。反之，若接地处理的不好，反而会导致噪声耦合，形成严重干扰。因此，在抗干扰设计中，对接地方式应予以认真考虑。地大地、工作基准地分类：屏蔽接地、单点接地与多点接地、浮空软件抗干扰特点：由于软件设计灵活，节省硬件资源，精确度高I2C：通过串行数据线SDA和串行时钟线SCL两根线将具有I2C总线接口的器件连接到总线上，使信息在I2C器件之间传递，标准模式下100kbps，快速400kbps，高速3.4Mbps，总线长度达25英尺，支持40个器件。术语：通用数据总线GPIB：1、可通过一条总线将多台仪器互联，组成自动测试系统。系统中可以连接的仪器不超过15台，互连总线的长度不超过20米。2、数据传送采用位并行、字节串行的双向异步传输方式，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，即低电平（0.8V）为逻辑“1”，高电平（2.0V）为逻辑“0”。 4、采用单字节地址时可有31个讲地址和31个听地址；采用双字节地址时可有961个讲地址和961个听地址。串行通信：通信双方的数据沿一根或两根线实现二进制序列的传输。单工方式、半双工方式和全双工方式。现场总线：是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线，它是一种工业数据总线，是自动化领域中低层数据通信网络。特点：节省硬件数量与投资 、节省安装费用 、节省维护开销 、提供系统的准确性与可靠性 蓝牙技术：蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。特点：（1）使用2.4GHz的工业科学医疗（ISM）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。ZigBee技术：ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。特点：1低功耗2可靠3时延短4网络容量大5安全电力载波通信：电力线载波（Power Line Carrier - PLC）通信是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。I2C：通过串行数据线SDA和串行时钟线SCL两根线将多个具有I2C总线接口的器件连到总线上，使信息在I2C器件之间传递，标准模式下100kbps，快速400kbps，高速3.4Mbps，总线长度达25英尺支持40个组件。RS-232C：该标准定义了数据终端设备和数据通信设备之间的接口特性，提供了一个利用公用电话网络作为传输媒介，通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定，是一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准，采用三线方式：T D 、R D 、GND全双工通信，优点反：1.接口信号电平值较高，易损坏接口电路芯片且与TTL电平不兼容，需使用电平转换电路，2.有共模干扰，传速低，RS-422:最远传输距离1200m，最大传输速率10Mbps，在距离200m内，传速可达200Kbps以上，平衡差分传输方式，全双工，RS-485:与RS422改进处为一个发送器可驱动32个接收器，可采用二线或四线工作方式，两线采用半双工，rs232 422 485区别 RS232是全双工的，RS485是半双工的，RS422是全双工的。 RS485与RS232仅仅是通讯的物理协议（即接口标准）有区别，RS485是差分传输方式，RS232是单端传输方式，但通讯程序没有太多的差别。PC机上已经配备有RS232，直接使用就行了，若使用RS485通讯，只要在RS232端口上配接一个RS232转RS485的转换头就可以了，不需要修改程序。智能仪器设计要求：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 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（1）根据仪器总体方案，确定仪器的核心部件、设计和调试仪器）