智能仪表期末复习题.doc

一、简答题
1、串模干扰的来源有哪些？主要有哪些硬件防干扰措施？
主要来自于高压输电线、与信号线平行敷设的输电线以及大电流控制线所产生的空间电磁场。
措施：①利用双端不对地输入的运算放大器作为输入通道的前置放大器②用变压器或光电耦合器把各种模拟负载与数字信号源隔离开来③采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰
2、常用的数字滤波方式是什么？
（1）克服大脉冲干扰的数字滤波法 ㈠.限幅滤波法 ㈡.中值滤波法
（2）抑制小幅度高频噪声的平均滤波法 ㈠．算数平均 ㈡．滑动平均 ㈢．加权滑动平均 ㈣一阶滞后滤波法 （3）复合滤波法
程序判断，中位值滤波，算术平均滤波，递推平均滤波，加权递推平均滤波，一阶惯性滤波和复合滤波等。
3、简述智能仪器设计的基本原则？
1、从整体到局部（自顶向下）的设计原则2、经济性要求、3、可靠性要求4、操作和维护的要求 5、实时性要求
4、简述有哪几种现场总线？
基金会现场总线、总线不附属任何一个企业或国家、提供了H1和H2两种物理层标准、过程现场总线、、、
5、简述程序跑飞的原因及其处理方法？
原因：干扰信号已通过某种途径作用到了上，就不能按正常状态执行程序，从而引起混乱。统受到某种干扰后,程序计数器的值偏离了给定的唯一变化历程,导致程序运行偏离正常的运行路径。
处理办法：1）最简单的是使复位，让程序从头开始重新运行。2）采用指令冗余、软件陷阱以及“"技术。
6、逐次比较式，积分式的原理及各自优缺点？
逐次比较式：当启动信号作用后，时钟信号先通过逻辑控制电路是N位寄存器的最高位D(1)位1，以下各位为0，这个二进制代码经转换器转换成电压U0，送到比较器与输入的模拟电压比较。若.>，则保留这一位，；若<，则D(1)位置0. D(1)位比较完毕后，在对下一位即D(2)位进行比较，控制电路使寄存器D(2)为1，其以下各位仍为0，然后再与上一次D(1)结果一起经过转换后再次送到比较器与相比较。如此一位一位地比较下去，直至最后一位比较完毕为止，最后，发出信号表示转换结束。这样经过N次比较后，N位寄存器保留的状态就是转换后的数字量数据。
积分式：先用积分器把输入模拟电压转换成中间量，再把中间量转换成数字。
优缺点：逐次比较式转换器的转换时间与转换精度比较适中，转换时间一般在级，转换精度一般在0.1%左右，适用于一般场合。积分式转换器的核心部件是积分器，因此速度较慢，其转换时间一般在级或更长。但抗干扰性能强，转换精度可达0.01%，适用于在数字电压表类仪器中。
优缺点：逐次比较式转换器的转换时间与转换精度比较适中，转换时间一般在级，转换精度一般在0.1%左右，适用于一般场合。积分式转换器的核心部件是积分器，因此速度较慢，其转换时间一般在级或更长。但抗干扰性能强，转换精度可达0.01%，适用于在数字电压表类仪器中。
7、串行通信线路工作方式有哪些？
单工：当线上数据流动只有一个方向；半双工：当数据的流动为双向，且同以时刻能一个方向进行时；全双工：当同时具有两个方向的传输能力时。
8、常用的键盘类型有哪些？键盘接口的任务是什么？
按键码识别分：有编码式和非编码式。任务是确定是否有键按下，按了哪一个键，消除抖动问题以及同时按键的处理。
9、智能仪表的软件部分包括几部分？各部分的作用是什么？
包括:监控程序、中断处理程序以及实现各种算法的功能模块。
监控程序是仪表软件的中心环节，他接受和分析各种命令，管理和协调全部程序的执行。中断处理程序是人机联系部件或其它外围设备提出中断申请。并为主机响应后直接转去执行的程序，以便及时完成实时处理任务。功能模块是用来实现仪表的数据处理和控制功能，包括各种测量算法（例如数字滤波、标度变换、非线性校正等）和控制算法（算法、前馈控制、纯滞后控制、模糊控制等）。
10、简述智能仪表的设计思路和研制步骤？
设计思路：模块化设计和模块的连接。模块化设计是根据功能要求和技术经济指标自顶向下地按仪表功能层次吧硬件和软件分成若干块，分别进行设计和调试，然后把他们连接起来，进行总调。软件模块的连接一般是通过监控主程序调用和各种功能模块，或采用中断的方法实时的执行相应的服务模块来实现，并且按功能层次继续调用下一级模块。
研制步骤：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。 确定任务、拟定设计方案阶段包括1、确定设计任务和仪表功能2、完成总调设计。选择确定硬件类型和数量。硬件、软件研制及仪表结构设计阶段包括1、嵌入式系统的选择2、硬件电路设计、研制和调试 3、应用软件设计、程序编制和调试 4、仪表结构设计。
11、简述总线的特点及优越性?
特点：使用方便、速度快、连接灵活、独立供电、支持多媒体
优越性：将逐步取代当前上的串口和并口。
12、有几种传输模式？试简述各种传输方式的特性？
控制传输方式：双向的，用来处理主机的设备的数据传输，包括设备控制指令，设备状态查询及确认命令。
批处理方式：可以是单向也可以是双向的。用来传输要求正确无误的数据。
中断传输方式：是单向的，且仅输入到主机。该方式传送数据量很小，但这些数据需得到及时处理。
等时传输方式：可以是单向也可以是双向的，主要用于传输连续性、实时的数据，用于对数的正确性要求不高而对时间极为敏感的外部设备。
13、转换芯片的主要性能指标是什么？
性能指标：分辨率、转换时间、转换误差
转换芯片性能指标？ 性能指标：分辨率、精度和转换时间。
14、七段显示中静态显示与动态显示接口方式有什么不同？
点亮显示器的方法有静态显示和动态显示。静态显示就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管通过恒定电流。静态显示的特点：每一位都需要一个8位输出口控制。动态显示是轮流点亮各位显示器。特点是只需一个8 位段输出口和一个8位扫描输出口。

15、从干扰进入仪表的方式分为那几种？
串模干扰、共模干扰、数字电路干扰、电源和地线系统的干扰。
16、可靠性是智能仪器中一个重要的技术指标。请写出智能仪器中常用的提高硬件和软件可靠性的方法？
硬件：元器件选择、筛选、降额使用、可靠电路设计、冗余设计、环境设计、人为因素设计、仪器可靠性实验。采用冗余结构的方法，在设计时安排双重结构的硬件电路；合理选择元器件和采用极限情况下实验的方法
软件：认真进行规范设计、可靠的程序设计方法、程序验证技术、提高软件设计人员的素质、消除干扰、增加试运行时间。采用模块化设计方法；对软件进行全面测试。
17、智能仪表的软件主要包括是什么？
智能仪表的软件包括监控程序、中断处理程序以及实现各种算法的功能模块。
18、智能仪表的特点是什么？
1、操作自动化，2、具有自测功能，3、具有数据处理功能，4、具有良好的人机对话功能，5、具有程控操作能力。
(1)精度高智能变送器具有较高的精度。；2)功能强；　(3)测量范围宽；(4)通信功能强；5)完善的自诊断功能。
19、如何消除键抖动，常用哪几种方法？
可以使用硬件或软件方法。键数少时使用触发器或简单的滤波器；键数多时，采用软件延时的方法。
20、规范中的规定的4种数据传输方式是什么？
控制传输方式、批处理方式、中断传输方式、等时传输方式。
21、什么是光电耦合器？为什么说它有很强的抗干扰能力？
光电耦合器是把发电器件和光敏器件封装在一起，以光为媒介传输信号的器件，完全隔离了前后通道的电器联系，具有非常好的隔离效果。
原因:1、光电耦合器的输入阻抗很低，而干扰源的内阻一般都很大，这时能能馈送到光电耦合器输入端的噪声自然会很小。2、输入回路与输出回路之间的分布电容极小。3、光电耦合器的输入回路与输出回路之间是光耦合的，而且是在密封条件下耦合的，故不会受到外界光的干扰。
22、 智能仪表的软件部分包括几部分？各部分的作用是什么？
软件包括监控程序，中断处理程序以及实现各种算法的功能模块。
监控程序是仪表软件的中心环节，接受和分析各种命令、管理和协调全部程序的执行、中断处理程序是人机联系、部件或其它外围设备提出中断申请，并为主机响应后直接转去执行的程序，以便及时完成实时处理任务。功能模块是用来实现仪表的数据处理和控制功能，包括各种测量算法和控制算法。
23、简述控制算法的中的P、I、D的含义和作用？
答：P称为比例项，起比例控制作用。
I称为积分项，起积分控制作用。
D称为微分项，起微分控制作用。
24、简述转换有哪几种类型？
转换器大致上可分为比较型和积分型两种类型。

二、计算题
1、某智能压力控制系统中采用8位，测量范围为0～100N，在某一时刻仪表采样并经滤波和非线性校正后（即压力与数字量之间的关系已为线性）的数字量为E9H，问此时的实际压力是多少？（设测量压力0N对应的00H输出，测量压力100N对应的0输出）？（10分）
解：91.2N
2、画出智能仪表的典型结构，简述各组成部分的作用？

传感器：将一种能量转换成另一种能量形式，如将非电学量转变为电学量等
信号调理：对传感器传来的信号进行变换、放大、整行、补偿等处理。
数据通信：用来实现仪表与外界交换数据，进而实现网络化互联网需求
信号处理：对传来的信号进行加工处理，计算分析等一系列工作
人机接口：沟通操作者与仪表之间的联系
控制输出：（自己诌）
3、 画出两个0832与51单片机的接口电路，并编写一个程序使两路同时改变输出？ 0
2

3

4、 画出14433与51单片机的接口电路，编写程序采集模拟量信号，把它放到2021H的内存单元中。
1 2 .6，5
1： 07H A
1 2： .3，3 R0
........ 04H 0，A
1 4 6： 1
.4， 3： 04H .7，6
06H 4： A，P1 0
05H .5，4
.0， R0，#20H 10H
.2，1 0
07H 5： 1

5、 编写程序，要求T0产生1的定时，并使P1.0输出周期为2的方波。T0工作方式1，12。
解：T0初始值：（2^16）*121000μs
64536=018H
: 01H
018H
0，#0
0
: 0

: 018H
00
P1.0

6、 画出一种有效（即微处理器的引脚为高电平有效）的开机复位和人工复位的接法，并简要说明其工作原理。

手动按钮复位:当人为按下按钮时，则的+5V电平就会直接加到端。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。
上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电  容加给端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着对电容的充电过程而逐渐回落，即端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，端的高电平信号必须维持足够长的时间。
7、要求将606的数据块从单片机串行口输出，设计单片机串行口工作于方式二，8作奇偶效验位，编写程序实现？
80H  ;设定串口工作方式2
80H  ;波特率为32
R060H ;设定数据传送的起始地址.
R710H ;设定数据传送的个数16
: 0   ;取数.
.0 ;取来奇偶校验位.
8   ;送到发送的位置.
  ;串口发送.
: ;等待发送完成.

: R0      ;转向下一个数据.
   R7, ;循环16遍.
          ;返回主程序.
8、编写程序，用计数器T1的方式2计数，要求每计满100次，将P1.1取反。

解：计算计数T1初值：2^8-100=156=9； 11=9 60H
程序设计： 60H
19
19
1
: 1

: P1.1