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智能仪器复习2013

Ch1-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、智能仪器的发展趋势。

微型化多功能化人工智能化网络化

2、智能仪器的分类。微机内嵌式智能仪器的基本组成和各部分的功能.

微机内嵌式和微机拓展式

微处理器核心

存储器存储程序，数据

输入通道完成信号的滤波，放大，模数转换

输出通道将处理后的数字信号转换为模拟信号

人机接口

通信接口

3、微处理器特点，重点掌握MSP430单片机的特点？其它熟悉2种，简单描述。

1.16位混合型信号处理器

2.运行速度快

3.超低功耗

4.丰富片内资源

5高效方便开发环境

Ch 2-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、模拟输入通道的结构有哪些，各有什么特点？

单通道常用于频率较高的A/D转换

多通道可同时进行转换，用于模拟品率很高且各路中必须同步采样的高转换速率系统

2、仪用放大器的特点。

放大器分为程控放大器，仪用放大器，隔离放大器

共模抑制比高，输入阻抗高，误差小，稳定性好

3、AD转换器与微处理器相联时需要考虑哪些因素？

1.数据输出线的连接，数据线的输出方式主要分为并行和窜行两种

2.A/D转换器启动信号连接

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

4、什么是变增益放大器？给出其主要结构或原理。

用仪器内置的程序控制增益的放大器

P14

5、模拟多路开关的性能指标。

1.通道数量

2.泄漏电流

3.导通电阻，即开关闭合适的电阻

4.开关速度，即开关接通或闭合的速度

6、AD转换器的性能指标。AD转换器的位数选择,如测量温度为0-500度，分辨率为0.2度，选几位

的ADC。

转换精度，速度和满量程输入范围

7、AD转换器的控制方式有哪些？串行AD转换器接口方法(几种串口，串口引脚)。AD7705 与微处理

器连接。

程序查询方式，延时等待方式，中断方式

Ch 3-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、D\A转换器的类型，输出电压计算。

倒T型电阻网路D/A转换器v=-iR=-RI(d3/2+d2/4+d1/8+d0/16) 速度快

权电流型……同上一样

权电流型由于恒流源内电阻极大，不受各支路开关导通电阻和电压影响，因此转换精度高

2、常用的小功率驱动器件有哪些？

发光二极管，LED显示器，小功率继电器

Ch 4-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、液晶显示器有哪些类型

段码式点阵式（字符，圆形）

2、如何消除键盘抖动

RS触发器（互锁功能）软件延迟

3、触摸屏类型，说明电阻触摸屏，电容触摸屏的主要工作原理。

电容型电阻型红外线

P125

Ch 5-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、数字滤波有哪些方法？限幅滤波法的主要原理。

程序判断滤波法，中值滤波法，平均滤波法，一阶观性滤波，高通数字滤波，复合滤波

限幅滤波的基本算法是把两次相邻采样的差值（绝对值表示）和两次采样允许的最大差值Δy比

较，如大于Δy，取上次采样值；反则取本次采样值。

限速滤波

取三次采样值

若∣Y(2)-Y(1)∣≤Δy,取Y(2);

若∣Y(2)-Y(1)∣>Δy ,保留Y(2)，继续采样Y(3)

若∣Y(3)-Y(2)∣≤Δy,取Y(3);

若∣Y(3)-Y(2)∣>Δy ,取[Y(3)+Y(2)]/2 2、如何消除系统误差。

模型校正（代数插值法，最小二乘法），标准数据校正，传感器的非线性校正，温度误差的校正

3、对测量数据中的粗大误差，处理步骤什么？

1.求测量数据的算术平均值

2.个测量值的残差

3.标准偏差

4.利用拉依达准则和格拉布斯准则判断粗大误差

5.若存在粗大误差，舍弃。重复上述步骤，舍去所有粗大误差

4、线性插值和抛物线插值，公式，会计算，已知二点坐标求直线方程，已知3点坐标求抛物线方程。

5、标度变换，公式，会计算，会16进制数转换成10进制数，如FCAH。如例5.4

Ch 6-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、仪器的自动校准有哪些？如何实现。

内部自动校准：输入偏置电流，零点漂移，增益 P167

外部自动校准

2、如何进行增益的自动校准，给出图示说明。

Ch 7-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、干扰的来源与特点是什么？

空间电磁场，传输通道，配电系统特点是来自测试系统外部

2、电子测量仪器中的接地类型有哪些？

1.安全接地设备金属外壳接地

2.工作接地信号回路接基准导体或基准电位点

3.屏蔽接地电缆，变压器等屏蔽层接地

3、影响仪器可靠性的因素有哪些？

系统内外部各种电气干扰，以及系统结构设计，元器件选择，安装，制造工艺和外部环境条件

Ch 8-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、说明RS-232C的特点。

1.采用不平衡传输方式和负逻辑电平，噪声容限是2V，共模抑制比低。工作时，需保证电平的

绝对值在3—15V

2.传输距离大约为15m，传输最高速率为20kbps

3.接口信号电平值较高，容易烧毁电路芯片

2、说明串行接口标准RS-485的特点，RS422,RS485总线芯片与单片机的连接电路。

1.采用平衡差分方式，最大传输距离大约为1200m，传输最高速率为10Mbps

2.最多可有32个接收器，可采用二线或四线工作方式：

采用四线时，与RS422相同，可实现点对多的传输

采用二线时，发送和接收共用一根线路，实现多点总线结构。但同一时刻，只能有一台机器传送或接收信息。

3、说明I2C总线的特点、知道哪些是芯片的I2C总线引脚。

1.二线制总线，通过SDA和SCL两线在连接到总线上的器件间传送信息，根据地址判别各器件

2.无中心主机的多主机总线，可在主机和分机之间双向传输数据，各主机可任意同时发送而不

破坏总线上的数据

3.同步通信总线，同步时钟允许器件通过总线以不同波特率通信，同时还可以做开始和结束窜

行口的应答信号

4.系统中所有外围器件和模块采用器件地址及引脚地址的编址方式

5.器件间总线简单，结构紧凑，总线上增加器件不影响系统的正常工作方式，系统的可修改性

和可拓展性良好。

4、USB总线特点，结构如几根线，各自作用等。

1.使用方便

2.速度快

3.连接灵活

4.供电方式灵活

5.支持的最大电缆长度为5m

6.成本低，易于拓展

7.容错性能好

8.支持多种传输类型

Ch9--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、说明数据采集系统的一般组成，并对各部分给以简要说明。什么是信号调理。

信号---前置放大器---滤波电路---主放大器---采样保持---A/D转换------单片机或微机

前置放大器、滤波电路、主放大器及相关电路称为信号调理电路

2、热电偶测温电路。

P268

智能仪器期末试题及答案

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）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。

智能仪器复习题

智能仪器复习题 1、什么是智能仪器？智能仪器的主要特点是什么？ 1）智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，实际上是一个专用计算机系统，它由硬件和软件两大部分组成；2）仪器的功能强、仪器的性能优越、操作自动化、具有友好的人-机对话能力、具有可程控操作能力。 2、解释系统误差和随机误差并说明系统误差与随机误差的根本区别。 1）系统误差是由于系统自身的非理想性引起的误差。随机误差是由窜入仪器的随机干扰引起的，它是指在相同条件下测量同一量时，其大小和符号作无规则的变化而无法预测，但在多次测量中符合统计规律的误差。2） 3、什么是虚拟仪器？简述其结构及特点。 1）虚拟仪器是仪器技术和计算机技术深层次结合的产物，是在以计算机为核心的硬件平台上，由用户定义功能，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的计算机仪器系统。2）虚拟仪器由仪器硬件平台和软件两大部分组成3）使用计算机的显示屏和鼠标/键盘代替传统仪器的面板；仪器的功能是用户根据实际要求由软件实现；研制周期较传统仪器大为缩短；虚拟仪器的资源共享性。 4、在智能仪器系统中，选择单片机主要应考虑哪些因素？功耗、ROM和RAM的大小、中断能力、处理器的位数、定时/计数器的个数、I\O管脚数、I\O口电流/电压大小、时钟频率 5、简述智能仪器中软件的可靠性设计方法常用的软件设计方法有“自顶向下设计方法”、模块化设计法、结构化设计法。“自顶向下”设计，概括地说，就是从整体到局部再到细节，即把整体任务分成一个个子任务，子任务再分成子子任务，这样一层层的分下去，直到最底层的每一个任务都能单独处理为止。模块化设计法是把一个大的程序划分成若干个程序模块分别进行和调试，由主模块控制各子模块完成测量任务。结构化程序设计法是20世纪70年代起逐渐被采用的一种新型程序设计方法，综合了“自顶向下”设计法、模块法设计法的优点，并采用了三种基本的程序结构编程。 6、智能仪器的软件主要包括那些部分？智能仪器的软件通常由监控程序、中断程序、测量控制程序、数据处理程序和通信程序等组成。 7、与硬件滤波器相比，采用软件滤波器有何优点？软件滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便与集成等优点。可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的 8、叙述提高智能仪器软件可靠性的方法。 1）可靠的程序设计方法：包括递归程序设计和结构化程序设计法等技术。2）程序验证技术：包括程序正确性证明、程序的自动证明和程序检测技术。3）提高软件设计人员的素质4）消除干扰：有平滑滤波、脉冲宽度识别、设置软件陷阱等方法。5）增加试运行时间。 9、智能仪器的设计原则是什么？从整体到局部的设计原则；软件、硬件协调原则；开放式与组合化设计原则 10、常用的数字滤波算法有哪些？说明各种滤波算法的特点和使用场合。 1）消除脉冲干扰的数字滤波法；为了消除由于仪器外部环境因素的突然变化或仪器仪器内部不稳定引起的尖脉冲干扰2）抑制小幅度高频噪声的平均滤波法；在多数情况下被认为是白噪声，具有数学期望为零及各态偏历性的特点3）复合滤波法；先用中值滤波算法滤除采样值中的脉冲干扰，然后把剩余的各个采样值进行算术平均4）模拟滤波器数字化滤波法；一种以数字形式通过算法，实现RC 滤法的方法，消除干扰；在滤波常数要求大的场合更为实用5）自相关滤波法；在强噪声中检测微弱信号；测试领域 11、某8位DAC，其输出电压为0～5V，当CPU输出10H、68H时，此DAC输出

智能检测系统复习课程

智能检测系统

1.智能检测装置：主要形式：智能传感器、智能仪器、虚拟仪器和智能检测系统； 2.非电量检测：温度检测（热电式传感器，光纤温度传感器，红外测温仪，微波测温仪）压力检测（应变式压力计，压电式压力计，电容式压力计，霍尔式压力计）流量检测（电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器）物位检测（电容式液位传感器，超声波物位传感器，微波界位计）成分检测（红外线气体分析仪，半导体式气敏传感器） 3.流量检测：流量的定义为单位时间内流过管道某一截面的体积或质量，因此，流量分为体积流量和质量流量；分为：电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器；流量检测包括：○1.电磁流量计：电磁流量计是以电磁感应原理为基础的。它能检测具有一定电导率的酸碱盐溶液，腐蚀性液体以及含有固体颗粒（泥浆，矿浆）的液体流量。○2.超声波流量传感器:超声波流量传感器是利用超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的传播速度不同的特点，从而求得流体的流速和流量。○3.光纤漩涡流量传感器:光纤漩涡流量传感器是将一根多模光纤垂直的装入管道，当液体或气体流与其垂直的光纤时，光纤受到流体涡流的作用而振动，振动的频率域流速有关，测出该频率就可确定液体的流速。 4.智能仪器：就是一种以微处理器为核心单元，兼有检测、判断和信息处理功能的智能化测量仪器；按实现方式划分，智能仪器有非集成智能仪器和集成智能仪器两种形式；构成：（1）.硬件：传感器、主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、标准通信接口；（2）.软件：监控程序、接口管理程序、数据处理程序；功能：具有逻辑判断、决策和统计处理功能；具有自诊断、自

智能仪器原理及应用期末复习要点

第一章绪论 1、内含微型计算机并带有GP-IB等通信接口的电子仪器称为智能仪器。智能仪器实际上一个专用的微型计算机系统，它由硬件和软件组成。 2、硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入\输出通道、人-机接口电路、通信接口电路。 3、主机电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理，它通常由微处理器（MPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）以及输入\输出接口电路等组成。 4、模拟量输入/输出通道常用来输入/输出模拟信号，主要由A/D转换器、D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成。 5、人-机接口电路的作用是沟通操作者和仪器之间的联系，主要由仪器面板中的键盘和显示器组成。 6、通信接口电路常用于实现仪器与计算机的联系，以便使仪器可以接受计算机的程控命令。 7、软件部分主要分为监控程序和接口管理程序程序两部分。 8、监控程序是面向仪器面板键盘和显示器的管理程序：通过键盘输入命令和数据，以对仪器的功能、操作方式与工作参数进行设置；根据仪器设置的功能和工作方式，控制I/O接口电路进行数据采集、存储；按照仪器设置参数，对采集的数据进行相关处理，以数字、字符、图形等形式显示测量结果、数据处理的结果及仪器的状态信息。 9、接口管理程序是面向通信接口的管理程序：接受并分析来自通信接口总线的远控命令；进行有关的数据采集与数据处理；通过通信接口送出仪器的测量结果、数据处理的结果及仪器的现行工作状态信息。 10、智能仪器的特点：a、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来实施对仪器的控制，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； b、微处理器的运用极大地提高了仪器的性能； c、智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便地实现量程自动转换、自动调零、自动校准、自诊断等功能，有力改善了仪器的自动化测量水平； d、智能仪器具有友好的人-机对话的能力； e、智能仪器一般配有GB-IB或RS-232等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。 11、VIX总线系统一般由计算机、VIX仪器模块和VXI总线机箱构成。 12、虚拟仪器是通用计算机上添加几种带共性的基本仪器硬件模块，通过软件组合成各种功能的仪器或系统仪器设计思想。 13、微处理器的选择：数据处理能力；内部资源I/o口数量；使用环境的特殊要求；价格、订货、周边元件的选择；开发成本、维护成本。第二章智能仪器的模拟量输入/输出通道 1、把A\D转换器及其接口称为模拟量输入通道，把D\A转换器及相应的接口称为模拟量输出通道。 2、A\D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但一般情况下，模拟量指电压而言。 3、A\D转换器的评价指标 a、分辨率与量化误差分辨率是衡量A\D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标。其分辨率取决于A\D转换器的位数。量化误差是由于A\D转换器有限字长数字量对输入模拟量进行离散取样而引起的误差，提高分辨率可以减小量化误差。 b、转换精度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

智能仪器复习题及部分答案

读书破万卷下笔如有神《智能仪器》复习参考题题1.）点单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（2. ）点接地。多接地，低频电路应选择（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）式键盘，若系统3. ）键盘结构。需要4个按键，应采用（独立式）数码管或液晶显示器，）其中（智能仪器的显示器件常用4.（LED 更适合用于电池供电的便携式智能仪器。采滤波器、（（信号转换放大电路）5.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、、 A/D转换器等几个主要部分所组成。样保持器）和（传输耦合通道）和对干扰敏、)6.对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即(干扰源感的接收电路。（传导耦合）耦合、公共阻抗耦合、静电干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：7. 耦合和（电磁）耦合。）～”标准串行接口总线的电气特性规定，8.RS-232C驱动器的输出电平逻辑“0为（+5V+15V V, 逻辑“1”为（。V～-15V）-5V（准系统误差越小，表明测量的度越高；表明测量的9.智能仪器的随机误差越小，（精确）确）度越高。（周期性）自检和键控自检三种方式。智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、10. 转换器的技术特点是：转换速度（慢）A/D，抗干扰能力（强）。双积分型11.

（校正、312.智能仪器修正系统误差最常用的方法有种：即利用（误差模型修正系统误差）数据表修正系统误差）或通过曲线拟合来修正系统误差。（隔离变压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、13. 下笔如有神读书破万卷器）、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算术平均）滤波法，当系统要求测14. 量速度较高时，可采用（递推平均）滤波法。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）15. 仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。、总线和接（键盘）智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、、通道）（显示器，I/O16. 插件等的检查。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17. 时钟精度的要求，但传输效率（较低）。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18. 器。 19.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。自动切换到不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，20. 同量程的（传感器）上，另一种是自动改变电路的（增益）达到量程切换的目的。（接口管理）程序和实现各种算法的功能模块等21.智能仪器的软件通常由（监控）程序、部分组成。自动（量程）几乎都含有自动转换、（零点）调整等功能。智能仪器的主要特征之一是，22.位和停止(奇偶校验)（数据）位、23.异步串行通信方式中，传送一帧字符信息由起始位、位

智能仪器设计基础考试重点题目

1、智能仪器的发展趋势（1）微型化（2）多功能化（3）人工智能化（4）网络化 2、智能仪器的分类、组成和特点（1）从发展应用的角度看，智能仪器系统分为微机内嵌和微机扩展两大类。（2）智能仪器由硬件和软件两大部分组成。硬件包括微处理器、存储器、输入通道、输出通道、人机接口电路、通信接口电路。（3）智能仪器的特点○1操作自动化○2具有自测功能○3具有数据分析和处理功能○4具有友好的人机对话功能○5具有可程控操作能力 2.1常见的A/D转换器有哪几种类型？其特点是什么？答：类型（1）并联比较型A/D转换器（2）逐次逼近型A/D转换器（3）双积分型A/D转换器（4）￡-△调制型A/D转换器特点：○1转换速度快，随着转换位数的增加，所需的硬件个数多○2精度、速度、和价格均适中，抗干扰能力差○3精度高、抗干扰性好价格低廉，转换速度较慢○4具有积分式与逐次式的双重优点，以很低的采样分辨率和很高的采样频率将模拟信号数字化 2.4模拟量输出通道有哪几种基本机构？试说明其特点和使用场合。答：（1）单通道结构：只有一路信号输入，常用于频率较高的模拟信号的A/D 转换。（2）多通道结构：○1多通道并行结构：常用于模拟信号频率很高且各路必须同步采样的高转换速率系统，速度快、成本高、体积功耗大○2多通道共享结构：适合对转换要求不高的系统。通道速度慢，元件开销少 2.7 在设计智能仪器时，选择模拟多路开关要考虑的主要因素是什么？答：（1）通道数量（2）泄漏电流（3）导通电阻（4）开关速度 4.1为什么要消除键盘抖动？消除键盘抖动的方法？实现的原理是什么？答：因为抖动可能导致计算机将一次按键操作误判多次操作。方法一：硬件去抖动，利用RS触发器的互锁功能去抖动，可以得到理想的按键输出波形。方法二:软件延时去抖动，通过CPU首次检测到按键按下或松开信息时，延时一段时间，从而躲过抖动期，等待按键稳定后，CPU再次检测，确定按键的状态。 4.4试说明非编码键盘扫描的原理。答：扫描法（1）判断键盘上有无键闭合（2）消除键抖动影响，软件延时10~20ms，去抖动（3）若有键闭合，则确定闭合键的键值（4）为了保证键每闭合一次，CPU仅做一次处理。线反转法：（1）P1.7-P1.4作为输出线，P1.3-P1.0作为输入线，并使P1口输出0FH。（2）P1.7-P1.4作为输入线，P1.3-P1.0作为输出线 4.10触摸屏的种类主要有哪些？各有什么特点？答：（1）电阻式触摸屏，经济型好，供电要求简单，非常容易产业化而且适用的领域多种多样。（2）红外线触摸屏，价格便宜、安装容易，能较好地感应轻微触摸与快速触摸（3）电容式触摸屏，透光率和清晰度高，不但能保护导体和感应器，还能防止环境因素给触摸屏造成的影响。（4）表面声波触摸屏，对原显示器的清晰度影响小，经久耐用。 4.11简述LED显示器动态显示方式的原理及优点？答：LED驱动用8位的I/O端口驱动，LED共阳极或共阴极由相应的I/O端口控制，轮流选通，由于人的视觉暂留现象和发光二极管的余晖效应，人眼仍感觉所有的器件都在同时显示，获得稳定的视觉效果。优点是占用I/O端口少。4.12简述红外线触摸屏的工作原理及特点。

《智能仪器》(第二版程德福林君)课后习题参考答案

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。 1-3 仪器仪表的重要性体现在哪些方面？P3-5

《智能仪器》复习题及答案

《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）。

智能仪器期末试题及答案

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.

智能仪器设计总复习

1、什么是智能仪器？它有什么特点？以微处理器为核心,将计算机技术与测量仪器相结合的仪器.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。测量范围宽、精度高、稳定性好。智能仪器一般均配有GP-IB（或RS-232C、RS-485）等通信接口，可跟另外的智能仪器组成智能仪器系统。 2、按智能仪器的结构可将智能仪器分为哪两类？微机内嵌（内藏）式微机扩展式 3、什么叫做微机内嵌式智能仪器？什么叫做微机扩展式智能仪器？将微机作为核心部件嵌入到智能仪器中，仪器包含一个或多个微机，属于嵌入式系统。利用微机强大的功能完成信号调理、A/D转换、数字处理、数据存储、显示、打印、通信等各项任务。将原智能仪器中测量部分配以相应的接口电路制成各种仪器卡，插入到PC机的总线插槽或扩展槽内，而原有智能仪器所需的键盘、显示器以及存储卡等均能借助于PC机资源（也就是利用微机的硬件、软件资源完成数据分析和显示）给使用者的感觉是一个微机系统。 4、什么叫做个人仪器？其组成方式怎样？个人仪器（Personal Computer Instrumen t，PCI）亦称PC仪器，是以个人计算机为基础的仪器，其组成方法是，将原独立式智能仪器中的测量部分制作成仪器卡，插入PC的总线插槽，而原独立式智能仪器所需的键盘、显示器及存储器等均借助于PC的资源。 5、什么是虚拟仪器？它能实现什么功能？虚拟仪器是指在计算机为核心的硬件平台上，由用户定义功能，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的三大功能为数据采集、数据分析处理、显示结果 6、虚拟仪器的三大功能模块分别是什么？计算机、仪器模块和软件 7、 LabVIEW的基本程序单位是什么？它包括哪几部分？ 8、什么是网络化仪器？在智能仪器中将TCP/IP协议等作为一种嵌入式应用，使测量过程中的控制指令和测量数据以TCP/IP方式传送，使智能仪器可以接入Internet,构成分布式远程测控系统。 9、网络化仪器的体系结构包括什么？网络化仪器包括基于计算机总线技术的分布式测控仪器、基于

智能仪器试题及答案解析

《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

《智能仪器设计》习题题目练习及(附答案)

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。

智能仪器复习题

都能单独处理为止。模块化设计法是把一个大的程序划分成若干个程序模块分别进行和调试，由主模块控制各子模块完成测量任务。结构化程序设计法是20世纪70年代起逐渐被采用的一种新型程序设计方法，综合了“自顶向下”设计法、模块法设计法的优点，并采用了三种基本的程序结构编程。 6、智能仪器的软件主要包括那些部分？智能仪器的软件通常由监控程序、中断程序、测量控制程序、数据处理程序和通信程序等组成。 7、与硬件滤波器相比，采用软件滤波器有何优点？软件滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便与集成等优点。可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的 8、叙述提高智能仪器软件可靠性的方法。 1）可靠的程序设计方法：包括递归程序设计和结构化程序设计法等技术。2）程序验证技术：包括程序正确性证明、程序的自动证明和程序检测技术。3）提高软件设计人员的素质4）消除干扰：有平滑滤波、脉冲宽度识别、设置软件陷阱等方法。5）增加试运行时间。 9、智能仪器的设计原则是什么？从整体到局部的设计原则；软件、硬件协调原则；开放式与组合化设计原则 10、常用的数字滤波算法有哪些？说明各种滤波算法的特点和使用场合。 1）消除脉冲干扰的数字滤波法；为了消除由于仪器外部环境因素的突然变化或仪器仪器内部不稳定引起的尖脉冲干扰2）抑制小幅度高频噪声的平均滤波法；在多数情况下被认为是白噪声，具有数学期望为零及各态偏历性的特点3）复合滤波法；先用中值滤波算法滤除采样值中的脉冲干扰，然后把剩余的各个采样值进行算术平均4）模拟滤波器数字化滤波法；一种以数字形式通过算法，实现RC滤法的方法，

智能仪器原理与设计教学大纲

《智能仪器原理与设计》课程教学大纲课程编码：课程类型：专业课总学时：54 学分：3 第一部分相关说明一、课程的性质和任务课程的性质：《智能仪器原理与设计》是电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。通过本课程的学习，使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法，包括硬件和软件两个方面。课程的任务：使学生掌握智能仪器的基本工作原理，具备智能仪器的初步应用能力，为将来从事智能仪器的工作打下坚实的基础。智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。二、课程的基本要求本课程主要研究智能仪器的基本原理与基本分析方法，以单元电路的分析和设计为主。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： 1、对智能仪器各组成单元的基本工作原理、性能指标以及它们在整机中的作用形成明确的认识。 2、掌握这些单元电路的分析、计算和设计方法，以及实验操作技能。三、教学方法与重点、难点教学方法：针对本课程学时少，内容多，技术发展快，实践性强等的特点，应采取探讨式和启发式教学；教学过程以课堂为主。重点：人机接口电路、通信接口电路和软件编程。难点：智能仪器的应用。四、本课程与相关课程的联系学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》，《单片机原理与应用》等课程，为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础，是该专业学生的毕业前的综合性设计课程。五、学时分配

智能仪器期末试卷

2014-2015学年第 1 学期期末考试试题（A卷）（开卷）智能仪器与虚拟仪器使用班级：班级：学号：姓名：一、简答题（30分） 1.什么是虚拟仪器？虚拟仪器与传统仪器的区别是什么？答：虚拟仪器是基于计算机的仪器。将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。区别：传统仪器：关键是硬件，开发与维护费用高，技术更新周期长，价格高，厂商定义仪器功能，系统封闭、固定，不宜与其它设备连接。虚拟仪器：关键是软件，开发与维护费用低，技术更新周期短，价格低，并且可重用性与可配置型强，用户定义仪器功能，系统开放、灵活，易于其他设备连接。 2.什么是智能仪器?其主要特点是什么? 答：计算机技术和测试技术相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器。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，因而被称为智能仪器。特点：1、操作自动化；2、具有自测功能；3、具有数据分析和处理能力；④具有友好的人机对话能力；⑤具有可程控操作能力。 3.一个最基本的虚拟仪器程序（VI）包括哪三个部分？答：前面板：交互式的用户界面。程序框图：是程序源代码，用模块代替普通函数。图标和连接器：用以识别VI的接口，以便在创以便在创建VI时调用另一个VI。当一个VI应用在其它VI中，则称为子VI。子VI相当于文本编程语言中的子程序。二、设计题（70分） 1、设计VI，用XY图显示半径分别为该生学号和相邻学号的同心圆。

2、设计一个温度检测报警器，温度传感器测量范围为0o C-60o C，在实时监测中，如果温度传感器测到的温度为该生学号，报警灯亮。

智能仪器复习资料

1.什么是智能仪器?其主要特点是什么? 智能仪器是计算机技术和测试技术相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器。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，因而被称为智能仪器。特点：1操作自动化2具有自测功能3具有数据分析和处理能力4具有友好的人机对话功能5具有可程控操作能力。 1.2简述内嵌式智能仪器的基本组成和各部分功能由硬件和软件组成。硬件包括微处理器，存储器，输入/出通道，人机接口电路，通信接口电路等。功能：微处理器仪器核心，存储器包括数据存储器和程序存储器，用来存储程序和数据。输入通道主要包括传感器、信号调理电路和A/D转换器等，完成信号的滤波，放大，模数转换。输出通道主要包括D/A转换器、放大驱动电路和模拟执行器等，将处理后的数字信号转换为模拟信号。人机接口电路主要包括键盘和显示器，是操作者和仪器的通信桥梁。操作者可通过键盘向仪器发出控制命令，仪器可通过显示器将处理结果显示出来。通信接口可实现仪器与计算机和其它仪器的通信。 2.1智能仪器常用放大器的种类和特点？程控放大器：为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：输入阻抗和共模抑制比高、误差小、稳定性好。隔离放大器：输入端和输出端各有不同的参考点。可保护电子仪器设备和人生安全，提高共模抑制比，获得较精确的测量结果。 2.2常见的A/D转换器有哪几种类型?其特点是什么?工作原理 ⑴并联比较型A/D转换器：转换速度快,但是随着输出位数的增加所需器件数增加速度很快⑵逐次逼近型A/D转换器：抗干扰能力差，所以在A/D转换器之前一般要加采样/保持器锁定电压。⑶双积分型A/D转换器：能起到滤波作用提高了抗干扰能力。由于转换速度依赖于积分时间，所以转换速度慢。⑷Σ-△调制型A/D转换器：制作成本低,提高有效分辨率.采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为Vo，与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比较，若Vo

智能仪器复习2013

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