智能儀器原理及其應(yīng)用復(fù)習(xí)題.doc

1、智能儀器原理復(fù)習(xí)提綱1智能儀器的定義內(nèi)部帶有微型計算機并帶有GP-IP等通信接口，具有對數(shù)據(jù)的存儲、運算、邏輯判斷，自動化操作與外界通信等智能作用的儀器，稱為智能儀器2、智能儀器的優(yōu)點使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中旋轉(zhuǎn)式獲琴鍵式切換開關(guān)來實施對儀器的控制，從而使儀器面板的布置 和儀器內(nèi)部有關(guān)部件的安排不再相互限制和牽連。微處理器的運用極大的提高了儀器的性能。智能儀器運用微處理器的控制功能，可以方便的實現(xiàn)量程自動切換，自 動調(diào)零，觸發(fā)電平自動調(diào)整，自動校準(zhǔn)，自診斷等功能，有力的改善了儀器的自動化測量水平。智能儀器具有友好的人機對話的能力，使用人員只通過鍵盤打入命令。智能儀器一般都配有GP-IB或RS-2

2、32等通信接口，使智能儀器具有可程控操作的能力。1 A/D轉(zhuǎn)換的技術(shù)指標(biāo)分辨率與量化誤差：分辨率是衡量A/D轉(zhuǎn)換器分辨輸入模擬量最小變化量的技術(shù)指標(biāo)，記數(shù)字量 變化一個字所對應(yīng)模擬信號的變化量。量化誤差是由于A/D轉(zhuǎn)換器有限字長數(shù)字量對輸入模擬量進行離散取樣二引起的誤差，其大小在理論上為一個單位。轉(zhuǎn)化精度：反映了一個實際A/D轉(zhuǎn)換器與一個理想A/D轉(zhuǎn)換器在量化值上的差值。用絕對誤差或相對誤差來表示。 轉(zhuǎn)換速率：指A/D轉(zhuǎn)換器在每秒鐘內(nèi)所能完成的轉(zhuǎn)換次數(shù)。也可表示為轉(zhuǎn)換時間，即轉(zhuǎn)換從啟動到結(jié) 束所需時間。滿刻度范圍：又稱滿量程輸入電壓范圍，指A/D轉(zhuǎn)換器所允許最大的輸入電壓范圍。2、逐次比較式A

3、/D,積分式A/D的原理及各自優(yōu)缺點逐次比較式：當(dāng)啟動信號作用后，時鐘信號先通過邏輯控制電路是N位寄存器的最高位D(N-1)位1,以下各位為0,這個二進制代碼經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓U0,送到比較器與輸 入的模擬電壓 Ux比較。若Ux.>U。,則保留這一位，；若UxUo,貝U D(N-1)位置0. D(N-1)位比較完畢后，在對下一位 即D(N-2)位進行比較，控制電路使寄存器D(N-2)為1,其以下各位仍為0,然后再與上一次D(N-1)結(jié)果 一起經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后再次送到比較器與Ux相比較。如此一位一位地比較下去，直至最后一位D。比較 完畢為止，最后，發(fā)出E0C言號表示轉(zhuǎn)換 結(jié)束。這樣經(jīng)

4、過N次比較后，N位寄存器保留的狀態(tài)就是轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)。積分式：先用積分器把輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換成中間量，再把中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字。優(yōu)缺點：逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換精度比較適中,轉(zhuǎn)換時間一般在us級，轉(zhuǎn)換精度一般在0.1%左右，適用于一般場合。積分式A/D轉(zhuǎn)換器的核心部件是積分器,因此速度較 慢，其轉(zhuǎn)換時間一般在ms級或更長。但抗干擾性能強，轉(zhuǎn)換精度可達0.01%,適用于在數(shù)字電壓表類儀器中。3、并行比較式A/D原理及優(yōu)缺點并行比較式A/D原理，以一個三位并行比較式A/D轉(zhuǎn)換器為例，采用(23T ) =7個比較13狗，而輸入電壓Ui則是并行13器，每個比較器的急轉(zhuǎn)電壓分別為14Ur,

5、14Ur加到7個比較器的輸入端。工作時輸入電壓G將與七個基準(zhǔn)電壓同時進行比較。通過譯碼和鎖存電路對7個比較器的輸出狀態(tài)進行譯碼和鎖存，輸出三位二進制數(shù)碼，從而完成A/D轉(zhuǎn)換。優(yōu)缺點：并行比較式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間極短，但是需要大量的低漂移比較器和高精度電阻，成 本太高，價格昂貴。4、高速數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)姆绞?DMA雙口 RAM FIFO)?及其實現(xiàn)原理CPUDMA方式：在DMA控制器控制下的直接存儲器存取方式，在這種作用下外設(shè)不經(jīng)過控制直接讀取內(nèi)存數(shù)據(jù)。實現(xiàn)原理：用指令對DMA控制器初始化，預(yù)置地址寄存器初值。預(yù)置狀態(tài)或控制寄存器來決定讀或?qū)懖僮鞯?。啟動外設(shè)并向DMA發(fā)送DMA青求。DMA接

6、受申請后向CPU發(fā)出總線請求信號。CPU接受申請，釋放總線控制權(quán)。DMA接管總線控制權(quán)并 控制外設(shè)讀取和寫入信號DMA控制器內(nèi)的地址寄存器加1,計數(shù)器減1,進入下一循環(huán)。雙口 RAM即雙端口存儲器，它具有兩套完全獨立的數(shù)據(jù)線，地址線，讀寫控制線，允許 兩個獨立的 系統(tǒng)或模塊同時對雙口RAM進行讀/寫操作。FIFO是先進先出傳輸方式，同一存儲器配備兩個數(shù)據(jù)端口，一個是輸入端口，只負責(zé)寫 入數(shù)據(jù)；一 個是輸出端口，只負責(zé)數(shù)據(jù)輸出。這種存儲器不需要地址線參與尋址，數(shù)據(jù)讀取遵循先進先出的規(guī)則，每個數(shù)據(jù)只能被讀取一次。1、D/A轉(zhuǎn)換的原理、URR和2R兩種。由電阻網(wǎng)絡(luò)，開關(guān)及基準(zhǔn)電源等部分組成。為便于接

7、口，有些還含有鎖存器。目前采用 最多的是R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器電阻網(wǎng)絡(luò)中電阻規(guī)格僅為為基準(zhǔn)電壓，它可由內(nèi)電子開關(guān)在二進制代碼的控制下分別控制4個支路，并使電流個自己進入A3A2A1A04個節(jié)點。這種網(wǎng)絡(luò)的特點是：任何一個結(jié)點的三個分支的等效電阻都是2R,因此由任意分支流入結(jié)點的電流都為二七，并且I將在結(jié)點處被平分為相等的兩個部分，3R由另外兩個分支輸出。經(jīng)計算后當(dāng)UR為正時，D/A轉(zhuǎn)換器輸出U0為負，反之為正。2、D/A轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)今邂莖一輸入數(shù)字發(fā)生單位數(shù)碼變化時所對應(yīng)的模擬量輸出的變化量。轉(zhuǎn)換精度：在整個工作區(qū)間實際的輸出電壓與理想電壓之間的偏差，可用絕對值或相對

8、值來表示。轉(zhuǎn)換時間1又稱穩(wěn)定時間，是輸入的二進制代碼，從最小值突跳到最大值時，其模擬量電壓達到其穩(wěn)定1值之差小于LSB所需的時間。尖峰誤差：輸入代碼發(fā)生變化時而使輸出模擬量產(chǎn)生的 2劍鋒所造成的誤差。_3、模擬信號采樣/保持電路及技術(shù)指標(biāo)嚇采樣保持電路如圖所示，由一個電容C做保持電容，o-±運放接成跟隨器，其運行狀態(tài)由控制開關(guān)決定，閉合時為采樣電路，斷I開為保持電路。主要技術(shù)指標(biāo)：孔徑時間：從發(fā)出保持指令到開關(guān)真正打開所需時捕捉時間：從開間、始采樣到保持器輸出達到當(dāng)前輸入信號值所需時間、保持電壓下降：在保持狀態(tài)下,由于保持電容的漏點引起的電壓下降、饋通（送）：在保持時間內(nèi)由于輸入信號

9、電壓變化而引起的輸出電壓變化的程度、電壓增益精度：是指當(dāng)環(huán)境和電源變化時,電壓增益可以保持的精度。1、獨立式鍵盤、矩陣式鍵盤、交互式鍵盤原理獨立式鍵盤：每一個按鍵單獨占用一根檢測線與主機相連,上拉電阻保證按鍵斷開時檢測線上有穩(wěn)定的高電平，當(dāng)某一按鍵按下時，對應(yīng)的檢測線就呈現(xiàn)低電平。矩陣式鍵盤：把檢測線分成兩組，一組為行線，一組為列線，按鍵放在行列交點上，每個按鍵通過不同的行列線與主機相連。只需檢測對應(yīng)行列線的電平變化即可知按鍵情況。交互式鍵盤:任意兩檢測線直接均可防止一個鍵，這種鍵盤所使用的檢測線必須是有位控功能的雙向I/O端口線。2、鍵盤抖動的原因及消除方法原因：當(dāng)按鍵被按下或釋放時，按鍵觸

10、點的彈性會產(chǎn)生一種抖動現(xiàn)象，即當(dāng)按下按鍵時不會迅速可靠的接通，當(dāng)按鍵釋放時不會立即斷開，這當(dāng)中就產(chǎn)生了5ms到10ms之間的抖動。消除方法：硬件方法：利用RS觸發(fā)器來吸收按鍵的抖動。軟件方法：當(dāng)判斷有按鍵按下時，用軟件延時一0ms,等待按鍵穩(wěn)定后在重新判斷一次，以躲過觸點抖動期。3、行掃描法、線路反轉(zhuǎn)法原理，及程序流程行掃描法：首先判斷是否有鍵按下，即先進行全掃描，將所有行線置成0電平，然后讀入全部列值，如果讀入的列值全是1,則說明沒有鍵按下；如果讀入的列值不全是1,則說明有鍵按下。第二步確定哪一個鍵按下:一旦發(fā)現(xiàn)有健按下，轉(zhuǎn)入逐行掃描的辦法來確定是哪一列出現(xiàn) 0值，則說明哪一個鍵按下。先掃描

11、第一行，即使它接 0電平，然后讀入列值。與那一列跨接的鍵被按下了。如果讀入的列值全是1,說明該行沒有鍵按下，接掃描第二行。以此類推，逐行掃描，直至發(fā)現(xiàn) 非全1的列值，就能找出被按下的鍵。線路反轉(zhuǎn)法：第一步：先從 P1的高四位輸出“ 0 ”電平， 從P1的第四位讀取鍵盤狀態(tài)，若某按鍵被按下，此時從P1的第四位 輸出的代碼中對于該鍵的列位為0,其余為1。第二步：線路反轉(zhuǎn),從P1的低四位開始輸出“ 0”電平，從高四位讀 取鍵盤狀態(tài)，同樣此時“0”所對應(yīng)的為鍵盤的行所在位置，再將兩次讀入數(shù)據(jù)組成一個行列代碼，即為按鍵準(zhǔn)確位置。4、鍵盤分析程序?qū)崿F(xiàn)原理：直接分析法狀態(tài)分析法直接分析法：根據(jù)當(dāng)前按鍵的鍵值

12、，把控制直接分支到相應(yīng)處理程序的入口，而無須知道在此之前 的按鍵情況。狀態(tài)分析法：將鍵盤分析程序作為時序系統(tǒng)，在一定的條件下系統(tǒng)可以處于某種狀態(tài)，當(dāng)條件改變后，它的狀態(tài)可以發(fā)生變遷，即從一個狀態(tài)變到另一個狀態(tài)GP-IB標(biāo)準(zhǔn)運行原理GP-IB標(biāo)準(zhǔn)包括接口與總線兩部分，其中接口部分是由各種邏輯電路構(gòu)成，與儀器裝置安裝在一 起，用于對傳輸?shù)男畔⑦M行發(fā)送，接受，編碼，和譯碼；總線部分是一條無源的多芯電纜，用作傳輸 各種消息。GP-IB系統(tǒng)中分為講者、聽者、控者三個角色，一個系統(tǒng)中可以有多個講者，但同一時間只能有一個在工作，一個系統(tǒng)可以有多個聽著，并允許多個聽者同時工作?？卣叱Ｓ捎嬎銠C擔(dān)任，不允許兩個或

13、兩個以上控者同時起作用。1、三線掛鉤原理：在GP-IB系統(tǒng)中，每傳遞一個數(shù)據(jù)字節(jié)信息，不管是儀器消息還是接口消息，源方與受方之間都要進行一次三線掛鉤過程。聽者使NRFD呈高電平，表示做好接受準(zhǔn)備。三條數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)線（DAV數(shù)據(jù)有效線，XRFD數(shù)據(jù)未就緒線，NDAC數(shù)據(jù)未收到 線），其作用是控制數(shù)據(jù)總線的時序，以保證數(shù)據(jù)總線能正確、有節(jié)奏的傳輸信息。5條借口管理控制線，其作用是控制 BP-IP總線接口。2、串行通信原理、基本方式分為同步通信和異步通信，在同步通信中，為了使發(fā)送和接受保持一致，串行數(shù)據(jù)在發(fā)送和接收兩 端使用的時鐘應(yīng)同步。在異步通信中，只要求發(fā)送和接受兩端的時鐘頻率在短期內(nèi)保持同步。

14、同步和異步通信比較，有點是傳輸速度快，不足之處是同步通信的實用性將取決于發(fā) 送器于某種原因漏掉一位，則余下的接收數(shù)據(jù)都不正確。異步通信傳輸速度慢，若在若在一次的串行數(shù)據(jù)的傳輸過程中出現(xiàn)錯誤僅影響一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，在微機測量和控制系統(tǒng)中，串行數(shù)據(jù)的傳輸大多使用異步通方式。硬件故障自檢內(nèi)容及算法自檢方式：開機自檢：在儀器電源接通或復(fù)位之后進行。若沒發(fā)現(xiàn)問題，則自動進入測量程序，在以后的測量中不再進行自檢；若發(fā)現(xiàn)問題，則及時報警，以免儀器帶病工作。開機自檢是對儀器正式投入運行之前所進行的全面檢查。周期性自檢。指在儀器運行過程中，間斷插入的自檢操作，這種自檢方式可以保證儀器在使用過程中一直處于正常過程中

15、，周期性自 檢不影響儀器的正常工作，只有當(dāng)出現(xiàn)故障給予報警時，用戶才會覺察。鍵控自檢。有些儀器在面板上設(shè)有“自檢”按鍵，當(dāng)用戶對儀器的可信度發(fā)出懷疑時，便通過該鍵來啟動一次自檢過程。1數(shù)字濾波的定義，及數(shù)字濾波方法所謂數(shù)字濾波，即通過一定的計算程序，對采集的的數(shù)據(jù)驚醒某種處理，從而消除或減弱干擾和噪 聲的影響，提高測量的可靠性和精度。數(shù)字濾波具有硬件濾波器的功效，卻不需要硬件開銷，從而降低了成本。方法：中值濾波、平均濾波程序、低通數(shù)字濾波。1 DVM原理、主要技術(shù)指標(biāo)、主要功能原整圖能DVM是指以微處理器為核心的數(shù)字電壓表。其中專用微型計算機部分包括微 處理器芯 片,存放儀器監(jiān)控程序的存儲器R

16、OM和存放測量及運算數(shù)據(jù)的存儲器RAM等。智能DVM勺測量過程大致分為三個主要階段：首先在微處理器的控制下，被測電壓通過輸入電路，A/D轉(zhuǎn)換器的處理轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字量，存入到數(shù)據(jù)存儲器中；接著微處理器對采集的測量數(shù)據(jù)進行必 要的處理，最后，顯示處理結(jié)束，上述整個工作過程都是由存放在ROM中監(jiān)控程 序的控制下進行。技 術(shù)指標(biāo)：量程、位數(shù)、測量準(zhǔn)確度、分辨率、輸入阻抗、輸出電流、測 量速率。主要功能：不僅具有 測量功能，還具有很強的數(shù)據(jù)處理能力。5、RLC測量儀原理RLC參數(shù)的測量方法主要有電橋法、諧振法、伏安法三種、電橋法具有較高的測量精度范圍，因而 被廣泛采用，目前電橋已派生出許多類型。但是電

17、橋法測量需要反復(fù)進行平衡調(diào)節(jié)，測量時間，因而 很難實現(xiàn)快速的自動測量。諧振法要求有較高的激勵信號，一般不容易滿足高精度測量要求。由于測 試頻率不固定，測試速度也很難提高。伏安法是最經(jīng)典的方法，它的測量原理直接源于阻抗的定義， 即若已知流經(jīng)被測阻抗的矢量電流并測得被測阻抗兩端 的電壓，則通過比率便可得到被測阻抗的矢量。2、虛擬儀器的定義虛擬儀器是在電子儀器與計算機技術(shù)更深層次結(jié)合的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種新的儀器模式。虛擬儀器通常是指以通用計算機為控制器，添加必要的模塊化硬件完成數(shù)據(jù)采集，由高效、功能強大的軟件系統(tǒng)完成人機交互及數(shù)據(jù)處理的一種計算機系統(tǒng)。贈送以下資料考試知識點技巧大全一、考試中途應(yīng)飲葡萄

18、糖水大腦是記憶的場所,動，大腦細胞活動需要大量能量。科學(xué)研究證實，雖然大腦的重量只占 人體重量的2%-3%,但大腦消耗的能量卻占食物所產(chǎn)生的總能量的20%,它的能量來源靠葡萄糖氧化過程產(chǎn)生。據(jù)醫(yī)學(xué)文獻記載，一個健康的青少年學(xué)生30分鐘用腦，血糖濃度在120 毫克/100毫升，大腦反應(yīng)快，記憶力強；90分鐘用腦，血糖濃度降至80 毫克/100毫升，大腦功能尚正常；連續(xù)120分鐘用腦，血糖濃度降至60 毫克00毫升，大腦反應(yīng)遲鈍，思維能力較差。我們中考、高考每一科考試時間都在2小時或2小時以上且用腦強度 大，這樣可引起低血糖并造成大腦疲勞，從而影響大腦的正常發(fā)揮，對 考試成績產(chǎn)生重大影響。因此建議

19、考生，在用腦60分鐘時，開始補飲25%濃度的葡萄糖水100毫升左右，為一個高效果的考試加油。二、考場記憶“短路”怎么辦呢？對于考生來說，掌握有效的應(yīng)試技巧比再做題突擊更為有效。L草稿紙也要逐題順序?qū)懖莞逡麧?，草稿紙使用要便于檢查。不要 在 一大張紙上亂寫亂畫，東寫一些，西寫一些。打草稿也要像解題一樣,以確定檢查一題一題順著序號往下寫。最好在草稿紙題號前注上符號, 側(cè)重點。為了便于做完試卷后的復(fù)查，草稿紙一般可以折成4-8塊的小方格，標(biāo)注題號以便核查，保留清晰的分析和計算過程。2答題要按先易后難順序不要考慮考試難度與結(jié)果，可以先用5分鐘 熟悉試卷，合理安排考試進度，先易后難，先熟后生，排除干擾

20、。考試中很可能遇到一些沒有見過或復(fù)習(xí)過的難題， 不要蒙了。一般 中考試卷的題型難度分布基本上是從易到難排列的，或者交替排列。3遇到容易試題不能浮躁遇到容易題，審題要細致。圈點關(guān)鍵字詞，邊 審題邊畫草圖，明確解題思路。有些考生一旦遇到容易的題目，便 覺得 心應(yīng)手、興奮異常，往往情緒激動，甚至得意忘形。要避免急于求成、 粗枝大葉，防止受熟題答案與解題過程的定式思維影響，避免漏題，錯 題，丟掉不該丟的分。4.答題不要猶豫不決選擇題做出選擇時要慎重，要關(guān)注題干中的否定用 詞，對比篩選四個選項的差異和聯(lián)系，特別注意保留計算型選擇題的解 答過程。當(dāng)試題出現(xiàn)幾種疑惑不決的答案時，考生一定要有主見，有自 信心，即使不能確定答案，也不能長時間猶豫，浪費時間，最終也應(yīng)把 認為正確程度最高的答案寫到試卷上，不要在答案處留白或開天窗。5試卷檢查要細心有序應(yīng)答要準(zhǔn)確。一般答題時，語言表達要盡量簡明扼要，填涂答題紙絕不能錯位。答完試題，如果時間允許，一般都要進行試卷答題的復(fù)查。復(fù)查要謹(jǐn)慎，可以