2012智能仪器复习参考

智能仪器的基本结构有两种基本类型:
●微机内嵌式●微机扩展式
推动智能仪器发展的主要技术
传感器技术
A/D等新器件的发展将显著增强仪器的
性能与测量范围
单片机与DSP的广泛应用
嵌入式系统与片上系统(SOC)
ASIC、FPGA／CPLD技术
LabVlEW等图形化软件技术
网络与通信技术
网络化测试系统主要由两大部分组成：
◆组成系统的基本功能单元(PC仪器、网络化测量仪器、网络化传
感器、网络化测量模块)；
◆连接各基本功能单元的通信网络。

用于测试和控制的网络与以信息共享为目的的信息网不同，前者采用工业Ethernet，后者采用快速Ethernet。

构建网络化测试系统需考虑的问题：
◇系统要具有开放性和互操作性；
◇系统的实时性和时间的确定性；
◇系统的成本尽可能低，通用性好；
◇基本功能单元必须是智能化的，带有本地微理
器和存储器，具有网络化接口。

计算机结构一直是朝着逐渐复杂的方向发展，如更大的指令集、更多的寻址方式、更多的专用寄存器和更强的指令计算功能等。

将具备这种发展趋势的机器称为复杂指令集计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）。

当CISC发展到一定程度后，一些过于复杂和深奥的指令加入到指令集反而使控制器的设计变得复杂，并占用了CPU芯片面积相当大的部分。

从处理器的执行效率和开发成本两方面考虑，为了进一步提高单片机的性价比，产生了精简指令集计算机(Reduce Instruction Set Computer，RISC)。

CISC指令集具有如下特点：
数据线和指令线分时复用，即采用冯·诺伊曼结构。

它的指令丰富，取指令和取数据不能同时进行，速度受限。

比如：Intel的8051系列、Motorola的M68HC系列、AT89系列、华邦Winbond的W78系列和荷兰Philips的P80C51系列等RISC指令集具有如下特点：
数据线和指令线分离，即采用哈佛结构。

取指令和取数据可以同时进行，且由于线宽于数据线，使其指令较同类CISC单片机指令包含更多的处理信息，执行效率亦更快。

同时，这种单片机指令多为单字节，程序存储器的空间利用率大大提高，有超小型化设计。

比如：Microchip的PIC系列、2ilog的286系列、Atmel的AT90S系列、韩KS57C系列4位单片机和台湾义隆的EM -78系列等总线是单片机应用系统中，各部件之间传输信息的通路，为CPU 和其他部件之间提供数据、地址以及控制信息。

按总线所在位置可分：内部总线和外部总线，前者是指CPU系统内部各部件之间的通路，后者指CPU系统和其外围单元之间的通路，通常所说总线是指外部总线。

按通路上传输的信息可分：数据总线(DB，Data Bus)、地址总线(AB，Address Bus)和控制总线(CB，Control Bus)。

数据总线(DB)用于单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传输数据。

数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致，如8051单片机是8位字长，数据总线的位数也是8位。

从结构上来说数据总线是双向的，即数据既可以从单片机送到I/O端口，也可以从I/O端口送到单片机。

地址总线AB用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储单元和I/O端口的选择。

地址总线的位数决定了单片机可扩展存储容量的大小。

如8051单片机地址总线为16位，其最大可扩展存储容量为216=64K 字节。

地址总线是单向的，因地址信息总是由CPU发出的。

控制总线用来传输控制信号，其中包括CPU送往外围单元的控制信号，如读信号、写信号和中断响应信号等；还包括外围单元发给送给CPU的信号，如时钟信号、中断请求信号以及准备就绪信号等。

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，但在一般情况下，模拟量是指电压而言的。

数模转换：将数字量(Digital)转换为模拟量(Analog)。

简称D/A 转换。

A／D转换器的技术指标：
1.分辨率与量化误差
2.转换精度
3.转换速率
4.满刻度范围
人机交互功能即用户与仪器交换信息的功能。

这个功能有两方面的含义：一是用户对智能仪器进行状态干预和数据输入；二是智能仪器向用户报告运行状态与处理结果。

实现智能仪器人-机交互功能的部件有键盘、显示器和打印机等，这些部件同智能仪器主体电路的连接是由人机接口电路来完成的.
人机接口技术是智能仪器设计的关键技术之一
键盘与接口
含硬件与软件两部分。

硬件指键盘的组织，即键盘结构及其与主机的连接方式；软件是指对按键操作的识别与分析，称为键盘管理程序。

键盘与接口的任务大体可分为下列几项：
(1) 识键：判断是否有键按下。

若有，则进行译码；若无，则等待或转做别的工作。

(2) 译键：识别出哪一个键被按下并求出被按下键的键值。

(3) 键值分析：根据键值，找出对应处理程序的入口并执行之。

当按键被按下或释放时，按键触点的弹性会产生一种抖动现象。

即当按键按下时，触点不会迅速可靠地接通；当按键释放时，触点也不会立即断开，而是要经过一段时间的抖动才能稳定下来。

抖动时间视按键材料不同一般为5ms～10ms。

键抖动可能导致计算机将一次按键操作识别为多次操作，为克服这种由键抖动所致的误判，常采用如下措施：
(1) 硬件电路消除法：利用RS触发器来吸收按键的抖动如图所示。

一旦有按键按下时，触发器就立即翻转，触点的抖动便不会再对输出产生影响，按键释放时亦然。

(2)软件延时法：当判定按键按下时，用软件延时10ms～
20ms，等待按键稳定后重新再判一次，以躲过触点抖动期。

LED 即发光二极管，它是一种由某些特殊的半导体材料制作成的PN结，由于参杂浓度很高，当正向偏置时，会产生大量的电子-空穴复合，把多余的能释放变为光能。

LED显示器具有工作电压低、体积小、寿命长（约十万小时）、响应速度快（小于1μs），颜色丰富（红、黄、绿等）等特点，是智能仪器最常使用的显示器。

液晶显示器（LCD）是一种功耗极低的显示器件，它广泛应用于便携式电子产品中，它不仅省电，而且能够显示大量的信息，如文字、曲线、图形等，其显示界面较之数码管有了质的提高。

近年来，液晶显示技术发展很快，LCD显示器已经成为仅次于显像管的第二大显示产业。

LCD显示器的特点：
低压微功耗：工作电压只有3～5 V，每平方厘米液晶显示器的耗电量在uA级。

平板型结构：LCD显示器内由两片平行玻璃组成的夹层盒，面
积可大可小，且适合于大批量生产，安装时占用体积小，减小
了设备体积。

被动显示：液晶本身不发光，而是靠调制外界光进行显示。

适合人的视觉习惯，不会使人眼睛疲劳。

显示信息量大：LCD显示器，其像素可以做得很小，相同面积上可容纳更多信息。

没有电磁辐射：在其显示期间不会产生电磁辐射，对环境无污染，有利于人体健康。

寿命长：LCD器件本身无老化问题，寿命极长。

LCD编程举例：
DM-162 液晶显示模块可以和单片机AT89C51 直接接口电路如下图所示。

（1）端口定义
sbit LcdRs = P3^7;
sbit LcdRw = P3^6;
sbit LcdEn = P3^5;
sfr DBPort = 0x90;//P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.数据端口
（2）写时序实现
void LCD_Write(bit style, unsigned char input)
{//向LCD写入命令或数据
LcdEn=0;
LcdRs=style;
LcdRw=0; _nop_();
DBPort=input; _nop_();//注意顺序
LcdEn=1; _nop_();//注意顺序
LcdEn=0; _nop_();
LCD_Wait();
}
(3)读时序实现
unsigned char LCD_Read(bit style, unsigned char output)
{//从LCD读出数据或状态字
LcdRs= style;
LcdRw=1; _nop_();
LcdEn=1; _nop_();
output= DBPort；
LcdEn=0;
return output;
}
11。