智能仪器设计总复习
智能仪器复习
题型：判断题15分；简答题6道每道5分；画图题4道每道5分；编程题2 每道10分；设计题1道15分；
判断题老师说没范围自己凭直觉做吧~很简单~（亲情推荐实在不会就全对全错吧~）简答题：P11 1.1；1.9；1.10；
P57 2.1；2.2；2.3；2.9；
P100 3.1；3.4；3.6；
P132 4.1；4.2；4.4；4.6；
P155 5.1；5.4；5.6；5.7；5.8；5.9；5.11；
P357 10.1；（简答全在这里出原题）
画图题：P2 1-1；P4 1-2；P7 1-5；P14 2-3；P103 4-1；P104 4-2；P105 4-3；P118 4-16；P138 5-5；P139 5-6；P325 10-2；P327 10-4；（画图全在这里出原题一点细节不可以错啊~）
编程题：（用汇编写）：全出自第二章主要AD转换锯齿波；三角波；如何控制AD转化器（P17）；滤波代码等；（这只是个大致范围，不一定是原题，可能变，亲情推荐~把第二章全看了吧~）
设计题：主要看2.1节和10.1节；（分别为A、B卷）老师说很难啊~要想要这个分要好好研究二和十章~很难啊~~~~
总结：要想过好好看简单和画图题，其余随便写写就够啦~
温馨提示：嵌入式考试时间第15周周二10:00-11:40；地点教4-B101；监考老师肖洋靳艳辉。
智能仪器复习总结最终版
２.智能仪器中对传感器的技术要求是什么？①具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围与被测量实际变化范围相一致。
②转换精度符合整个测试系统根据总精度要求而分配给传感器的精度指标，转换速度应符合整机要求。
③能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等。
④能满足用户对可靠性和可维护性的要求。
３.如何选择传感器？（2的答案再加一句话“其次”）答：要正确选用传感器，首先要明确所设计的测试系统需要什么样的传感器——系统对传感器的技术要求；其次是要了解现有传感器厂家有哪些可供选择的传感器，把同类产品的指标和价格进行对比，从中挑选合乎要求的性能价格比最高的传感器。
４.集中式数据采集系统和分散式采集系统各有何特点？答：①集中式:多路信号共用一个S/H和A/D电路，简化了电路结构，降低了成本，但是它不能获得同一时刻的多路数据，对于要求多路信号严格同步采集测试的系统不适用，然而对于大多数中速或低速的智能仪器，这仍是一种应用广泛的结构。
②分散式采集：每一路信号都有各自的S/H和A/D，不需要模拟多路切换器MUX，每一个S/H和A/D只对自身电路信号处理，速度较高，数据按照一定的顺序输入处理器。
５.智能仪器常用哪几种多单片机系统？各采用什么方式进行通信？答：①串行口直接连接式：TTL电平的串行通信，实现两个单片机之间一对一的通信②SPI总线连接式：两个单片机，通过SPI总线并通过SPI协议进行一对一通信，一个扮演主机，一个扮演外设的角色③多端口存储器连接式：通过一个多端口存储器连接并采用周期安排方式进行通信④并口扩展连接式：多单片机系统并口连接通信方式⑤共享总线式：通过公用的总线连接起来进行通信6.智能仪器设计时如何选用微处理器？答：①对于小型控制系统、智能化仪器、智能化接口等，尽量采用单片机，并自己设计微处理器系统软硬件。
②对于较大批量生产的设备，应采用单片机并自行设计软硬件系统。
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。
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。
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。
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。
智能仪器复习题及答案
智能仪器复习题及答案一、选择题1. 智能仪器通常具备以下哪种功能？A. 基本测量B. 自动校准C. 数据记录D. 所有上述功能2. 智能仪器与传统仪器相比，其优势主要体现在：A. 成本更低B. 操作更复杂C. 功能更全面D. 体积更小3. 以下哪个不是智能仪器的常见传感器类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 声音传感器D. 光传感器4. 智能仪器在数据处理上通常采用哪种技术？A. 模拟信号处理B. 数字信号处理C. 人工神经网络D. 以上都不是5. 智能仪器在故障诊断中，通常采用哪种方法？A. 人工检查B. 经验判断C. 模式识别D. 随机猜测二、填空题6. 智能仪器的核心技术包括__________、__________和__________。
7. 智能仪器的自适应能力主要体现在__________、__________和__________。
8. 智能仪器的通信接口通常包括__________、__________和__________。
三、简答题9. 简述智能仪器在工业自动化中的应用及其重要性。
10. 描述智能仪器在环境监测中的作用及其优势。
四、计算题11. 假设智能仪器测量得到的温度数据为：25°C、27°C、29°C、30°C、28°C，请计算平均温度。
五、论述题12. 论述智能仪器在现代医疗诊断中的作用及其对未来医疗技术发展的影响。
六、答案1. D2. C3. C4. B5. C6. 传感器技术、微电子技术、计算机技术7. 自我诊断、自我校准、自我适应8. RS-232、RS-485、以太网9. 智能仪器在工业自动化中通过其高精度、高稳定性和强大的数据处理能力，提高了生产效率和产品质量。
它们能够实时监控生产过程，自动调整参数，确保生产过程的连续性和稳定性，从而降低人工成本和提高生产安全性。
10. 智能仪器在环境监测中能够实时收集和分析环境数据，如温度、湿度、污染物浓度等，为环境保护提供科学依据。
智能仪器复习
1. 智能仪器主要特点智能仪器汇集各种高新技术；测量过程的软件控制；强大的数据处理功能；多功能化；操作自动化；对外开放性。
2、智能仪器的发展趋势技术指标不断提高；小型化，微型化；智能化；系统化；网络化。
3、促进智能仪器发展的新技术现代传感技术；以A/D转换器为代表的新型元器件；计算机及智能芯片；可编程逻辑器件和可编程模拟器件；微电子技术；计算机软件技术；网络与通信技术；智能理论和技术。
4、根据系统对单片机的硬件资源要求进行选择，考虑的因素主要包括：数据总线字长、运算能力和速度（位数、取指令和执行指令的方式、时钟频率、有无乘法指令等。
）；存储器结构（ROM、OTP、EPROM、FLASH、外置存储器和片内存储器等。
）；I/O结构功能（驱动能力和I/O口数量、A/D转换器、D/A转换器及其位数、通信端口的数量、有无日历时钟等。
）。
5.数据采集系统中选用放大器总的要求是什么？高输入阻抗，反应时间快；频率响应范围宽；高抗共模干扰能力；低漂移、低噪声及低输入阻抗。
6、逐次逼近型A/D转换器的基本原理和主要特点。
原理：逐次把设定的SAR寄存器中的数字量经D/A转换后得到电压V，玉带转换模拟电压V。
进行比较。
比较时，先从SAR的最高位开始，逐次确定个位的数码应是1还是0特点：转化速度较快，在1~100us以内，分辨率可以达到18为，特别是用工业控制系统；转换时间固定，不随输入信号的变化而变化；抗干扰能力相对积分型的差7 双积分式A/D转换器特点双积分式ADC转换过程中进行两次积分，这一特点具有如下优点：抗干扰能力强；具有较高的转换精度；电路结构简单；编码方便。
它的缺点是转换速度低，常用于速度要求不高、精度要求较高的测量仪器仪表、工业测控系统中。
8采样保持器原理当控制信号使模拟开关S闭合时，输入信号V，经输入放大器与保持电容C相连，输出电压V可随输入信号V1变化，电容上电压与输入电压相同，值就是采样期的情况。
当控制信号是模拟开关断开时，电容只与放大器A高阻输入端相连，这可以保持模拟开关断开瞬间的输入信号V1的值不变，输出放大器因此也可在相当时间保持一定的输出值，直至模拟开关再次闭合，这是保持期的工作情况9常见的采样-保持电路，并说明其工作方式LF198/LF298/LF398是比较常用的单片SHA，该芯片为8端双列直插封装形式；AD582是单片SHA，有结型场效应管结构的输入放大器、低泄漏电阻的模拟开关及高性能输出运算放大器组成，芯片为14端双列直插封装形式；AD583是与AD582类似的采样保持芯片，区别在于AD583位单逻辑输入。
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。
智能仪器复习题答案
智能仪器复习题答案一、选择题1. 智能仪器的核心组成部分是（）。
A. 微处理器B. 传感器C. 显示器D. 存储器答案：A2. 智能仪器的自诊断功能主要依靠（）实现。
A. 软件算法B. 硬件电路C. 传感器网络D. 人机交互界面答案：A3. 在智能仪器中，用于处理模拟信号的电路是（）。
A. 数字电路B. 模拟电路C. 混合电路D. 通信电路答案：B4. 智能仪器的通信接口通常包括（）。
A. USB接口B. 蓝牙接口C. 以太网接口D. 所有选项答案：D5. 智能仪器的数据处理能力主要体现在（）。
A. 信号放大B. 信号滤波C. 信号转换D. 信号分析答案：D二、填空题1. 智能仪器能够通过_______实现对环境参数的自动监测。
答案：传感器2. 智能仪器的_______能力使其在工业自动化领域得到广泛应用。
答案：自适应3. 智能仪器的_______功能可以减少人为操作错误，提高测量精度。
答案：自动校准4. 智能仪器通过_______技术实现数据的远程传输。
答案：无线通信5. 智能仪器的_______系统能够根据测量结果自动调整仪器的工作状态。
答案：控制三、简答题1. 简述智能仪器与普通仪器的主要区别。
答案：智能仪器与普通仪器的主要区别在于智能仪器具备数据处理和分析能力，能够实现自动监测、自诊断、自适应和自动校准等功能，而普通仪器通常只具备基本的测量功能。
2. 描述智能仪器在环境监测中的应用。
答案：智能仪器在环境监测中的应用包括自动监测温度、湿度、空气质量等环境参数，并通过数据分析实现对环境变化的预警和控制，提高环境监测的效率和准确性。
3. 阐述智能仪器的自诊断功能如何提高仪器的可靠性。
答案：智能仪器的自诊断功能通过内置的软件算法实时监测仪器的工作状态，一旦发现异常能够及时报警并采取措施，从而避免因仪器故障导致的测量误差，提高仪器的可靠性和安全性。
26_智能仪器复习要点
序)
③编程(画流程图、编写汇编语言程
第6章 监控主程序旳设计
状态图和状态表旳设计原则与技巧
状态数确实定、标志和转移表旳结
合使用，“0”态旳设置，状态表旳安排与查
找(FNKYT、NEXST、SUB旳处理)。
用状态变量法设计监控主程序实例
第5章 测量算法与系统优化设计
程序运行失常旳软件对策— 2）看门狗技术 看门狗技术旳实现： （1）运用单片机内部旳看门狗 （2）运用单片机内部闲置旳定期器 （3）运用单片机外部系统板上旳定期器 （4）硬件看门狗
第6章 监控主程序旳设计
直接分析法：只要根据目前按键旳编码， 把控制转到对应旳处理子程序旳入口。
状态输出DONE/BUSY，
输出容许端OE（有、无三态输出）
第3章 预处理电路及数据采集
A/D接口：
单片机与ADC接口旳通信方式：
——延时方式、查询方式、中断方式。
接口实例：
ADC0809与单片机旳接口
AD574与单片机旳接口
5G14433与单片机旳接口
数据采集系统构成原理，用AD363与
分段函数拟合
查表和插值法 抛物线分段
第5章 测量算法与系统优化设计
系统误差及处理措施： (2)偏移和增益误差旳自动校准
基本思想：开机后或每隔一定期间自动测量仪器 内部旳基准参数（如数字电压表中旳基准电压或地 电位）、计算误差模型，获得并存贮误差因子。正 式测量时，根据测量成果和误差因子，计算校准方 程，得到较精确旳测量成果。
80C51构成旳数据采集系统。
第4章 人机接口技术
键盘控制与老式仪器面板上旳开关旋钮控 制旳本质区别：键盘按键给CPU一种信息，
而不直接变化内部电路参数。
智能仪器复习 文档
1仪器仪表发展;1第一代为指针式仪器仪表2第二代为数字式仪器仪表3第三代为智能式仪器仪表2仪器仪表中的智能分类：1聪敏仪器2初级智能仪器3模型化仪器4高级智能仪器3智能仪器的基本结构：1微机内嵌式2微机扩展式微机内嵌式结构图：课本P64智能仪器的特点：1测量过程的软件控制，实现以软代硬的效果2数据处理3多功能化5智能仪器发展的主要技术：1传感器技术2 A/D等新器件的发展将显著增强仪器仪表功能与测量范围3单片机与DSP的广泛应用4嵌入式系统与片上系统将使智能仪器的设计提升到一个新阶段 5 ASIC，FPGA/CPLD技术在智能仪器中的广泛使用6 LABVIEW等图形化软件技术7 网络与通信技术8 智能仪器的微型化技术数据采集系统多路模拟输入通道分类，各类数据采集系统的优缺点。
典型结构分类：1.集中采集式：分时采集和同步采集2.分散采集式:分布式单机数据采集系统和网络式数据采集系统分时采集优点：多路信号共用一个S/H和A/D转换器，简化了电路结构，降低了成本缺点：由于信号采集由多路转换开关分时切换，轮流选通使相邻两路信号产生时间偏斜误差。
同步采集优点:实现信号的同步采样，消除分时采集结构的时间偏斜误差，能满足同步采集的要求，又比较容易简单。
缺点:在被测信号路数较多的情况下同步采得的信号在保持器保持的时间会加长，保持器会泄漏，信号有衰减，但各路保持时间不同信号衰减量不同，扔无法获得真正的同步输入。
分布式单机数据采集优点:由单CPU实现无相差并行数据采集控制，系统实时响应性好，能够满足中小规模并行数据采集要求。
缺点:稍大规模的应用场合下，对计算机的硬件要求较高。
网络式采集优点：系统适应能力强，可靠性高。
若某采集站出现故障，只会影响单项数据采集，不会对系统其它部分造成影响。
缺点对计算机硬件要求不高，可以低档硬件组成高性能系统，且特别适合在恶劣环境下工作。
信号调理：实现物理信号向电信号的转换，小信号的放大，滤波外，还有零点的校正，线性化处理，温度补偿，误差修正和量程切换等操作。
《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。
智能仪器1-8章复习纲要
第一章概述1.仪器仪表是实现测量的各种技术工具的总称。
它是获取信息的工具、是认识世界的手段，是一个具体的系统或装置。
2.三代仪器仪表：●第一代为指针式（或模拟式）仪器仪表●第二代为数字式仪器仪表●第三代就是智能式仪器仪表3.结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化”的层次。
智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量(或检测)仪器，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) 。
智能仪器可分为聪敏仪器、初级智能仪器、模型化智能仪器、高级智能仪器。
这四类仪器以不同的技术作为支持。
这种分类方法具有兼容性、相关性、方向性的特点。
这种细致分类方法是有向的，高一级类别向下兼容，低一级类别向高一级发展。
相近两类之间有重叠。
4.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5.智能仪器的主要特点：1.测量过程的软件控制：CPU→软件控制测量过程“以软代硬”→灵活性强、可靠性强2.数据处理：数字滤波、随机误差、系统误差、非线性校准等处理→改善测量的精确度相关、卷积、反卷积、幅度谱、相位谱、功率谱等信号分析→提供更多高质量的信息3.多功能化：一机多用(智能化电力需求分析仪)第二章数据采集技术1.智能仪器的数据采集系统简称DAS（Data Acquisition System），是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成数字量后，以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的装置2.数据采集系统的组成结构：前一道环节是感受被测对象，并把被测非电量转换为可用电信号的传感器，后一道环节是将模拟电信号转换为数字电信号的数据采集电路。
按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每路各用一个，多路模拟输人通道可分为集中采集式（简称集中式）和分散采集式（简称分布式）两大类型。
3.在一般测量系统中信号调理的任务较复杂，除了实现物理信号向电信号的转换、小信号放大、滤波外，还有诸如零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等，这些操作统称为信号调理（Signal Conditioning），相应的执行电路统称为信号调理电路。
智能仪器期末复习精选
第三章 8×C552 单片机指令系统概述
期末复习
2、试编出把 8031 外部 RAM 的 2050H 单元中内容和 2060H 单元中内容相交换的程序。
外部 RAM 单元之间的数据不能直接传送，可通过累加器 A 和工作寄存器 R0 作为缓冲存储 单元，相应程序为（设 2050H 中内容为 X，2060H 中内容为Y）：
第一章 导 论
1、智能仪器的四个组成部分 智能仪器是以微处理器为核心的电子仪器，本质上属于嵌入式计算机系统。
期末复习
主
机
微处理器
程序存储器
数据存储器
电 路
MPU
（ROM）
（RAM）
内部总线
I/O接口
键盘/显示接口
A/D 转换器
D/A 转换器
键盘
显示
被测量量
输入 电路
模拟 执行器
模拟量输入输出
人机接口
(3×16)
比较器 输出 选择
串行 I2 C口
监视 定时器
T3
P0 P1 P2 P3 TxD RxD
P5 P4 CT0I～CT3I T2 RT2
CMSR0～CMSR5 RST EW CMT0，CMT1
第二章 8×C552 单片机结构概述
1、8×C552 的中断源
8×C552的15级中断源为： ① INT0 、 INT1 外部中断（2个） ② T0、T1溢出中断（2个） ③ T2字节/字溢出中断 ④ 4个T2捕捉中断（4个） ⑤ 3个T2比较中断（3个） ⑥ A/D转换中断 ⑦ UART串行口中断 ⑧ I2C串行口中断。
期末复习
1、8×C552/MCS-51 的七种寻址方式及其特点。
① 寄存器寻址：指令的操作数放在累加器A、数据指针DPTR或工作寄存器R0～R7中，指 令码内含有操作数所在的寄存器号。
《智能仪器设计》复习题及答案.doc
1、智能仪器有何特点？答：智能仪器有以下特点：（1）白动校正零点、满度和切换最程（2）多点快速检测（3） H 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）口诊断（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，H顶向下（由大到小、由粗到细）地按仪农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，然后把它们连接起來，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的馬丽为片外程序存储器的读选通信号，而丽和阪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。
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：首先用定吋器定时一个时间，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）每个通道冇独自的放大器、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姿求不高的数据釆集系统。
智能仪器(复习专用)
1-1什么是智能仪器？智能仪器的主要特点是什么？参考资料：在仪器科学与技术领域，人们将微型计算机技术与测量技术相结合出现了完全突破传统概念的新一代仪器-----智能仪器，它是电子仪器发展史上的第三代产品。
智能仪器是含有微型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（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。
1-2画出智能仪器通用结构图，简述每一部分的作用。
参考资料：硬件部分的通用结构框图如上图所示，主要包括主机电路、信号输入输出通道、人-机接口电路和通信接口电路四部分。
其中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、数据存储器及输出（I/O ）接口电路组成。
主机电路可以选择单片机，也可以选择通用计算机。
信号输入输出电路包括模拟量输入输出电路及开关量输入输出电路两部分。
模拟量输入输出电路由模拟量输入电路、A/D 转换器、D/A 转换器及模拟执行器等组成，用于实现对输入模拟量的调理、数字化转换以及将输出数字量转化为模拟量进而驱动模拟执行器等功能；开关量输入输出电路用于实现开关量的输入及输出功能。
需要指出的是信号输入输出电路可以根据处理的信号性质（如为模拟信号）选择其中一种电路（如模拟量输入输出电路）。
人-机接口电路主机实现操作者和仪器之间的信息交流功能，包括参数的设置、测量信号显示和打印等功能。
它由键盘、显示器、打印机等及其接口电路组成。
通信接口用于实现仪器与计算机的联系，使仪器接受计算机的程控命令，将仪器测量的数据上传给计算机，以便进行数据分析和处理。
目前常用的仪器通信接口有GP-IB微处理器（MPU ） 程序存储器 I/O 接口 开关量 输出 外部仪用 标准总线 标准仪用通信接口 开关量 输入 A/D 键盘 模拟量 输入 D/A 数据存储器显示器 键盘显示接口 模拟执 行器 I/O 接口 主机电信号输入输出 人-机接口 通信接口通信接口、RS-232C接口以及应用于集散控制系统中的CAN总路线接口和以太网接口等。
智能仪器期末复习要点
智能仪器期末复习第一章一、智能仪器：是计算机技术与测试技术相结合的产物，含有微计算机或微处理器的测量仪器。
二、虚拟仪器：通常由计算机、仪器模块、软件模块3部分组成。
三、智能仪器发展趋势：1、微型化2、多功能化3、人工智能化4、网络化四、智能仪器的分类：1、微机内嵌（内藏）式2、微机扩展式五、智能仪器由两大部分组成：硬件部分、软件部分。
六、智能仪器的特点：1)操作自动化2)自测功能3)数据分析和处理功能4)友好的人机对话功能5)可程控操作能力第二章一、单通道结构: 当被测信号只有一路时采用。
传感器—信号调理电路—S/H—A/D—CPU 多通道结构：P10二、传感器的分类：按转换原理分类：物理传感器和化学传感器按输出信号分类：模拟传感器、数字传感器和开关传感器三、传感器性能指标：线性范围、精度、灵敏度、稳定性、频率响应特性四、放大器：1、程控放大器(PGA)：程控反相放大器、程控同相放大器、集成程控放大器2、隔离放大器：1)光电耦合隔离放大器2)变压器耦合隔离放大器3)电容耦合隔离放大器五、模拟多路开关：机械触点式开关和集成模拟电子开关六、A/D转换器过程：采样→量化→编码七、并联A/D由分压电阻链、电压比较器、寄存器、优先编码器组合成八、A/D技术指标有转换精度（采用分辨率和转换误差来描述）和转换速度九、A/D转换器与微处理器相连应考虑的问题：（1）数据输出线的连接，按数据线的输出方式主要分为并行和串行两种。
（2）A/D转换的启动信号的连接；（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；开关量输入通道结构P48第三章一、模拟量输出通道是将微机输出的数字量转换成适合与执行机构所要求的模拟量的环节二、单路模拟量输出通道的结构：微型计算机—寄存器—D/A—放大/变换电路—执行机构三、（重）D/A转换原理（分类）：权电阻网络D/A转换器、倒T型电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器等。
智能仪器第二部分复习题
智能仪器设计复习题1.简述智能仪器的概念？智能仪器有哪几种结构形式？对其作简要描述。
智能仪器是计算机技术、通信技术、传感器技术、电子集成技术等多学科技术与传统测量仪器相结合的产物,是含有微计算机或微处理器的测量(或检测）仪器。
两种结构形式：微机内嵌式和微机扩展式。
微机内嵌式是将单片或多片的微处理器与传统仪器有机地结合在一起形成的单机,其形态是仪器.微机扩展式是以个人计算机(PC)为核心的应用扩展型测量仪器。
个人计算机仪器(PCI）或称微机卡式仪器.其形态可以是计算机。
2.结合你对智能仪器概念的理解,讨论“智能化”的层次。
四个层次:聪敏仪器类、初级智能仪器类、模型化智能仪器类和高级智能仪器类。
聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础；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;模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了系统识别和模式识别方法；高级智能仪器类特点是具有人工智能。
3.试述智能仪器的特点和典型功能。
特点：汇集各种高新技术，测量过程软件控制，强大的数据处理功能，多功能化,操作自动化，对外开放性.典型功能:数据分析和处理功能，自测功能和友好人机对话功能。
4.画出智能仪器的基本结构，并说明各部分的功能。
内嵌式扩展式5.智能仪器的微处理器主要有哪些系列？基于8051内核的单片机、PIC系列单片机、AVR系列单片机、MSP—430系列单片机、基于ARM内核的单片机、数字信号处理器DSP6.以8051为内核的单片机制造公司有哪些?它们各有什么特点？Intel公司:技术性能及开发手段都较成熟,价格低廉，可重复编程和方便功能扩展Atmel公司:采用CMOS工艺、ISP（在系统编程），对8051的接口功能作了必要的扩充Philips公司：可以通过关闭不用的ALE，改善单片机的EMI电磁兼容性能；特有双DPTR指针；UART串行口增加了从地址自动识别和帧错误检测功能Silicon Lab公司：采用CIP—51内核大力提升CISC结构运行速度;I/O口从固定方式到交叉开关配置7.C8051系列单片机增加了哪些数字外设？在实际应用中有什么优势？数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。
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1.什么是智能仪器？它有什么特点？答：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？
答：微机内嵌（内藏）式和微机扩展式
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？
答：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？
答：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.分时集中采集的缺点是什么？怎样克服这样的缺点？
答：多路开关分时切换，轮流选通，相邻两路信号在时间上是依次被采集，不能获得同一时刻的数据，会产生时间偏斜误差。
尽管这种时间偏差很短，但也不能满足同步采集测试的需要。
同步采集6.什么是虚拟仪器？它能实现什么功
能？
答：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
7.什么是网络化仪器？
答：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。
8.网络化仪器的体系结构包括什么？
答：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
Internet/Intranet的虚拟仪器、嵌入
式Internet的网络化仪器、基于
IEEE1451标准的智能传感系统以及基
于无线通讯网络的网络化仪器系统等。
9.智能仪器的数据采集系统包括哪几
部分？
10.按照系统中数据采集电路是各路
共用一个还是每路各用一个，多路模拟
输入通道可分为哪两大类型？
答：集中采集式和分散采集式两大类型
11.在智能仪器的数据采集通道中放
大器为什么要前置？前置放大器的放
大倍数应该如何选择？
答：多数传感器输出信号都比较小，必
须选用前置放大器进行放大。
为使小信号不被后续电路的噪声所淹
没，在后续电路前端必须加入放大倍数
K0>1的放大器，而且加入的放大器必
须是低噪声的，即该放大器本身的等效
输入噪声必须比其后级电路的等效输
入噪声低。
12.虚拟仪器的三大功能模块分别是
什么？
答：计算机、仪器模块和软件
13.网络化仪器中测量仪器接入网络的
方法有哪两种？
答：（1）用计算机做服务器（2）专用
接口转换装置做服务器
14.在智能仪器的数据采集通道中为什
么要利用采样保持电路？
答：模拟信号进行A/D转换时，从启动
转换到转换结束输出数字量，需要一定
的转换时间。
在这个转换时间内，模拟
信号要基本保持不变。
否则转换精度没
有保证，特别当输入信号频率较高时，
会造成很大的转换误差。
要防止这种误
差的产生，必须在A/D转换开始时将输
入信号的电平保持住，而在A／D转换
结束后又能跟踪输入信号的变化。
能完
成这种功能的器件叫采样／保持器。
采
样／保持器在保持阶段相当于一个“模
拟信号存储器”。
15.简述AD转换器的主要性能指标？
按工作原理划分，A/D转换器分为哪几
类？
答：分辨率转换时间转换误差转
换速度满刻度范围
16.结合采样保持器电路图说明采样保
持器工作原理？
开关S导通，输入模拟信号Vi对
保持电容CH充电,当VL=1的持续时间
tw远远大于电容CH的充电时间常数
时，在tw时间内,CH上的电压Vc跟随
输入电压Vi的变化，使输出电压
Vo=Vc=-Vi，这段时间为采样时间。
开关S断开，由于运算放大器的输入阻
抗很高，存储在上CH的电荷不会泄露，
CH上的电压Vc保持不变,使输出电压
Vo能保持采样结束瞬时的电压值，这
段时间为保持时间。
17.在智能仪器设计中，一般根据哪两
项要求来选择A/D转换器位数？
应根据对采集电路转换范围与转
换精度两方面的要求选择A/D转换器
的位数。
18.说明双积分Ａ／D转换器的工作原理？
双积分式A／D转换器又称双斜式A/D转换器，其转换过程在逻辑控制电路的控制下按以下三个阶段进行：
1)预备阶段2)定时积分阶段T1 3)定值积分阶段T2
19.什么是软测量技术？
软测量技术一般是根据某种最优准则，通过选择一些容易测量且与主导变量密切联系的二次变量(辅助变量)来预测主导变量，它所建立的软测量模型可以完成一些实际硬件检测仪器所不能完成的测量任务。
20.模拟量输出通道的组成及结构形式？
D/A转换多路模拟开关采样保持
一个通路设置一个D/A转换器多个通路共用一个D/A转换器
21.在D/A转换器中通常用哪两项来描述转换精度，分别描述这两个性能指标？
在D/A转换器中通常用分辨率和转换误差来描述转换精度。
分辨率是指输入数字量最低有效位为1时，对应输出可分辩的电压变化量△V与最大输出电压Vm 之比
转换器中各元件参数的偏差，基准电压的波动，和运放的零点漂移都可以影响D/A的转换精度。
22.设计一个数据采集系统，具体要求为8路模拟量输入（交变信号，f=100Hz），电压范围为0～10V，转换
时间小于50μs，分辨率5mV（满量程
的0.05%），通道误差小于0.1%。
ADC的选择：选择12位A/D转换
器AD574，其转换时间为25μs，分辨
率为满量程的0.025%，转换误差为
0.05%，输入信号范围为0～10V或0～
20V，均满足设计要求。
多路模拟开关：选择8路模拟开关
CD4051，开关漏电流约为0.08nA，当
信号源内阻为10kΩ时，误差电压是
0.8μV，可忽略不计。
开关接通电阻约
为200Ω，由于采样保持器的输入电阻
一般在10MΩ以上，因此当最大电压为
10V时，开关电阻上的压降仅为0.2mV，
也可忽略不计。
采样保持器：如果不接入采样保持
器，由式（3-21）可知，输入信号最高
频率为（保证1/2LSB的转换精度）
其中，转换时间t c=25us,因此应
增加采样保持器，选择LF398。
LF398
的孔径时间t A p=35us,输入信号最高
频率为
满足输入信号频率要求。
23.智能仪器输出通道的信号种类分
为几种，分别为什么？
模拟量输出信号开关量输出
信号数字量输出信号
24.D/A转换器的输入输出形式分为哪
几种？
D/A转换器的数字量输入端有3种
情况：不含数据锁存器；含单个数据锁
存器；含双数据锁存器。
对于D/A转换
器的输出，则又有单极性和双极性之
分，以及某些场合下的偏置输出方式。
25.DAC0832的工作方式有哪几种？每
种方式如何实现？
双缓冲：由于DAC0832芯片中有两
个数据寄存器，可以通过控制信号将数
据先锁存在输入锁存器中，当需要D/A
转换时，再将锁存器中锁存的数据信号
装入DAC 寄存器并进行D/A转换，从
而达到两极缓冲工作方式。
直通型：如果使两个寄存器都处于
常通状态，这时两个寄存器的输出跟随
数字输入变化而变化，D/A 转换器的输
出也同时跟着变化，这种情况应用于连
续反馈过程控制系统
26.画出DAC0832单极性和双极性输出
电路示意图，并分析两种极性的输入和
输出关系？
如下图。