下载文档原格式
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。
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。
智能仪器原理复习提纲1、智能仪器的定义内部带有微型计算机并带有GP-IP等通信接口，具有对数据的存储、运算、逻辑判断，自动化操作与外界通信等智能作用的仪器，称为智能仪器.2、智能仪器的优点①使用键盘代替传统仪器中旋转式获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。
②微处理器的运用极大的提高了仪器的性能。
③智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便的实现量程自动切换，自动调零，触发电平自动调整，自动校准，自诊断等功能，有力的改善了仪器的自动化测量水平。
④智能仪器具有友好的人机对话的能力，使用人员只通过键盘打入命令。
⑤智能仪器一般都配有GP-IB或RS-232等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。
1、A/D转换的技术指标①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量的技术指标，记数字量变化一个字所对应模拟信号的变化量。
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二引起的误差，其大小在理论上为一个单位。
②转化精度：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。
用绝对误差或相对误差来表示。
③转换速率：指A/D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。
也可表示为转换时间，即转换从启动到结束所需时间。
④满刻度范围：又称满量程输入电压范围，指A/D 转换器所允许最大的输入电压范围。
2、逐次比较式A/D，积分式A/D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(N-1)位1，以下各位为0，这个二进制代码经A/D转换器转换成电压U0，送到比较器与输入的模拟电压Ux 比较。
若Ux.>Uo ，则保留这一位，；若Ux<Uo ，则D(N-1)位置0. D(N-1)位比较完毕后，在对下一位即D(N-2)位进行比较，控制电路使寄存器D(N-2)为1，其以下各位仍为0，然后再与上一次D(N-1)结果一起经过D/A 转换后再次送到比较器与Ux 相比较。
智能仪器原理简答题复习1智能仪器原理复习提纲1、智能仪器的定义内部带有微型计算机并带有GP-IP 等通信接⼝，具有对数据的存储、运算、逻辑判断，⾃动化操作与外界通信等智能作⽤的仪器，称为智能仪器.2、智能仪器的优点①使⽤键盘代替传统仪器中旋转式获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。
②微处理器的运⽤极⼤的提⾼了仪器的性能。
③智能仪器运⽤微处理器的控制功能，可以⽅便的实现量程⾃动切换，⾃动调零，触发电平⾃动调整，⾃动校准，⾃诊断等功能，有⼒的改善了仪器的⾃动化测量⽔平。
④智能仪器具有友好的⼈机对话的能⼒，使⽤⼈员只通过键盘打⼊命令。
⑤智能仪器⼀般都配有GP-IB 或RS-232等通信接⼝，使智能仪器具有可程控操作的能⼒。
1、A/D 转换的技术指标①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量的技术指标，记数字量变化⼀个字所对应模拟信号的变化量。
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⼆引起的误差，其⼤⼩在理论上为⼀个单位。
②转化精度：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。
⽤绝对误差或相对误差来表⽰。
③转换速率：指A/D 转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。
也可表⽰为转换时间，即转换从启动到结束所需时间。
④满刻度范围：⼜称满量程输⼊电压范围，指A/D 转换器所允许最⼤的输⼊电压范围。
2、逐次⽐较式A/D ，积分式A/D 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(N-1)位1，以下各位为0，这个⼆进制代码经A/D 转换器转换成电压U0，送到⽐较器与输⼊的模拟电压Ux ⽐较。
若Ux.>Uo ，则保留这⼀位，；若Ux3、并⾏⽐较式A/D 原理及优缺点并⾏⽐较式A/D 原理，以⼀个三位并⾏⽐较式A/D 转换器为例，采⽤（23-1）=7个⽐较器，每个⽐较器的急转电压分别为R U 141，R U 143，……R U 1413，⽽输⼊电压i U 则是并⾏加到7个⽐较器的输⼊端。
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。
《智能仪器原理及应用》复习指导1、考试要求掌握：属于本课程中基本的必须掌握的内容，包括基本概念、基本原理、基本知识点理解：属于本课程中有一定难度，或是较为综合的内容。
了解：属于本课程中要求相对较高，或是应用相对较少的内容。
2、试题类型及试卷结构：单选题：约30%判断题：约10%填空题：约30%简答题：约20%综合应用题：约10%第一章导论第一节：1、掌握智能仪器的基本组成，抱过硬件部分和软件部分的组成。
2、掌握:与传统电子仪器相比较,智能仪器的主要特点。
第二节：1、理解智能仪器的用结构框图。
2、了解设计、研制智能仪器的一般过程。
第三节：1、了解智能仪器的现状及发展。
第二章智能仪器模拟量输入输出通道数据转换是实现智能仪器功能的重要环节。
其中DAC（数模转换器）与ADC（模数转换器）是实现数据转换的重要部件。
第一节：1、掌握A/D转换器常用几项技术指标。
2、理解逐次逼近型和双积分型的A/D转换器的工作原理。
3、掌握常用的A\D转换器ADC0809的工作原理，内部结构，控制引脚4、掌握ADC0809与单片机8031CPU的借口方法和常用的三种控制方式。
5、理解常用的AD转换器AD574的工作原理，与单片机8031的借口原理和微机控制原理。
6、了解双积分型MC14433A/D芯片。
第二节：1、掌握告诉AD转换器（以CA3308为例）的工作原理及其与8031单片机的借口技术。
2、理解采用高速模拟量输入通道的三种数据传送方式。
第三节：1、掌握模拟量输出通道D/A转换器的转换原理，主要技术指标。
2、掌握八位D/A转换器DAC0832的工作原理控制引脚，两种与8031微机的借口方法（单缓冲借口和双缓冲借口）及应用。
3、掌握十二位DAC1208的工作原理及与8031的借口电路。
4、掌握通过微处理器对DAC0832的进行程序控制就能得到各种简单波形的波形发生器，如通过编制软件产生锯齿波，三角波，矩形波，方波和正弦波的方法。
第一章1.电子仪器分类：从使用的器件来看：经历了从真空管时代---晶体管时代----集成电路时代三个阶段。
从仪器的工作原理来看，它经历了三代：第一代是模拟式电子仪器第二代是数字式电子仪器第三代就是智能仪器。
2.智能仪器定义：在数字化的基础上用微机装备起来，是计算机技术与电子仪器相结合的产物；具有数据存储、运算、逻辑判断能力，能根据被测参数的变化自选量程，可自动校正、自动补偿、自寻故障等；可以做一些需要人类的智慧才能完成的工作，即具备了一定的智能，故称为智能仪器。
3.智能仪器的特点（1）测量过程程序控制（2）具有较强的数据处理能力（3）多功能化4.智能仪器的基本结构两种基本类型：（1）微机内置式（2）微机扩展式5. 智能仪器的结构图6.嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。
具备以下特点：(1) 对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度；(2) 功耗很低7.测量电路的连接方式（1）插件式（2）插件箱式8.虚拟仪器是真实的仪器；建立在计算机上；软件在很大程度上替代了硬件，软件的作用增强，软件就是仪器；使用户突破了传统仪器由厂家制造而用户自己无法改变仪器既定功能和面板的约束。
用户可以根据自己的需要去设计或组合自己的专用仪器(或系统)。
功能和面板可以根据需要再定义。
9.计算机测控系统智能仪器属于计算机测控系统的一种形式。
按照仪器或系统担负的任务不同，测控仪器或系统可分为三类：（1）单纯以测试为目的的“测试仪器或系统”（2）单纯以控制为目的的“控制系统”（3）测控一体的“测控系统”10.执行机构驱动模式：电驱动、液压驱动、气压驱动、复合驱动等。
11. 计算机测控系统按照系统采用的控制规律可分为顺序控制、常规控制(如P1D控制)、高级控制(或称先进控制，如最优控制、自适应控制、预测控制等)、智能控制等若干类；根据系统的应用及结构特点可将计算机控制系统大致分成计算机巡回检测和操作指导系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等。
第一章问:什么是智能仪器?其主要特点是什么?答:智能仪器由硬件和软件两大部分组成。
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.具有良好的人机对话功能5。
具有可程控操作能力第二章问：单片机控制ADC的常用方法有哪些？答：1。
程序查询方式［首先微处理器向转换器发出信号,然后读入转换信号，查询转换是否结束，若结束则读取数据，否则继续查询，知道转换结束]2.延时等待方式[首先由微处理器想A/D转换器发出启动信号之后,根据AD转换器的转换时间延时,一般延时时间大于转换时间，演示结束，读入数据。
］3.中断方式[微处理器启动转化器年后去处理其他事情，A/D转换结束后主动向CPU发出中断请求信号,CPU响应中断后再读取转换结果]问:模拟量输入通道有几种基本结构?说明特点和使用场合答：两种,单通道结构和多通道结构。
单通道：常用于频率较高的模拟信号的A/D 转换.传感器输出的信号进入信号调理电路进行滤波、放大等处理后，通过采样/保持器送入A/D转换器,转换为数字信号进入CPU。
单通道数据采集系统：结构简单，成本低，只能采集一路信号.［多通道结构］多通道结构分为并行结构和共享结构。
［多通道并行结构]:各通道可同时进行转,常用于模拟洗脑频率很高且各路必须同步采样的高转换速率系统［多通道共享结构]各路模拟输入信号不需要同时获取时，可选用此结构。
这种形式的通道速度慢，单硬件开销少，适合对转换速度要求不高的系统。
问：在设计智能仪器时，选择模拟多路开关要考虑的主要因素有哪些？答:通道数量；开关断开时流过模拟开关的电流；导通电阻，开关闭合时的电阻；指开关接通或断开时的速度第三章1问:D/A转换器的主要技术指标答:1。
转换精度:指在整个工作区间实际的输出电压与理想输出电压之间偏差.通常用分辨率和转换误差描述。
（分辨率）当输入数字发生单位数码变化时所对应的输出模拟量的变化量（转换误差)实际输出的模拟量与理想值之间的最大误差,一般是增益误差、漂移误差、非线性误差 2。
第一章1.智能仪器主要特点2、智能仪器的发展趋势3、促进智能仪器发展的新技术第二章智能仪器中的微处理器一、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：第三章数据采集技术1.数据采集系统中选用放大器总的要求是什么？2.逐次逼近型A/D转换器的基本原理和主要特点。
3. 双积分式A/D转换器特点4.采样保持器原理5.常见的采样-保持电路，并说明其工作方式6.A/D转换器与微处理器相连应考虑的问题7.SSR应用中应注意的问题第四章1．画出数字量输出通道结构图，说明输出通道的特点。
2.画出DAC的总体结构图，说明DAC的主要技术特性第五章1.解释什么是串键以及处理串键的两种技术。
2无论键盘系统采用何种组织形式和工作方式，键盘的处理都应包含以下内容：3键盘的组织和工作方式4.led静态显示方式5.led动态显示方式6.在进行LED动态显示控制时,要遵循的规则有第六章1.解释usb数据流的四种基本数据传送类型。
2. 画出单向数字通信系统的结构图，并解释各模块的主要功能。
3解释数字调制技术及调制方法的分类4解释奇偶校验码第七章1.软件陷阱一般安排在什么地方。
2.接地设计应注意的方面？3.解释电源干扰的三种类型。
4.RAM的自检5.显示装置的检查6.干扰的来源与特点7.静电耦合：8.磁场耦合9.双绞线的抗干扰原理及其使用10.金属屏蔽线的抗干扰原理及使用11.抑制扁平电缆的窜扰的措施12.影响智能仪器可靠性的外因是指智能仪器所处工作环境中的外部设备或空间条件导致系统运行的不可靠因素13.时间冗余技术14.指令冗余技术15.看门狗”技术第八章1.列出智能仪器中常用的四种线性结构并作简要说明。
2.解释链表的链式结构编程计算分析P29 通用放大器计算P51程序P80 程序P97 程序P109程序锯齿波发生器阶梯波发生器正弦波发生器P191程序P193程序P196程序P197程序P198程序。
