智能仪器设计习题课175演示课件.ppt

1、 RAM自检
2、ROM自检
3、特殊功能寄存器自检 4、总线及Ｉ／Ｏ接口电路自检
5、Ａ／Ｄ、Ｄ ／Ａ自检
A/D转换器及标定电路的自检 D/A转换器的自检
6、显示部件自检
四、自检软件
第２节 克服随机误差的数字滤波法
常用数字滤波算法有：程序判断、 中立值滤波、算术平均滤波、递推平 均滤波、加权递推平均滤波、一阶惯 性滤波和复合滤波等。
按莱特准则，当测量数n→∞，且误差服从正态分布时， 在各次测量值中，若某次测量值X(i)所对应的剩余误差Vi 大于3σ，则Vi为粗大误差，X（i）为奇异值，应剔除。
⑤剔除坏值后，重复①~④步，求出数学期望值：
1 n
Y X (i) n i1
思考与练习
P196：1，3，4，6
2）人工自动校正
第４节 消除粗大误差的软件算法
一、粗大误差的性质 二、数字滤波法消除粗大误差 1、莱特准则数字滤波法
１，…，Ｘn为n次采样值，
①求测量数据的算术平均值
Y
1
'
n'
X (i)
i 1
n ②求采样数据的剩余误差
Vi X(i)Y
③计算标准偏差
V
1
n
2
n1 i1 i
④判断并剔除奇异项。
时放大器输出电压UO3： UO3G
b.再将S2接通，S3断开，即给定的基准电压UＲ接至放大器
的输入端。此时输出电压UO2：U O 2(UR)G
c.最后将Ｓ１接通，Ｓ２断开，此时输出电压UO1：
U O 1(UX)G
则待测的未知量Ux：
U U O1
O3
U U X
R
U U O2
O3

第1章 绪论
2. 仪器的性能优越 智能仪器中通过微处理器进行数据存储
和处理，很容易实现多种自动补偿、自动校 正、多次测量平均等技术，使测量精度大大 提高。通过执行适当和巧妙的算法，常常可 以克服或弥补仪器硬件本身的缺陷和弱点， 改善仪器的性能。智能仪器中，对于随机误 差通常用求平均值的方法来克服； 对于系统 误差，则根据误差产生的原因采用适当的方 法处理。
第1章 绪论
我国电磁测量信息处理仪器学会于 1984年正式成立“自动测试与智能仪器 专业学组”，1986年国际测量联合会以 “智能仪器”为主题召开了专门的讨论 会，1988年国际自动控制联合会在其当 年的理事会上正式确定“智能元件及仪 器”为其系列学术委员会之一。
第1章 绪论
此外，1989年5月在我国武汉召开了第一 届测试技术与智能仪器国际学术讨论会。 以后，在国内外的学术会议上，以智能 仪器为内容的研讨已层出不穷。近年来， 智能仪器已开始从较为成熟的数据处理 向知识处理发展，它体现为模糊判断、 故障诊断、容错技术、传感器融合、机 件寿命预测等，使智能仪器的功能向更 高层次发展。
第1章 绪论
1.3.1独立式智能仪器及GP-IB自动测试系统 独立式智能仪器（简称智能仪器）是自
身带有微处理器和GP-IB接口的能独立进行 测试工作的电子仪器。独立式智能仪器在结 构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪 器的性能可以做得很高。这类仪器在技术上 比较成熟，同时借助于新技术、新器件和新 工艺的不断进步，这类仪器还在不断发展， 不断推陈出新。
第1章 绪论
例如HP3455型数字电压表的实时自动校 正是先进行三次不同方式的测量，然后 由微处理器自动把测量数据代入校准方 程进行计算，以消除由漂移、增益不稳 定所带来的误差。借助于微处理器，不 仅能校正由漂移、增益不稳定等引起的 误差，还能校正由各种传感器、变换器 及电路引起的非线性或频率响应等误差。

第1章 导 论
3)
智能仪器的测量过程和各种测量电路均由单片机来控制， 一般情况下这些控制端都是一根I/O线。由于MCS－51单片机具 有布尔处理功能，包括一整套位处理指令、位控制转移指令和 位控制I/O功能，这使得它特别适用于仪器仪表的控制。
第1章 导 论 智能仪器一般是指采用了微处理器（或单片机）的电子仪 器。由智能仪器的基本组成可知，在物理结构上，微型计算机 包含于电子仪器中，微处理器及其支持部件是智能仪器的一个 组成部分；但是从计算机的角度来看，测试电路与键盘、 通 信接口及显示器等部件一样，可看作是计算机的一种外围设备。 因此， 智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统， 它主 要由硬件和软件两大部分组成。
第1章 导 论 智能仪器的软件包括监控程序和接口管理程序两部分。 其中，监控程序主要是面向仪器操作面板、键盘和显示器的 管理程序。其内容包括：通过键盘操作输入并存储所设置的 功能、操作方式与工作参数。通过控制I/O接口电路对数据进 行采集； 对仪器进行预定的设置；对所测试和记录的数据与 状态进行各种处理；以数字、字符、图形等形式显示各种状 态信息以及测量数据的处理结果等。接口管理程序主要面向 通信接口，其作用是接收并分析来自通信接口总线的各种有 关信息、操作方式与工作参数的程控操作码， 并通过通信接 口输出仪器的现行工作状态及测量数据的处理结果来响应计 算机的远程控制命令。
第1章 导 论
1)
一般要求智能仪器中有大量的I/O口，并且需要有定时或 计数功能，有的还需要通信功能， 而MCS－51单片机片内具有 32根I/O口线、 两个16位定时/计数器，还有一个全双工的串 行口。这样，在使用MCS－51单片机后可大大简化仪器的硬件 结构，降低仪器的造价。
第1章 导 论 2)

54 53 52 51 50 49 44 43
60 61 63 34 36 39 45 40
VCC 9
VSS 42 VSS 10
96系列单片机引脚图及功能特点 ACH0 /P0.0
ACH1 /P0.1 ACH2 /P0.2 ACH3 /P0.3 ACH4 /P0.4 ACH5 /P0.5 ACH6 /P0.6 ACH7 /P0.7
（详细）
一、国外智能化仪器、仪表发展
1．5高．度按智国能际化上制,多定功的能串和行综总合线应的用规的约智,能将仪由器两日三台 益普或遍几十。台智能仪器组成一个类似自动测试系统的 2. 复使杂用智的能微化处仪理器器。容量从 8位增加到 1 6位 ,有的 还达6．到国3 外2位智能,不化仅仪功器能有多的,而具且有测专试家速系度统和和精推确断性、 均有分大析幅、决度提策高、。优化控制功能。 3．7智．能国仪外器智、能仪仪器表拥的有改通进和信功更能新换,能代遥频控繁诊,一断种信仪 息。器的生命力长则 3～ 5年 ,短则不足 1年。 4．8单．片智微能机化采仪用器在专用国Ｉ外Ｃ发展,使的仪另器一智特能点程就度是越个来人 越高仪。器的出现。
（8086/286/386/486/586/P/PⅡ/PⅢ/P4）
1.3.1 Intel系列单片机及其发展过程简介
1976年Intel发布了8位单片机MCS-48系列。 如1同98生0产年微发型布计了算高机档的8位微单处片理机器M一C样S-，51系列。 I先n1t锋e9l。8公3司年在推单出片了机16的位研单究片和机制M造CS方-9面6也系堪列称。
年向以。2通0过%大的量速的资度料增调长查分,而析微结处果表理明器,和我国微智
型能计化算仪机器在、仪仪器表目中前的开应发用研则制以的每侧年重点3 是5%工的业 速在度线递过增程。控制仪表 ,这也是国内智能化仪器竞