智能仪器设计基础考试重点题目.pdf

1 1、智能仪器的发展趋势智能仪器的发展趋势 （1 1）微型化）微型化 （2 2）多功能化）多功能化 （3 3）人工智能化）人工智能化 （4 4）网络化）网络化 2 2、智能仪器的分类、组成和特点智能仪器的分类、组成和特点 （1 1）从发展应用的角度看，智能仪器系统分为微机内嵌和微机扩展）从发展应用的角度看，智能仪器系统分为微机内嵌和微机扩展两两大类。大类。 （2 2）智能仪器由硬件和软件两大部分组成。硬件包括微处理器、存储器、输入）智能仪器由硬件和软件两大部分组成。硬件包括微处理器、存储器、输入 通道、输出通道、人机接口电路、通信接口电路。通道、输出通道、人机接口电路、通信接口电路。 （3 3）智能仪器的特点智能仪器的特点 1 1操作自动化 操作自动化 2 2具有自测功能 具有自测功能 3 3具有数据分析和处理功 具有数据分析和处理功 能能 4 4具有友好的人机对话功能 具有友好的人机对话功能 5 5具有可程控操作能力 具有可程控操作能力 3 3、什么是智能仪器，其主要特点是什么？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与测量技术相结合的产物，是含有微型计算机或微处理智能仪器是计算机技术与测量技术相结合的产物，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储存、运算、逻辑判断和自动化操作等功器的测量仪器。由于它拥有对数据的储存、运算、逻辑判断和自动化操作等功 能，具有一定的智能作用，因而被称为智能仪器。能，具有一定的智能作用，因而被称为智能仪器。 特点：操作自动化、具有自测功能、具有数据分析和处理功能、具有友好的人特点：操作自动化、具有自测功能、具有数据分析和处理功能、具有友好的人 机对话功能、具有可程控操作能力、除此之外，智能仪器还能通过自机对话功能、具有可程控操作能力、除此之外，智能仪器还能通过自学学会处学学会处 理更多、更复杂的程序理更多、更复杂的程序。 4 4、智能仪器的作用智能仪器的作用数据采集、数据处理、数据传输。数据采集、数据处理、数据传输。 5 5、常见的常见的 A A/ /D D 转换器有哪几种类型？其特点是什么？转换器有哪几种类型？其特点是什么？ 类型（类型（1 1）并联比较型）并联比较型 A/DA/D 转换器转换器 （2 2）逐次逼近型）逐次逼近型 A/DA/D 转换器（转换器（3 3）双积分型）双积分型 A/DA/D 转换器转换器 （4 4）- -调制型调制型 A/DA/D 转换器转换器 特点：特点： 1 1转换速度快 转换速度快，随着转换位数的增加，所需的硬件个数多，随着转换位数的增加，所需的硬件个数多 2 2精度、速 精度、速 度、和价格均适中度、和价格均适中，抗干扰能力差，抗干扰能力差 3 3精度高、抗干扰性好价格低廉 精度高、抗干扰性好价格低廉，转换速度，转换速度 较慢较慢 4 4具有积分式与逐次式的双重优点 具有积分式与逐次式的双重优点，以很低的采样分辨率和很高的采样频，以很低的采样分辨率和很高的采样频 率将模拟信号数字化率将模拟信号数字化 6 6、模拟量输出通道有哪几种基本机构？试说明其特点和使用场合。模拟量输出通道有哪几种基本机构？试说明其特点和使用场合。 （1 1） 单通道结构：） 单通道结构： 只有一路信号输入，只有一路信号输入， 常用于频率较高的模拟信号的常用于频率较高的模拟信号的 A/DA/D 转换。转换。 （2 2）多通道结构：）多通道结构： 1 1多通道并行结构：常用于模拟信号频率很高且各路必须同 多通道并行结构：常用于模拟信号频率很高且各路必须同 步采样的高转换速率系统，速度快、成本高、体积功耗大步采样的高转换速率系统，速度快、成本高、体积功耗大 2 2多通道共享结构： 多通道共享结构： 适合对转换要求不高的系统。适合对转换要求不高的系统。通道速度慢，元件开销少通道速度慢，元件开销少 7 7、在设计智能仪器时，选在设计智能仪器时，选择模拟多路开关要考虑的主要因素是什么？择模拟多路开关要考虑的主要因素是什么？ 答： （答： （1 1）通道数量（）通道数量（2 2）泄）泄漏漏电流（电流（3 3）导通电阻（）导通电阻（4 4）开关速度）开关速度 8.8.传感器的性能指标传感器的性能指标 （1 1）线性范围， （）线性范围， （2 2）精度， （）精度， （3 3）灵敏度， （）灵敏度， （4 4）稳定性， （）稳定性， （5 5）频率响应特性）频率响应特性 9 9、隔离放大器种类隔离放大器种类 光电耦合隔离放大器、变压器耦合隔离放大器、电容耦合隔离放大器光电耦合隔离放大器、变压器耦合隔离放大器、电容耦合隔离放大器 1010、A/DA/D 转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 （1 1）A/DA/D 转换器的转换精度（分辨率和量化误差、转换误差）转换器的转换精度（分辨率和量化误差、转换误差） （2 2）A/DA/D 转换器转换器 的转换速度的转换速度（3 3）满量程输入范围）满量程输入范围 1111、 A/DA/D 转换器的控制方式转换器的控制方式根据根据 A/DA/D 转换器与微处理器的连接方式及智能仪器要转换器与微处理器的连接方式及智能仪器要 求的不同，常有程序查询方式、延时等待方式和中断方式。求的不同，常有程序查询方式、延时等待方式和中断方式。 1212、设计一个智能仪器时如何选择设计一个智能仪器时如何选择 A/DA/D 转换器？转换器？ 模拟输入电压的量程、能测量的最小信号、非线性误差、每完成一次转换需要模拟输入电压的量程、能测量的最小信号、非线性误差、每完成一次转换需要 时间、对输入信号的要求、是否需要预处理。时间、对输入信号的要求、是否需要预处理。 1313、D/AD/A 转换器有哪几类，其特点是什么？转换器有哪几类，其特点是什么？ 权电阻网络权电阻网络 D/AD/A 转换器：结构简单，所用电阻元件少，但各个电阻的阻值相差转换器：结构简单，所用电阻元件少，但各个电阻的阻值相差 较大；较大；倒倒 T T 形电阻网络形电阻网络 D/AD/A 转换器：电阻网络电阻取值只有转换器：电阻网络电阻取值只有 R R 与与 2R2R 两种，精度两种，精度 更容易保证，流过各更容易保证，流过各 2R2R 电阻的电流直接流入运算放大器的输入端，提高转换效电阻的电流直接流入运算放大器的输入端，提高转换效 率率权电流型权电流型 D/AD/A 转换器：输出电压正比于输入的数字量。采用恒流源，各支路转换器：输出电压正比于输入的数字量。采用恒流源，各支路 权电流大权电流大小不受开关导通电阻和电压的影响，降低了对开关电路的要求，提高小不受开关导通电阻和电压的影响，降低了对开关电路的要求，提高 了转换精度。了转换精度。 1414、D/AD/A 转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 （1 1）转换精度： 【）转换精度： 【1 1】分辨率】分辨率【2 2】转换误差： 】转换误差： 1 1增益误差增益误差2 2漂移误差漂移误差3 3 非线性误差非线性误差（2 2）转换速度转换速度 1515、为什么要消除键盘抖动？消除键盘抖动的方法？实现的原理是什么？为什么要消除键盘抖动？消除键盘抖动的方法？实现的原理是什么？ 答：因为抖动可能导致计算机将一次按键操作误判多次操作。答：因为抖动可能导致计算机将一次按键操作误判多次操作。 方法一：硬件去抖动，利用方法一：硬件去抖动，利用 RSRS 触发器的互锁功能去抖动，可以得到理想的按键触发器的互锁功能去抖动，可以得到理想的按键 输出波形。输出波形。 方法二方法二: :软件延时去抖动，通过软件延时去抖动，通过 CPUCPU 首次检测到按键按下或松开信息时，延时一首次检测到按键按下或松开信息时，延时一 段时间，从而躲过抖动期段时间，从而躲过抖动期，等待按键稳定后，等待按键稳定后，CPUCPU 再次检测，确定按键的状态。再次检测，确定按键的状态。 1616、试说明非编码键盘扫描的原理。试说明非编码键盘扫描的原理。 答：答： 扫描法扫描法 （1 1） 判断键盘上有无键闭合 （） 判断键盘上有无键闭合 （2 2） 消除键抖动影响， 软件延时） 消除键抖动影响， 软件延时 1020ms1020ms， 去抖动（去抖动（3 3）若有键闭合，则确定闭合键的键值（）若有键闭合，则确定闭合键的键值（4 4）为了保证键每闭合一次，）为了保证键每闭合一次， CPUCPU 仅做一次处理。仅做一次处理。 线反转法： （线反转法： （1 1）P1.7P1.7- -P1.4P1.4 作为输出线，作为输出线，P1.3P1.3- -P1.0P1.0 作为输入线，并使作为输入线，并使 P1P1 口输口输 出出 0FH0FH。 （。 （2 2）P1.7P1.7- -P1.4P1.4 作为输入线，作为输入线，P1.3P1.3- -P1.0P1.0 作为输出线作为输出线 1717、触摸屏的种类主要有哪些？各有什么特点？触摸屏的种类主要有哪些？各有什么特点？ 答： （答： （1 1）电阻式触摸屏，经济型好，供电要求简单，非常容易产业化而且适用）电阻式触摸屏，经济型好，供电要求简单，非常容易产业化而且适用 的领域多种多样。 （的领域多种多样。 （2 2）红外线触摸屏，价格便宜、安装容易，能较好地感）红外线触摸屏，价格便宜、安装容易，能较好地感应轻应轻 微触摸与快速触摸（微触摸与快速触摸（3 3）电容式触摸屏，透光率和清晰度高，不但能保护导体）电容式触摸屏，透光率和清晰度高，不但能保护导体 和感应器，还能防止环境因素给触摸屏造成的影响。 （和感应器，还能防止环境因素给触摸屏造成的影响。 （4 4）表面声波触摸屏，对）表面声波触摸屏，对 原显示器的清晰度影响小，经久耐用。原显示器的清晰度影响小，经久耐用。 1818、简述简述 LEDLED 显示器动态显示方式的原理及优点？显示器动态显示方式的原理及优点？ 答：答：LEDLED 驱动用驱动用 8 8 位的位的 I/OI/O 端口驱动，端口驱动，LEDLED 共阳极或共阴极由相应的共阳极或共阴极由相应的 I/OI/O 端口控端口控 制，轮流选通，制，轮流选通，由于人的视觉暂留现象和发光二极管的余晖效应，人眼仍感觉由于人的视觉暂留现象和发光二极管的余晖效应，人眼仍感觉 所有的器件都在同时显示，获得稳定的视觉效果。优点是占用所有的器件都在同时显示，获得稳定的视觉效果。优点是占用 I/OI/O 端口少。端口少。 1919、简述红外线触摸屏的工作原理及特点。简述红外线触摸屏的工作原理及特点。 答：它在显示器前面安装答：它在显示器前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管 和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手 指就会挡住该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。指就会挡住该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。 特点是价格便宜、安装容易，能较好地感应轻微触摸与快速触摸。特点是价格便宜、安装容易，能较好地感应轻微触摸与快速触摸。 2020、简述电容式触摸屏的工作原理及特点。简述电容式触摸屏的工作原理及特点。 答：当用户触摸屏幕时，由于人体电场、手指与导体层间会形成一个耦合电容，答：当用户触摸屏幕时，由于人体电场、手指与导体层间会形成一个耦合电容， 四边电极发出的电流会流向触点，而其强弱与手指及电极的距离成正比，位于四边电极发出的电流会流向触点，而其强弱与手指及电极的距离成正比，位于 触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置，透触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置，透 光率和清晰度高，不但能保护导体和感应器，还能防止环境因素给触摸屏造成光率和清晰度高，不但能保护导体和感应器，还能防止环境因素给触摸屏造成 的影响。的影响。 2121、与常规的电路相比，智能仪器的数据处理具有哪些优点？与常规的电路相比，智能仪器的数据处理具有哪些优点？ 答： （答： （1 1）可用程序代替硬件电路完成多种运算（）可用程序代替硬件电路完成多种运算（2 2）能自动修正误差（）能自动修正误差（3 3）能进）能进 行逻辑判断（行逻辑判断（4 4）能对被测参数进行较复杂的计算和处理（）能对被测参数进行较复杂的计算和处理（5 5）智能仪器不但精）智能仪器不但精 度高，而且稳定可靠，抗干扰能度高，而且稳定可靠，抗干扰能力强力强 2222、与硬件滤波器相比，数字滤波器有哪些优点？与硬件滤波器相比，数字滤波器有哪些优点？ 答： （答： （1 1）因为用程序滤波，故无需增加硬件设备，且可多通道共享一个滤波器，）因为用程序滤波，故无需增加硬件设备，且可多通道共享一个滤波器， 从而降低了成本（从而降低了成本（2 2）由于不用硬件设备，各回路间不存在阻抗匹配等问题，）由于不用硬件设备，各回路间不存在阻抗匹配等问题， 故可靠性高，稳定性好（故可靠性高，稳定性好（3 3）可以对频率很低的信号进行滤波（）可以对频率很低的信号进行滤波（4 4）可根据需要）可根据需要 选择不同的滤波方法或改变滤波器的参数，使用方便、灵活。选择不同的滤波方法或改变滤波器的参数，使用方便、灵活。 2323、常用的数字滤波方法有哪些？各种滤波有何特点？适用于何种场合？常用的数字滤波方法有哪些？各种滤波有何特点？适用于何种场合？ 程序判断滤波；程序判断滤波；限幅滤波；限幅滤波；中值滤波；中值滤波；算术平均值滤波；算术平均值滤波；去极值平均滤波；去极值平均滤波；加加 权递推平均值滤波；权递推平均值滤波；一阶惯性滤波；一阶惯性滤波；低通数字滤波；低通数字滤波；高通数字滤波；高通数字滤波； 2424、简述限幅滤波的工作原理、特点及使用场合。简述限幅滤波的工作原理、特点及使用场合。 原理是根据生产经验，确定出两次采样输入信号可能出现的最大偏差原理是根据生产经验，确定出两次采样输入信号可能出现的最大偏差Y Y。主要。主要 用于变化比较缓慢的参数， 如温度、 位置等测控系统。 用于变化比较缓慢的参数， 如温度、 位置等测控系统。 Y Y 越大系统误差越大，越大系统误差越大， Y Y 越小，采样频率很小。越小，采样频率很小。 2525、简述递推平均值滤波器的工作原理、特点及使用场合。简述递推平均值滤波器的工作原理、特点及使用场合。 答：是把答：是把 N N 个测量数据个测量数据 y1yny1yn 看成一个队列，队列的长度固定为看成一个队列，队列的长度固定为 N N；每进行一次；每进行一次 新的测量把测量结果作为对尾的新的测量把测量结果作为对尾的 yNyN，而扔掉队首的，而扔掉队首的 y1,y1,这样在多列中始终有这样在多列中始终有 N N 个最新数据。对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，灵敏度低，适用于个最新数据。对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，灵敏度低，适用于 高频振荡系统。高频振荡系统。 26、简述代数差值法的基本方法。简述代数差值法的基本方法。 答：设有答：设有 n+1 组离散点： （组离散点： （x0,y0）,（x1,y1）,（xn,yn）,xa,b和未知函数和未知函数 f（x）,并有并有 f（x0）=y0,f（xn）=yn。设法找到一个高数。设法找到一个高数 g（x0） ，使） ，使 g（x0）在）在 xi（i=0,1,n）处与）处与 f（xi）相等。满足这个条件的高数）相等。满足这个条件的高数 g（x）就称为）就称为 f（x）的差）的差 值函数，一般选择值函数，一般选择 g（x）为）为 n 次多项式，并记为次多项式，并记为 Pn（x） ，这种差值方法称为代） ，这种差值方法称为代 数差值法。数差值法。 2727、实现智能仪器量程转换的方法有哪些？实现智能仪器量程转换的方法有哪些？ 答：有数字滤波器、智能电桥、数字多用表、程控放大器、选用不同量程的传答：有数字滤波器、智能电桥、数字多用表、程控放大器、选用不同量程的传 感器。感器。( (改为：采用程控放大器，自动切换不同量程的传感器改为：采用程控放大器，自动切换不同量程的传感器) ) 2828、什么是自检？自检的方式有哪几种？常见的自检内容有哪些？什么是自检？自检的方式有哪几种？常见的自检内容有哪些？ 自检就是自动开始或人为触发开始执行事先编制好的检测程序的自我检验过自检就是自动开始或人为触发开始执行事先编制好的检测程序的自我检验过 程，能对系统出现的软硬件故障进行自动检测，并且给出相应指示。程，能对系统出现的软硬件故障进行自动检测，并且给出相应指示。 常见的自检（常见的自检（1 1）开机自检（）开机自检（2 2）周期性自检（）周期性自检（3 3）键控自检）键控自检 内容内容（1 1）RAMRAM 的自检的自检（2 2）ROMROM 的自检的自检（3 3）键盘与显示器的自检）键盘与显示器的自检（4 4）输入通）输入通 道的自检道的自检（5 5）输出通道的自检）输出通道的自检（6 6）总线的自检）总线的自检 2929、电气干扰的耦合方式？电气干扰的耦合方式？ 静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合，直接耦合，辐射耦合、漏电耦合。静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合，直接耦合，辐射耦合、漏电耦合。 3030、硬件抗干扰的主要技术有哪些？硬件抗干扰的主要技术有哪些？ 答：隔离技术、滤波技术、屏蔽技术与双绞线传输，接地技术。答：隔离技术、滤波技术、屏蔽技术与双绞线传输，接地技术。 3131、在硬件可靠性方面，部件及系统级的可靠性措施有哪些？在硬件可靠性方面，部件及系统级的可靠性措施有哪些？ 环境保护系统的简化和标准化，磁兼容设计、冗余技术、故障自动环境保护系统的简化和标准化，磁兼容设计、冗余技术、故障自动检测与诊断检测与诊断 技术。技术。 3232、为提高仪器可靠性，可以采用的指令冗余措施有哪些？为提高仪器可靠性，可以采用的指令冗余措施有哪些？ 答：答：NOPNOP 的使用、重要指令冗余。的使用、重要指令冗余。 3333、为提供仪器可靠性采用软件陷阱时，一般在哪些区域设置陷阱？为提供仪器可靠性采用软件陷阱时，一般在哪些区域设置陷阱？ 答： （答： （1 1）未使用的中断向量区（）未使用的中断向量区（2 2）未使用的）未使用的 EPROMEPROM 空间（空间（3 3）运行程序区（）运行程序区（4 4） 中断服务程序区（中断服务程序区（5 5）RAMRAM 数据保护的条件陷阱数据保护的条件陷阱 3434、干扰、噪声的定义。干扰、噪声的定义。 答：把影响智能仪器正常运行的所有因素统称为干扰，把由于材料或器件内部答：把影响智能仪器正常运行的所有因素统称为干扰，把由于材料或器件内部 的原因而产生的污染类的影响称为噪声。的原因而产生的污染类的影响称为噪声。 3535、干扰进入仪器的渠道。干扰进入仪器的渠道。 答：空间电磁场、传输答：空间电磁场、传输通通道、供电系统道、供电系统 36、智能仪器中的公共数字传输通道称为总线。智能仪器中的公共数字传输通道称为总线。 37、总线按连接范围划分总线按连接范围划分：片内总线（局部总线） 、内部总线（系统总线） 、外：片内总线（局部总线） 、内部总线（系统总线） 、外 部总线（通信总线） 。部总线（通信总线） 。 38、GPIB 通用接口系统的基本特性有哪些？简述通用接口系统的基本特性有哪些？简述“讲者讲者”、“听者听者”、“控者控者”的主要的主要 功能功能。 答：基本特性：答：基本特性：a.可通过一条总线将多台仪器互联，组成自动测试系统，系统中可通过一条总线将多台仪器互联，组成自动测试系统，系统中 可以连接的仪器不超过可以连接的仪器不超过 15 台，互联总线的长度不超过台，互联总线的长度不超过 20m；b.数据传输采用位数据传输采用位 并行、字节串行的双向异步传输方式，最大传输速率不超过并行、字节串行的双向异步传输方式，最大传输速率不超过 1Mbps；c.总线上传总线上传 输的消息采用负逻辑，即低电平为逻辑输的消息采用负逻辑，即低电平为逻辑 1，高电平为逻辑，高电平为逻辑 0；d.采用单字节地址采用单字节地址 时可有时可有 31 个听地址，采用双字节时可有个听地址，采用双字节时可有 961 个讲地址和个讲地址和 961 个听地址。个听地址。 讲者功能讲者功能：当由控者指定某仪器为讲者时，他才具有讲功能，接口发送给其它：当由控者指定某仪器为讲者时，他才具有讲功能，接口发送给其它 仪器。仪器。 控者功能控者功能：产生对系统的管理消息，发布各种通用命令，指定数据传输过程中：产生对系统的管理消息，发布各种通用命令，指定数据传输过程中 的讲者和听者，进行串行和并行点名，接受其它仪器的服务请求和状态数据。的讲者和听者，进行串行和并行点名，接受其它仪器的服务请求和状态数据。 听着功能听着功能：所有仪器都必须设置听功能。当仪器被指定为听者时具有听功能，：所有仪器都必须设置听功能。当仪器被指定为听者时具有听功能， 此时从总线接收控者的程控命令和讲者的测量数据。此时从总线接收控者的程控命令和讲者的测量数据。 39、 RS-232 总线有什么特点？其逻辑电平是如何定义的？使用总线有什么特点？其逻辑电平是如何定义的？使用 RS-232C 总线应注总线应注 意什么问题？意什么问题？ 答：答：RS-232 特点：采用不平衡传输方式，负逻辑电平。特点：采用不平衡传输方式，负逻辑电平。 逻辑电平的定义：在发送数据时，发送端驱动器输出逻辑电平的定义：在发送数据时，发送端驱动器输出+5v-+15v，表示逻辑，表示逻辑 0，输，输 出出-5v-3v，表示逻辑，表示逻辑 1. 注意问题：应保证电平的绝对值在注意问题：应保证电平的绝对值在 3-15v 之间。之间。 40、简述简述 RS-422C 总线和总线和 RS-485 总线的特点。总线的特点。 答：答：RS232 是点对多的通信，不是总线式的是点对多的通信，不是总线式的。采用平衡分差传输技术，同一信号采用平衡分差传输技术，同一信号 使用一对以地为参考的电平相反的两条平衡传输线传送，当其中一条为逻辑使用一对以地为参考的电平相反的两条平衡传输线传送，当其中一条为逻辑 1 1 时，另一条必为逻辑时，另一条必为逻辑 0 0。 RS485 是是 1 对多的通信，是总线式的。对多的通信，是总线式的。采用平衡差分传输方式，远距离传送采用平衡差分传输方式，远距离传送 时每台设备都应接终端电阻等。时每台设备都应接终端电阻等。RSRS- -485485 的一个发送器可以驱动的一个发送器可以驱动 3232 个接收器，总个接收器，总 线上可连接多至线上可连接多至 3232 个接收器，并且可以采用二线与四线工作方式。个接收器，并且可以采用二线与四线工作方式。 4141、常用的标准总线：常用的标准总线：I2 CI2 C 总线、总线、GPIBGPIB 通用接口总线、通用接口总线、RSRS- -232C232C 串行总线、串行总线、 RSRS- -422/485422/485 串行总线、串行总线、USBUSB 通用串行总线、通用串行总线、CANCAN 现场总线、蓝牙技术、现场总线、蓝牙技术、ZigZig- -BeeBee 技术、工业以太网、电力线载波通信技术、工业以太网、电力线载波通信 1 1、智能仪器的发展趋势智能仪器的发展趋势 （1 1）微型化）微型化 （2 2）多功能化）多功能化 （3 3）人工智能化）人工智能化 （4 4）网络化）网络化 2 2、智能仪器的分类、组成和特点智能仪器的分类、组成和特点 （1 1）从发展应用的角度看，智能仪器系统分为微机内嵌和微机扩展）从发展应用的角度看，智能仪器系统分为微机内嵌和微机扩展两两大类。大类。 （2 2）智能仪器由硬件和软件两大部分组成。硬件包括微处理器、存储器、输入）智能仪器由硬件和软件两大部分组成。硬件包括微处理器、存储器、输入 通道、输出通道、人机接口电路、通信接口电路。通道、输出通道、人机接口电路、通信接口电路。 （3 3）智能仪器的特点智能仪器的特点 1 1操作自动化 操作自动化 2 2具有自测功能 具有自测功能 3 3具有数据分析和处理功 具有数据分析和处理功 能能 4 4具有友好的人机对话功能 具有友好的人机对话功能 5 5具有可程控操作能力 具有可程控操作能力 3 3、什么是智能仪器，其主要特点是什么？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与测量技术相结合的产物，是含有微型计算机或微处理智能仪器是计算机技术与测量技术相结合的产物，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储存、运算、逻辑判断和自动化操作等功器的测量仪器。由于它拥有对数据的储存、运算、逻辑判断和自动化操作等功 能，具有一定的智能作用，因而被称为智能仪器。能，具有一定的智能作用，因而被称为智能仪器。 特点：操作自动化、具有自测功能、具有数据分析和处理功能、具有友好的人特点：操作自动化、具有自测功能、具有数据分析和处理功能、具有友好的人 机对话功能、具有可程控操作能力、除此之外，智能仪器还能通过自机对话功能、具有可程控操作能力、除此之外，智能仪器还能通过自学学会处学学会处 理更多、更复杂的程序理更多、更复杂的程序。 4 4、智能仪器的作用智能仪器的作用数据采集、数据处理、数据传输。数据采集、数据处理、数据传输。 5 5、常见的常见的 A A/ /D D 转换器有哪几种类型？其特点是什么？转换器有哪几种类型？其特点是什么？ 类型（类型（1 1）并联比较型）并联比较型 A/DA/D 转换器转换器 （2 2）逐次逼近型）逐次逼近型 A/DA/D 转换器（转换器（3 3）双积分型）双积分型 A/DA/D 转换器转换器 （4 4）- -调制型调制型 A/DA/D 转换器转换器 特点：特点： 1 1转换速度快 转换速度快，随着转换位数的增加，所需的硬件个数多，随着转换位数的增加，所需的硬件个数多 2 2精度、速 精度、速 度、和价格均适中度、和价格均适中，抗干扰能力差，抗干扰能力差 3 3精度高、抗干扰性好价格低廉 精度高、抗干扰性好价格低廉，转换速度，转换速度 较慢较慢 4 4具有积分式与逐次式的双重优点 具有积分式与逐次式的双重优点，以很低的采样分辨率和很高的采样频，以很低的采样分辨率和很高的采样频 率将模拟信号数字化率将模拟信号数字化 6 6、模拟量输出通道有哪几种基本机构？试说明其特点和使用场合。模拟量输出通道有哪几种基本机构？试说明其特点和使用场合。 （1 1） 单通道结构：） 单通道结构： 只有一路信号输入，只有一路信号输入， 常用于频率较高的模拟信号的常用于频率较高的模拟信号的 A/DA/D 转换。转换。 （2 2）多通道结构：）多通道结构： 1 1多通道并行结构：常用于模拟信号频率很高且各路必须同 多通道并行结构：常用于模拟信号频率很高且各路必须同 步采样的高转换速率系统，速度快、成本高、体积功耗大步采样的高转换速率系统，速度快、成本高、体积功耗大 2 2多通道共享结构： 多通道共享结构： 适合对转换要求不高的系统。适合对转换要求不高的系统。通道速度慢，元件开销少通道速度慢，元件开销少 7 7、在设计智能仪器时，选在设计智能仪器时，选择模拟多路开关要考虑的主要因素是什么？择模拟多路开关要考虑的主要因素是什么？ 答： （答： （1 1）通道数量（）通道数量（2 2）泄）泄漏漏电流（电流（3 3）导通电阻（）导通电阻（4 4）开关速度）开关速度 8.8.传感器的性能指标传感器的性能指标 （1 1）线性范围， （）线性范围， （2 2）精度， （）精度， （3 3）灵敏度， （）灵敏度， （4 4）稳定性， （）稳定性， （5 5）频率响应特性）频率响应特性 9 9、隔离放大器种类隔离放大器种类 光电耦合隔离放大器、变压器耦合隔离放大器、电容耦合隔离放大器光电耦合隔离放大器、变压器耦合隔离放大器、电容耦合隔离放大器 1010、A/DA/D 转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 （1 1）A/DA/D 转换器的转换精度（分辨率和量化误差、转换误差）转换器的转换精度（分辨率和量化误差、转换误差） （2 2）A/DA/D 转换器转换器 的转换速度的转换速度（3 3）满量程输入范围）满量程输入范围 1111、 A/DA/D 转换器的控制方式转换器的控制方式根据根据 A/DA/D 转换器与微处理器的连接方式及智能仪器要转换器与微处理器的连接方式及智能仪器要 求的不同，常有程序查询方式、延时等待方式和中断方式。求的不同，常有程序查询方式、延时等待方式和中断方式。 1212、设计一个智能仪器时如何选择设计一个智能仪器时如何选择 A/DA/D 转换器？转换器？ 模拟输入电压的量程、能测量的最小信号、非线性误差、每完成一次转换需要模拟输入电压的量程、能测量的最小信号、非线性误差、每完成一次转换需要 时间、对输入信号的要求、是否需要预处理。时间、对输入信号的要求、是否需要预处理。 1313、D/AD/A 转换器有哪几类，其特点是什么？转换器有哪几类，其特点是什么？ 权电阻网络权电阻网络 D/AD/A 转换器：结构简单，所用电阻元件少，但各个电阻的阻值相差转换器：结构简单，所用电阻元件少，但各个电阻的阻值相差 较大；较大；倒倒 T T 形电阻网络形电阻网络 D/AD/A 转换器：电阻网络电阻取值只有转换器：电阻网络电阻取值只有 R R 与与 2R2R 两种，精度两种，精度 更容易保证，流过各更容易保证，流过各 2R2R 电阻的电流直接流入运算放大器的输入端，提高转换效电阻的电流直接流入运算放大器的输入端，提高转换效 率率权电流型权电流型 D/AD/A 转换器：输出电压正比于输入的数字量。采用恒流源，各支路转换器：输出电压正比于输入的数字量。采用恒流源，各支路 权电流大权电流大小不受开关导通电阻和电压的影响，降低了对开关电路的要求，提高小不受开关导通电阻和电压的影响，降低了对开关电路的要求，提高 了转换精度。了转换精度。 1414、D/AD/A 转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 （1 1）转换精度： 【）转换精度： 【1 1】分辨率】分辨率【2 2】转换误差： 】转换误差： 1 1增益误差增益误差2 2漂移误差漂移误差3 3 非线性误差非线性误差（2 2）转换速度转换速度 1515、为什么要消除键盘抖动？消除键盘抖动的方法？实现的原理是什么？为什么要消除键盘抖动？消除键盘抖动的方法？实现的原理是什么？ 答：因为抖动可能导致计算机将一次按键操作误判多次操作。答：因为抖动可能导致计算机将一次按键操作误判多次操作。 方法一：硬件去抖动，利用方法一：硬件去抖动，利用 RSRS 触发器的互锁功能去抖动，可以得到理想的按键触发器的互锁功能去抖动，可以得到理想的按键 输出波形。输出波形。 方法二方法二: :软件延时去抖动，通过软件延时去抖动，通过 CPUCPU 首次检测到按键按下或松开信息时，延时一首次检测到按键按下或松开信息时，延时一 段时间，从而躲过抖动期段时间，从而躲过抖动期，等待按键稳定后，等待按键稳定后，CPUCPU 再次检测，确定按键的状态。再次检测，确定按键的状态。 1616、试说明非编码键盘扫描的原理。试说明非编码键盘扫描的原理。 答：答： 扫描法扫描法 （1 1） 判断键盘上有无键闭合 （） 判断键盘上有无键闭合 （2 2） 消除键抖动影响， 软件延时） 消除键抖动影响， 软件延时 1020ms1020ms， 去抖动（去抖动（3 3）若有键闭合，则确定闭合键的键值（）若有键闭合，则确定闭合键的键值（4 4）为了保证键每闭合一次，）为了保证键每闭合一次， CPUCPU 仅做一次处理。仅做一次处理。 线反转法： （线反转法： （1 1）P1.7P1.7- -P1.4P1.4 作为输出线，作为输出线，P1.3P1.3- -P1.0P1.0 作为输入线，并使作为输入线，并使 P1P1 口输口输 出出 0FH0FH。 （。 （2 2）P1.7P1.7- -P1.4P1.4 作为输入线，作为输入线，P1.3P1.3- -P1.0P1.0 作为输出线作为输出线 1717、触摸屏的种类主要有哪些？各有什么特点？触摸屏的种类主要有哪些？各有什么特点？ 答： （答： （1 1）电阻式触摸屏，经济型好，供电要求简单，非常容易产业化而且适用）电阻式触摸屏，经济型好，供电要求简单，非常容易产业化而且适用 的领域多种多样。 （的领域多种多样。 （2 2）红外线触摸屏，价格便宜、安装容易，能较好地感）红外线触摸屏，价格便宜、安装容易，能较好地感应轻应轻 微触摸与快速触摸（微触摸与快速触摸（3 3）电容式触摸屏，透光率和清晰度高，不但能保护导体）电容式触摸屏，透光率和清晰度高，不但能保护导体 和感应器，还能防止环境因素给触摸屏造成的影响。 （和感应器，还能防止环境因素给触摸屏造成的影响。 （4 4）表面声波触摸屏，对）表面声波触摸屏，对 原显示器的清晰度影响小，经久耐用。原显示器的清晰度影响小，经久耐用。 1818、简述简述 LEDLED 显示器动态显示方式的原理及优点？显示器动态显示方式的原理及优点？ 答：答：LEDLED 驱动用驱动用 8 8 位的位的 I/OI/O 端口驱动，端口驱动，LEDLED 共阳极或共阴极由相应的共阳极或共阴极由相应的 I/OI/O 端口控端口控 制，轮流选通，制，轮流选通，由于人的视觉暂留现象和发光二极管的余晖效应，人眼仍感觉由于人的视觉暂留现象和发光二极管的余晖效应，人眼仍感觉 所有的器件都在同时显示，获得稳定的视觉效果。优点是占用所有的器件都在同时显示，获得稳定的视觉效果。优点是占用 I/OI/O 端口少。端口少。 1919、简述红外线触摸屏的工作原理及特点。简述红外线触摸屏的工作原理及特点。 答：它在显示器前面安装答：它在显示器前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管 和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手 指就会挡住该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。指就会挡住该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。 特点是价格便宜、安装容易，能较好地感应轻微触摸与快速触摸。特点是价格便宜、安装容易，能较好地感应轻微触摸与快速触摸。 2020、简述电容式触摸屏的工作原理及特点。简述电容式触摸屏的工作原理及特点。 答：当用户触摸屏幕时，由于人体电场、手指与导体层间会形成一个耦合电容，答：当用户触摸屏幕时，由于人体电场、手指与导体层间会形成一个耦合电容， 四边电极发出的电流会流向触点，而其强弱与手指及电极的距离成正比，位于四边电极发出的电流会流向触点，而其强弱与手指及电极的距离成正比，位于 触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置，透触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置，透 光率和清晰度高，不但能保护导体和感应器，还能防止环境因素给触摸屏造成光率和清晰度高，不但能保护导体和感应器，还能防止环境因素给触摸屏造成 的影响。的影响。 2121、与常规的电路相比，智能仪器的数据处理具有哪些优点？与常规的电路相比，智能仪器的数据处理具有哪些优点？ 答： （答： （1 1）可用程序代替硬件电路完成多种运算（）可用程序代替硬件电路完成多种运算（2 2）能自动修正误差（）能自动修正误差（3 3）能进）能进 行逻辑判断（行逻辑判断（4 4）能对被测参数进行较复杂的计算和处理（）能对被测参数进行较复杂的计算和处理（5 5）智能仪器不但精）智能仪器不但精 度高，而且稳定可靠，抗干扰能度高，而且稳定可靠，抗干扰能力强力强 2222、与硬件滤波器相比，数字滤波器有哪些优点？与硬件滤波器相比，数字滤波器有哪些优点？ 答： （答： （1 1）因为用程序滤波，故无需增加硬件设备，且可多通道共享一个滤波器，）因为用程序滤波，故无需增加硬件设备，且可多通道共享一个滤波器， 从而降低了成本（从而降低了成本（2 2）由于不用硬件设备，各回路间不存在阻抗匹配等问题，）由于不用硬件设备，各回路间不存在阻抗匹配等问题， 故可靠性高，稳定性好（故可靠性高，稳定性好（3 3）可以对频率很低的信号进行滤波（）可以对频率很低的信号进行滤波（4 4）可根据需要）可根据需要 选择不同的滤波方法或改变滤波器的参数，使用方便、灵活。选择不同的滤波方法或改变滤波器的参数，使用方便、灵活。 2323、常用的数字滤波方法有哪些？各种滤波有何特点？适用于何种场合？常用的数字滤波方法有哪些？各种滤波有何特点？适用于何种场合？ 程序判断滤波；程序判断滤波；限幅滤波；限幅滤波；中值滤波；中值滤波；算术平均值滤波；算术平均值滤波；去极值平均滤波；去极值平均滤波；加加 权递推平均值滤波；权递推平均值滤波；一阶惯性滤波；一阶惯性滤波；低通数字滤波；低通数字滤波；高通数字滤波；高通数字滤波； 2424、简述限幅滤波的工作原理、特点及使用场合。简述限幅滤波的工作原理、特点及使用场合。 原理是根据生产经验，确定出两次采样输入信号可能出现的最大偏差原理是根据生产经验，确定出两次采样输入信号可能出现的最大偏差Y Y。主要。主要 用于变化比较缓慢的参数， 如温度、 位置等测控系统。 用于变化比较缓慢的参数， 如温度、 位置等测控系统。 Y Y 越大系统误差越大，越大系统误差越大， Y Y 越小，采样频率很小。越小，采样频率很小。 2525、简述递推平均值滤波器的工作原理、特点及使用场合。简述递推平均值滤波器的工作原理、特点及使用场合。 答：是把答：是把 N N 个测量数据个测量数据 y1yny1yn 看成一个队列，队列的长度固定为看成一个队列，队列的长度固定为 N N；每进行一次；每进行一次 新的测量把测量结果作为对尾的新的测量把测量结果作为对尾的 yNyN，而扔掉队首的，而扔掉队首的 y1,y1,这样在多列中始终有这样在多列中始终有 N N 个最新数据。对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，灵敏度低，适用于个最新数据。对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，灵敏度低，适用于 高频振荡系统。高频振荡系统。 26、简述代数差值法的基本方法。简述代数差值法的基本方法。 答：设有答：设有 n+1 组离散点： （组离散点： （x0,y0）,（x1,y1）,（xn,yn）,xa,b和未知函数和未知函数 f（x）,并有并有 f（x0）=y0,f（xn）=yn。设法找到一个高数。设法找到一个高数 g（x0） ，使） ，使 g（x0）在）在 xi（i=0,1,n）处与）处与 f（xi）相等。满足这个条件的高数）相等。满足这个条件的高数 g（x）就称为）就称为 f（x）的差）的差 值函数，一般选择值函数，一般选择 g（x）为）为 n 次多项式，并记为次多项式，并记为 Pn（x） ，这种差值方法称为代） ，这种差值方法称为代 数差值法。数差值法。 2727、实现智能仪器量程转换的方法有哪些？实现智能仪器量程转换的方法有哪些？ 答：有数字滤波器、智能电桥、数字多用表、程控放大器、选用不同量程的传答：有数字滤波器、智能电桥、数字多用表、程控放大器、选用不同量程的传 感器。感器。( (改为：采用程控放大器，自动切换不同量程的传感器改为：采用程控放大器，自动切换不同量程的传感器) ) 2828、什么是自检？自检的方式有哪几种？常见的自检内容有哪些？什么是自检？自检的方式有哪几种？常见的自检内容有哪些？ 自检就是自动开始或人为触发开始执行事先编制好的检测程序的自我检验过自检就是自动开始或人为触发开始执行事先编制好的检测程序的自我检验过 程，能对系统出现的软硬件故障进行自动检测，并且给出相应指示。程，能对系统出现的软硬件故障进行自动检测，并且给出相应指示。 常见的自检（常见的自检（1 1）开机自检（）开机自检（2 2）周期性自检（）周期性自检（3 3）键控自检）键控自检 内容内容（1 1）RAMRAM 的自检的自检（2 2）ROMROM 的自检的自检（3 3）键盘与显示器的自检）键盘与显示器的自检（4 4）输入通）输入通 道的自检道的自检（5 5）输出通道的自检）输出通道的自检（6 6）总线的自检）总线的自检 2929、电气干扰的耦合方式？电气干扰的耦合方式？ 静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合，直接耦合，辐射耦合、漏电耦合。静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合，直接耦合，辐射耦合、漏电耦合。 3030、硬件抗干扰的主要技术有哪些？硬件抗干扰的主要技术有哪些？ 答：隔离技术、滤波技术、屏蔽技术与双绞线传输，接地技术。答：隔离技术、滤波技术、屏蔽技术与双绞线传输，接地技术。 3131、在硬件可靠性方面，部件及系统级的可靠性措施有哪些？在硬件可靠性方面，部件及系统级的可靠性措施有哪些？ 环境保护系统的简化和标准化，磁兼容设计、冗余技术、故障自动环境保护系统的简化和标准化，磁兼容设计、冗余技术、故障自动检测与诊断检测与诊断 技术。技术。 3232、为提高仪器可靠性，可以采用的指令冗余措施有哪些？为提高仪器可靠性，可以采用的指令冗余措施有哪些？ 答：答：NOPNOP 的使用、重要指令冗余。的使用、重要指令冗余。 3333、为提供仪器可靠性采用软件陷阱时，一般在哪些区域设置陷阱？为提供仪器可靠性采用软件陷阱时，一般在哪些区域设置陷阱？ 答： （答： （1 1）未使用的中断向量区（）未使用的中断向量区（2 2）未使用的）未使用的 EPROMEPROM 空间（空间（3 3）运行程序区（）运行程序区（4 4） 中断服务程序区（中断服务程序区（5 5）RAMRAM 数据保护的条件陷阱数据保护的条件陷阱 3434、干扰、噪声的定义。干扰、噪声的定义。 答：把影响智能仪器正常运行的所有因素统称为干扰，把由于材料或器件内