智能仪器》复习要点.ppt

智能仪器复习要点,第1章 绪论,什么是智能仪器？它有哪些特点？ 在智能仪器中，微处理器（单片机）的作用可归结为两大类 对测试过程的控制 测试的自动化 对测试数据的处理 仪器的多功能化 智能仪器的组成框图（典型的微机应用系统）,实际上可将其分解成三个部分: 数据的采集:将输入的模拟信号进行调 理，并经A/D变成数字信号； 数据的分析处理：由CPU按要求对采集的数据进行分析、处理。 输入、输出：接受命令，将测量结果存储、显示或输出。,第1章 绪论,第1章 绪论,智能积分式数字电压表的工作原理及特点。 虚拟仪器系统的基本构架是：高性价比的通用计算机，模块化的通用硬件设备，功能强大的专业测试软件系统。 智能仪器的监控程序及其结构。 智能仪器设计的主要任务、研制的步骤及注意事项。,第3章 预处理电路及数据采集,微机控制的数据采集和处理系统框图。 模拟信号预处理电路：传感器及其应用；模拟信号放大电路。 D/A接口及产生各种信号波形的程序（带/不带锁存器、运放；8位或多于8位的） 。 典型的例子：0832与80C51单片机的接口。,A/D接口： 一般接口方法： 主要信号线： 模拟信号输入Vin， 数字输出线DBi（8位或多于8位的）， 启动信号START、 状态输出DONE/BUSY， 输出允许端OE（有、无三态输出）,第3章 预处理电路及数据采集,第3章 预处理电路及数据采集,A/D接口： 单片机与ADC接口的通信方式： 延时方式、查询方式、中断方式。 接口实例： ADC0809与单片机的接口 AD574与单片机的接口 5G14433与单片机的接口 ICL7135与单片机的接口,A/D接口： 接口实例： 用/变换器与80C51构成ADC，高精度双斜式A/D转换器接口原理与编程。数据采集系统构成原理，用AD363与80C51构成的数据采集系统。,第3章 预处理电路及数据采集,第4章 人机接口技术,键盘控制与传统仪器面板上的开关旋钮控制的本质区别：键盘按键给CPU一个信息，而不直接改变内部电路参数。 键盘接口的任务。 键盘的分类：编码和非编码键盘 独立连接式和矩阵连接式,第4章 人机接口技术,识别按键的方法：行扫描法、线反转法 (1)行扫描法： (2)线反转法： 需用可程控并行接口 工作分两步 初始化，线反转 键码的获得： 判断哪行哪列 位置码(特征码) 键读数,用数据线通过接口进行扫描 用地址线进行扫描,第4章 人机接口技术,LED显示器接口 七段LED： 译码（硬件、软件） 硬件接口、显示程序（多位） 点阵式LED： 点阵式显示原理:代码字符发生器点阵码,第4章 人机接口技术,利用51单片机的串行口实现键盘/显示器接口 8279接口芯片 基本功能： 可自动扫描键盘和七段LED显示器； 扫描键盘和显示器信号可以选择内部译码或外部译码方式。 各引脚信号、内部寄存器： 1：命令/状态 0：数据 命令有8条，用最高三位(特征位)来区分。,C/D,第4章 人机接口技术,8279接口芯片 FIFO RAM：8个单元，存放被按键信息 键扫描方式的格式 传感器方式的格式 显示RAM： 16个单元，用来存放显示字符的段码，段码输入有左边输入和右边输入两种方式。最多可接16位七段LED显示器。,格式,第4章 人机接口技术,具有SPI串行总线的键盘显示器接口芯片7289 的结构、引脚信号、控制命令及其用法。,7289接口芯片： 控制指令分为三大类： 不带数据的纯指令-6条（单字节） 带有数据的指令 读键盘数据指令 (1)带有数据的指令（双字节） 按方式0译码 按方式1译码 不译码：对位控制，对段控制 (2)读键盘数据指令 双字节： 第一字节输入； 第二字节输出当前按键的键值。,第4章 人机接口技术,第4章 人机接口技术,LCD显示器： 显示原理 与单片机接口：驱动芯片7211； 液晶模块（44780）。,第4章 人机接口技术,CRT显示器： 字符显示原理： 字符代码字符发生器点阵码并串转换串行点阵信号 字符显示终端： 显示存储器用来编辑屏幕，单元地址与屏幕位置一一对应，单元中的内容为显示字符代码。 单片机与微型打印机的接口。,第5章 测量算法与系统优化设计,常用的测量算法 量程自动选择、极限判断和越限报警、 自检算法（开机自检、周期性自检、键控自检） 标度变换（线性变换和非线性变换） 随机误差及处理方法（数字滤波）,第5章 测量算法与系统优化设计,系统误差及处理方法： (1)非线性特性的校正 校正函数 连续函数拟合 直线分段 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,系统误差及处理方法： (2)偏移和增益误差的自动校准 基本思想：开机后或每隔一定时间自动测量仪器内部的基准参数（如数字电压表中的基准电压或地电位）、计算误差模型，获得并存贮误差因子。正式测量时，根据测量结果和误差因子，计算校准方程，得到较准确的测量结果。 实现方法：,数字电压表输入单元的自动校准 校准存贮器方式,第5章 测量算法与系统优化设计,系统误差及处理方法： (3) 最佳测量方法的自动选择 例 ： 低频率的测量 小相位的测量,第5章 测量算法与系统优化设计,智能仪器的低功耗设计 (1) 80C51单片机的低功耗运行 待机运行方式 掉电运行方式 (2) 存储器的低功耗运行 (3) 系统低功耗的设计方案,智能仪器的抗干扰措施： 电源系统、过程通道、空间干扰 印制电路板设计注意事项 软件抗干扰设计,第5章 测量算法与系统优化设计,第6章 监控主程序的设计,直接分析法：只要根据当前按键的编码，把控制转到相应的处理子程序的入口。 具体可用： 选择结构来设计 转移表法来设计 转移表内填入子程序入口地址 转移表内填入转移指令,第6章 监控主程序的设计,状态变量法： 核心是建立一张状态表。 监控主程序根据当前按键和现态这两个关键字查阅状态表，便可确定按键的确切含义。 设计步骤：键盘状态图 状态表(符号形式、键码表、机器