智能仪器简答题

1、智能仪器简答题 1、为什么目前智能仪器主机电路大多数采用单片机？选择单片机时应主要考虑哪些因素？ 2、什么是可测试性？智能仪器设计中引入可测试性设计有什么优缺点？ 3、简述 USB 既插既用机制实现的原理。 4、 A/D 转换器与 D/A 转换器分别有哪些主要技术指标？分辨率和转换精度这两个技术指标有什么区别和联 系。 5、在为一个数据采集系统选择微机时，主要考虑哪些因素？ 单片机性能增强、体现在指令执行速度有很大提升；单片机集成了大容量片上 flash 存储器，并实现了 ISP 和 IAP，单片机在低电压、低功耗、低价位、LPC 方面有很大进步； 单片机采用了数字模拟混合集成技术，将 A/D

2、、D/A、锁相环以及 USB、CAN 总线接口等都 集成到单片机中，大大地减少片外附加器件的数目，进一步提高了系统可靠性能。 单片机的选择要从价格、字长、输入/输出的执行速度、编程的灵活性、寻址能力、中 断功能、直接存储器访问（DMA）能力、配套的外围电路芯片是否丰富以及相应的并发系 统是否具备等多方面进行综合考虑。 可测试性（ Testability ）是指产品能够及时准确地确定其自身状态（如可工作，不可 工作，性能下降等）和隔离其内部故障的设计特性。 智能仪器设计中引入可测试性设计的优点 1提高故障检测的覆盖率； 2缩短仪器的测试时间； 3可以对仪器进行层次化的逐级测试：芯片级、板级、系统

3、级； 4降低仪器的维护费用； 缺点： 1额外的软/硬件成本； 2系统设计时间增加。 A/D 转换器技术指标：1.分辨率与量化误差；2.转换精度；3.转换速度；4.满刻度范围。 D/A 转换器技术指标：1.分辨；2.转换精度；3.转换时间；4 尖峰误差。 分辨率是衡量 A/D 转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标;转换精度反映了一 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。 即插即用技术包含 2 个技术层面，既热插拔和自动识别配置。热插拔的关键技术在于电 路接插件插、拔期间强电流的处理。USB 在电缆以及接插件的设计上充分考虑了这一

4、点，使得这个瞬时的强电流被安全地吸收，从而使 USB 设备实现了热插拔。系统设备的 自动识别是通过在 USB 主机或 Hub 的下行端口信号线上接有下拉电阻和在设备端的信 号线上连接上拉电阻来实现的。既当 USB 主机或 Hub 的下行端口处于断开状态时，信 号线电平将恒为 0 。当 USB 设备连接上的瞬间，会造成 USB 主机或 Hub 端信号线的 上冲，这样当 USB 主机或 Hub 检测到这个上冲过程， USB 主机可认定 有一设备接入。 （1）系统的通过速率，即系统速率、传输速率、采样速率或吞吐速率（单位时间内系统对 模拟信号的采集次数） 。 （2） 、系统的分辨率，即数据采集系统可

5、以分辨的输入信号的最小变化量。 （3） 、系统的精度，当系统工作在额定速率下，系统采集的数值和实际值的差尽量要小。 6、智能仪器和传统仪器相比有何特点？ 7、键盘有哪几种组成方式？各自有何特点？按键去抖有哪几种方法？ 8、什么是系统误差？有哪几种类型？简要说明系统误差与随机误差的区别？ 9、什么是 VISA？VISA 有什么特点？ 与传统仪器仪表相比，智能仪器具有以下功能特点： 操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、 电磁流量计 量程选择、开关启动闭 合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测 量过程的全部自动化。 具有自测功能，包括自动调零、自动故障与

6、状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转 换等。智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以在仪器启动时 运行，同时也可在仪器工作中运行，极大地方便了仪器的维护。 具有数据处理功能，这是智能仪器的主要优点之一。智能仪器由于采用了单片机或微控 制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题， 电磁流量计 现在可 以用软件非常灵活地加以解决。例如，传统的数字万用表只能测量电阻、交直流电压、电 流等，而智能型的数字万用表不仅能进行上述测量，而且还具有对测量结果进行诸如零点 平移、取平均值、求极值、统计分析等复杂的数据处理功能，不仅使用户从繁重的数据处 理中解放出来，也有效地提

7、高了仪器的测量精度。 具有友好的人机对话能力。智能仪器使用键盘代替传统仪器中的切换开关， 电磁流量 计 操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能仪器还通 过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使 仪器的操作更加方便直观。 具有可程控操作能力。一般智能仪器都配有 GPIB、RS232C、RS485 等标准的通信接口， 可以很方便地与 PC 机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动测量系统，来完 成更复杂的测试任务。 键盘的组成方式及特点 (1)非编码键盘 包括独立连接式非编码健盘(结构简单，但当健数较多时 ,就要占用多个接口)

8、和矩阵式非 编码键盘(可以减少键盘接口)。非编码键盘处理软件复杂,硬件简单。 (2)编码键盘 由硬件来识别键闭合、释放状态，由硬件消除键抖动影响以及实现-些保护措施的方法,可 以节省 CPU 相当多的时间。这种键盘处理软件简单,但硬件较复杂。 (3)按键去抖动的方法：硬件方法和软件方法。 通常在键的个数较少时可采取硬件措施,即用 R-S 触发器或单稳态电路来消除按键抖动。 键数较多时，常用软件反弹跳，及采用软件延时法。 （1） 、系统误差是只在相同条件下,多次测量同一星时其大小和符号保持不变或按 定规律 变化的误差。 （2） 、类型：分为恒定系统误差和变化系统误差。 （3） 、系统误差与随机误

9、差的根本区别:系统误差不能依靠概率统计方法消除,可掌握、控 制、消除,具有规律性,产生在测量开始之前,与测量次数无关。随机误差不能掌握、控制、 消除,具有随机性,产生在测量过程中,与测量次数有关。 VISA 是虚拟仪器软件结构 ( Virtual Instrument Software Architectuere )的简称,是 由 VXI plug b、仪器的功能由用户限据需要用软件来决定，具有由软件实现的多功能; c、利用计算机的功能，实现信号的分析处理、显示存储和打印等 ; d、灵活、开放，可通过网络与其他设备互联; e、技术更新周期短。 （无线数据传输可分为公网数据传输和专网数据传输。 ） （1） 、干扰：相对有用信号而言,只有噪声达到定数值、它和有用信号