智能仪器复习题

智能仪器复习题

1、什么是智能仪器？智能仪器的主要特点是什么？

1）智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，实际上是一个专用计算机系统，它由硬件和软件两大部分组成；2）仪器的功能强、仪器的性能优越、操作自动化、具有友好的人-机对话能力、具有可程控操作能力。

2、解释系统误差和随机误差并说明系统误差与随机误差的根本区别。

1）系统误差是由于系统自身的非理想性引起的误差。随机误差是由窜入仪器的随机干扰引起的，它是指在相同条件下测量同一量时，其大小和符号作无规则的变化而无法预测，但在多次测量中符合统计规律的误差。2）

3、什么是虚拟仪器？简述其结构及特点。

1）虚拟仪器是仪器技术和计算机技术深层次结合的产物，是在以计算机为核心的硬件平台上，由用户定义功能，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的计算机仪器系统。2）虚拟仪器由仪器硬件平台和软件两大部分组成3）使用计算机的显示屏和鼠标/键盘代替传统仪器的面板；仪器的功能是用户根据实际要求由软件实现；研制周期较传统仪器大为缩短；虚拟仪器的资源共享性。

4、在智能仪器系统中，选择单片机主要应考虑哪些因素？

功耗、ROM和RAM的大小、中断能力、处理器的位数、定时/计数器的个数、I\O管脚数、I\O口电流/电压大小、时钟频率

5、简述智能仪器中软件的可靠性设计方法

常用的软件设计方法有“自顶向下设计方法”、模块化设计法、结构化设计法。“自顶向下”设计，概括地说，就是从整体到局部再到细节，即把整体任务分成一个个子任务，子任务再分成子子任务，这样一层层的分下去，直到最底层的每一个任务都能单独处理为止。模块化设计法是把一个大的程序划分成若干个程序模块分别进行和调试，由主模块控制各子模块完成测量任务。结构化程序设计法是20世纪70年代起逐渐被采用的一种新型程序设计方法，综合了“自顶向下”设计法、模块法设计法的优点，并采用了三种基本的程序结构编程。

6、智能仪器的软件主要包括那些部分？

智能仪器的软件通常由监控程序、中断程序、测量控制程序、数据处理程序和通信程序等组成。

7、与硬件滤波器相比，采用软件滤波器有何优点？

软件滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便与集成等优点。可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的

8、叙述提高智能仪器软件可靠性的方法。

1）可靠的程序设计方法：包括递归程序设计和结构化程序设计法等技术。2）程序验证技术：包括程序正确性证明、程序的自动证明和程序检测技术。3）提高软件设计人员的素质4）消除干扰：有平滑滤波、脉冲宽度识别、设置软件陷阱等方法。5）增加试运行时间。

9、智能仪器的设计原则是什么？

从整体到局部的设计原则；软件、硬件协调原则；开放式与组合化设计原则

10、常用的数字滤波算法有哪些？说明各种滤波算法的特点和使用场合。

1）消除脉冲干扰的数字滤波法；为了消除由于仪器外部环境因素的突然变化或仪器仪器内部不稳定引起的尖脉冲干扰2）抑制小幅度高频噪声的平均滤波法；在多数情况下被认为是白噪声，具有数学期望为零及各态偏历性的特点3）复合滤波法；先用中值滤波算法滤除采样值中的脉冲干扰，然后把剩余的各个采样值进行算术平均4）模拟滤波器数字化滤波法；一种以数字形式通过算法，实现RC 滤法的方法，消除干扰；在滤波常数要求大的场合更为实用5）自相关滤波法；在强噪声中检测微弱信号；测试领域

11、某8位DAC，其输出电压为0～5V，当CPU输出10H、68H时，此DAC输出

的模拟电压值对应是多少？

12、什么是串模干扰？抑制串模干扰的方法有哪些？

1）串模干扰是指串联于信号源回路之中的干扰，也称横向干扰或正态干扰。2）用双绞线或同轴电缆作信号线；用滤波器抑制串模干扰

13、什么是共模干扰？抑制共模干扰的方法有哪些？

1）共模干扰是指智能仪器的两个输入端上共有的干扰电压，也称纵向干扰或共态干扰2）变压器或光电耦合器隔离；浮地屏蔽

14、设计一个由 51系列单片机控制的程控放大器增益的接口电路。已知输入信号小于 10mV ，要求

当输入信号小于 1mV 时，增益为 1000 ，而输入信号每增加 1mV 时，其增益自动减少一倍，直到 100mV 为止。

15、如何对智能仪器进行硬件和软件调试？

硬件调试：集成电路器件未插入电路板之前，必须仔细检查线路连接是否正确。重点检查系统总线是否存在相互之间短路或与其他信号线短路，特别要防止电源短路。确定电路连线无误后，再插入芯片，接通电源，并用电压表检查各集成电路芯片插座上的电压值和极性是否正确。电路系统接通后，可用示波器检查时钟信号、脉冲信号及噪声电平。还可以用电压表测量元件的工作状态，用逻辑测试笔测试逻辑电平等。如果发现异常，应重新检查线路，直至符合要求为止。

软件调试：在开发软件的支持下，通过指令模拟，可以方便的进行编程，单步运行、设置断点运行，修改程序等软件调试工作。调试过程中的运行状态、各寄存器状态、端口状态都可以在crt指定的窗口区域显示出来，以确定程序运行有无错误。

16、网络化仪器的C/S和 B/S组建模式有什么不同？

1）c/s模式是集散测控系统经常采用的一种结构。它一般由多个客户端来采集数据，而系统中有一个服务器充当数据库的角色，客户端通过通信协议把测试数据写入远程服务器数据库。这种结构的客户端主要实现测量数据的采集功能，服务器汇总数据并可实现数据分析等功能。设计人员需要分别设计服务器和客户端的程序。2）b/s模式是一种瘦客户模式，一般由客户机、服务器以及和服务相连的远程测控设备组成。系统中，服务器不是接受来自客户机的测量数据，客户端一般通过浏览器就可以观测和保存这些数据。设计人员的主要工作是进行服务器客户端程序的开发，不存在客户机端程序的开发和保护。

17、独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘各有什么特点？

1）独立式键盘结构的特点是一键一线，即一个按键单独使用一根检测线与主机输入三态缓冲器连接。2）矩阵式键盘结构的特点是把检测线分为两组，一组为行线，另一组为列线，按键置于行线与列线的交叉处。3）交互式键盘结构的特点是，任意两检测线之间均可放置一个按键，但要求每一条检测线必须是具有位控功能的双向I/O端口线。

18、数字低通滤波比模拟低通滤波有什么优点？

模拟低通滤波器，如一阶惯性RC滤波器，能有效地滤除高频干扰和周期性低频干扰。当用它来抑制周期性低频干扰时，要求滤波器有大的时间常数和高精度的RC网络。时间常数越大，要求R值越大，其漏电流也随之增大，从而使RC网络误差增大，降低了滤波效果。为此，可以采用数字低通滤波算法来消除干扰，数字低通滤波是一种以数字形式通过算法，实现RC滤法的方法。它能很好地克服上述模拟滤波器的缺点，在滤波常数要求大的场合，此法更为实用

19、智能仪器的研制步骤有哪些？