智能仪器设计基础考试重点题目

1、智能仪器的发展趋势

（1）微型化 （2）多功能化 （3）人工智能化 （4）网络化

2、智能仪器的分类、组成和特点

（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两大类。

（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、输入通道、输出通道、人机接口电路、通信接口电路。

1操作自动化 ○2具有自测功能 ○3具有数据分析和处理功（3）智能仪器的特点○

4具有友好的人机对话功能 ○5具有可程控操作能力 能 ○

2.1常见的A/D转换器有哪几种类型？其特点是什么？

答：类型（1）并联比较型A/D转换器 （2）逐次逼近型A/D转换器（3）双积分型A/D转换器 （4）￡-△调制型A/D转换器

1转换速度快，2精度、特点： ○随着转换位数的增加，所需的硬件个数多 ○速度、

3精度高、4和价格均适中，抗干扰能力差○抗干扰性好价格低廉，转换速度较慢○

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率将模拟信号数字化

2.4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。

答：（1）单通道结构：只有一路信号输入，常用于频率较高的模拟信号的A/D转换。

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（2）多通道结构：○

2多通道共享结构：步采样的高转换速率系统，速度快、成本高、体积功耗大 ○

适合对转换要求不高的系统。通道速度慢，元件开销少

2.7 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？ 答：（1）通道数量（2）泄漏电流（3）导通电阻（4）开关速度

4.1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。

方法一：硬件去抖动，利用RS触发器的互锁功能去抖动，可以得到理想的按键输出波形。

方法二:软件延时去抖动，通过CPU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，等待按键稳定后，CPU再次检测，确定按键的状态。

4.4试说明非编码键盘扫描的原理。

答：扫描法（1）判断键盘上有无键闭合（2）消除键抖动影响，软件延时10~20ms，去抖动（3）若有键闭合，则确定闭合键的键值（4）为了保证键每闭合一次，CPU仅做一次处理。

线反转法：（1）P1.7-P1.4作为输出线，P1.3-P1.0作为输入线，并使P1口输出0FH。（2）P1.7-P1.4作为输入线，P1.3-P1.0作为输出线

4.10触摸屏的种类主要有哪些？各有什么特点？

答：（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的领域多种多样。（2）红外线触摸屏，价格便宜、安装容易，能较好地感应轻微触摸与快速触摸（3）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。（4）表面声波触摸屏，对原显示器的清晰度影响小，经久耐用。

4.11简述LED显示器动态显示方式的原理及优点？

答：LED驱动用8位的I/O端口驱动，LED共阳极或共阴极由相应的I/O端口控制，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/O端口少。

4.12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。

4.13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，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。

5.1与常规的电路相比，智能仪器的数据处理具有哪些优点？

答：（1）可用程序代替硬件电路完成多种运算（2）能自动修正误差（3）能进行逻辑判断（4）能对被测参数进行较复杂的计算和处理（5）智能仪器不但精度高，而且稳定可靠，抗干扰能力强

5.4与硬件滤波器相比，数字滤波器有哪些优点？

答：（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，从而降低了成本（2）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（3）可以对频率很低的信号进行滤波（4）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。

5.12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△Y。主要用于变化比较缓慢的参数，如温度、位置等测控系统。△Y越大系统误差越大，△Y越小，采样频率很小。

5.13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N个测量数据y1~yn看成一个队列，队列的长度固定为N；每进行一次新的测量把测量结果作为对尾的yN，而扔掉队首的y1,这样在多列中始终有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，适用于高频振荡系统。

5.14简述代数差值法的基本方法。

答：设有n+1组离散点：（x0,y0）,（x1,y1）,…,（xn,yn）,x∈〔a,b〕和未知函数f（x）,并有f（x0）=y0,…,f（xn）=yn。设法找到一个高数g（x0），使g（x0）在xi（i=0,1,…,n）处与f（xi）相等。满足这个条件的高数g（x）就称为f（x）的差值函数，一般选择g（x）为n次多项式，并记为Pn（x），这种差值方法称为代数差值法。

6.2自检方式有几种？常见的自检内容有哪些？

答;方式有开机自检、周期性自检、键控自检。内容有RAM和ROM的自检；键盘与显示器的自检；输入、输出通道的自检；总线的自检。

6.5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、选用不同量程的传感器。(改为：采用程控放大器，自动切换不同量程的传感器)

7.1电气干扰的耦合方式？

答：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。

7.2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。

7.6在硬件可靠性方面，部件及系统级的可靠性措施有哪些？

答：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

断技术。

7.7为提高仪器可靠性，可以采用的指令冗余措施有哪些？

答：NOP的使用、重要指令冗余。

7.8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：（1）未使用的中断向量区（2）未使用的EPROM空间（3）运行程序区（4）中断服务程序区（5）RAM数据保护的条件陷阱

7.9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的原因而产生的污染类的影响称为噪声。

7.10干扰进入仪器的渠道。

答：空间电磁场、传输通道、供电系统

1.智能仪器中的公共数字传输通道称为总线。

2.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）、外部总线（通信总线）。

3.GPIB通用接口系统的基本特性有哪些？简述“讲者”、“听者”、“控者”的主要功能。

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，系统中可以连接的仪器不超过15台，互联总线的长度不超过20m；b.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1Mbps；c.总线上传输的消息采用负逻辑，即低电平为逻辑1，高电平为逻辑0；d.采用单字节地址时可有31个听地址，采用双字节时可有961个讲地址和961个听地址。

讲者功能：当由控者指定某仪器为讲者时，他才具有讲功能，接口发送给其它仪器。

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：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。

4.RS-232总线有什么特点？其逻辑电平是如何定义的？使用RS-232C总线应注意什么问题？

答：RS-232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+5v--+15v，表示逻辑0，输出-5v---3v，表示逻辑1.

注意问题：应保证电平的绝对值在3-15v之间。

5.简述RS-422C总线和RS-485总线的特点。

答：RS232是点对多的通信，不是总线式的

RS485是1对多的通信，是总线式的。

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