智能儀器》復(fù)習(xí)要點(修改)ppt課件

1、智能儀器復(fù)習(xí)要點,1,；.,第1章 緒論,什么是智能儀器？它有哪些特點？ 在智能儀器中，微處理器（單片機）的作用可歸結(jié)為兩大類 對測試過程的控制 測試的自動化 對測試數(shù)據(jù)的處理 儀器的多功能化 智能儀器的組成框圖（典型的微機應(yīng)用系統(tǒng)）,2,；.,實際上可將其分解成三個部分: 數(shù)據(jù)的采集:將輸入的模擬信號進行調(diào) 理，并經(jīng)A/D變成數(shù)字信號； 數(shù)據(jù)的分析處理：由CPU按要求對采集的數(shù)據(jù)進行分析、處理。 輸入、輸出：接受命令，將測量結(jié)果存儲、顯示或輸出。,第1章 緒論,3,；.,第1章 緒論,智能積分式數(shù)字電壓表的工作原理及特點。 智能儀器的監(jiān)控程序及其結(jié)構(gòu)。 智能儀器設(shè)計的主要任務(wù)、研制的步驟及注

2、意事項。,4,；.,第2章 智能儀器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信接口,8155 RAM/IO擴展芯片介紹 8155芯片的使用 80C51單片機與8155的接口及簡單編程 串行總線：SPI三總線、I2C雙總線 利用SPI總線擴展93C46E2PROM 利用I2C總線擴展I/O口,5,；.,第3章 預(yù)處理電路及數(shù)據(jù)采集,微機控制的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)框圖。 模擬信號預(yù)處理電路：傳感器及其應(yīng)用；模擬信號放大電路。 D/A接口及產(chǎn)生各種信號波形的程序（帶/不帶鎖存器、運放；8位或多于8位的） 。 典型的例子：0832與80C51單片機的接口。,6,；.,A/D接口： 一般接口方法： 主要信號線： 模擬信號輸入Vin，

3、 數(shù)字輸出線DBi（8位或多于8位的）， 啟動信號START、 狀態(tài)輸出DONE/BUSY， 輸出允許端OE（有、無三態(tài)輸出）,第3章 預(yù)處理電路及數(shù)據(jù)采集,7,；.,第3章 預(yù)處理電路及數(shù)據(jù)采集,A/D接口： 單片機與ADC接口的通信方式： 延時方式、查詢方式、中斷方式。 接口實例： ADC0809與單片機的接口 AD574與單片機的接口 5G14433與單片機的接口 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成原理，用AD363與80C51構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。,8,；.,第4章 人機接口技術(shù),鍵盤控制與傳統(tǒng)儀器面板上的開關(guān)旋鈕控制的本質(zhì)區(qū)別：鍵盤按鍵給CPU一個信息，而不直接改變內(nèi)部電路參數(shù)。 鍵盤接口的任務(wù)。 鍵盤

4、的分類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤 獨立連接式和矩陣連接式,9,；.,第4章 人機接口技術(shù),識別按鍵的方法：行掃描法、線反轉(zhuǎn)法 (1)行掃描法： (2)線反轉(zhuǎn)法： 需用可程控并行接口 工作分兩步 初始化，線反轉(zhuǎn) 鍵碼的獲得： 判斷哪行哪列 位置碼(特征碼) 鍵讀數(shù),用數(shù)據(jù)線通過接口進行掃描 用地址線進行掃描,10,；.,第4章 人機接口技術(shù),LED顯示器接口 七段LED： 譯碼（硬件、軟件） 硬件接口、顯示程序（多位） 點陣式LED： 點陣式顯示原理:代碼字符發(fā)生器點陣碼,11,；.,第4章 人機接口技術(shù),利用51單片機的串行口實現(xiàn)鍵盤/顯示器接口 8279接口芯片 基本功能： 可自動掃描鍵盤和七段

5、LED顯示器； 掃描鍵盤和顯示器信號可以選擇內(nèi)部譯碼或外部譯碼方式。 各引腳信號、內(nèi)部寄存器： 1：命令/狀態(tài) 0：數(shù)據(jù) 命令有8條，用最高三位(特征位)來區(qū)分。,C/D,12,；.,第4章 人機接口技術(shù),8279接口芯片 FIFO RAM：8個單元，存放被按鍵信息 鍵掃描方式的格式 傳感器方式的格式 顯示RAM： 16個單元，用來存放顯示字符的段碼，段碼輸入有左邊輸入和右邊輸入兩種方式。最多可接16位七段LED顯示器。,格式,13,；.,第4章 人機接口技術(shù),LCD顯示器： 顯示原理 與單片機接口：驅(qū)動芯片7211； 液晶模塊（44780）。,14,；.,第5章 測量算法與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,常用

6、的測量算法 量程自動選擇、極限判斷和越限報警、 自檢算法（開機自檢、周期性自檢、鍵控自檢） 標(biāo)度變換（線性變換和非線性變換） 隨機誤差及處理方法（數(shù)字濾波）,15,；.,第5章 測量算法與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,系統(tǒng)誤差及處理方法： (1)非線性特性的校正 校正函數(shù) 連續(xù)函數(shù)擬合 直線分段 分段函數(shù)擬合 查表和插值法 拋物線分段,16,；.,第5章 測量算法與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,系統(tǒng)誤差及處理方法： (2)偏移和增益誤差的自動校準(zhǔn) 基本思想：開機后或每隔一定時間自動測量儀器內(nèi)部的基準(zhǔn)參數(shù)（如數(shù)字電壓表中的基準(zhǔn)電壓或地電位）、計算誤差模型，獲得并存貯誤差因子。正式測量時，根據(jù)測量結(jié)果和誤差因子，計算校準(zhǔn)方程，得

7、到較準(zhǔn)確的測量結(jié)果。 實現(xiàn)方法：,數(shù)字電壓表輸入單元的自動校準(zhǔn) 校準(zhǔn)存貯器方式,17,；.,第5章 測量算法與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,系統(tǒng)誤差及處理方法： (3) 歸一化技術(shù)及頻率響應(yīng)誤差的校準(zhǔn) （4）最佳測量方法的自動選擇 例 ： 低頻率的測量 小相位的測量,18,；.,第5章 測量算法與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,智能儀器的低功耗設(shè)計 (1) 80C51單片機的低功耗運行 待機運行方式 掉電運行方式 (2) 存儲器的低功耗運行 (3) 系統(tǒng)低功耗的設(shè)計方案,19,；.,智能儀器的抗干擾措施： 電源系統(tǒng)干擾、過程通道干擾、空間干擾 印制電路板設(shè)計注意事項 軟件抗干擾設(shè)計 數(shù)據(jù)采集誤差的軟件對策數(shù)字濾波 控制狀態(tài)失常

8、的軟件對策 （1）軟件冗余（2）設(shè)置當(dāng)前輸出狀態(tài)寄存單元 （3）設(shè)自檢程序,第5章 測量算法與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,20,；.,第5章 測量算法與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,程序運行失常的軟件對策 1）設(shè)置軟件陷阱 若出錯處理程序入口標(biāo)號為ERR，則軟件陷阱指令為： NOP NOP LJMP ERR,21,；.,第5章 測量算法與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,程序運行失常的軟件對策 1）設(shè)置軟件陷阱 軟件陷阱可安排的地方： （1）程序中未使用的中斷向量區(qū) （2）未使用的大片ROM空間 （3）表格的頭、尾 （4）程序區(qū)的斷裂處,22,；.,第5章 測量算法與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,程序運行失常的軟件對策 2）看門狗技術(shù) 看門狗技術(shù)的實現(xiàn)： （1）利用單片機內(nèi)部的看門狗 （2）利用單片機內(nèi)部閑置的定時器 （3）利用單片機外部系統(tǒng)板上的定時器 （4）硬件看門狗,23,；.,第6章 監(jiān)控主程序的設(shè)計,直接分析法：只要根據(jù)當(dāng)前按鍵的編碼，把控制轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理子程序的入口。 具體可用： 選擇結(jié)構(gòu)來設(shè)計 轉(zhuǎn)移表法來設(shè)計 轉(zhuǎn)移表內(nèi)填入子程序入口地址 轉(zhuǎn)移表內(nèi)填入轉(zhuǎn)移指令,24,；.,第6章 監(jiān)控主程序的設(shè)計,狀態(tài)變量法： 核心是建立一張狀態(tài)表。 監(jiān)控主程序根據(jù)當(dāng)前按鍵和現(xiàn)態(tài)這兩個關(guān)鍵字查閱狀態(tài)表，便可確定按鍵的確切含義。 設(shè)計步驟：鍵盤狀態(tài)圖 狀態(tài)表(符號形式、鍵碼表、機器碼