智能仪器原理及其应用复习题.doc

智能仪器原理复习提纲
智能仪器的定义
内部带有微型计算机并带有GP-IP等通信接口，具有对数据的存储、运算、逻辑判断，自动化操作与外界通信等智能作用的仪器，称为智能仪器.
智能仪器的优点
=1\*GB3①使用键盘代替传统仪器中旋转式获琴键式切换开关来实施对仪器的控制，从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连。=2\*GB3②微处理器的运用极大的提高了仪器的性能。=3\*GB3③智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便的实现量程自动切换，自动调零，触发电平自动调整，自动校准，自诊断等功能，有力的改善了仪器的自动化测量水平。=4\*GB3④智能仪器具有友好的人机对话的能力，使用人员只通过键盘打入命令。=5\*GB3⑤智能仪器一般都配有GP-IB或RS-232等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。
A/D转换的技术指标
=1\*GB3①分辨率与量化误差：分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化量的技术指标，记数字量变化一个字所对应模拟信号的变化量。量化误差是由于A/D转换器有限字长数字量对输入模拟量进行离散取样二引起的误差，其大小在理论上为一个单位。=2\*GB3②转化精度：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。=3\*GB3③转换速率：指A/D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。也可表示为转换时间，即转换从启动到结束所需时间。=4\*GB3④满刻度范围：又称满量程输入电压范围，指A/D转换器所允许最大的输入电压范围。
逐次比较式A/D，积分式A/D的原理及各自优缺点
逐次比较式：当启动信号作用后，时钟信号先通过逻辑控制电路是N位寄存器的最高位D(N-1)位1，以下各位为0，这个二进制代码经A/D转换器转换成电压U0，送到比较器与输入的模拟电压Ux比较。若Ux.>Uo，则保留这一位，；若Ux<Uo，则D(N-1)位置0.D(N-1)位比较完毕后，在对下一位即D(N-2)位进行比较，控制电路使寄存器D(N-2)为1，其以下各位仍为0，然后再与上一次D(N-1)结果一起经过D/A转换后再次送到比较器与Ux相比较。如此一位一位地比较下去，直至最后一位Do比较完毕为止，最后，发出EOC信号表示转换结束。这样经过N次比较后，N位寄存器保留的状态就是转换后的数字量数据。
积分式：先用积分器把输入模拟电压转换成中间量，再把中间量转换成数字。
优缺点：逐次比较式A/D转换器的转换时间与转换精度比较适中，转换时间一般在us级，转换精度一般在0.1%左右，适用于一般场合。积分式A/D转换器的核心部件是积分器，因此速度较慢，其转换时间一般在ms级或更长。但抗干扰性能强，转换精度可达0.01%，适用于在数字电压表类仪器中。
并行比较式A/D原理及优缺点
并行比较式A/D原理，以一个三位并行比较式A/D转换器为例，采用（23-1）=7个比较器，每个比较器的急转电压分别为，，……，而输入电压则是并行加到7个比较器的输入端。工作时输入电压将与七个基准电压同时进行比较。通过译码和锁存电路对7个比较器的输出状态进行译码和锁存，输出三位二进制数码，从而完成A/D转换。
优缺点：并行比较式A/D转换器的转换时间极短，但是需要大量的低漂移比较器和高精度电阻，成本太高，价格昂贵。
高速数据采集与传输的方式（DMA、双口RAM、FIFO）？及其实现原理
DMA方式：在DMA控制器控制下的直接存储器存取方式，在这种作用下外设不经过CPU控制直接读取内存数据。实现原理：①用指令对DMA控制器初始化，预置地址寄存器初值。②预置状态或控制寄存器来决定读或写操作等。③启动外设并向DMA发送DMA请求。④DMA接受申请后向CPU发出总线请求信号。⑤CPU接受申请，释放总线控制权。⑥DMA接管总线控制权并控制外设读取和写入信号⑦DMA控制器内的地址寄存器加1，计数器减1，进入下一循环。
双口RAM即双端口存储器，它具有两套完全独立的数据线，地址线，读写控制线，允许两个独立的系统或模块同时对双口RAM进行读/写操作。
FIFO是先进先出传输方式，同一存储器配备两个数据端口，一个是输入端口，只负责写入数据；一个是输出端口，只负责数据输出。这种存储器不需要地址线参与寻址，数据读取遵循先进先出的规则，每个数据只能被读取一次。
D/A转换的原理、
由电阻网络，开关及基准电源等部分组成。为便于接口，有些还含有锁存器。目前采用最多的是R-2R梯形网络D/A转换器，D/A转换器电阻网络中电阻规格仅为R和2R两种。为基准电压，它可由内电子开关在二进制代码的控制下分别控制4个支路，并使电流个自己进入A3A2A1A04个节点。这种网络的特点是：任何一个结点的三个分支的等