《微机自动检测与系统设计》期末复习提纲
1.1什么是测量,检测和自动检测?
广义而言，测量就是使用专门的技术工具，依靠实验和计算，找到被测量值（包括大小和正负）的过程。 “测量是以确定量值为目的的一组操作” 测量又被定义为“实验比较过程”，即用同性质的标准量与被测量比较，并确定被测量对标准量的倍数。整个测量过程包括对比、示差、平衡和读数4个基本动作。
检测：人们常把检验和测量结合在一起，统称为检测。
自动检测：在整个测量过程中，对比、示差、平衡和读数4个基本动作以及检验过程完全不需要或仅需要很少的人工干预，由系统自动完成。
1.2常用的基本检测方法有哪几种?各自的结构,特点是什么?
直接按照物理定律检测法：采用此种方法时，从被测对象中取得能量时不应影响被测对象的物理状态。根据是否需要辅助能源，可分为：1.无需辅助能源的直接变换式2.需要辅助能源的调制变换式。
探查型检测法：探查型检测法的输入信号是由探查部件发出的探查信号与被测物体的被测量以某种规律变换而成的 比较型检测法：包括：平衡法、偏差法、微差法 优点：精度高；不需要标准量具，也无需平衡操作； 测量速度快，比较适用于工程测试。
信息处理型检测法：经过对检测所得信息进行处理分析后，才能得到所需的被测量的检测方法。
1.3常用检测系统的动态特性有哪几种? 一阶检测系统、二阶检测系统 1.4检测系统有哪几种基本结构?
重复（串联）结构、反馈结构、差动结构、扫描结构、多次测量操作结构 1.5检测系统的静态指标有哪些?其主要含义各是什么?
精确度：精密度、正确度、精确度等级
稳定性：在规定时间内，在规定工作条件保持恒定时，检测系统性能保持不变的能力。 分辨率：检测系统可有意义地区分两个紧邻所示量的定量表示 灵敏度：检测系统在稳态下输出增量对输入增量的比值
线性度：系统的实际输入输出特性对理想直线性输入输出特性的近似程度
重复性：检测系统在同一工作条件下，输入量按同一方向做全量程变化，进行多次测量，确定输入输出特性的不一致程度
再现性：检测系统对被测量进行一次测量后，经过一段时间，在同样的条件下再进行测量，确定输入输出特性的不一致程度
1.8将微机应用于自动检测方面的典型方式有哪些?
智能仪器仪表、自动测试系统、计算机辅助测试、微机自动检测
1.9智能仪器仪表的特点是什么?微机在智能仪器仪表中的作用是什么?简述智能仪器仪表的发展的趋势。 特点：（1）功能增多，性能提高；（2）具有数据处理功能；（3）可靠性高，设计制造相对容易，使用维修简单，价格低廉；（4）集中控制；（5）绝大多数智能仪器仪表具有对外接口技术；（6）多数仪器有选择功能，量程和数据处理程序，也有用“菜单”方式选择。 作用：（1）能自动修正各类测量误差；（2）能自动切换量程；（3）能对信号进行复杂的运算和处理；（4）能以多种形式输出信息；（5）能对仪器本身进行自检和故障监控，发现故障能及时报警。 发展趋势：（1）采用新的微处理器和VLSI；（2）智能仪器仪表向组合型发展；（3）加强智能仪表的自检和故障诊断功能；（4）逐步将间接测量参数变成直接测量参数；（5）数据域测试仪器正兴起；（6）专家系统仪器是一个颇具前途的发展方向。
1.10计算机辅助测试CAT和自动测试系统有何区别？画出计算机辅助测试系统的典型结构。 计算机辅助测试（CAT）：用计算机及其外部设备取代人的动作，感觉功能和人的思想功能所进行的测试。 自动测试系统：在人工最少参与情况下，能自动进行测量、数据处理，并以适当方式显示或输出测试结果的系统。
1.12什么是自适应测试?自适应测试中需要解决的几个关键问题是什么？简述自适应测试的几种实现途径。
能根据待测试件、待测试量或测试环境变化而自动改变其结构或参数，以获得最优测试性能。1、确立最优测试性能的目标。2、建立自适应测试模型。3、实现自适应算法的结构由硬件及软件组成。
可在测试系统的三个主要环节上实现：1、自适应采样；2、自适应数据处理；3、测试系统结构参数自适应调节。
1.13画出微机自动监测系统的典型结构，简述各部分的作用。
微机基本子系统：整个系统的核心，对整个系统起监督、管理、控制作用。
数据采集子系统及接口用于和传感器、检测元件、变送器连接，实现数据采集、选路控制、零点校正、量程自动切换等功能。
基本I/O子系统及接口用于实现人-机对话、输入或改变系统参数、改变系统工作状态，输出检测结果、动态显示测控过程，实现以多种形式输出、显示、记录、报警等功能。
通信子系统及接口用于实现本系统与其他仪器仪表、系统的通信与互连。
数据分配子系统及接口实现对被测测控对象、被测试组件、测试信号发生器，甚至于系统本身和检测操作过程的自动控制。
接口完成它所连接的设备之间的信号转换和交换、信号传输、信号拾取、对信息进行必要的缓冲或锁存，增强微机自动检测系统的功能。
2.1数据采集系统的应用场合和它的作用是什么？
数据采集系统已在工业、农业、气象、医学等科技部门中获得了广泛应用，尤其是在空间技术中应用更为普遍和重要。人们可以通过对信号的测量、处理、控制及管理来实现测、控、管的自动化与一体化。 2.2说明数据采集系统的典型结构及其各部分的作用。
由4部分组成：数据采集器，微机接口电路，DA转换器，应用软件
1、包括多路开关MUX、测量放大器IA、采样保持器SHA、模数转换器ADC等。将多个现场模拟信号按某种规则逐个采集，再量化后送入微型计算机进行处理。
2、用来传送数据采集系统运行所需的数据、状态及控制信号。
3、将计算机输出的数字信号转换为模拟信号，以实现系统要求的显示、记录与控制任务。 4、在众多的应用场合，多路开关MUX之前或之后还要配置滤波、前置放大等信号调理电路。
2.3数据采集系统的常用分类方法有哪些？多通道数据采集系统的常用结构形式有哪些？说明各自的特点和使用场合。
1、根据数据采集系统的功能分类；2、根据数据采集系统适应环境分类；3、根据数据采集系统的控制功能分类；4、根据模拟信号的性质分类；5、根据信号通道的结构方式分类。
高电平单端输入分时多通道收集结构：特点：1、可方便地用增加多路开关的办法来扩充模拟信号通道数；2、高电平信号，只需要从机械方面考虑接线端的问题。使用场合：高电平单端输入
低电平差动输入分时多路收集结构：特点：1、在每个输入通道中的信号调理电路要加入差分放大器，放大倍数由程控方法自动改变；2、在输入端子板中，除了要从机械方面考虑外，还需从电方面考虑，特别要注意热电势及共模电压引起的误差；3、低电平放大器必须有足够的增益，以使低电平信号满量程放大后续的缓冲放大器输入满量程；4、低电平多路开关切换必须使用三线切换，各通道应加屏蔽和抗干扰措施；5、低电平传输因各接点、引线端和开关等的接触电阻而产生干扰，可用补偿方法予以校正。使用场合：低电平差动输入
伪同步多通道收集结构：特点：1、多个通道加了采样保持放大器，控制作用可使输入信号实现同时采样，可对各通道信号进行瞬时比较，消除了前述分时采样带来的时间歪斜误差；2、经采样后仍由多路模拟开关进行分时选通和转换；3、同时采样的各通道采样保持时间内的变化量各不相同，仍然非完全同步。使用场合：可用于高电平模拟信号输入等
同步多通道收集结构：特点：完全与实际、自然时间同步，消除了分时采样的歪斜误差，且实现了同步转换，各通道转换值完全瞬时对应。使用场合：用于高电平单端输入和低电平输入。 2.4模拟量输出子系统的常用结构有哪些？各自的特点和选用条件是什么？
数据分配分时转换结构：多个通道配置一套输入寄存器和D/A转换器，微型计算机的结果数据通过数据总线分时地选通到哥通道输入寄存器，当数据选通到输入寄存器的同时，D/A立即实现数字数据到模拟信号的转换。其特点是可靠性高，速度快，即使某一路出现故障也不会影响其他通道的工作。
数据分配同步转换结构：在数据总线与D/A转换器的输入寄存器之间增加了一个数据缓冲寄存器。各通道模拟量输出量是瞬时对应的，不存在时间歪斜。各D/A转换器的输出仍需要信号调理电路进行所需的处理。 分时转换多通道模拟分配结构：各通道共用一个D/A转换器和一个数据输入寄存器。 2.5数据采集系统的时序控制方法有哪些？各自的特点是什么？ 1.硬件定时法；利用硬件定时的顺序控制数据采集系统 2.程序控制通道I/O传送（PIO结构）：是最基本的控制结构，包括查询和中断方式，都视为程序控制通道I/O方式。
3.DMA法：又称为数据通道传送方式，用它传送数据比中断方式快得多
4.帧格式结构：为了使不同频率的参数获得相应的采样频率，常采用主交换子、副交换子和次交换子所构成的组合交换子，来实现在同一数据采集系统中以不同采样频率对不同类型的参数进行数据采集
5.PIO与DMA结合的复合结构：在复合结构中，多路切换的控制部分包含了一个用户可编程的随机存储器 2.7A/D转换器有哪些品种，其特点是什么？说明它的主要参数，输入输出方式和控制信号。
2.8A/D转换器如何与CPU接口？8位以上A/D如何与8位CPU进行接口？这类接口在设计中的要点是什么？ 一种是片内包含可控的三态门构成的输出缓冲器，输出数据线直接与CPU的数据线相连接；另一种是输出数据线不允许与CPU数据总线直接连，而必须通过I/O通道与CPU交换信息。
8位以上的A/D和8位CPU连接需增加读取控制逻辑，对8位以上的数据分两次读出。
2.9 D/A转换器有哪几类？其主要技术指标有哪些？8位以上D/A转换器如何与8位CPU进行接口？
8位以上D/A与CPU连接常采用双缓冲器结构。当转换时，先将低8位数据送入第一级锁存器，再将高4位数
据送入第一级锁存器，然后同时选通第二级高4位和低8位锁存器，将第一级缓冲器中的数据送入第二级缓冲器中，D/A转换器将12位数据同时进行转换。 2.10D/A转换电路如何实现双极性电压输出？
2.11说明模拟多路开关MUX在数据采集中的作用及其使用方法。
在多通道共享A/D数据采集系统中，需要用模拟多路开关轮流切换各通道模拟信号并进行A/D转换，以达到分时切换各路模拟信号进行测量的目的。
选用时必须注意有不同的引出管脚形式。1、输出完全独立的，输出立即与相应的输入配对，可作为独立开关使用；2、多路转换器：一种输出端都连接在一起；另一种把输入分成两组，每组一个输出端，专门提供转换差分信号，在共模干扰较大时，必须选用这种。
2.12说明采样保持电路在数据采集中的作用及其使用方法。采样保持电路分为哪两种类型？
对数据采集系统的精度有决定性的影响。采样保持电路作为A/D转换器的前级，主要起信息隔离缓冲作用。如果要对变化速度高的模拟信号进行A/D转换，转换精度要求又比较高，这时为防止A/D转换过程中的信号发生变化就必须使用采样保持电路。利用采样保持电路和多路转换器配合可以加快采样过程。 采样保持电路有采样和保持两种运行模式。 3.1试比较PC系列总线的性能。
PC/XT总线：PC/XT机有8个62芯扩展槽，在扩展槽上可以插入不同功能的插件版，用来扩充系统的功能。 ISA总线：采用80286CPU的PC/AT机及其兼容机所使用的扩展总线。在8位的PC-XT总线基础上扩展为16位总线。
EISA总线：在ISA总线基础上发展起来，其数据总线宽度增加到32位，地址总线宽度也增加到32位，并具有高速同步传送功能。在结构上，凡原ISA的连线均被EISA保留。
PCI总线：是先进的高性能局部总线，可同时支持多组外围设备。PCI总线不受制于处理器，为中央处理器及高速外围设备提供一座桥梁，提高数据吞吐量。
3.9 简要说明使用RS-232C标准的几种通信系统的结构及通信过程。
3.11何谓同步通信和异步通信？试将这两种通信方式做比较。
同步通信：同步通信需要与数据一起传送时钟信息。传输的一帧信息中，可以将多个要传送的字符放在同步字符的后面，这样，每个字符的起始位和停止位就不用了。
发送和接受移位寄存器的初始同步是使用一个同步字符来完成的。
异步通信：它用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束，构成一帧。发送的每一个数据字符带起始位、停止位和可选择的奇偶位。 异步数据发送器先送出一个起始位，紧跟着是具有一定格式的串行数据位和停止位。停止位通常被接收器用来判别接收过程中的某些错误。 同步传送的速度高于异步。
3.13如何实现MCS-51单片机与PC机的数据通信？
它们之间的数据交换通常采用串行通信的方式。PC机内装有异步通信适配器板，其主要器件为可编程的8250UART芯片，它使该机有能力与其他具有标准RS-232串行通信接口的计算机或设备进行通信。而8031本身具有一个全双工的串行口，因此，只要匹配一些驱动、隔离电路就可以组成一个简单可行的通信接口。 3.14说明IEEE-488并行通信标准的基本性能和系统工作方式。 1、可用一条总线连接若干台装置（最多不超过15台）； 2、互连电缆的传输路径总长不超过20m； 3、数据传输采用位并行（8位）、字节串行、双向异步传输方式，其最大数据传输速率为1Mbps； 4、信息逻辑采用负逻辑，低电平为1，高电平为0；
5、一般情况下，一个自动测控系统内只有一个控制器发送各种控制信息，进行数据处理； 系统中每一设备按三种基本方式之一进行工作：
1、听者方式：从数据总线上接收数据，在同一时刻可以有两个以上的听者在工作。
2、讲者方式：向数据总线上发送数据，一个系统的多个讲者在每一时刻只能有一个讲者在工作。 3、控者方式：控制其他设备。每一时刻系统中的多个控者只能有一个起作用。 3.19VXI总线有哪些技术优势？
1. VXI总线标准是在VME总线和GPIB总线基础上发展起来的一种新型仪器系统总线。 2. 与GPIB或RS-232比较，VXI总线的技术优势： ? VXI总线易于集成化；
? 用VXI组建测控系统时，硬件和软件更容易谐调合； ? 用VXI组建的系统，比GPIB组建的系统占用的空间小； ? VXI总线系统的并行数据数传速率高于GPIB传输速率； ? VXI总线系统的可靠性明显高于GPIB；
? VXI总线系统适用于位数不同的多种微机和寻址方式，灵活方便。 3.28什么是现场总线？现场总线有何技术特点？
现场总线是应用在生产现场，在微型计算机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统。 特点：系统的开放性；互操作性与户用性；系统结构的高度分散性；对现场环境的适应性；一对N结构；可控状态；互换性；综合功能；统一组态。 3.30LON总线的特点是什么？其通信协议是什么?
? 有三个处理单元的神经元芯片Neuron，可完成网络控制功能；
微机自动检测与系统设计期末复习提纲
