第02章智能仪器基础资料.ppt

智能仪器发展趋势 1 微型化 2 多功能 3 人工智能化 4 融合ISP等技术，实现仪器仪表系统的Internet接入（网络化） 5 智能仪器发展的新阶段 ----虚拟仪器 2.3 模/数转换技术 2.4.2 MCS-51系列单片机 2.4.3 PIC系列单片机 2.4.4 MSP-430系列单片机 2.4.5 基于ARM 内核的单片机 为了用七段LED显示器显示数字或字符,需要将相应的字码送至LED,译码也就是将数码或字符变换为字型码,有硬件译码和软件译码两种。下图是软件译码和硬件译码的接口电路图。 LED显示宇符与段码的关系 LCD显示 LCD 也就是通常所说的液晶显示器，具有耗电量低，驱动电压低，结构空间小而有效，显示面积大，体薄物轻（厚度约为LED的1/3）、适于大规模集成电路直接驱动，其易于实现全彩色显示的优良特性，为智能仪器设计提供良好条件。 液晶显示器分扭曲向列型(TN-LCD)、超扭曲向列型(STN-LCD)和薄膜晶体管(TFT-LCD)等几种。它们的工作原理都是利用液晶的物理特性，即在通电时导通，液晶分子收到极化，排列变得有秩序，使光线容易通过，液晶显示器看起来就呈现“亮”的白色状态；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过，此时显示器就呈现“暗”的黑色状态。 CRT显示 阴极射线管CRT (Cathode Ray Tube)显示器是微机系统中一种最基本的人机交互输出设备。它能将计算机中的数据以字符、图形和图像的形式在荧光屏上直观地显示出来，并且具有响应速度快、无噪音、无机械磨损、使用方便等优点，因而被作为一种理想的人机交互设备在微机系统中广泛使用。 按照显示原理分类CRT显示器可分为光栅扫描式和随机扫描式两种类型，按显像管的颜色来分，可以分为单色和彩色两种类型。 CRT显示器原理 非编码式键盘与编码式键盘 键盘及LED显示器接口 使用8279芯片作为键盘及LED显示器接口。8279作为通用接口电路，接受来自键盘的输入数据并进行预处理，同时实现对显示数据的管理和对数码显示器的控制。 电阻式触摸屏 电容式触摸屏 电容式触摸屏是众多触摸屏中最可靠、最精确的一种,但价钱也是众多触摸屏中最昂贵的一种。缺点是反光严重,光线在各层间反射易造成图像字符的迷糊，此外，用戴手套的手指或持不导电的工具触摸时没有反应。但最大缺点还是漂移，当温度、湿度或环境电场改变时，都会引起触摸屏的漂移，造成不准确。 红外触摸屏 红外触摸屏的缺点是发光二极管寿命比较短，影响了整个触摸屏的寿命;红外线触摸屏由于依靠感应红外线运作，外界光线变化会影响其准确性,且红外线触摸屏不防水不防污物，甚至非常细小的外来物体也会导致误差，影响性能。近来红外触摸技术有较大突破.主要应用在较大尺寸上。 表面声波触摸屏 2.5.4 打印机接口技术 打印机是一种复杂而精密的机械电子装置，结构基本上都可分为机械装置和控制电路两部分。 机械装置包括打印头、字车机构、走纸机构、色带传动机构、墨水（墨粉）供给机构以及硒鼓传动机构等等，它们都是打印机系统的执行机构，由控制电路统一协调和控制；而打印机的控制电路则包括CPU主控电路，驱动电路，输入输出接口电路及检测电路等。 2.7.1 系统误差处理技术 从时间角度，把误差分为动态误差和静态误差。 静态误差包括系统误差和随机误差。 动态误差又可分为第一类误差和第二类误差。 线性插值 线性插值：从一组数据（xi, yi）中选取两个有代表性的点（x0, y0）和（x1, y1），然后根据插值原理，求出插值方程 。 抛物线插值 抛物线插值：在一组数据中选取（x0, y0）,（x1, y1）,（x2, y2）三点，相应的插值方程 分段插值法 分段插值法：将曲线y = f (x)按分成N段，每段用一个插值多项式Pni(x)来进行非线性校正。 等距节点分段插值：适用于非线性特性曲率变化不大的场合。分段数N及插值多项式的次数n均取决于非线性程度和仪器的精度要求。 不等距节点分段插值用于曲率变化大的非线性称场合。在线性好的部分，节点间距离取大些，反之则取小些，从而使误差达到均匀分布 。 最小二乘法 （一） 设被逼近函数为f(xi),逼近函数为g(xi),xi为x上的离散点，逼近误差为 令 使Ψ最小，即在最小二乘意义上使V(xi)最小化，这就是最小二乘法原理。具体实现方法有直线拟合法和曲线拟合法。 2.7.2 随机误差的校正 随机误差是指由串入仪表的随机干扰、仪器内部器件噪声和A/D量化噪声等引起的误差。 采用模拟滤波器是主要硬件方法。 在工业生产和科学实验中，经常采用数字滤波方法 数字滤波就是通过特定的计算机程序处理，降低干扰信号在有用信号中的比例，其实质是