智能仪表与自动检测技术作业复习资料.docx

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1、2微差式测量方法的工作原理(注意图要换)通过测量待测量及基准之差来得到待测量量值。微差式测量方法的基本思路 是将被测量x的大部分作用先及已知标准量N的作用相抵消，剩余部分即两者 差值=*N,这个差值再用偏差法测量。微差式测量中，总是设法使差值很 小，因此可选用高灵敏度的偏差式仪表测量之。即使差值的测量精度不高，但最 终结果仍可达到较高的精度。图2-2所示的是用微差式测量测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况 的电路图。输出电压为U0可表示UO=U+aU,其中AU是负载电阻变化所引起 的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有 较大量程以满足U0的要求，因此对口这个小

2、量造成的U0的变化就很难测准。 当然，可以改用零位式测量，但最好的方法是微差式测量。图中使用了高灵敏度电压表毫伏表和电位差计，Rr (r)和E分别表示 稳压电源的内阻和电动势，RL表示稳压电源的负载，El RI (rl)和Rw (R) 表示电位差计的参数。在测量前调整Rl (H)使电位差计工作电流II (I)为标 准值。然后，使稳压电源负载电阻RL为额定值。调整RP (R)的活动触点，使 毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始 后，只需增加或减小负载电阻RL的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压 U0的微小波动值即可由毫伏表指示出来。根据UO=U+4U,稳压电源

3、输出 电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数 的测量。 其中第1-4路为测量信号，第5路（TV）来自D/A电路的输出端，供自诊断用。多 路开关的接通由主机电路控制，选择通道的地址信号锁存在74LS273Q）中。运算放大器选用低漂移高增益的7650,采用同相输入方式，以提高输入阻 抗。输出端加接阻容滤波电路，可滤去高频信号。放大器的输出电压为0-2V（即 A/D转换器的输入电压），故放大倍数约为50倍，可用W2（1K欧姆）凋整之。放 大器的零点由Wl（100欧姆）调整。按仪表设计要求，选用双积分型A/D转换器MC14433o该

4、转换器输出 （3+l/2）BCD码，相当于二进制11位，其分辨率为1/2000。A/D转换的结果（包括 结束信号EOC）通过光耦隔离后输入到8031的P1 口。图中缓冲器（74LS244）专为 驱动光耦而设置。单稳用以加宽EOC脉冲宽度，使光耦能正常工作。主控电路的输出信号经光耦隔离（在译码信号S,控制下）锁存在74LS273（I） 中，以选通多路开关和点亮四个发光二极管。发光管用来显示仪表的手、自动工 作状态和上、下限报警。隔离电路采用逻辑型光电耦合器，该器件体积小、耐冲击、绝缘电压高、抗 干扰能力强。光电器件选用G0103（或TIL117）。模拟量和开关量输出通道模拟量输出电路由隔离电路、

5、D/A转换器、V/I转换器组成；开关量输出通 道由隔离电路、输出锁存器和驱动器组成，如图6所示。D/A转换器选用8位、双缓冲的DAC0832,该芯片将调节通道的输出转换 为0-5V的模拟电压，再经V/I电路（3DK4B）输出0-10mA电流信号。8位开关量信号锁存在74LS273QI）中，通过5G1413驱动继电器J1-J8和发 光二极管D1-D8。继电器和发光管分别用来接通阀门和指示阀的启，闭状态。图6中虚线框中的隔离电路部分及图5所示的输入通道可以共用，即主机电 路的输出经光电耦合器分别连至图5所示模入通道的锁存器273（工）以及图6中 273（11）和口人。）832的输入端，信号打入哪一

6、个器件则由主机的输出信号si、S3 和s2（经光耦隔禺）采控制。WR) Vref WRz XFERDo D7DAC0832 laUTI lourrs ；u:;冲s244u, 光电合器3当Ux为95时一，试根据图2-3来说明A/D转换的过程。逐次逼近转换过程和用天平称物重非常相似。天平称重物过程是，从最重的 祛码开始试放，及被称物体行进比较，若物体重于祛码，则该祛码保留，否则移 去。再加上第二个次重祛码，由物体的重量是否大于祛码的重量决定第二个祛码 是留下还是移去。照此一直加到最小一个祛码为止。将所有留下的祛码重量相加, 就得此物体的重量。仿照这一思路，逐次比较型A/D转换器，就是将输入模拟 信

7、号及不同的参考电压作多次比较，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入 模拟量对应值。对于图2-3的电路，它由启动脉冲启动后，在第一个时钟脉冲作用下，控制 电路使时序产生器的最高位置1,其他位置0,其输出经数据寄存器将1000 0,送入D/A转换器。输入电压Ux首先及D/A转换器输出电压UR/2相比较， 如UxNUR/2,比较器输出为1,若vl (Ux) (3/4) UR,则次高位Dn-2存1,否则Dn-2=0； 如最高位为0,贝lJUO=UR/4 ,及UO比较，如UxNUR/4,则Dn-2位存1,否 则存0。以此类推，逐次比较得到输出数字量。4试述软译码静态显示电路工作原理和动态扫描显示电路的

8、工作原理，二者各有 什么特点。软译码静态显示电路工作原理：静态显示电路即静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个 段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器 译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口 多，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。动态扫描显示电路的工作原理:数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱 动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端连在一起，另外为每 个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控

9、制, 当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码 管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将 需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不 会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显 示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms, 由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同 时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会 有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而 且功耗更低。5

10、一个线性电位器长为10cm,电阻为200欧姆，若用该电位器式传感器测距离， 要求非线性误差小于0.01,则负载电阻应满足什么条件？并画出相应的电路图。当位移为X时电位器式传感器电阻和空载输出电压分别为:r200R =3X = 一X = 20xUx =“max由此可求得带负载号时输出的电压为:=I, R、Rl = Ua RA. R +R RR / n c、. R + R.引起的负载误差为:xlOO%ux欲使负载非线性误差小于0.01，则必须保证负载电阻至少& 1。夫2 OR八max。十。一。十。一。+4。6在一个51单片机及0832D/A转换的单缓冲电路中，D/A转换器的地址为7FFFH, 当输

11、入的数字范围为00H-FFH时，其输出的电压范围为0-5V。（1）画出接口的电路图；（2）编一段程序，使其运行后能在示波器上显示大约两个周期的锯齿波（设示波器显示屏X轴满刻度为10格，扫描速度为153.6US/格，单片机平均每条指令执行时间为0.lus)单缓冲方式：两级锁存器接受同一控制，例如将WR和XREF直接接地，8 位ADC锁存器处于非受控状态，只有8位输入锁存器处于受控状态，即此时仅 有LE1控制ADCoP0 040 7#include #include oonx4_C8155pBi3 5Q2Q3gDS2gDS4244图5模拟输入量通道逻辑电路图测量元件为银倍一银铝热电偶，在0-1100测量范围内，其热电势为 0-45.10mVo多路开关选用CD405K或AD7501）,它将5路信号依次送入放大器，