发布时间 : 星期六 文章智能仪器课后习题答案更新完毕开始阅读3ada18174431b90d6c85c7c2
内表面也涂有一层导电层，在两层导电层之间有许多细小的透明隔离点把他们隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了一个结束，控制器检测到这个接通点并计算出X、Y轴的位置，这就是所有电阻技术触摸屏共同的最基本原理。
（2）红外线式触摸屏 红外线式触摸屏以光束阻断技术为基础，不需要在原来的显示器表面覆盖任何材料，而是在显示屏幕四周安放一个光点距架框，在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线组成的栅格。当有任何物体进入这个栅格的时候，就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，在红外线探测器上会收到变化的信号，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置，经由控制器将触摸的位置坐标传递给操作系统。
（3）电容式触摸屏 把人体当作一个电容元件的电极使用，是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，当用户和触摸屏表面耦合出足够量的电容时，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流，这个电流分别从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这4个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置，
（4）表面声波式触摸屏 通过屏幕纵向和横向边缘的压电换能器发射超声波来实现。在各自对面的边缘装有超声波传感器，屏幕表面形成纵横交错的超声波栅格。当收获触摸笔接近屏幕表面，接收波形对应手指挡住部位信号衰减了一个缺口，计算缺口的位置既是触摸坐标。
3-6 什么是同步通信方式和异步通信方式？与RS-232标准相比，RS-422/485标准有何优点？请说明RS-422/485标准为何有这样的优点。
同步通信方式：在数据开始传送前用同步字符来指示，并由时钟来实现发送端和接收端同步，字符与字符间没间隙；异步通信方式：数据时一帧一帧（包括字符代码或一字节数据）传送的。
P88 优点：RS-232存在数据传输速率慢和传送距离短的缺点。RS-422/485标准传输速率快，传送距离远。
因为RS-232发送器驱动电容负载的最大能力为2500pF，这就限制了信号线的最大长度。RS-232规定的逻辑电平与一般处理器的逻辑电平不一致，须与转换电平芯片连接，通信距离小，传输速率小。而RS-422/485的信号传输是利用信号导线之间的电相位差，传输距离远，速率高。
3-7 两台智能仪器均以51系列单片机为主构成去内部的微机系统，当两台智能仪器采用RS-232标准仅用TXD、RXD信号进行通信时，试设计从一个仪器到另一个仪器之间利用串行通信的所有电路的原理图。设两台仪器均只提供+5V电源。
P88图3-31
3-8 画出将3-7题的通信标准换成RS-485后的电路连线图。
P92 图3-36、图3-37
3-9 简述USB总线的特点及优越性。 P92-P93
特点：（1）USB接口统一了各种接口设备的连接头 （2）即插即用，并能自动检测与配置系统的资源 （3）具有“热插拔”的特性
（4）USB最多可以连接127个接口设备
（5）USB1.1的接口设备采用两种不同的速度:12Mbit/s（全速）和1.5Mbit/s（慢速）。USB2.0的传输速度最高可达到480Mbit/s。
优势：（1）简化外部接口设备与主机之间的连线，并用一条传输缆线来串接各类
型的接口设备
（2）可以在不需要重新开机的情况下安装硬件 3-10 USB的基本框架包含那几部分？ P93
（1） USB主机控制器/根集线器 （2） USB集线器 （3） USB设备
3-11 USB有几种传输模式？试简述各种传输方式的特性。P97
（1）控制传输 是USB中最重要的传输，唯有正确的执行完控制传输才能进一步执行其他传输模式。需以双向传输达到这个请求。能自定义请求来为任何目的而发送或接收数据块。所有USB设备必须支持控制传输。
（2）中断传输 它是为那些必须快速接收到主机或设备的数据而准备的。是低速设备可以传输数据的唯一方法。中断传输仅是一种“轮询”的过程，如果因为错误而发生传送失败，可以在下一轮询的期间重新发送一次。
（3）批量传输 它是针对未使用到的USB带宽来向主机提出请求的。须根据目前总线的拥挤状态，以所有可使用的带宽为基础，不断调整本身的传输速率，因此没有设置轮询时间间隔。若因某些错误而发生传送失败，就重新传送一次。
（4）等时传输 采用了预先与PC机主机协议好的固定带宽，以保证发送端与接收端的速度能相互吻合，不支持有错误的数据重新发送，相对就须牺牲一些小错误的发生。
3-12 USB有几种描述符？其中哪几种是必须要设置的？ P96
（1）设备描述符 必须设置 （2）配置描述符 必须设置 （3）接口描述符 必须设置 （4）端口描述符 必须设置
3-13 以你的观点解释设备列举的含义？ P96
当USB设备第一次连接到USB总线时，USB主机就会对此设备做出列举检测的动作。此时，主机会负责检测与设备所有连接至根集线器的设备，而辨识与设置一个USB外围设备的程序，称之为设备列举。若以USB通信协议的观点来看，设备列举就是通过一连串介于主机与设备之间的控制传输来辨识与设置一个刚连上USB的设备程序。而进一步的解释设备列举，也即是操作系统可以辨识一个新的硬件设备连接上总线以及决定其特定的需求，然后加载适当的驱动程序，并且给予新的硬件设备一个新的地址 3-14 简述无线数据传输的原理及特点。 P105
无限数据传输的核心技术是调制解调技术。调制过程是在发送端吧数字信号变换成能被模拟信道传输的模拟信号，经传输通道传至接收端，接收端通过解调过程把接收到的模拟信号转换成数字信号，完成了无线数据传输的任务。
特点：（1）工频为国际通用的数据传输频段433MHz，无需申请 （2）易于采集运动信号，不受电缆的约束 3-15
4-1 与硬件滤波器相比，采用数字滤波器有何优点？P111
（1）数字滤波只是一个计算过程，无需硬件，因此可靠性高，并且不存在阻抗匹配、非一致性等问题； （2）模拟滤波器在频率很低时较难实现的问题，不会出现在数字滤波器的实现过程中； （3）只要适当的改变数字滤波器在程序中的有关参数，就能方便的改变滤波特性，因此数字滤波使用灵活方便。
4-2 常用的数字滤波算法有哪些，说明各种滤波算法的特点和使用场合。
（1）克服脉冲干扰的数字滤波法：包括限幅滤波法、中值滤波法、基于拉依达准则的奇异数据滤波法（剔除粗大误差）、基于中值数绝对偏差的决策滤波器。
特点：克服由仪器外部环境偶然因素引起的突变性扰动或仪器内部不稳定等引起误码等造成的尖脉冲干扰
场合：有尖脉冲干扰的场合
（2）抑制小幅度高频噪声的平均滤波法：为抑制电子器件热噪声、A/D量化噪声等小幅度高频电子噪声，通常采用具有低通特性的算术平均滤波法、加权平均滤波法、滑动加权平均滤波法等线性滤波器。
特点：算术平均滤波法可有效消除随机干扰，采样次数越大，滤波效果越好，但系统灵敏度要下降，只适用于慢变信号；滑动加权平均滤波法对周期信号有良好的抑制作用，平滑度高，灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰抑制作用差；加权平均滤波法系统对当前采样值的灵敏度高。
场合：有小幅度高频噪声的场合 （3）复合滤波器：
特点：既能抑制随机干扰，又能滤除明显的脉冲干扰。
场合：随机扰动不是单一的场合，既要消除大幅度的脉冲干扰，又要使数据平滑的场合
4-3 各种常用的滤波算法能组合使用吗？若能，请举例说明；若不能，请说明理由。P115
能组合使用。在实际应用中，所面临的随机扰动往往不是单一的，有时既要消除大幅度的脉冲干扰，又要做数据平滑，因此常用两种以上的滤波算法结合使用。
例如：去极值平均值滤波算法。特点：先用中值滤波算法滤除采样值中的脉冲性干扰，然后把剩余的各采样值进行平均。去极值平均值滤波算法的算法为：连续采样N次，剔除其中的最大值和最小值，再求余下N-2个采样值的平均值。显然，这种方法既能抑制随机干扰，又能滤除明显的脉冲干扰。 4-4 4-5 4-6
4-7 中值数绝对偏差决策滤波器与中值滤波器有哪些特点？ P113
中值数绝对偏差决策滤波器特点：这种决策滤波器能够判别出奇异数据，并以有效性的数据来取代。具有比例不变性、因果性、算法快捷等特点，实时的完成数据净化。
中值滤波器：运算简单，在滤除脉冲噪声的同时可以很好的保护信号细节信息。中值滤波器是一种常用于净化奇异数据的非线性滤波器，它对奇异数据的敏感度远低于标准偏差，存在“根信号”用于单调性数据的滤波，而非点到信号采用中值滤波净化数据表现过于主动进取
4-8 什么是系统误差？有哪几种类型？简要说明系统误差与随机误差的根本区别。P117
系统误差是只在相同条件下，多次测量同一量时其大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差。分为恒定系统误差和变化系统误差。
系统误差与随机误差的根本区别：系统误差不能依靠概率统计方法消除，可掌握、控制、消除，具有规律性，产生在测量开始之前，与测量次数无关。随机误差不能掌握、控制、消除，具有随机性，产生在测量过程中，与测量次数有关。
4-9 产生零位误差的原因有哪些？产生增益误差的原因有哪些？简述校正方法。P117
由于传感器、测量电路、放大器等不可避免的存在温度漂移和时间飘移，所以会给仪器引入零位误差和增益误差，这类误差均属于系统误差。
零位误差校正方法：在每一个测量周期或中断正常的测量过程中，把输入接地（即使输入为零），此时包括传感器在内的整个测量输入通道的输出即为零位输出（一般其值不为零）N0；再把输入接基准电压Vr测得数据Nr，并将N0和Nr存于内存；然后输入接Vx，测得Nx，则测量结果可用下式计算Vx?VrNr?N0?Nx?N0?，即在正常的测量
过程中，均从采样值中减去原先存入零位输出值，从而实现零位校正。
增益误差的自动校正方法：开始工作后或每隔一定时间去测量一次基准参数，然后建立误差校正模型，确定并存储校正模型参数。在正式测量时，根据测量结果和校正模型求取校正值，从而消除误差。
4-10 基准电压Vr的精度和稳定性是否会影响零位误差、增益误差的校正效果？P117
会影响。
零位误差、增益误差的校正结果都与基准电压有关系。对于零位校正，测量结果为Vx?VrNr?N0?Nx?N0?；对于增益校正，校正方程为
X?0，A0?VrX0/(X0?X1)
Y?A1X?A0，其中
A1?V/?X1?r4-11 简述系统非线性误差校正的思路与方法。P118
思路：采用各种非线性校正算法（校正函数法、线性插值法、曲线拟合法等）从仪器数据采集系统输出的与被测量呈非线性关系的数字量中提取与之相对应的被测量。
方法：校正函数法、代数插值法（线性插值、抛物线插值、分段插值）、曲线拟合（连续函数拟合、分段拟合）
4-12 通过测量获得一组反映被测值的离散数据，欲建立一个反映被测量值变化的近似数学模型，请问有哪些常用的建模方法？
校正函数法、代数插值法（线性插值、抛物线插值、分段插值）、曲线拟合（连续函数拟合、分段拟合）
4-13 什么事代数插值法？简述线性插值和抛物线插值是如何让进行的。P119-P121
所谓代数插值，就是用一个次数不超过n的代数多项式
Pn(x)?anx?an?1xnn?1?...?a1x?a0去逼近f(x)，使Pn(x)在节点处满足
Pn(xi)?f(?x)i，iiy?0,1,...,n
线性插值过程：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P1?x??x?x1x0?x1y0?x?x0x1?x0y1?a1x?a0，其中待定系数a1