第17-24讲第四章

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1、第17讲3.2.3 VXI总线（简介）一.发展简介：VME总线是Motorola公司1981年针对32位微处理器68000而开发的微机总线。VXI总线是VEM总线标准在智能仪器领域的扩展，由HP等5个测试仪器公司于1987年联合推荐，是当前仪器系统中得到广泛应用和发展的一种并行总线标准。其数据速率高达40Mb/s。二.构思：其基本构思是将每一种仪器制成一块标准尺寸的电路板（共有四种大小不同的标准尺寸），称之为卡式仪器，组成自动测试系统时，根据系统功能要求选定若干卡式仪器并将其安装在同一个机箱中，并挂接在机箱背板的高速VXI总线上。即可方便的构成不同用途和规模的VXI总线仪器系统。相当于在一个机

2、箱内集成了整个GP-IB仪器系统。这些卡式仪器可以独立工作，也可与系统内的其它仪器交换数据，还可通过背板总线进入远程状态，与系统外的设备交换数据。三.技术特点概述：1.定义了四种模板尺寸。（10*16cm2、23.3*16cm2、23.3*34cm2、36.7*34cm2）2.定义了模板与底板总线插接的3个96针连接器标准（数量众多、功能强大）。3.每个VXI总线仪器系统最多可容纳256个装置（装置-讲者、听者、控者），每个装置都有唯一的地址编码。可单槽单装置、一槽多装置、多槽一装置。4.建立在IEEE-488.2基础上的可编程仪器标准命令SPCI，创造了一个从程控仪器标准命令、仪器之间信息交

3、换到系统操作运行高度统一的软件环境。5.当一个机箱不能容纳所有的卡式仪器时，可利用总线扩展器将主机箱与扩展机箱连接起来，以构成完整的VXI总线仪器系统。6.可通过不同的接口与多种计算机连接，可充分利用各种通用软件、操作系统、高级语言和软件工具等。使软件编程更简便。四.应用特点及适用领域：1.信息吞吐量达，传输速率高达40Mb/s2.配置灵活，系统研发周期短、成本低。3.结构紧凑、仪器体积小。4.可通过转换模块方便的连接其他总线系统（如GP-IB、RS-232C、RS-485等）5.适用于实验室仪器系统和非大批量仪器系统的研发。3.3 USB总线技术通过本节的学习，要求学生掌握USB总线的主要特

4、征。一.什么是USB总线：USB即通用串行总线。它是一种电缆总线，是在传统计算机组织结构的基础上，引入了网络的某些技术，支持主机与各种“即插即用”外部设备之间的数据传输。多个设备按协议规定分享USB带宽，在主机和总线上的设备运行中，仍允许添加或拆除外设。二.USB总线的主要特征：1.用户易用性。连接头采用单一模型，电气特性与用户无关，提供了动态连接、动态识别等特性。2.应用的广泛性。传输速率几kb/s100Mb/s。可同时对127个总线设备进行操作，并在一根电缆上支持同步、异步两种传输模式。3.使用的灵活性。USB总线允许对设备缓冲区大小进行选择，并通过设定缓冲区的大小和执行时间，支持各种数据

5、传输速率和不同大小的数据包。4.容错性强。USB总线在协议中规定了出错处理和差错校正的机制，可以对有缺陷的设备进行认定，对错误的数据进行校正或报告。5.即插即用的结构体系。USB总线具有简单而完善的协议，与现有操作系统相适应，不会产生任何冲突。6.性价比较高。具有优秀的特性和低廉的价格。三.应用：目前，USB总线技术应用日益广泛，各种PC计算机和移动式智能设备普遍配备了USB总线接口，出现了大量的USB外设。随着USB接口芯片的普及，在智能仪器中装备USB总线接口，既可以使其方便地连入USB系统，提高智能仪器的数据通信能力，又可使智能仪器选用各种USB外设，增强仪器的功能。教材上P58P61对

6、USB总线、总线协议、数据流、容错、系统设置等进行了简要地介绍，有兴趣的同学可阅读或参考其他资料，教学上不做进一步的要求。第18讲第四章 智能型温度测量仪本章重点：.智能型温度测量仪的测量原理以及仪表的基本功能； .智能型温度测量仪的电路结构以及各主要功能部件的电路原理；.智能温测仪的软件结构和各功能软件的作用，仪表误差处理的方法；概述：1.智能化测量仪具有精度高、灵敏度高、测量速度快、测量的自动化以及多种输出形式等一系列优点，受到科研、工业界的普遍欢迎。2.热工测量（温度、压力、流量等）正越来越广泛地采用智能化测量仪；3.智能型温度测量仪一般直接配接热电偶或热电阻等温度传感器，由于温度传感器

7、本身的非线性，故仪器内部需增加进行非线性补偿的电路或软件。4.智能压力、流量显示仪，一般配接变送器（传感器和变送电路一体化的产品），这类传感器的输出信号为010mA或420mA的直流标准信号（线性很好）。不需进行非线性补偿，仪表的软、硬件组成较简单。4.1 智能型温度测量仪的原理通过本节的学习，要求学生了解智能型温度测量仪的测量原理及仪表的基本功能。智能温度测量仪是一种将温度传感器变换所得的模拟量转换为数字量，通过单片机等智能芯片进行数据处理、运算等，并以数字形式显示测量结果或控制其它装置的智能化仪表。4.1.1 智能型温度测量仪的基本功能1.自动零点调整和满度校正。（减小测量误差）2.自动修

8、正各类测量误差。（如热电偶的冷端补偿和非线性补偿）3.数据的处理和通信。（如对测量的温度信息进行整理加工、统计分析、数字滤波等；实现各种自动控制；与其他仪器或微机进行数据通信，构成测控系统等）4.多种输出形式（数字显示、打印、声光报警）。还可以多点巡回检测。5.自诊断（自检）和断电保护。4.1.2 智能型温度测量仪的基本结构与工作流程一.硬件结构参照P65图4-1对其硬件组成以及各个主要部件的功能作简要介绍。二.系统软件1.监控程序：接收和分析各种指令，管理和协调整个系统各程序的执行。2.中断处理程序：用于人-机联系或产生中断请求后及时完成实时处理任务。3.实现各种算法的功能模块：实现仪器的数

9、据处理和各种控制功能。三.工作流程（注意：不是程序流程图）智能温度测量仪的工作流程如图4-2所示。结合此图，简要介绍智能温度测量仪的工作流程。注意：教材上P66图4-2中的“重复上述工作”应回到哪里去？（应回到A/D转换之前，输入信号处理是连续的）注意强调：整机工作过程是在系统软件的控制下进行的，明确工作流程是编写系统软件的前提！作业：P62 9、P90 1、2第19讲4.2 智能型温度测量仪的电路结构及特点通过本节的学习，要求达到以下教学目的：.掌握智能型温度测量仪的电路结构和各主要功能部件的电路原理。.掌握智能型温度测量仪各主要功能部件的电路原理。智能型温度测量仪的电路主要由主机电路、温度

10、检测电路、过程输入输出通道、人-机接口等电路组成。4.2.1 主机电路智能温度测量仪通常以单片机为核心。国内以MCS-51系列应用较多。一.MCS-51系列单片机的结构与特点（复习）以AT89C51为例，其片内资源为：1.一个8位的CPU2.1个直接可以位寻址的布尔处理机3.4KB的快速闪存（ROM）、128B的RAM4.4个8位并行I/O口（可位寻址）5.两个16位的定时/计数器（可编程）6.一个全双工异步串行口7.五个中断源，分为两个中断优先级二.主机电路：在绝大多数情况下，上述资源足以满足智能温度测量仪对主机电路的要求。（单片机尽量不要扩展使用，首选片内资源够用的型号）4.2.2 温度检

11、测电路温度是一个很重要的物理量（非电量），自然界中任何物理化学过程都和温度紧密相关，工业生产和科研也不例外。温度的测量与控制直接和产品质量、生产效率、节约能源以及安全生产等重要经济技术指标相联系。一.温度传感器：常用的温度传感器有热电阻、热电偶、热敏电阻和集成T/I（或T/U）变换器。不同的温度传感器工作原理与检测电路均不同。以电阻温度传感器为例，电阻温度传感器的优点：测量精度高，对非温度量不敏感；有较大的测量范围，灵敏度高；线性度好。二.测温电路：电阻温度传感器具有电阻值随温度而变化的特点，这样测温变成了测电阻值。最基本的测量电阻电路是惠斯登电桥，其测温电路原理图如图4-5所示。三.电桥电路

12、设计：1.根据测温范围和测量精度的要求，选择合适的温度传感器。2.确定电桥结构、平衡方式和激励源的选择3.确定模拟通道电压灵敏度、放大器的电压放大倍数以及引线电阻的补偿。第20讲4.设计举例：测温范围：0200；测温距离：100m；电压灵敏度：UO=10mV/。试设计传感器电路并确定放大器的电压放大倍数。.选择铂电阻温度传感器，查手册得其温度特性曲线如图4-6所示。由图可得：t=0时，R(t)=100；t=200时，R(t)=150；则R=(150-100)/200=0.25/.电桥结构、平衡方式和激励源的选择.电桥结构：电桥采用图4-5所示的等臂单电桥。.平衡方式：为了避免电阻温度传感器的电

13、阻变化时，对桥臂电流产生较大影响，选择R110R(t)。选取R1=R2=R3=R4=2k（应有较大功率容量）；则调整电桥平衡的可变电阻RwR(t)，选取Rw=200。在0时调整Rw，使电桥平衡(UO=0V)。.激励源的选择：a.一般选择直流电压源，以避免电桥电抗分量的影响和便于进行A/D转换。b.电压的取值较高时电压灵敏度也高，但桥路电流大，传感器本身发热影响测量。选激励电压E=5V，则每臂电流I1为I1=(E/(R1+R2)(R3+R4)/2=(5/(2+2)(2+2)/2=(5/2)/2=1.25mA传感器功耗为：PC=I12R(t)=0.001252*150=0.23mW（一般不要大于1

14、mW）.确定电压灵敏度、放大器的电压放大倍数.电桥输出的电压灵敏度UQO：UQO=(R*E)/(4R1)=(0.25*5)/(4*2000)0.156 mV/.放大器的电压放大倍数Au：Au=UO/UQO=10/0.15664.1由于电桥是双端输出，放大电路应使用差动放大电路，最好使用仪用放大器。.传感器引线电阻的补偿实际测量中，由于被测温环境远离控制室（传感器远离电桥），这样引线电阻必然影响电桥的平衡，例如，200米长的导线引入4的引线电阻，会使测温产生约5的误差，故对引线电阻必须进行补偿。注意：这里所说的引线电阻补偿应该是引线电阻变化量的补偿（如温度变化、导线氧化等原因造成的引线电阻变化）

15、。引线电阻如果是恒定的，通过调节Rw就可以使电桥恢复平衡，不需补偿。三线补偿法是最常用的引线电阻补偿方法。（结合图4-8简介其补偿原理）其本质是将等长的两根引线电阻分配到电桥的相邻两臂上，对等臂电桥而言，其对电桥平衡的影响正好相互抵消。此外还有双电桥电路、有源测温电桥电路等，有兴趣的可参阅有关书籍。作业：P91 9补4-1.某智能温度测量仪，测温范围-200+800；测温距离200m；模拟通道电压灵敏度UO=5mV/。要求传感器中的电流小于2mA，试设计传感器电路并确定放大器的电压放大倍数。第21讲4.2.3 过程输入输出通道过程输入输出通道是智能仪器的重要组成部分，温度传感器的信号由输入通道

16、进入智能仪器，而控制信号则通过输出通道传递给执行机构，故测量与控制的准确程度与过程通道的质量密切相关。一.模拟量输入通道1.组成：模拟量输入通道一般由信号转换、多路开关、放大器、滤波器、采样保持器和A/D转换器等组成。（适用于其他模拟量测量仪器）由于温度是个变化缓慢的物理量，其变换速度远低于A/D转换的速度，故采样保持器可以省略。2.结构：.多通道结构：见图4-9所示。速度快、硬件结构复杂、占用计算机接口多。.单通道结构：见图4-10所示。结构简单、速度稍慢，用多路开关实现各个测温点分时使用输入通道。（对温度测量更适用）。3.标度变换.问题的提出：假设某智能温度测量仪的测温范围是-100+15

17、00，当tmin=-100时，放大器输出电压Umin=0V，对应的A/D转换值为Nmin=0；当tmax=+1500时，放大器输出电压Umax=1.6V，对应的A/D转换值为Nmax=16000。该如何处理A/D转换的结果，使仪器显示正确的温度值？.什么是标度变换：把A/D转换后的数字量转换成有量纲的被测量值的过程称为标度变换。.标度变换的方法：.模拟量转换：在传感器电路或放大电路中采取措施，使当tmin=-100时，放大器输出电压Umin=-0.1V，对应的A/D转换值为Nmin=-1000；当tmax=+1500时，放大器输出电压Umax=1.5V，对应的A/D转换值为Nmax=15000

18、。则A/D转换的结果可以直接送显示器，仅需要将小数点前移一位即可。此方法的优点是简单可靠，缺点是使仪器的通用性大受限制。如当更换传感器或改变测量范围，均需要改变模拟电路的结构或参数。.数字量转换：由软件算法来实现（应用更广泛）。变换公式为t=1N+0上式中，t为测量温度值；1为比例系数；0为取决于零位值得常数。由于当tmin=-100时，Nmin=0；代入上式得：0=-100由于当tmax=+1500时，Nmax=16000；代入上式得：1=(tmax-0)/Nmax=0.1由此得到具体的变换公式为：t=0.1N-100（）由单片机通过一定的软件算法进行标度变换，可以节省硬件电路的成本，提高仪

19、器的通用性，当更换传感器或改变测量范围时，仅需改变公式中的系数即可。4.放大电路的设计.应选择漂移小、噪声低的IC运放构成放大电路。.电路结构形式取决于与传感器电路的配合。（如热电阻单电桥测温电路，应选择差放，集成T/I（或T/U）变换器应选择同相或反相放大电路等）.要在模拟电路部分实现标度变换、非线性校正的，需特殊设计，难度较大。5.A/D转换器的选择：.转换精度与速度应高于测温精度与速度的要求。.应便于与微机接口.常用集成转换器的特点：.逐次逼近型：速度快、精度高、抗干扰能力差、价格高。.双积分型：速度慢、精度高、抗干扰能力强、价廉。二.模拟量输出通道模拟量输出通道一般由D/A转换器、多路

20、模拟开关和保持器等组成。1.多通道：电路结构见图4-12所示。复杂。需大量接口，速度快，输出稳定。2.单通道：电路结构见图4-13所示。结构简单，需多路开关转换轮流刷新保持器，且每个通道要有足够的接通时间，以保证有稳定的输出。速度慢。注意：模拟量输出通道并不是所有智能温度测量仪必需的组成部分第22讲4.2.4 人-机接口部件作用：接受人对仪器的各种命令和数据，向人们给出运算和处理的结果。组成：一般由键盘接口、显示器借口和打印机接口等组成一.键盘接口：键盘接口通常包括硬件（键盘的结构及其与主机的连接方式）和软件（对按键的识别与分析-键盘管理程序）两部分。1.键盘管理程序的任务.识键：判断是否有键

21、按下（有-译码；无-等待或转去做其他工作）。.译键：识别哪一个键被按下（并求出该键的键值）。.键值分析：根据键值，找出对应处理程序的入口并运行之。2.硬件.按键开关：常用的有机械触点式、导电橡胶式和柔性按键等三种。.原理上分为编码式和非编码式两种。.编码式：由键盘和键盘编码器（识键、译键）组成（硬件复杂、软件简单）。.非编码式：由软件识别（硬件简单、成本低、软件复杂，智能仪器中最常用）.连接方式分为独立式和矩阵式.独立式：一键一线一口，见识别易，占用口线多，适用于8键以下（图4-14）。.矩阵式：占用口线少，键越多优势越明显。适用于8键以上。3.消除键抖动.硬件实现：每键增加一个单稳态触发器（

22、适合按键较少的场合）。.软件实现：软件延时（约10mS)后再确认。二.显示器接口（数码显示器）由于点阵显示器显示器件多、成本高、译码和驱动复杂（显示数码无优势），智能仪器主要显示测量结果-数码，故基本都采用7段数码显示器。1.液晶显示器（LCD）：电致变色器件。耗电微、交直流均可驱动（常用低频正负对称方波驱动，此时对比度、功耗均较优，驱动电路稍复杂）、体薄物轻、机械强度较差，适合便携式仪器使用（有兴趣的同学请参阅参考书1）。2.发光二极管（LED）:电发光器件，耗电小、寿命长、成本低、工作温度范围宽、机械强度高、亮度适中、工作电压低（便于和数字电路连接）。智能仪器中广泛采用。LED在数字电路、

23、单片机等课程均讲过，在此简单总结、复习如下。.LED数码管有共阳极和共阴极两种结构，见图4-16所示（图中不应有电阻）。选用时主要考虑驱动电路的驱动特性（输出高/低电平时的电流负载能力）。.LED是恒压元件，正向导通电压约为UD=1.22.4V，工作电流约为ID=510mA，应调整限流电阻R，使ID正常。R=(VCC-UD-UMDL)/ID3.LED与单片机的接口.软件译码与硬件译码（两者应用都很普遍）.硬件译码：电路稍复杂，软件简单。常用译码驱动芯片有74LS47、CD4511、MC14513等（BCD码7段码）。.软件译码：电路简单、软件稍复杂。.静态显示与动态显示.静态显示：亮度好、软件

24、简单、占用CPU时间很少；占用口线多、硬件成本高，适合数码管位数较少的场合。.动态显示：占用口线少、硬件简单、成本低；占用CPU时间很长、软件较复杂，注意：欲获得与静态显示同样的亮度，驱动电流需增大n倍（n为LED位数），故不适用于显示位数过多的场合（如8位以上）.“动静结合”：MC14499是串行输入BCD码7段码译码驱动芯片，可自控动态扫描驱动4位LED，兼备了静态显示亮度好、软件简单、占用CPU时间很少的优点和占用口线少、硬件简单的优点。很实用（参阅参考书1、2）。.组合方案：.软件译码动态显示：硬件最简、软件最繁，占用口线较少，占CPU时间最长；.硬件译码动态显示：硬件较简、软件较繁，

25、占用口线最少，占用CPU时间长；.软件译码静态显示：占用口线最多，占用CPU时间很短：.硬件译码静态显示：占用口线较多，占用CPU时间最短。方案选择主要考虑：a.占用CPU时间的长短；b.占用口线的多少；c硬件成本；d.软件编程的方便程度，平衡上述4者的关系，找出最适合本仪器的方案。三.打印机接口：（单片机课程已经详细介绍过，不再重复讲解）4.2.5 智能仪器的硬件抗干扰电路（并入7.3.2讲授）作业：P90 3、4、5、7补4-2.设计某智能仪器的4位LED数码显示电路时，要求尽量少占用CPU的时间、不考虑占用口线的数量，应采用哪种译码、驱动显示方案？若同时要求占用口线数量最少，可以选择哪种

26、译码、驱动显示方案？第23讲4.3 软件结构和程序框图通过本节的学习，要求达到以下教学目的：.掌握智能型温度测量仪的软件结构和各功能软件的作用；.初步掌握智能仪器误差处理的方法。硬件电路确定后，智能仪器的主要功能依赖软件来实现。而且软件还可以实现某些硬件功能。智能型温度测量仪的软件通常由监控程序、中断服务程序和测量控制算法程序等组成。4.3.1 监控程序的结构一.监控程序的功能1.进行键盘和显示管理；2.接收中断请求信号，区分优先级，实现中断嵌套并转入实施测量或控制子程序；3.对硬件定时器处理和软件定时器管理；4.实现对仪表的自诊断和掉电保护；5.完成初始化，手动/自动控制的选择等二.监控程序

27、的组成：监控程序的组成取决于仪器的硬件结构和功能要求。其基本组成如图4-21所示。监控程序将各个组成模块连接成一个有机的整体，实现对仪器的各种管理功能，协调软、硬件工作，使仪器投入正常运行。三.监控主程序的流程监控主程序的流程如图4-22所示。图中有错误，自诊断后应进行“仪器的初始化”，“显示”后直接返回“例行服务”，不应有“等待中断”。强调：所有测、控、显示等都在除自检和初始化以外的无限循环圈中。监控程序流程是“有始无终”。四.初始化管理1.可编程器件的初始化：如MCS-51中的定时/计数器、串行口、中断系统、I/O口等。通过对特殊功能寄存器写入所需的控制字来实现。2.堆栈的初始化：堆栈是一

28、段地址连续的RAM单元，供实时中断处理时暂存数据或状态。通过对栈指针SP写操作实现。MCS-51单片机复位时(SP)=07H，第一个进栈数据将存入08H，而01FH为4组R0R7，20H2FH是位寻址区，故堆栈的初始化是将SP指向30H或以上的地址。3.参数初始化：由智能仪器特性确定的整定参数。如标度变换公式中的系数、测量控制算法决定的采样初值、偏差初值以及过程输出通道输出数据的初始化等。将上述可调整的初始化参数集中在一个模块中，既独立又便于集中管理。五.键盘管理无论哪种键盘结构，在获得按键编码后，都要转入相应按键服务程序的入口，完成相应的功能操作。1.一键一义：一个按键代表一个确定的命令或数

29、字。处理较简单，键盘管理程序只需根据按键的编码直接分支到处理模块的入口即可。非编码式键盘管理程序流程图如图4-23所示。结合此图做简介。注意在实际智能仪器中，“无键按下”或“完成键操作”后，可能要进行其他操作，如测量、数据处理、显示等，之后才返回到“扫描键盘”。2.一键多义：一个按键有多种功能，既作数字键，又作命令键。在获得按键编码后，他的转移表不是唯一的，而是多张转移表，软件较复杂。不再介绍。六.显示管理1.7段数码显示管理：无论是静态显示还是动态扫描显示，都应在RAM中开辟一个地址连续显示缓冲区，作为显示管理模块与其他功能模块的数据接口。测量运算模块将需要显示的测量结果存入显示缓冲区，显示

30、管理模块从显示缓冲区读取数据，译码后送显示器。.静态显示：显示管理模块程序很简单，从显示缓冲区读取数据，译码后送显示器。只要显示缓冲区的内容没有更新，则不需要再次调用显示管理模块。.动态扫描显示：由于CUP要不停的扫描显示器，无论显示缓冲区的内容是否更新，都要不停的调用显示管理模块，将显示缓冲区的数据译码后送显示器。2.指示灯显示管理：指示灯显示管理可用与他有关的功能模块直接管理，也可在显示缓冲区中开辟指示灯状态映像区，由显示管理模块统一管理。键盘与显示管理程序的流程图，请参阅单片机教材的相关内容。第24讲4.3.2 中断管理程序的结构一.中断管理：中断功能使仪表具有处理各种可能事件的功能，提

31、高了仪表的实时处理能力。不同的微处理器其中断处理方法也不同，中断管理软件自然也不同。1.MCS-51的中断系统：（以AT89C51为例）.5个中断源。分别是：2个定时/计数器中断；2个外部中断；1个串行口中断。.两个中断优先级：由软件通过对中断优先级寄存器写入控制字来设定。.1个中断允许寄存器。由软件通过对中断允许寄存器写入控制字来设定。中断优先级的设定、开中断等操作，可以在系统初始化程序的最后进行。.中断的相应过程：单片机在接到中断请求时，由硬件自动完成以下工作：.识别中断源，检查是否有同级或更高级的中断服务程序正在运行，有放弃；无响应，进入步；.置中断标志将PC压栈将中断向量装入PC运行中

32、断服务程序；.执行到中断返回指令时，将PC出栈清中断标志，从断点继续运行。2. MCS-51的中断服务程序流程：保护现场(ACC、PSW等进栈、R0R7换组等)中断服务恢复现场（ACC、PSW等出栈）注意：如果是串行口中断，中断服务程序流程：保护现场(ACC、PSW等进栈、R0R7换组等)TI=1还是RI=1发送（或接收）中断服务清除TI（或RI）恢复现场（ACC、PSW等出栈）二.定时管理：智能仪器中广泛采用软、硬件相结合的定时器。可以弥补硬件定时器难以实现多种时间间隔定时以及软件定时精度低、实时性差的不足。1.实现方法：.由单片机的定时器产生标准时间，时间一到即产生一个中断请求。例如由T0

33、工作于方式2，初值TH0=6，若fosc=12MHz，则每个0.25mS产生一次中断请求。.工作寄存器（或RAM单元）装入初值，中断一到，用软件对工作寄存器减1，减到0时定时时间到。工作寄存器（或RAM单元）数量多，可实现多定时器。由于T0工作于方式2定时很准，中断操作简单省时。占用很少CPU的时间，可以获得准确的多定时器功能。2.定时管理模块的任务：在监控主程序中，对各定时器预置初值，并在响应定时中断时判断是否时间到。一旦时间到，重新预置初值，建立标志，完成定时服务。4.3.3 测量控制方法在智能温度测量仪中，可以采用软件测量算法来克服和弥补包括传感器在内的硬件本省的缺陷和不足。使仪表的准确

34、性和可靠性进一步提高。一.克服随机误差的软件算法：数字滤波的平均滤波法很有效。二.克服系统误差的软件算法：系统误差是由于零漂、放大器漂移、热电偶参考端温度变化、热电阻引线电阻随温度变化以及传感器的非线性等因素引起的。可采用离线处理方法，建立校正算法和数学表达式，在线测量时即用此校正算法对系统误差作出修正。1.模型校正法：例如对传感器的非线性进行校正，先离线测量其传输特性，得到一组离散被测数据，由此建立数学模型，根据误差要求对数学模型进行简化。在线测量时即用此简化的数学模型对传感器的非线性作出修正。2.标准数据校正法：若有了离散被测数据却无法建模，则预先将各校正点的数据以表格形式存入程序存储器（

35、ROM）,实时测量中，通过查表来获得修正以后的测量结果。在校正点之间进行线性插值。此方法对热电偶的非线性校正效果很好。3.环境温度误差的校正：（删）此方法仅用于要求很高测量准确度的温度仪表。三.自动量程切换：自动量程切换的目的是为了提高测量精度和测量速度。通过程控放大器的增益或切换不同量程的传感器两种方法来实现。详见2.2.2。注意：无论使用哪种方法，量程切换后，标度变换也要随之改变。四.标度变换：已经讲过，详见4.2.3。五.其他控制算法：智能温度测量仪的控制功能主要依靠控制算法来实现。在智能温度测量仪中控制算法很多，除数字PID控制算法外，还有前馈、纯滞后、非线性、解耦、自适应、智能控制、模糊控制算法等。这里涉及到自动控制原理、自动控制技术等课程的内容和其他相关数学知识，不是本课程能解决的问题。作业：P91 6补4-3.设某智能温度测量仪的测温范围是-50+150，当tmin=-50时，对应的A/D转换值为Nmin=-600；当tmax=+150时，对应的A/D转换值为Nmax=1800。求由软件实现标度变换的数学表达式。 42