智能仪表原理与设计

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1、智能仪表原理与设计叶西宁(yexining@ecust.edu.cn)(64253330(o),13032123273)智能仪表与PC联网智能仪表概述智能仪表硬件设计智能仪表软件设计1.3智能仪表的开发工具1.0智能仪表的发展1.1智能仪表的功能和组成1.2智能仪表的设计思想和研制步骤第一章概述客观世界是一个物质世界，人们为了认识物质世界，就必须对表征物质运动的各种信号进行测量。一个完整的测试过程包括：信息的采集信息的变换与传输信息的处理和分析信息的显示和记录1.0智能仪表的发展基地式：20世纪50年代单元组合式：DDZ,QDZ

2、20世纪60年代计算机：DDC,DCS20世纪70年代先进控制和优化控制：CIPS,FCS20世纪80年代以后自动化仪表的发展经历了如下过程：模拟仪表数字仪表智能仪表。控制系统结构及仪表的发展生产装置实施先进控制成为发展主流；过程优化受到普遍关注；传统的DCS在走向国际统一标准的开放式系统；DCS与FCS相结合；综合自动化系统（CIPS）是发展方向。当前自动控制系统及仪表发展的一些主要特点仪表的智能性越来越强。智能是随外界条件变化而作出的一种正确反应的能力。将人的智能引入仪表，即将人工智能的理论和方法应用于仪表产品，则可实现

3、仪表智能化。什么是智能化？智能仪表的定义：——智能仪表是计算机技术与测试技术相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器，它具有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，有的还具有自校正、自诊断、自适应、自学习的功能，具有一定智能的作用。实际上目前大多内装单片机的仪表只具有运算、判断能力，用“智能化”的标准来衡量尚有差距，称之为微机化仪表更为确切。智能仪器的发展智能仪表的出现至今已有近三十年的历史。随微电子技术、微机械技术、微计算机技术、控制技术而发展。在20世纪70年代，随着微处理技术的发展，智能仪表开始发展起来20

4、世纪80年代初期，出现了高性能的数字万用表，其数据处理功能一般包括百分误差、绝对误差、最大值及最小值、峰-峰值、平均值、有效值、方差及标准差等。并且有的还具有自动校准技术。到了20世纪90年代，在高准确度、高性能、多功能的测量仪器中已经很少有不采用微计算机技术的了。近年来，智能仪器已开始从较为成熟的数据处理向知识处理发展。体现为模糊判断、故障诊断、容错技术、传感器信息融合等等，使智能仪器的功能向更高的层次发展。国际、国内也越来越重视1984年：我国电磁测量信息处理仪器学会正式成立“自动测试与智能仪器专业学组”1986年，IMEK

5、O(InternationalMeasurementConfederation,国际测量联合会)以“智能仪器”为主题召开了专门的讨论会，1988年，IFAC(InternationalfederationofAutomaticControl,国际自动控制联合会)的理事会正式确定“智能元件及仪器”（IntelligentComponentsandInstruments）为其系列学术委员会之一1989年5月，在武汉召开了第一届测试技术与智能仪器国际学术讨论会智能仪表正趋向于多功能、高精度、低功耗、小型化、成套化，操作也更为简便。1.

6、1智能仪表的功能和组成1.1.1智能仪表的基本组成智能仪表包括硬件和软件两大部分，其功能很大程度上取决于软件。硬件部分:智能仪表硬件包括主机电路(微处理器：单片机或嵌入式系统)、输入输出通道、人机联系部件与接口电路以及串行或并行通信接口。光电隔离光电隔离光电隔离键盘输入显示器模数转换开关量入模拟量入数模转换光电隔离通信接口开关量出模拟量出主机电路智能仪表的硬件组成单片机技术发展动向在HCMOS基础上的全盘CMOS化，该器件具有本质低功耗、宽电压范围等优良性能。单片机字长有4、8、16和32位，但当前主流机型仍是8位机。8位单片机

7、还会不断改进和完善。程序存储器已从片内或外接EPROM发展为OTPROM（一次性编程只读存储器）和FlashROM(快擦写存储器)硬件的特点：单片机内部资源不断丰富和扩大，如存储容量增大，I/O口数量增多，许多外部接口电路(ADC、PWM、WDT等)集成到单片机中。嵌入式系统。新一代的单片机采用RISC(精简指令集)体系结构，较之传统CISC,指令的运行速度有了很大的提高。软件部分:监控主程序初始化管理键盘管理显示管理中断管理时钟管理诊断管理手自动管理智能仪表软件包括监控程序、中断处理(服务)程序以及能实现各种算法的功能模块。功

8、能模块逻辑运算测量算法输入输出键盘程序显示程序控制算法实时时钟数字滤波标度变换数据处理非线性校正PID控制先进控制复杂控制智能控制1.1.2智能仪表的特点仪表中使用单片微机、ASIC专用集成电路或DSP数字信号处理芯片、集成开关电源，并采用表面贴装技术。仪表符合