智能化测量控制仪

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1、智能化测量控制仪表原理与设计《智能仪表》是电子与信息类专业的专业课、考查课。学时：本部32学时（8～18周）东院26学时（12～18周）评定成绩：平时成绩20％+考试成绩80％。课程的性质：课程的作用与任务随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正在引起测量控制仪表领域内的一场新的技术革命。通过它能够很容易地将计算技术与测量控制技术相结合，组成新一代的所谓“智能化测量控制仪表”。在计算机与仪表一体化设计中具有其他微型计算机无法比拟的优势。适用专业：电子与测控类参考书:1.吕能元等编著，《80C51单片微型计算机原理》，科学出版社，1993年

2、2.赵新民等编著，《智能仪器原理及设计，哈尔滨工业大学出版社，1991年3.杨吉祥编著，《智能仪器》，南京工学院出版社，1986年第一章绪论基本要求：了解智能仪表的组成、发展趋势、主要功能特点及基本设计思想和研制步骤。重点难点：1.智能仪表的功能特点2.智能仪表的设计方法学时：2作业：1教学内容：1.智能仪表的基本组成与发展2.智能仪表的功能特点3.智能仪表的设计方法智能化测量控制仪表的概念：以单片机为主体的测量控制仪器仪表。智能化测量控制仪表的特点：1.测量过程自动化2.测量结果的数据处理（最突出的特点）a.对随机误差和系统误差进行处理b.数值处理和非数值处理3.多功

3、能如电力需求分析仪，可测量有功功率、电能、频率、功率因素、峰值等，可预置用电需求计划，并有记录、打印、报警、控制等功能。第一章绪论数据运算、存储、逻辑判断、命令识别、自诊断自校正、自适应自学习等功能。设计重点从模拟和逻辑电路转向单片机、功能部件、接口电路、输入输出通道设计等。§1.1智能化测量控制仪表的基本组成与发展智能化测量控制仪表的主体：单片机。单片机内部：CPU、存储器、定时器/计数器、并行I/O口、串行口甚至A/D等。智能化测量控制仪表的接口：A/D接口、键盘接口、显示器接口、打印机接口、D/A接口、通信接口等。智能化测量控制仪表的基本组成：智能化测量控制仪表发

4、展速度很快，国内市场和国外市场出现了很多产品，国内市场上比如：能自动进行差压补偿的智能节流式流量计、能对各种频谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪、能进行程序控温的智能多段式温度控制仪、能实现数字PID控制和各种复杂控制规律的智能式调节器等。其发展速度很快的一个重要因素是集成电路和计算机技术的飞速发展。如80C51、80C552等。DSP芯片如TMS320系列。§1.2智能化测量控制仪表的功能特点传统测控仪表对输入信号测量的准确性和正确性方面不能保证。准确性：智能化测量控制仪表采用自动校准技术消除零点漂移，用校正算法（自校准）消除系统误差，提供数字滤波算法消除随机误差，正

5、确性：设有自检功能确保对输入信号测量的正确性。ROM的自检方法：利用单片机的数据处理能力，可消除随机误差和系统误差。其他方面功能：利用数据处理技术对仪表进行非线性特性的校正（线性化）；利用串行和并行通讯接口组成自动测控系统等。GP-IB的接口能力及总线结构图。§1.3智能化测量控制仪表的设计方法智能化测量控制仪表设计的主要内容：1.硬件2.软件3.仪表结构工艺。在设计一台智能仪表时首先应根据仪表要完成的任务确定其具体的功能。在硬件设计时首先考虑单片机的选择。选择单片机时应考虑的因素：字长用于工业现场的单片机和用于通用计算机系统的微处理器不同。字长为8位、时钟频率为20-

6、30MHZ满足要求。2.寻址能力64K3.指令功能和执行速度111条指令4.中断能力5个基本中断源5.市场上对该单片机的软硬件支持状况80C51其他几种51系列单片机的选择（了解）：1、AT89C52内部有3个定时器T0、T1、T2，6个中断源，有256字节内部RAM可供使用，其中：⑴低128B（00~7FH）可以直接或间接寻址⑵高128B（80~FFH）只能间接寻址⑶特殊功能寄存器只能直接寻址，它与高128BRAM是靠寻址方式不同来区分的2、ADuC831具备AT89C52的全部资源，另外，还有：⑴片内扩展的2KB数据XRAM，占用外部数据存储空间的低2KB空间，必须

7、用MOVX指令访问⑵4KB片内EEPROM数据存储器⑶8通道12位ADC，可247KSPS高速采样，可实现ADC至RAM的DMA控制器⑷2路12位电压输出DAC另外还有：SPI串行接口，看门狗定时器等。3、STC89C54RD+STC89C54RD+单片机在引脚和外形与AT89C52完全兼容，另外扩展了1KB内部XRAM，其地址为000~3FFH，必须使用MOVX指令访问，另有2KBEEPROM数据存储器，可存放非易失性数据。STC单片机可用普通单片机开发装置开发、在线下载，输入输出接口包括：1.A/D接口2.D/A接口3.键盘显示器打印