智能仪表与设计过程输入输出通道设计56页PPT

第一章 智能仪表原理与设计基础Microprocessor-Based InstrumentsSmart InstrumentsIntelligent Instruments1．1 智能仪表与常规仪表对比一、 常规仪表传感器：被测量Æ相应电信号（物理、化学方法）信号变换及运算：放大、滤波、线性化、归一化、远传、各种运算（信号处理、控制算法）显示器：显示被测量数值•模拟指示式（如指针位置）：简单、直观、精度差•数码显示式：精度高、不直观执行器：将控制信号转换为控制动作二、智能仪表•以 MPU实现信号变换及运算；•以 MPU 为主体，以软件代替硬件，优化功能，提高性能及灵活性，改善人机界面；•引入一定的人工智能：如专家系统、神经网络等。

•仪表网络化智能仪表可实现的功能：1．自动调整与自校准：如自调零、自校正、自动变量程、补偿漂移、测量结果校正（如流量的温、压校正）、自检、自诊断等。

2．测量数据处理：如线性化、数字滤波、误差修正、曲线拟合、变换（如FFT，小波变换）、相关分析与统计处理、预测（如化工产品质量）、参数估计、模式识别（如成分分析）、故障诊断（如旋转机械）等。

3．改善人-机界面：如CRT显示：可模拟式、数字式、图形式，可显示多个参数、工艺流程图、历史数据、曲线、直方图、Pie Chart、立体图、动画等。

4．改善控制质量：控制功能为软件模块、软接线组态。

有多种PID、+、-、*、/、√、….可实现参数自整定、自适应控制、模糊控制、多变量控制、神经网络控制等。

5．测量过程的软件控制：功能控制、测量流程控制、人机对话、自动检测等。

6．提高灵活性与可靠性：以软代硬、容错技术、自诊断、软硬件冗余等。

7．通信与网络化：现场总线，ASI总线，I2C，单总线，传感器网络等。

8．虚拟仪器：用计算机＋接口＋软件实现仪表功能。

1．2 智能仪表设计过程一、功能需求分析1．功能要求测量功能：被测量、传感器情况，输出要求（显示、打印、传输等）；控制功能：控制对象，对象模型，控制种类（随动控制，恒值控制，变化曲线控制等）；管理功能：操作要求，数据库要求，报表与决策，统计分析等功能。

智能仪器原理与设计课后答案【篇一：《智能仪器设计》复习题及答案】>答：智能仪器有以下特点：（1）自动校正零点、满度和切换量程（2）多点快速检测（3）自动修正各类测量误差（4）数字滤波（5）数据处理（6）各种控制规律（7）多种输出形式（8）数据通信（9）自诊断（10）掉电保护。

2、简述智能仪表的设计思想和研制步骤。

答：智能仪表的设计思想是根据仪表的功能要求和技术经济指标，自顶向下（由大到小、由粗到细）地按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块，分别进行设计和调试，然后把它们连接起来，进行总调。

智能仪表的研制步骤大致上可以分为三个阶段：确定任务、拟定设计方案阶段；硬件、软件研制及仪表结构设计阶段；仪表总调、性能测试阶段。

3、在mcs-51系列单片机中扩展外部存储器用哪几个i/o端口？答：在mcs-51系列单片机中扩展外部存储器用p0和p2口。

4、在8031扩展系统中，片外程序存储器和片外数据存储器共处一个地址空间，为什么不会发生总线冲突？答：因为片外程序存储器和片外数据存储器虽然共处一个地址空间，但它们的控制信号是不同的，其中8031的为片外程序存储器的读选通信号，而和为片外数据存储器的读和写选通信号。

5、mcs-51有哪些中断源？它们各自的中断服务程序入口地址是什么？答：mcs-51有5个中断源，它们分别是外部中断0、定时器0、外部中断1、定时器1和串行口。

它们各自的中断服务程序入口地址见下表。

6、当使用一个定时器时，如何通过软硬件结合的方法来实现较长时间的定时？答：首先用定时器定时一个时间，然后在数据存储器中设置一个计数器，通过计数器对定时器的溢出次数的累计即可实现较长时间的定时。

7、试述模拟量输入通道的结构形式及其使用场合。

答：模拟量输入通道有单通道和多通道之分。

多通道的结构通常又可以分为两种：（1）每个通道有独自的放大器、s/h和a/d，这种形式通常用于高速数据采集系统。

（2）多路通道共享放大器、s/h和a/d，这种形式通常用于对速度要求不高的数据采集系统。

智能仪表：是计算机技术与测试技术的产物。

是含有微计算机或微处理器的测量工具，具有存储运算、逻辑判断及自动化操作等功能，有的还具有自动校正自学习自适应自诊断的功能。

智能仪表的主要功能：1.自动校正零点、满度和切换量程2.多点快速检测3.自动修正各类测量误差4.数字滤波5.数据处理6.各种控制规律7.多种输出形式8.数据通信9.自诊断10.掉电保护智能仪表由硬件和软件两部分组成智能仪表的设计思想：根据仪表的功能要求和技术经济指标，自顶向下地按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块，分别进行设计和调试，然后把它们连接起来，进行总调智能仪表的设计研制步骤：1.确定任务、拟定设计方案2.硬件、软件研制及仪表结构设计3.仪表总调、性能测试模拟量输入通道由滤波电路、多路模拟开关、放大器、采样保持器（s/h）和a/d转换器组成。

有单通道和多通道之分（结构）。

A/D转换芯片性能指标：分辨率，转换时间，转换误差类型：比较型和积分型。

输入端连接方式：单端输入，差动输入模入通道设计步骤：根据仪表性能要求，选择合适的多路开关，采样保持器和放大器。

器件选定之后，进行电路设计和编制调试程序。

经实验表明电路正确无误，方可进行布线和加工印刷电路板。

模拟连输出通道：由D/A转换器，多路模拟开关，保持器组成。

结构：单通道，多通道（1每个通道有独自的D/A转换器2多路通道共享D/A转换器）主要参数：分辨率，精度，建立时间（转换时间）模出通道设计步骤：先按仪表性能要求，选择合适的器件，接着绘制逻辑电路，在制作印刷电路板显示器：发光二极管显示器LED，液晶显示器LCD和等离子显示器显示器工作原理：1静态：当显示器显示有一字符时，相应的发光二极管通过恒定电流。

较小的电六能获得较高量度，故可由输出直接驱动。

但每位需要一个8位输出口控制。

显示位数较多时需要用动态显示2动态：轮流点亮各位显示器，只需一个8位输出口和一个8位扫描输出口。

需较大的驱动电流，输出口之后需加驱动器。