第1章智能仪表 绪论

内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题目：带有实时曲线的温湿度监测系统学生姓名：xx学号：xx专业：测控技术与仪器班级：xx指导教师：xx由于生产及生活的需要，经常需要对环境中的温湿度进行监测及显示。

液晶是现代电子产品中使用越来越多的一种显示器件，液晶不但用来显示各种文字,还可以动态的显示各种图案及画面。

本设计是一个基于单片机STC89C52的温湿度检测及显示装置。

该装置由温湿度检测模块、液晶显示模块、键盘输入模块及声光报警模块四部分组成，本设计检测模块采用技术成熟的DHT11作为测量温湿度的传感器；控制系统芯片采用功能强大、价位低廉的AT89C52单片机；显示系统采用大屏幕的QC12864B液晶显示屏。

整个电路采用模块化设计，由主程序、DHT11温湿度转换的驱动程序、显示子程序等模块组成。

DHT11温湿度传感器数字信号经单片机综合分析处理，实现温湿度显示以及曲线绘图各种功能。

由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格便宜、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用性。

关键字：温湿度；STC89C51单片机；12864；DHT11第一章绪论1.1 研究背景随着计算机技术的发展,基于微处理器的智能仪表已成为仪表的主体。

越来越多的智能仪表采用图形点阵液晶模块,液晶显示模块提供了丰富灵活的显示内容 ,更符合人性化的特点。

智能仪表的功能是否强大、用户操作性是否方便 ,都必须通过界面友好的外观和可操作性来体现。

可见,人机界面是智能仪表开发中的主要环节,在开发的工作量中占了很大的比例。

目前已有很多文献对液晶显示技术、图形用户界面设计作了研究。

1.2 液晶概述某些固体物质在一定条件下会呈现液态晶体状态,这种状态既不同于各向同性的液体,也不同于在三维空间分子完全规则排列的固体晶体,但又具有液体的流动性、连续性和分子排列的有序性。

这种处于液体和晶体之间过渡相态的物质称为液晶。

液晶分为热致液晶和溶致液晶。

前者是物质在某一温度范围内呈现液晶状态,后者是物质溶于水或有机溶剂而形成的。

《智能仪器设计》课程教学大纲Design of intelligent Instrument一、课程教学目标1、任务和地位：没有测量就没有鉴别，科学技术就不能前进。

要测量就必须有正确的测量方法和先进的仪器仪表。

随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片微机的出现和发展，使传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都不得发生了巨大变化，形成一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能仪器。

现在很多厂商、研究所以及高等院校都在研制开发各种智能化测量控制仪表，广大的仪表设计、生产和使用人员都不得迫切希望了解和掌握单片机在测量控制仪表中的应用技术。

为了跟上时代的步伐，本课程是测控专业学生必不可少的一门技术基础课。

2、知识要求：要求必须具备电路、电子仪器与测量技术、汇编原理及单片机原理的学习知识，通过本课程的学习为以后学生出去工作打下基础。

3、能力要求：系统地阐述基于单片机的智能化测量控制仪表的基本原理与设计方法，智能化测量控制仪表的人机接口、过程通道接口、串行和并行通讯接口、硬件和软件抗干扰技术、数据处理技术、仪表硬件及软件的设计方法。

通过课程设计加强学生综合知识的应用能力和设计动手能力。

二、教学内容的基本要求和学时分配2、具体要求：第一章绪论[目的要求]让学生了解智能化测量控制仪表的功能特点、智能化测量控制仪表的设计方法[教学内容]学习智能化测量控制仪表的基本与发展、智能化测量控制仪表的功能特点、智能化测量控制仪表的设计方法[重点难点]智能化测量控制仪表的功能特点[教学方法]板书，以教、学相结合来进行讲解。

[作业]课后复习思考题[课时]0.5学时第二章智能化测量控制仪表中专用微处理机[目的要求]让学生掌握MCS－51系列单片机的结构、MCS－51单片机的指令系统[教学内容]介绍了MCS－51系列单片机的特点、 MCS－51系列单片机的结构、CHMOS型单片机的节电工作方式、MCS－51单片机的指令系统[重点难点]MCS－51系列单片机的结构、CHMOS型单片机的节电工作方式、MCS －51单片机的指令系统[教学方法]板书，以教、学相结合来进行讲解。

智能仪表原理与应用技术智能仪表是一种集成数字技术和通信技术的高科技仪表，被广泛应用于工业自动化控制、能源管理、环境监测等领域。

其原理和应用技术主要包括以下几个方面。

1. 传感器技术：智能仪表通过传感器实时采集各种参数信息，如温度、压力、流量、电压等。

传感器通常采用光电、电容、电阻、磁性等原理，将被测物理量转换为电信号，作为仪表输出信号。

2. 信号处理技术：智能仪表通过采集到的电信号，经过放大、滤波、线性化等处理，将模拟信号转换为数字信号。

这样可以消除传感器信号的干扰，提高测量的精度和可靠性。

3. 微控制器技术：智能仪表内部通常嵌入微控制器，用于实现数据处理、控制算法、通信接口等功能。

微控制器通过运算与控制程序，对采集到的数据进行计算、分析和控制，实现仪表的智能化功能。

4. 通信技术：智能仪表通过通信技术与上位机或其他设备进行数据交互。

常用的通信方式包括有线通信（如RS485、Modbus、Profibus等）和无线通信（如蓝牙、WiFi、NB-IoT 等）。

通过通信技术，智能仪表可以将采集到的数据实时传输给上位机，实现远程监测与远程控制。

5. 数据存储与分析技术：智能仪表一般具备数据存储功能，可以将采集到的数据存储在内部存储器或外部存储介质中。

同时，也能通过数据分析技术对数据进行处理和分析，提取有用的信息，并可生成报表、趋势图等，为用户提供决策依据。

智能仪表的应用范围广泛。

在工业自动化控制方面，智能仪表可以用于实时监测各种工艺参数，如温度、压力、流量等，实现自动化控制和过程优化。

在能源管理方面，智能仪表可以用于电能监测与控制，帮助企业降低能耗、提高能源利用率。

在环境监测方面，智能仪表可以用于空气质量监测、水质监测等，提供环境保护的数据支持。

总之，智能仪表利用先进的技术手段，实现了对各种参数的精确测量、快速处理和远程监控。

它在工业化生产和生活中的应用，为提高效率、降低成本、保护环境等方面带来了巨大的好处。

智能仪表一：智能仪表的概述微电子技术和计算机技术的不断发展，引起了仪表结构的根本性变革，以微型计算机为主体，将计算机技术和检测技术有机结合，组成新一代“智能化仪表”，在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。

智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。

随着科学技术的进一步发展，仪表的智能化程度将越来越高。

智能仪表，不但能完成多种物理量的精确显示，同时可以带变送输出、继电器控制输出、通讯、数据保持等多种功能。

二：智能仪表的特点1 操作自动化。

仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。

2具有自测功能。

包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。

智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。

这种自测试可以在仪器启动时运行，同时也可在仪器工作中运行，极大地方便了仪器的维护。

3具有数据处理功能。

这是智能仪器的主要优点之一。

智能仪器由于采用了单片机或微控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在可以用软件非常灵活地加以解决。

例如，传统的数字万用表只能测量电阻、交直流电压、电流等，而智能型的数字万用表不仅能进行上述测量，而且还具有对测量结果进行诸如零点平移、取平均值、求极值、统计分析等复杂的数据处理功能，不仅使用户从繁重的数据处理中解放出来，也有效地提高了仪器的测量精度。

4具有友好的人机对话能力。

智能仪器使用键盘代替传统仪器中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。

与此同时，智能仪器还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使仪器的操作更加方便直观。

5具有可程控操作能力。

智能仪表原理与应用技术
智能仪表是指以一定的程序控制方式来实现检测和控制的仪表，是由传统仪表、计算机、微机、微处理器、计量传感器、自动调节元件和信息传递元件组成的系统，用于检测和控制各种物理量。

智能仪表可以实现自动测量、自动计算、自动调节等功能，可以对所测量的物理量进行实时的检测和分析，并可以根据测量结果进行自动调节，从而可以达到节能、节约、安全、高效等效果。

智能仪表可以实现在特定条件下自动调节，从而节省人力，提高系统调节效率。

智能仪表的应用技术可以说是智能化技术的重要组成部分，在自动化技术方面发挥着重要作用，可以实现自动测量、自动计算、自动调节等功能，能够对所测量的物理量进行实时的检测和分析，并可以根据测量结果进行自动调节，从而有效提高系统的效率。

智能仪表的应用技术还可以实现远程监控、远程控制和远程故障诊断等功能，可以实现对远程设备的远程控制和状态监测，使系统具有更高的可靠性和安全性，并且可以有效降低维护成本。

总之，智能仪表原理与应用技术是智能化技术的重要组成部分，可以实现自动测量、自动调节、远程监控等功能，从而提高系统的效率和可靠性，降低系统的维护成本，为工业自动化技术的发展和应
用提供了重要保障。

智能仪表原理与设计智能仪表是一种集成了计算、显示、通讯和控制功能的新型仪表，它能够实现数据采集、处理和传输，并具有自动控制和远程监测的能力。

智能仪表的设计原理和技术应用对于提高工业生产效率、优化能源利用、提升产品质量和降低生产成本具有重要意义。

首先，智能仪表的设计原理是基于传感器、微处理器和通讯技术的集成。

传感器用于采集各种物理量的信号，如温度、压力、流量等，通过信号调理电路将其转换成电信号输入到微处理器中。

微处理器对输入的信号进行数字化处理，并根据预设的算法进行运算，最终将结果显示在仪表的显示屏上。

同时，智能仪表还可以通过通讯接口将数据传输到监控中心或远程设备上，实现远程监测和控制。

其次，智能仪表的设计需要考虑到稳定性、精度和可靠性。

稳定性是指在各种环境条件下，仪表能够保持稳定的工作状态，不受外界干扰的影响。

精度是指仪表测量结果与被测量真实值之间的偏差程度，通常用百分比来表示。

可靠性是指仪表在长期使用中不会出现故障或性能下降，能够持续稳定地工作。

另外，智能仪表的设计还需要考虑到通讯协议、人机界面和功能扩展。

通讯协议是指仪表与其他设备之间进行数据交换的规则和标准，常见的通讯协议有MODBUS、Profibus、Ethernet等。

人机界面是指仪表的操作界面，包括按键、显示屏、指示灯等，设计合理的人机界面可以提高仪表的易用性和操作效率。

功能扩展是指在原有基础上增加新的功能模块，如报警功能、数据存储功能、远程控制功能等，以满足不同用户的需求。

总的来说，智能仪表的设计原理和技术应用涉及到传感器技术、微处理器技术、通讯技术、控制技术等多个领域，需要综合运用多种技术手段和方法进行设计和实现。

随着物联网、大数据和人工智能等新兴技术的发展，智能仪表将在工业自动化、智能制造、智能建筑等领域发挥越来越重要的作用，为实现智能化、数字化和网络化提供技术支持和保障。

智能仪表原理与设计
InteIIigentinstruments,diagramanddesign
总学时：40理论40实验（上机、实习等）
学分：2.5
课程主要内容：本课程是测控技术与仪器专业的一门专业技术课程。

通过学习，了解智能仪表的基本功能、组成，以及智能仪表的设计思想和研制步骤；掌握智能仪表的基本原理和设计技术；同时要求掌握智能仪表各个组成部分包括硬件和软件的原理和设计方法，了解相关学科的前沿知识。

并且，使学生通过该课程的学习掌握一些好的学习方法。

教学大纲
第一章智能仪表原理与设计；第二章主机电路设计；第三章，输入/输出通道：第三章，输入/输出通道；第四章人机接口电路：第五章通信原理及接口电路设计；第五章通信原理及接口电路设计：第六章智能仪表抗干扰技术：第七章监控程序；第八章测量与控制算法；第九章智能仪表设计实例第十章智能仪表与PC联网
先修课程：模拟电子技术，数字电子技术，单片机原理，自动检测技术与自动化仪表。

适用专业：自动化专业
教材：
1智能仪表江岳编著中国科学技术出版社7-312-00129-7TP216
教学叁考书：
1智能仪表江岳编著中国科学技术出版社7-312-00129-7TP216
2智能仪表原理与应用技术周亦武编著电子工业出版社978-7-121-08876-6TP216。