智能仪器的数据采集系统设计

摘要随着时代的进步和发展，智能仪表已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的温度报警系统，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和模数转换，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。

AT89C51与ADC0808结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。

关键词：温度报警；ADC0808；AT89C51目录1 智能仪器仪表的简介 (2)1.1智能仪器仪表简介 (2)1.2智能仪器仪表的作用 (2)1.3本课题的背景和意义 (3)2 系统设计简介 (4)2.1 芯片简介 (4)2.2 设计要求 (4)2.3 设计方案论证 (4)2.4 硬件设计电路 (5)3 系统硬件设计 (6)3.1控制模块 (6)3.2显示电路 (6)3.3转换模块 (7)3.4报警模块 (7)3.5系统总体电路图 (8)4 设计语言及软件介绍 (9)4.1 keil语言介绍 (9)4.2 Proteus软件介绍 (9)4.3 keil与proteus联调与仿真实现 (10)5 系统软件设计 (11)5.1 程序设计思路 (11)5.2源程序 (12)5.3 调试及仿真 (17)6 结论 (18)7 参考文献 (18)1 智能仪器仪表的简介1.1智能仪器仪表简介仪器仪表（英文：instrumentation）仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。

真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。

广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。

第一章 绪论1.1 虚拟仪器概述测量仪器发展至今，大体经历了四代历程，即模拟仪器、分立元件式仪器、数字化仪器和智能仪器。

由于微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经突破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用已经发生了质的变化，其中计算机处于核心地位，计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成一个有机整体，导致仪器的结构、概念和设计观点等也发生了突破性的变化。

在这种背景下，美国国家仪器公司（National Instruments）在20世纪80年代最早提出虚拟仪器（Virtual Instrument）的概念，同时推出了用于虚拟仪器开发的工程软件包LabVIEW。

NI公司宣称“The Software is the Instrument”，即“软件就是仪器”。

在这里，计算机是虚拟仪器的核心设备，该仪器的功能是通过软件仿真实现的。

它将传统仪器由硬件电路实现的数据分析处理与显示功能，改由功能强大的计算机来执行，所以计算机是其核心；当计算机与适当的I/O接口设备配置完毕，虚拟仪器的硬件平台就被确定，此后软件就成为仪器的关键部分，这也是“软件就是仪器”之说的来由。

这意味着只要按照测量原理，采用适当的信号分析技术与处理技术，编制某种测量功能的软件就可构成该种功能的测量仪器。

虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命，代表着仪器发展的最新方向和潮流，对科学技术的发展和工业生产的进步将产生不可估量的影响，同时对改善高校实验教学仪器设备，提高教学质量也是一个福音。

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。

利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。

基于人工智能的智能制造系统设计与优化智能制造系统作为当前制造业发展的热点和趋势，其核心是通过应用先进的信息技术和人工智能技术来提升制造过程的智能化和自动化水平。

本文将探讨基于人工智能的智能制造系统的设计与优化。

一、智能制造系统的基本组成智能制造系统是由多个模块组成的复杂系统，主要包括感知层、网络层、决策层和执行层。

感知层通过传感器、仪器设备等采集生产物料、设备状态等信息；网络层通过云计算、物联网等技术将感知层收集到的数据传输到决策层；决策层主要运用人工智能技术进行数据分析、决策制定等工作；执行层通过自动化设备、机器人等实现生产任务的完成。

二、人工智能在智能制造系统中的应用1. 数据分析与预测人工智能可以通过对大量的生产数据进行分析，快速发现规律和异常，并预测未来的生产趋势。

例如，利用机器学习算法对历史数据进行训练，可以预测产品缺陷率、设备维护周期等关键指标，从而优化生产计划和资源配置。

2. 智能调度与优化人工智能可以实现对生产任务进行智能调度和优化。

通过对生产中的各种约束条件进行建模和优化算法的应用，可以实现生产任务的最优调度，提高生产效率和资源利用率。

例如，通过基于遗传算法的优化方法，对各个生产环节的加工时间、设备利用率等因素进行全局优化。

3. 自动化生产与协作机器人人工智能还可以实现生产过程的自动化控制和协作机器人的应用。

通过利用人工智能技术，使设备能够根据生产需求自主进行调整和控制，提高生产效率和可靠性。

同时，协作机器人可以根据感知信息和人工智能算法进行智能协作，实现灵活的生产任务分配和执行。

三、智能制造系统设计与优化在设计智能制造系统时，需要综合考虑生产过程的特点、任务需求和人工智能技术的应用。

设计智能制造系统的关键是制定合理的控制策略和优化算法，以提高生产效率和质量。

1. 控制策略设计控制策略的设计是智能制造系统的核心，关系到系统的可行性和有效性。

需要根据生产过程的特点和需求，制定相应的控制策略。

基于蓝牙的无线数据采集系统设计毕业论文目录摘要 ................................................. 错误!未定义书签。

第一章绪论 (2)1.1课题研究相关背景 (2)1.2课题研究的目的及意义 (2)1.3蓝牙技术的发展状况 (3)第二章无线数据采集系统硬件设计 (4)2.1系统的整体设计方案 (4)2.2系统的整体结构 (4)2.3系统的整体功能设计图 (5)第三章温度传感器模块 (6)3.1温度传感器的分类及其型号 (6)3.1.1 接触式温度传感器 (6)3.1.2非接触式温度传感器 (7)3.1.3 常见温度传感器 (8)3.2 温度传感器的选型 (9)第四章 STM32F103处理器 (11)4.1 STM32处理器简介： (11)4.2 STM32重要参数： (12)4.3 STM32性能特点： (12)第五章 TFT彩色液晶显示屏 (12)5.1 TFT LCD介绍 (13)5.2TFT特点 (13)5.3驱动芯片 (13)第六章 HC-05蓝牙模块 (15)6.1HC-05蓝牙模块介绍 (15)6.2 蓝牙配置 (15)第七章无线数据采集系统软件设计 (18)7.1 数据采集部分软件设计与实现 (18)7.2控制部分程序设计及实现 (19)7.3系统的软件调试 (20)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)第一章绪论1.1课题研究相关背景蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术。

可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。

蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制，当时是作为RS232数据线的替代方案。

蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。

如今蓝牙由蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group，简称SIG)管理。

《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。

一、实验目的1. 了解智能仪器的原理和功能。

2. 掌握智能仪器的操作方法和使用技巧。

3. 学会使用智能仪器进行实验数据的采集和处理。

4. 提高实验技能和创新能力。

二、实验原理智能仪器是一种集传感器、微处理器、执行器和通信接口于一体的智能化设备。

它能够自动检测、测量、处理和传输信息，实现对各种物理量、化学量、生物量等参数的实时监测和智能控制。

本实验主要介绍智能仪器的原理、操作方法和应用。

三、实验仪器与设备1. 智能仪器：温度传感器、湿度传感器、光照传感器、声波传感器等。

2. 信号采集与处理系统：数据采集卡、计算机等。

3. 电源：直流稳压电源。

4. 其他辅助设备：导线、连接器、实验台等。

四、实验步骤1. 实验准备（1）将智能仪器按照实验要求连接到信号采集与处理系统。

（2）检查电源电压，确保仪器正常工作。

（3）熟悉实验仪器的操作方法和注意事项。

2. 实验操作（1）打开信号采集与处理系统，设置采样频率、采样点数等参数。

（2）启动智能仪器，开始采集实验数据。

（3）观察实验数据的变化，分析实验现象。

（4）根据实验需求，调整智能仪器的参数，进行多次实验。

3. 数据处理（1）将采集到的实验数据导入计算机，进行初步分析。

（2）使用统计软件对实验数据进行处理，求取平均值、方差等统计量。

（3）绘制实验数据的图表，分析实验结果。

4. 实验总结（1）对实验过程进行总结，记录实验数据。

（2）分析实验结果，得出结论。

（3）提出改进意见，为后续实验提供参考。

五、实验结果与分析1. 实验结果（1）通过实验，我们成功采集了温度、湿度、光照和声波等实验数据。

（2）实验数据经过处理，得到了相应的统计量。

（3）绘制了实验数据的图表，直观地展示了实验结果。

2. 实验分析（1）温度、湿度、光照和声波等参数的变化对实验结果有一定影响。

（2）通过调整智能仪器的参数，可以实现对实验数据的精确采集。

（3）实验数据表明，智能仪器在实验过程中具有较好的稳定性和可靠性。

智能仪器课程设计课程设计名称3位半数字电压表学生姓名、学号谭彩铭（0501170118）指导教师牛国柱2009-1-16课程设计要求设计一3位半直流数字电压表，满足下列要求1、量程为20mV，200mV，2V，20V，200V，测量精度要求0.1%2、3位半数码显示3、工作状态显示4、开机自检5、配简单键盘，如量程切换6、配微型打印机接口由实际操作中遇到的问题找解决方案实际搭建的数字电压表的量程为20mV，200mV，2V和8V，能完成量程的自动切换，并有各种量程状态以及超、欠量程的指示灯显示。

原理图附录一所示。

对应的完整汇编程序见附录三。

1 原理图总体思路由于采用3位半AD转换器TC14433，提供的基准电压为2V，可测电压量程为2V，故大于2V的待测电压衰减后输入，小于2V的待测电压放大后输入。

衰减和放大由51单片机控制控制模拟开关4051，4052来完成。

调试当中，发现若输入电压为负时，比例放大就不准确了，且相差较大，故又用运放和模拟开关搭建了一反相控制电路。

原理图当中，U15为用OP07搭建的电压跟随器，用于增大输入阻抗，减小输出阻抗，以减少对待测电压的影响。

U16为用OP07搭建的一反相器。

U1用于若发现待测电压为负，让待测电压反相后进入后续电路。

U6作用同U15。

U1用于控制是否将待测电压衰减1/4后进入后续电路。

U4和U7用于控制是否对电压进行衰减以及衰减多少。

U17作用同U15。

U2为用MC1403搭建的2V电压源，用于输出较准确的电压源给TC14433作为基准电压。

2 AD转换部分TC14433中，EOC与DU端相连，选择连续工作方式。

EOC与51单片机的中端口0相连，由中断方式采集数据。

中断0采集数据服务子程序如图2所示。

3 升降量程及量程状态指示灯显示程序控制升降量程即控制模拟开关4051和4052，是否对待测电压进行放大或衰减。

如何有效的控制量程的自动转换是一较难点，尤其是保证程序的健壮性。

横河测试测量数据采集系统GM10产品智能化功能M10是横河电机（Yokogawa）SMARTDAC+ 数据采集系统和控制产品系的最新研发产品。

SMARTDAC + 是数据采集和控制的一种全新方式，以人性化、简便的操作为设计重点。

通过智能架构，GM10实现了数据采集系统的可扩展化。

数据采集系统GM10产品智能化功能供无缝的数据传输环境功率测量仪器的数据采集(选件代码/E2 和/MC)GM 可高精度采集由功率测量仪器(WT 系列、功率分析仪) 测得的数值数据，并与GM 的测量数据一起进行记录。

因为可同时记录设备的功耗、温度等数据，所以GM 是性能评价测试的理想工具。

•可连接的机型：WT300/WT500/WT1800•最大连接台数：16搭载能与DARWIN 数据采集单元兼容的通信功能GM 支持DARWIN 通信命令。

DARWIN 使用的通信程序在GM 上也能用。

可以从现有DARWIN 单元顺利置换过来。

详情咨询上海横河国际贸易有限公司的技术工程师。

CENTUM/STARDOM 通信包•CENTUM: LFS2432, DARWIN/DAQSTATION•DARWIN/DAQSTATION 通信包(ALE111 [Ethernet]用)•STARDOM: NT365AJ DARWIN 连接包各种便携的网络功能支持各种网络功能•由DHCP 自动设置网络•SNTP 对时•发送邮件通过SSL 通信提高网络安全性安全地收发用户数据。

FTP 数据传输通过FTP 客户端/ 服务器功能，可轻松共享和管理中央文件服务器的数据。

EtherNet/IP 功能GM 支持EtherNet/IP 服务器功能。

可从PLC等设备访问GM，加载测量/运算通道或写入通信输入通道*.*需要通信通道功能( 选件代码/MC)。

Modbus/TCP 功能和Modbus/RTU 功能GM 既支持用于以太网通信的Modbus TCP/IP 客户端和服务器模式，也支持用于串行通信的Modbus RTU 主从机模式(可选)。