自动检测系统设计思路PPT课件

“硬件软化” 为降低硬件成本，将某些硬件功能用软件实现。例
如计数器、运算器等硬件设备所具有的计数、运 算功能可用软件完成，从而节省了硬件设备。但 是硬件软化后运行速度比硬件低得多。
“软件硬化” 近年来随着半导体技术的发展，又出现了“软 件硬化”的趋势，即将软件实现的功能用硬件 实现。其中最典型的是数字信号处理芯片DSP。 过去进行快速傅里叶变换都用软件程序实现， 现在利用DSP进行FFT运算，可以大大减轻软 件的工作量，提高信号处理速度。
大批量投产时，软件的易复制性可以降低成本。
工作速度允许的情况下，应该尽量多利用软件。
必须根据具体问题，分配软件和硬件的任务，决定 系统中哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件实 现，确定软件和硬件的关系。
4.1.2 自动检测系统的设计步骤
1 确定任务、拟定设计方案
（1) 根据要求确定系统的设计任务、功能、指标 （2) 进行总体设计 2 硬件和软件的研制
软硬件折衷
智能检测系统中有些功能必须靠硬件实现，而另外 有些功能利用软件或硬件都可完成。
软件可完成许多复杂运算，修改方便，但速度比硬 件慢。硬件成本高，组装起来以后不易改动。
多使用硬件可以提高仪器的工作速度，减轻软件负 担，但结构较复杂；使用软件代替部分硬件会简 化仪器结构，降低硬件成本，但同时也增加了软 件开发的成本。
求就可以，不必选得过高。 在满足同一测量目的的诸多传感器中选择最便
宜、最简单、最可靠的传感器。
5 频率响应特性 必须保证在整个被测量频率范围内满足
不失真测量条件。
4.2.6 稳定性
传感器使用一段时间后，其性能保持稳定的能 力称为稳定性。
影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结 构外，主要是传感器的使用环境。要使传感器 具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环 境适应能力。
第4章 自动检Hale Waihona Puke Baidu系统设计
4.1 自动检测系统的设计原则与步骤 4.1.1 自动检测系统的设计原则
*首先要能够实现所要求的功能和技术指标； *要满足系统在可靠性、可维护性方面的要求 如平均无故障工作时间、故障率、失效率、平均寿命
*考虑到用户操作方便，提供良好的人机界面
*系统结构应规范化、模块化； *降低成本，提高系统的性能价格比
要保证技术上可行、逻辑上正确， 注意布局合理、连线方便。 先画出电路图， 基于电路图制成布线图 基于布线图加工成印刷电路板 将元器件安装、焊接在印刷电路板上 仔细校核、调试。
(2) 软件框图的设计、程序的编制和调试
将软件总框图中的各个功能模块具体化，逐级 画出详细的框图，作为编制程序的依据。
编写程序一般用汇编语言建立用户源程序。
根据不同的测量精度要求，可将非线性误差较小 的传感器近似看作线性传感器。
3 灵敏度的选择 希望传感器的灵敏度越高越好。但传感器的灵敏度 高，外界噪声也容易混入，也会被测量系统的放大 器放大，影响测量精度。 要求传感器本身应具有较高的信噪比。
4 精度 传感器的选用原则并非精度越高越好。传感器
的精度越高，其价格越昂贵。 传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要
在完成总体设计之后，便可进行设计任务分解， 将系统的研制任务分解成若干子任务
之后针对子任务去进行具体的设计。
2 硬件和软件的研制 在开发过程中，硬件和软件应同时进行。 (1) 硬件电路的设计、功能模板的研制和调试 根据总体设计，将整个系统分成若干个功能块，分 别设计各个电路，如输入通道、输出通道、信号 调理电路、接口、单片机及其外围电路等。 在完成电路设计之后，即可制作相应功能模板。
传感器的来源，是购买商品化的传感器还是自行研 制传感器，是购买国产传感器还是购买进口传感器。
考虑上述问题，确定选用何种类型的传感器，
然后再考虑传感器的具体性能指标。
2 线性范围和量程
当传感器的种类确定之后，首先要看其量程和线 性范围能否满足要求。
任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性范围 是相对的。
在选择传感器之前，应对其使用环境进行调研， 并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或 采取适当的措施，减小环境的影响。
在开发系统机上，利用汇编软件对输入的用户 源程序进行汇编，变为可执行的目标代码。
在程序设计中还必须进行优化工作，利用各种 程序设计技巧，使编出的程序占用内存空间尽 量小、执行速度尽量快。
3 系统总调、性能测试
在硬件、软件分别完成后，即可进行联合调试， 即系统总调，测试系统的性能指标。
若有不满足要求之处，需要仔细查找原因，进 行相应的硬、软件改进，直到满足要求为止。
自顶向下的设计方法 即从总体到局部、再到细节。先考虑整体目标， 明确任务，把整体分解为多个子任务，并充分考 虑子任务之间的联系。
自底向上的设计方法
为了完成某个检测任务，可以利用现有的模块、 仪器，综合成一个满足要求的系统。这种系统 虽然未必是最简单、最优化的方案，但只要能 完成检测任务，仍不失为快速、高效解决问题 的方法。
在开发过程中，硬件和软件应同时进行。 (1) 硬件电路的设计、功能模板的研制和调试
(2) 软件框图的设计、程序的编制和调试
3 系统总调、性能测试
4.1.2 自动检测系统的设计步骤
1 确定任务、拟定设计方案 （1) 根据要求确定系统的设计任务、功能、指标 明确系统需要完成的测量任务； 明确被测信号的特点、被测量类型、被测量变化范
围、被测量的数量、输入信号的通道数； 明确测量速度、精度、分辨率； 明确测量结果的输出方式、显示器的类型； 明确输出接口的设置。 考虑系统的内部结构、外形尺寸、面板布置、研制
成本、可靠性、可维护性及性能价格比等。 综合考虑上述各项，提出系统设计的初步方案。
（2) 进行总体设计
通过调研对所提出的系统初步设计方案，进行 论证，完成系统总体设计。
4.2 传感器的合理选用
1、确定传感器的类型 2、线性范围和量程 3、灵敏度的选择 4、精度 5、频率响应特性 6、稳定性
1 确定传感器的类型
全面考虑被测量的特点和传感器的使用条件，包 括：
量程的大小；
被测空间对传感器体积的要求；
测量方式为接触式测量还是非接触式测量；
信号的传输方法，是有线传感还是无线传感；