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智能仪表原理与设计

概述 仪器仪表的技术发展现代仪器仪表的分类现代仪器仪表的发展趋势现代仪器仪表发展的关键技术 智能仪表的功能和组成智能仪表的主要功能智能仪表的基本组成 智能仪表的设计思想和研制步骤智能仪表的基本设计思想智能仪表的设计研制步骤 智能仪表的开发工具开发系统的功能

仪器仪表的技术发展 现代仪器仪表的分类

现代仪器仪表按其应用领域和自身技术特性大致划分为如下6大类。

工业自动化仪表与控制系统:主要指工业,特别是流程产业生产过程中应用的各类检测仪表、执行机构与自动控制系统装置。科学仪表:应用于科学研究、教学实验、计量测试、环境监测、质量与安全检查等各方面的仪器仪表。电子与电工测量仪器:主要指低频、高频、超高频、微波等各个频段测试计量的专用和通用仪器仪表。医疗仪器:主要指用于生命科学研究和临床诊断治疗的仪器。各类专用仪表:指应用于农业、气象、水文、地质、海洋、核工业、航空、航天等。传感器与仪器仪表元器件及材料。 现代仪器仪表的发展趋势

主要趋势:数字技术的出现把模拟仪器的精度、分辨率与测量速度提高了几个量级,为实现测试自动化打下了良好的基础,计算机的引入,是一起的功能发生了质的变化,从个别参量的测量转变成测量整个系统的特征参数,从单纯的接收与显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出,从用单个仪器进行测量转变成用测量系统进行测量,计算机技术在仪器仪表中国的进一步渗透,使电子仪器在传统的时域与频域之外,又出现了数据域测试;仪器仪表与测量科学技术突破性进展又使得仪器仪表智能化程度得到提高,DPS芯片的问世,是仪器仪表的数字信号处理能力大大加强,微型机的发展,是仪器仪表具有更强的数据处理能力和图像处理能力,现场总线技术的迅速发展,提供了一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术,并将Internet和Intranet技术融入控制领域。

现代仪器仪表发展具有以下主要特点:

技术指标不断提高;率先应用新的科学研究成果和高新技术;单个装置微小型化、智能化,可独立使用、嵌入式使用和联网使用;测控范围向有关工作方式立体化、全球化扩展,测量控制向系统化、网络化发展;便捷式、手持式乃至个性化仪器仪表大量涌入并飞速发展。 现代仪器仪表发展的关键技术 传感技术系统集成技术智能控制技术人机界面技术可靠型技术现场总线技术工业无线通信技术网络技术 智能仪表的功能和组成 智能仪表的主要功能 自动校正零点、满度和切换量程多点快速检测自动修正各类测量误差数字滤波数据处理各种控制规律多种输出形式数据通信自诊断掉电保护 智能仪表的基本组成

智能仪表由硬件和软件两大部分组成。

硬件部分包括主机电路、过程输入/输出通道(模拟量输入/输出通道和开关量输入/输出通道)、人机联系部件、其他接口电路以及数据通信接口(如RS-232异步串行通信接口、IEEE-488并行通信接口、现场总线通信接口、无线射频通信接口)等。

智能仪表的软件通常包括监控程序、、中断处理(或服务)程序以及实现各种算法的功能模块

智能仪表的设计思想和研制步骤 智能仪表的基本设计思想

模块话设计 自顶向下(由大到小、由粗到细)地按仪表功能层次吧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。 通常把硬件分成主机、过程通道、人机联系部件、通信接口和电源等几块;把软件分成监控程序(包括初始化、键盘和显示管理、中断管理、时钟管理、自诊断等)、中断处理程序以及各种测量和控制算法等功能模块。

模块的连接 软件模块的连接,一般通过监控主程序调用各种功能模块,或采用中断方法实时地执行相应的服务模块来实现,并且按功能层次继续调用下一级模块。 硬件模块的连接有两种方法:一种是以主机模块为核心,通过设计者自行定义的内部总线(数据总线、地址总线和控制总线)连接其他模块;另一种是采用标准总线,(如ISA总线、PCI总线)来连接所有模块

智能仪表的设计研制步骤

智能仪表的开发工具 开发系统的功能 编程能力调试、运行能力仿真能力
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