智能仪表原理与设计课件PPT文件格式下载.ppt
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通过它能够很制仪表领域内的一场新的技术革命。
通过它能够很容易地将计算技术与测量控制技术相结合,组成新容易地将计算技术与测量控制技术相结合,组成新一代的所谓一代的所谓“智能化测量控制仪表智能化测量控制仪表”。
在计算机与。
在计算机与仪表一体化设计中具有其他微型计算机无法比拟的仪表一体化设计中具有其他微型计算机无法比拟的优势。
优势。
适用专业:
电子与测控、电气类适用专业:
电子与测控、电气类参考书参考书:
1.1.吕能元等编著,吕能元等编著,80C5180C51单片微型计算机原理单片微型计算机原理,科学出版社,科学出版社,19931993年年2.2.赵新民等编著,智能仪器原理及设计赵新民等编著,智能仪器原理及设计,哈尔哈尔滨工业大学出版社,滨工业大学出版社,19911991年年3.3.杨吉祥编著,智能仪器杨吉祥编著,智能仪器,南京工学院出版南京工学院出版社,社,19861986年年第一章第一章绪论绪论基本要求:
基本要求:
了解智能仪表的组成、发展趋势、主要了解智能仪表的组成、发展趋势、主要功能特点及基本设计思想和研制步骤。
功能特点及基本设计思想和研制步骤。
重点:
智能仪表的组成重点:
智能仪表的组成难点:
难点:
1.1.智能智能仪表的功能特点表的功能特点2.2.智能仪表的设计方法智能仪表的设计方法学时:
22作业:
作业:
11教学内容:
教学内容:
11.智能智能仪表的基本表的基本组成与成与发展展2.2.智能智能仪表的功能特点表的功能特点3.3.智能仪表的设计方法智能仪表的设计方法一、智能化测量控制仪表的概念:
一、智能化测量控制仪表的概念:
以单片机为主体的测量控制仪器仪表。
二、智能化测量控制仪表的特点:
1.测量过程自动化测量过程自动化2.测量结果的数据处理(最突出的特点)测量结果的数据处理(最突出的特点)a.对随机误差和系统误差进行处理对随机误差和系统误差进行处理b.数值处理和非数值处理数值处理和非数值处理3.多功能多功能如电力需求分析仪,可测量有功功率如电力需求分析仪,可测量有功功率、电能电能、频率频率、功率因素功率因素、峰值等,可预置用电需求计划,并有记录峰值等,可预置用电需求计划,并有记录、打印打印、报警报警、控制等功能。
控制等功能。
第一章第一章绪论绪论三、功能:
三、功能:
数据运算数据运算、存储存储、逻辑判断逻辑判断、命令识别命令识别、自诊断自校自诊断自校正正、自适应自学习等功能。
自适应自学习等功能。
设计重点从模拟和逻辑电路转向单片机设计重点从模拟和逻辑电路转向单片机、功能部件功能部件、接口电路接口电路、输入输出通道设计等。
输入输出通道设计等。
1.1智能化测量控制仪表的基本组成与智能化测量控制仪表的基本组成与发展发展智能化测量控制仪表的主体:
单片机。
智能化测量控制仪表的主体:
单片机内部:
CPU、存储器、定时器存储器、定时器/计数器、计数器、并行并行I/O口、串行口甚至口、串行口甚至A/D等。
等。
一、一、智能化测量控制仪表的基本组成:
智能化测量控制仪表的基本组成:
二、智能化测量控制仪表的发展。
国内市场上比如:
能自动进行差压补偿的智国内市场上比如:
能自动进行差压补偿的智能节流式流量计、能对各种频谱图进行分析和数能节流式流量计、能对各种频谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪、能进行程序控温的智能多据处理的智能色谱仪、能进行程序控温的智能多段式温度控制仪、能实现数字段式温度控制仪、能实现数字PID控制和各种复控制和各种复杂控制规律的智能式调节器等。
杂控制规律的智能式调节器等。
其发展速度很快的一个重要因素是集成电路其发展速度很快的一个重要因素是集成电路和计算机技术的飞速发展。
如和计算机技术的飞速发展。
如80C51、80C552等。
DSP芯片如芯片如TMS320系列。
系列。
光纤荧光光谱仪的结构框图光纤荧光光谱仪的结构框图1.2智能化测量控制仪表的功能特点智能化测量控制仪表的功能特点一、传统测控仪表对输入信号测量的一、传统测控仪表对输入信号测量的准确性准确性和和正正确性确性方面不能保证。
方面不能保证。
1、准确性:
智能化测量控制仪表采用自动校准技术准确性:
智能化测量控制仪表采用自动校准技术消除零点漂移,用校正算法(自校准)消除系统误差,提消除零点漂移,用校正算法(自校准)消除系统误差,提供数字滤波算法消除随机误差。
供数字滤波算法消除随机误差。
2、正确性:
设有自检功能确保对输入信号测量的正确、正确性:
设有自检功能确保对输入信号测量的正确性。
性。
主要功能特点:
利用单片机的数据处理能力,可消除随主要功能特点:
利用单片机的数据处理能力,可消除随机误差和系统误差。
机误差和系统误差。
二、其他方面功能:
利用数据处理技术对仪表进二、其他方面功能:
利用数据处理技术对仪表进行非线性特性的校正(线性化);
利用串行和并行通行非线性特性的校正(线性化);
利用串行和并行通讯接口组成自动测控系统等。
讯接口组成自动测控系统等。
GP-IB的接口能力及总线结构图。
的接口能力及总线结构图。
1.3智能化测量控制仪表的设计方法智能化测量控制仪表的设计方法一、智能化测量控制仪表设计的主要内容:
一、智能化测量控制仪表设计的主要内容:
1)硬件硬件2)软件软件3)仪表结构工艺。
仪表结构工艺。
在设计一台智能仪表时首先应根据仪表要完在设计一台智能仪表时首先应根据仪表要完成的任务确定其具体的功能。
成的任务确定其具体的功能。
1)在硬件设计时首先考虑单片机的选择。
在硬件设计时首先考虑单片机的选择。
选择单片机时应考虑的因素:
1.字长字长用于工业现场的单片机和用于通用计算机系用于工业现场的单片机和用于通用计算机系统的微处理器不同。
字长为统的微处理器不同。
字长为8位位、时钟频率为时钟频率为20-30MHZ满足要求。
满足要求。
2.寻址能力寻址能力64K3.指令功能和执行速度指令功能和执行速度111条指令条指令4.中断能力中断能力5个基本中断源个基本中断源5.市场上对该单片机的软硬件支持状况市场上对该单片机的软硬件支持状况80C51其他几种其他几种51系列单片机的选择(了解):
系列单片机的选择(了解):
1、AT89C52内部有内部有3个定时器个定时器T0、T1、T2,6个中断源,有个中断源,有256字节内部字节内部RAM可供使用,其中:
可供使用,其中:
低低128B(007FH)可以直接或间接寻址)可以直接或间接寻址高高128B(80FFH)只能间接寻址)只能间接寻址特殊功能寄存器只能直接寻址,它与高特殊功能寄存器只能直接寻址,它与高128BRAM是靠寻址方式不同来区分的是靠寻址方式不同来区分的2、ADuC831具备具备AT89C52的全部资源,另外,还有:
的全部资源,另外,还有:
片内扩展的片内扩展的2KB数据数据XRAM,占用外部数据存储,占用外部数据存储空间的低空间的低2KB空间,必须用空间,必须用MOVX指令访问指令访问4KB片内片内EEPROM数据存储器数据存储器8通道通道12位位ADC,可,可247KSPS高速采样,可实现高速采样,可实现ADC至至RAM的的DMA控制器控制器2路路12位电压输出位电压输出DAC另外还有另外还有:
SPI串行接口,看门狗定时器等。
串行接口,看门狗定时器等。
3、STC89C54RD+STC89C54RD+单片机在引脚和外形与单片机在引脚和外形与AT89C52完全兼容,另外扩展了完全兼容,另外扩展了1KB内部内部XRAM,其地址为,其地址为0003FFH,必须使用,必须使用MOVX指令访问,另有指令访问,另有2KBEEPROM数据存储器,可存放非易失性数据。
数据存储器,可存放非易失性数据。
STC单片机可用普通单片机开发装置开发、在线下载,单片机可用普通单片机开发装置开发、在线下载,输入输出接口包括:
输入输出接口包括:
1.A/D接口接口2.D/A接口接口3.键盘显示器打印机接口键盘显示器打印机接口4.通信接口通信接口先画电路图,在试验板上调试,先画电路图,在试验板上调试,PCB板。
板。
2)软件设计常用的程序设计方法:
软件设计常用的程序设计方法:
1.模块法模块法监控管理程序三大模块:
监控管理程序三大模块:
监控主程序监控主程序接口管理程序接口管理程序命令处理子程序命令处理子程序2.自顶向下设计方法自顶向下设计方法3.结构化程序设计结构化程序设计结构化程序设计三种基本结构:
结构化程序设计三种基本结构:
a.顺序结构顺序结构b.选择结构选择结构c.循环结构:
循环结构:
以上三种结构可嵌套任意层数以上三种结构可嵌套任意层数优点:
利用该三种结构可构成任意程序。
优点:
缺点:
1.执行速度慢,占用存储器多。
执行速度慢,占用存储器多。
2.只采用三种结构,某些复杂任务实现只采用三种结构,某些复杂任务实现困难。
困难。
第二章第二章智能化测量控制仪表的专用微处理器智能化测量控制仪表的专用微处理器基本要求:
了解了解80C5180C51系列单片机的特点和结构。
系列单片机的特点和结构。
重点难点:
11.80C51.80C51系列单片机的特点系列单片机的特点2.2.80C5180C51系列单片机的结构系列单片机的结构3.3.80C5180C51单片机的系统扩展单片机的系统扩展学时:
44作业:
11.80C51.80C51系列单片机的特点系列单片机的特点2.2.80C5180C51单片机的结构单片机的结构3.3.80C5180C51单片机的存储器结构单片机的存储器结构4.4.80C5180C51单片机的单片机的CPUCPU时序时序5.5.80C5180C51单片机的复位信号与复位电路单片机的复位信号与复位电路6.6.80C5180C51单片机的并行单片机的并行I/OI/O口口7.7.80C5180C51单片机的指令系统单片机的指令系统8.8.80C5180C51单片机的汇编语言程序设计与实用子程序单片机的汇编语言程序设计与实用子程序9.9.80C5180C51单片机的定时器单片机的定时器/计数器计数器10.10.80C5180C51单片机的串行口单片机的串行口11.11.80C5180C51单片机的中断系统单片机的中断系统12.12.80C5180C51单片机的节电工作方式单片机的节电工作方式13.13.80C5180C51单片机的系统扩展单片机的系统扩展第二章第二章智能化测量控制仪表的专用微处智能化测量控制仪表的专用微处理器理器很多仪表厂家都采用很多仪表厂家都采用8位微处理器。
位微处理器。
单片机在内部集成:
CPU、ROM、RAM、定时器定时器/计数器、串行口、并行计数器、串行口、并行I/O口、中断系口、中断系统、时钟电路等。
统、时钟电路等。
目前市场上单片机的硬件支持芯片及软件应目前市场上单片机的硬件支持芯片及软件应用程序十分丰富,许多仪表厂家都采用用程序十分丰富,许多仪表厂家都采用80C51系系列单片机作为其生产的测量控制仪表的专用微处列单片机作为其生产的测量控制仪表的专用微处理器。
理器。
80C51系列单片机在片内集成了:
系列单片机在片内集成了:
CPU、并
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- 智能仪表 原理 设计 课件