第3章 计算机控制系统的常用硬件4(智能仪器).pptVIP

* 计算机控制技术 — 智能仪器 随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成度越来越高，使用的领域也越来越广泛，这些都对传统的电子测量仪器带来了巨大的冲击和影响。尤其是单片微型计算机（以下简称单片机）的出现，引发了仪器仪表结构的根本性变革。 单片机自20世纪70年代初期问世不久，就被引进了电子测量和仪器仪表领域，其作为核心控制部件很快取代了传统仪器仪表的常规电子线路。借助单片机强大的软件功能，可以很容易地将计算机技术与测量控制技术结合在一起，组成新一代的全新的微机化产品，即“智能仪器”，从而开创了仪器仪表的一个崭新的时代。 电子仪器的发展经历了三代： 第一代: 模拟式电子仪器 如：大量指针式的电压表、电流表、功率表及一些通用测试仪器 特点：功能简单，精度低，响应速度慢 智能仪器的发展状况 第二代: 数字式电子仪器 特点：精度高、速度快、读数清晰、直观、结果可输出 容易与计算机技术相结合，数字信号便于远距离传输 第三代：智能仪器 在数字化基础上用微机装备起来，是计算机技术与电子仪器相结合的产物 智能仪器是含有微计算机或微处理器的测量仪器，它具有数据存储、运算、逻辑判断及自动化操作（能根据被测参数的变化自选量程，可自动校正、自动补偿、自寻故障）等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等），因而被称之为智能仪器。 微处理器在智能仪器中的作用 可归结为两大类： 对测试过程的控制 对测试数据的处理 智能仪器的含义 智能仪器的组成 由智能仪器的基本组成可知，在物理结构上，微型计算机包含于电子仪器中，微处理器及其支持部件是智能仪器的一个组成部分；从计算机的角度来看，测试电路与键盘、通信接口及显示器等部件一样，可看作是计算机的一种外围设备。因此，智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统，它主要由硬件和软件两大部分组成。 智能仪器的硬件部分主要包括主机电路、模拟量（或开关量）输入输出通道口电路、串行或并行数据通信接口等，其组成结构如图3-20所示。 智能仪器的主机电路是由单片机及其扩展电路（程序存储器EPROM、数据存储器RAM及输入输出接口等）组成的。主机电路是智能仪器区别于传统仪器的核心部件，用于存储程序、数据，执行程序并进行各种运算、数据处理和实现各种控制功能。 输入电路和A/D转换接口构成了输入通道；而D/A转换接口及驱动电路则构成了输出通道；键盘输入接口、显示器接口及打印机接口等用于沟通操作者与智能仪器之间的联系，属于人一机接口部件； 通信接口则用来实现智能仪器与其他仪器或设备交换数据和信息。 智能仪器的工作过程是：外部的输入信号（被测量）先经过输入电路进行变换、放大、整形和补偿等处理，然后再经模拟量通道的A/D转换接口转换成数字量信号，送入单片机。单片机对输入数据进行加工处理、分析、计算等一系列工作，并将运算结果存入数据存储器RAM中。 同时，可通过显示器接口送至显示器显示，或通过打印机接口送至微型打印机打印输出，也可以将输出的数字量经模拟量通道的D/A转换接口转换成模拟量信号输出，并经过驱动与执行电路去控制被控对象，还可以通过通信接口（例如RS-232、GPIB等）实现与其他智能仪器的数据通信，完成更复杂的测量与控制任务。 XMT3000A智能仪器外观和接线面板 系统组成：硬件和软件两部分组成 1. 硬件部分 主机电路：用于存储程序、数据并进行一系列的运算和处理 组成：微处理器、程序存储器、输入输出（I/O）接口电路 或：单片微型计算机 模拟量输入输出通道：用于输入输出模拟量信号 组成：A/D转换器、D/A转换器和有关的模拟信号处理电路 人机联系部件与接口电路：沟通操作者和仪器之间的联系 组成：仪器面板中的键盘和显示器 标准通信接口电路：实现仪器和计算机的联系，以便使仪器 可以接受计算机的程控命令 智能仪器标准通信接口：GP-IB或(RS-232C) 2. 软件部分 监控程序：面向仪器面板键盘和显示器 内容：键盘操作输入并存储所设置的功能、操作方式与工作方式; 通过控制I/O接口电路进行数据采集，对仪器进行预定设置; 对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理; 以数字、字符、图形等形式显示处理结果 接口管理程序：面向通信接口 内容：接受并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式与工作参数的程控操作码，并通过通信接口输出仪器的现行工作状态及测量数据的处理结果，以影响计算机的远程控制。 智能仪器的主要特点 仪器的功能强 仪器的性能好 操作自动化 智能仪器的功能 1）人—机对话 智能仪器使用键盘代替了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