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大学毕业设计说明书 第一章 绪 论

1.1 选题的背景与意义

“工欲善其事，必先利其器。”，这是中国的一句古话，人们早就知道了工具的重要性。随着以知识经济为特征的信息时代的到来，人们对仪器仪表作用的认识愈加深入。作为工业自动化技术工具的自动化仪表与控制装置，在高新技术的推动下，正跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代。其技术发展的主流趋势表现在:测量信息数字化，检测控制仪表智能化，控制管理集成化。自动化的基础必须是依靠仪器仪表获取应有的、可靠的信息，人们已经认识到仪器仪表已不仅仅是工业时代必不可少的“工具”，而且是当今高科技信息时代的“尖兵”，是信息的源头。

科技要发展，生产要发展，仪器仪表必须先行发展，己成为当今有识之士的共识。仪器仪表的水平是科学技术现代化的重要标志，没有现代化的仪器仪表，国民经济是无法发展的。近20年来，世界上工业发达国家都十分重视仪器仪表的发展，其发展速度己远远超过国民经济的其它部门。我国己将信息产业作为优先发展的产业，因此，作为信息产业重要组成部分的仪器仪表急需并且必将得到加速发展

近年来，各种高新技术迅猛发展，特别是微电子、微机械、新材料和新工艺

的发展以及计算机、通信技术的广泛应用，正在彻底改变着自动化仪表的结构及其工作原理，进而实现传统仪表不可能完成的全新的功能，制造出新一代传感检测仪表和控制装置。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，已经可以在一块芯片上同时集成CPU、内存、定时器/计数器、并行和串行接口、A/D转换等。人们把这种超大规模集成电路芯片称作“单片微控制器”，简称为单片机或微控制器。

单片机的出现，引起了仪器仪表结构的变革。以单片机为主体取代传统仪器仪表的常规电子线路，可以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“智能化测量控制仪表”。这种新型的智能仪表在测量过程自动化、测量结果的数据处理以及功能的多样化方面，都取得了巨大的发展。目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用微处理器使之成为智能仪表的，而在仪器仪表中使用的最多的微处理器之一就是单片机。在侧量控制仪表中采用单片机使之成为智能仪表后能够解决许多传统仪表不能或不易解决的问题，同时还能简化电路，提高仪表的可靠性，降低仪表的成本以及加快产品的开发速度。这类仪表的设计重点己经从模拟和逻辑电路的设计转向专用的单

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片机模板或功能部件、接口电路以及输入输出信道的设计、通用或专用软件程序的开发。以单片机为核心智能化测量控制仪表的基本组成如图1-1-1

片外扩展存储器 被测量量 控制量

A/D转换接口 D/A转换接口 显示器接口 片 LCD 机单 面板键盘 CRT 键盘输入接口

通讯接口 打印接口 CPIB RS-232 磁盘打印机 图1-1-1

随着科学技术的发展，电子产品的发展向多功能化、微型化方向发展。键盘是计算机主要的输入设备之一，在基于微机作为控制器的仪器、仪表中，除要求键盘微型化小，根据仪器、仪表特殊的应用场合，还要求键盘有远程遥控操作功能。目前，在研制高精度、高性能、多功能的测量仪表时几乎没有不考虑采用微处理器的，单片机的出现，引起了仪器仪表的根本性变革，形成了新一代的测量仪器——智能仪器，它能够解决许多传统仪器不能或不易解决的问题，简化电路，降低成本，提高仪表的可靠性。

智能仪器有本控和远控两种工作方式:一种是本控，仪器接收按键操作，由内含的微处理器指挥和操纵，这往往需要一个管理整台机器工作的监控程序。监控程序在一定的意义上就是键盘分析程序，因此如何在体积较小的IC板上设计一个功能多、操作简便的键盘操作系统成为智能仪器设计中非常重要的任务之一。另一种是远控，仪器接收总线发来的程控命令，由外部的微型机通过串行接口或并行接口指挥控制仪器。这种方法通常没有常规的控制IC板，而是利用计算机强大的仪器控制面板，在计算机屏幕上建立图形化的软面板来代替常规的仪器控制面板，用户通过鼠标、键盘操作软IC板，检验仪器的通信和操作。

1.2 智能仪器概述

智能仪器是一类新型的电子仪器，它由传统仪器发展而来，但又跟传统仪器

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大学毕业设计说明书 有很大区别。自微处理器在70年代初期问世不久，就被引进电子测量和仪器领域，所占比重在各项计算机应用领域中名列前茅。微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。在这之后，随着微处理器在体积小、功能强、价格低等方面的进一步的进展，电子测量与计算机技术结合就愈加紧密，形成了一种全新的微机化仪器

1.2.1智能仪器的主要特点

与传统仪器相比较，由于智能仪器中微处理器的作用，使智能仪器具有下列主要特点:

（1）具有可编程性

智能仪器中采用微处理器后能实现“硬件软化”，只要速度跟得上，许多硬件 逻辑都可用软件取代。显然，这可使仪器降低成本、减小体积、降低功耗和提高可靠性。

（2）具有记忆功能

微处理器引人仪器仪表后，由于它的存储器可以记忆信息，只要一通电，可以一直保持记忆，并且可以同时记忆许多信息，需要时可以重现或进行其它形式的处理。

（3）具有计算和数据处理功能

智能仪器通过其内含的微处理器，可以进行许多复杂的计算，可以很容易的实现多种自动补偿、自动校正、多次测量平均等技术，以提高测量精度。通过执行适当和巧妙的算法，常常可以克服或弥补仪器本身的缺点和弱点，改善仪器的性能。

（4）具有友好人机对话和操作自动化功能

操作人员只需按键，就可使智能仪器实现某种测试和处理功能，同时，通过显示屏将运行情况、工作状态、测试数据的处理结果等及时告诉人员，使人一机联系更紧密。智能仪器通常都能自动选择量程、自动校准等，这样省却了麻烦的人工调节，又提高了测试精度。 （5）具有对外接口功能

智能仪器一般都配有RS-232等接口，可以很方便地接入自动测试系统中接受遥控，实现自动测试，并与其它仪器一起来完成更复杂地测试任务。

1.2.2智能仪器的现状及发展

70年代以来，在新技术革命的推动下，尤其是微电子计算机技术的快速进步，

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