第一章緒論(2013)

1、第第1章章 緒論緒論n1.1 自動(dòng)測(cè)量?jī)x表發(fā)展概況自動(dòng)測(cè)量?jī)x表發(fā)展概況n1.2 智能儀器的特點(diǎn)智能儀器的特點(diǎn)n1.3 智能儀器的硬件結(jié)構(gòu)智能儀器的硬件結(jié)構(gòu)n1.4 智能儀器的軟件組成智能儀器的軟件組成n1.5 智能儀器的接口應(yīng)用智能儀器的接口應(yīng)用 1.1 自動(dòng)測(cè)量?jī)x表發(fā)展概況 儀器儀表是在人們認(rèn)識(shí)客觀世界、探索自然儀器儀表是在人們認(rèn)識(shí)客觀世界、探索自然規(guī)律和進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)必需的工具和物質(zhì)手段。規(guī)律和進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)必需的工具和物質(zhì)手段。在現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中，離不開(kāi)先進(jìn)儀器儀表的應(yīng)用。在現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中，離不開(kāi)先進(jìn)儀器儀表的應(yīng)用。 儀器儀表是儀器儀表是信息獲取信息獲取的工具，是一個(gè)的工具，是一個(gè)系統(tǒng)或裝

2、置系統(tǒng)或裝置。 2020世紀(jì)電子工業(yè)飛速發(fā)展，從電子管時(shí)代發(fā)世紀(jì)電子工業(yè)飛速發(fā)展，從電子管時(shí)代發(fā)展到模擬電路時(shí)代，再發(fā)展到數(shù)字電路時(shí)代，隨展到模擬電路時(shí)代，再發(fā)展到數(shù)字電路時(shí)代，隨后計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展起來(lái)。測(cè)量?jī)x器技術(shù)也大后計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展起來(lái)。測(cè)量?jī)x器技術(shù)也大致經(jīng)歷了以下發(fā)展歷程。致經(jīng)歷了以下發(fā)展歷程。 模擬式模擬式數(shù)字式數(shù)字式智能化智能化網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表的發(fā)展歷程儀器儀表的發(fā)展歷程n類型：測(cè)量?jī)x器，分析儀器，生物醫(yī)療儀器，地測(cè)量?jī)x器，分析儀器，生物醫(yī)療儀器，地球探測(cè)儀器，天文儀器，航空航天航海儀表，汽球探測(cè)儀器，天文儀器，航空航天航海儀表，汽車儀表，電力，化工儀表等。車儀表，電力，化

3、工儀表等。 在暖通空調(diào)領(lǐng)域所使用的是在暖通空調(diào)領(lǐng)域所使用的是熱工儀表熱工儀表。第一代為第一代為模擬式模擬式儀表儀表第二代為第二代為數(shù)字式數(shù)字式儀表儀表第三代為第三代為智能式智能式儀表儀表第四代為第四代為虛擬儀表虛擬儀表和和網(wǎng)絡(luò)化儀表網(wǎng)絡(luò)化儀表1、模擬式儀表n磁電式模擬儀表磁電式模擬儀表 如伏特表、安培表、功率表、測(cè)溫表、壓力表等。如伏特表、安培表、功率表、測(cè)溫表、壓力表等。n電子式模擬儀表電子式模擬儀表 如溫度記錄儀、電位差計(jì)、電子示波器、信號(hào)發(fā)生器等。如溫度記錄儀、電位差計(jì)、電子示波器、信號(hào)發(fā)生器等。n電動(dòng)單元組合儀表電動(dòng)單元組合儀表 按儀表各部分功能制作成相應(yīng)的單元儀表，各單元之間的信按儀

4、表各部分功能制作成相應(yīng)的單元儀表，各單元之間的信號(hào)傳遞采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)?？筛鶕?jù)要求組合成不同功能的號(hào)傳遞采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)?？筛鶕?jù)要求組合成不同功能的儀表。如儀表。如DDZ-n基地式儀表基地式儀表 儀表與傳感器為一體結(jié)構(gòu)，大體積，安裝在控制臺(tái)上，和其儀表與傳感器為一體結(jié)構(gòu)，大體積，安裝在控制臺(tái)上，和其它儀表之間無(wú)聯(lián)系。一般為指針顯示和在專用的記錄紙上描它儀表之間無(wú)聯(lián)系。一般為指針顯示和在專用的記錄紙上描繪出測(cè)量曲線，分辨率低，精度差。如長(zhǎng)圖記錄儀繪出測(cè)量曲線，分辨率低，精度差。如長(zhǎng)圖記錄儀2、數(shù)字式儀表n隨著集成電路的出現(xiàn)，數(shù)字技術(shù)在測(cè)量中獲得了成隨著集成電路的出現(xiàn)，數(shù)字技術(shù)在測(cè)量中獲得了成

5、功的應(yīng)用。功的應(yīng)用。20 世紀(jì)世紀(jì)60 年代出現(xiàn)了以集成電路芯片年代出現(xiàn)了以集成電路芯片為基礎(chǔ)的為基礎(chǔ)的數(shù)字式數(shù)字式儀器儀表。儀器儀表。n特點(diǎn)：使用特點(diǎn)：使用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的測(cè)量，提高了儀表的測(cè)量精度，并以數(shù)字字信號(hào)的測(cè)量，提高了儀表的測(cè)量精度，并以數(shù)字方式顯示和輸出測(cè)量結(jié)果。適用于快速響應(yīng)和高精方式顯示和輸出測(cè)量結(jié)果。適用于快速響應(yīng)和高精度的要求，還可以將數(shù)據(jù)通過(guò)接口輸入打印機(jī)或計(jì)度的要求，還可以將數(shù)據(jù)通過(guò)接口輸入打印機(jī)或計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。算機(jī)進(jìn)行處理。n如數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計(jì)、數(shù)字溫度計(jì)等。如數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計(jì)、數(shù)字溫度計(jì)等。3

6、、智能式儀表n70年代微機(jī)進(jìn)入我國(guó)，測(cè)量?jī)x表進(jìn)入了微機(jī)化時(shí)代。年代微機(jī)進(jìn)入我國(guó)，測(cè)量?jī)x表進(jìn)入了微機(jī)化時(shí)代。在單板在單板機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，構(gòu)成微機(jī)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，構(gòu)成微機(jī)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)編程完。通過(guò)編程完成復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和控制等功能。儀表功能大大增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)成復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和控制等功能。儀表功能大大增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量過(guò)程的自動(dòng)化。了測(cè)量過(guò)程的自動(dòng)化。n采用高精度采用高精度A/D轉(zhuǎn)換器，利用軟件功能對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行零點(diǎn)轉(zhuǎn)換器，利用軟件功能對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行零點(diǎn)修正、非線性補(bǔ)償、軟件濾波等，測(cè)量精度得到很大提高。修正、非線性補(bǔ)償、軟件濾波等，測(cè)量精度得到很大提高。n采用單板機(jī)開(kāi)發(fā)的測(cè)量?jī)x表

7、體積較大，結(jié)構(gòu)受到限制。采用單板機(jī)開(kāi)發(fā)的測(cè)量?jī)x表體積較大，結(jié)構(gòu)受到限制。n80年代，由于年代，由于單片機(jī)單片機(jī)的出現(xiàn)并被應(yīng)用到儀表中，使測(cè)量控制的出現(xiàn)并被應(yīng)用到儀表中，使測(cè)量控制儀表進(jìn)入了儀表進(jìn)入了智能化智能化時(shí)代。時(shí)代。單片機(jī)體積小、集成度高、功能極強(qiáng)，可作為核心部件嵌入單片機(jī)體積小、集成度高、功能極強(qiáng)，可作為核心部件嵌入儀表中，使儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不受影響。儀表中，使儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不受影響。n隨著新型單片機(jī)和大規(guī)?？删幊碳善骷某霈F(xiàn)，新的智能隨著新型單片機(jī)和大規(guī)?？删幊碳善骷某霈F(xiàn)，新的智能儀器儀表不斷產(chǎn)生，并且正在逐漸取代傳統(tǒng)的儀器儀表。儀器儀表不斷產(chǎn)生，并且正在逐漸取代傳統(tǒng)的儀器儀表。4、

8、虛擬儀器n隨著微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，測(cè)試技術(shù)與計(jì)算隨著微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，測(cè)試技術(shù)與計(jì)算機(jī)深層次的結(jié)合產(chǎn)生了機(jī)深層次的結(jié)合產(chǎn)生了虛擬儀器虛擬儀器和和網(wǎng)絡(luò)化儀表網(wǎng)絡(luò)化儀表。n虛擬儀器虛擬儀器是以通用計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，加上特定的硬件接口設(shè)備是以通用計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，加上特定的硬件接口設(shè)備和為實(shí)現(xiàn)特定功能而編制的軟件而形成的一種新型儀器。和為實(shí)現(xiàn)特定功能而編制的軟件而形成的一種新型儀器。 硬件接口模塊包括硬件接口模塊包括數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡、串串/ 并口并口、GPIB卡卡以及其它以及其它接口卡。主要完成輸入信號(hào)的采集、放大、接口卡。主要完成輸入信號(hào)的采集、放大、A/D轉(zhuǎn)換以及輸轉(zhuǎn)換

9、以及輸出信號(hào)的出信號(hào)的D/A轉(zhuǎn)換等功能。轉(zhuǎn)換等功能。n用戶通過(guò)不同測(cè)試功能的軟件模塊（如用于數(shù)據(jù)分析、過(guò)程用戶通過(guò)不同測(cè)試功能的軟件模塊（如用于數(shù)據(jù)分析、過(guò)程通訊及圖形用戶界面的軟件）的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能。通訊及圖形用戶界面的軟件）的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能。n軟件是虛擬儀器的核心因此從某種意義上可以說(shuō)：軟件是虛擬儀器的核心因此從某種意義上可以說(shuō)：“軟件軟件就是儀器就是儀器”。nLabVIEW圖形化編程語(yǔ)言推動(dòng)了虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展。圖形化編程語(yǔ)言推動(dòng)了虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)受到廣泛關(guān)注，

10、產(chǎn)生了技術(shù)受到廣泛關(guān)注，產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化儀表。儀表。智能儀器上網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制與故障診斷等；智能儀器上網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制與故障診斷等；構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)，將分散的各種不同測(cè)試設(shè)備掛接在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)，將分散的各種不同測(cè)試設(shè)備掛接在網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源、信息共享，協(xié)調(diào)工作，共同完成大型上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源、信息共享，協(xié)調(diào)工作，共同完成大型復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試任務(wù)。復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試任務(wù)。組成系統(tǒng)的基本功能單元包括組成系統(tǒng)的基本功能單元包括PC機(jī)、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量?jī)x器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量?jī)x器、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量模塊等?；瘋鞲衅?、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量模塊等。連接各基本功能單元的通信網(wǎng)絡(luò)。

11、連接各基本功能單元的通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)可以使測(cè)試人員不受時(shí)間和空間的限制，隨時(shí)隨地獲取所網(wǎng)絡(luò)可以使測(cè)試人員不受時(shí)間和空間的限制，隨時(shí)隨地獲取所需的信息，提高測(cè)試效率。需的信息，提高測(cè)試效率。5、網(wǎng)絡(luò)化儀表1.2 智能儀器的特點(diǎn)智能儀器的特點(diǎn) 1、智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的旋轉(zhuǎn)、智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的旋轉(zhuǎn) 式或琴鍵式切換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)施對(duì)儀器的控式或琴鍵式切換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)施對(duì)儀器的控 制。功能靈活、操作方便。制。功能靈活、操作方便。智能儀器的特點(diǎn)智能儀器的特點(diǎn)(續(xù)續(xù))2、微處理器的運(yùn)用極大地改善了儀器的性能。、微處理器的運(yùn)用極大地改善了儀器的性能。 例如智能儀器利用微處理器的運(yùn)算和邏輯判例如智

12、能儀器利用微處理器的運(yùn)算和邏輯判 斷功能，按照一定的算法可以方便地消除由斷功能，按照一定的算法可以方便地消除由 于漂移、增益的變化和干擾等因素所引起的于漂移、增益的變化和干擾等因素所引起的 誤差，從而提高了儀器的測(cè)量精度。誤差，從而提高了儀器的測(cè)量精度。 智能儀器除具有測(cè)量功能外，還具有很強(qiáng)的智能儀器除具有測(cè)量功能外，還具有很強(qiáng)的 數(shù)據(jù)處理能力。數(shù)據(jù)處理能力。 智能儀器的特點(diǎn)智能儀器的特點(diǎn)(續(xù)續(xù))3、智能儀器運(yùn)用微處理器的控制功能，、智能儀器運(yùn)用微處理器的控制功能，測(cè)量過(guò)程由測(cè)量過(guò)程由 軟件控制，靈活性強(qiáng)。軟件控制，靈活性強(qiáng)?？梢苑奖愕貙?shí)現(xiàn)量程自動(dòng)可以方便地實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng) 轉(zhuǎn)換、自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)校

13、準(zhǔn)和自診斷等功能。有轉(zhuǎn)換、自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)校準(zhǔn)和自診斷等功能。有 力地提高了儀器的自動(dòng)化測(cè)量水平。力地提高了儀器的自動(dòng)化測(cè)量水平。 例如：智能型溫度采集儀具有量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、例如：智能型溫度采集儀具有量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、自自 動(dòng)調(diào)零和自診斷功能。動(dòng)調(diào)零和自診斷功能。智能儀器的特點(diǎn)智能儀器的特點(diǎn)(續(xù)續(xù)) 4、智能儀器具有友好的人機(jī)對(duì)話的能力，操作人員、智能儀器具有友好的人機(jī)對(duì)話的能力，操作人員 只需通過(guò)鍵盤鍵入命令，儀器就能實(shí)現(xiàn)某種測(cè)量只需通過(guò)鍵盤鍵入命令，儀器就能實(shí)現(xiàn)某種測(cè)量 和處理功能。與此同時(shí)，智能儀器還能通過(guò)顯示和處理功能。與此同時(shí)，智能儀器還能通過(guò)顯示 屏將儀器運(yùn)行情況、工作狀態(tài)以及對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的

14、屏將儀器運(yùn)行情況、工作狀態(tài)以及對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的 處理結(jié)果及時(shí)告訴使用人員，使人機(jī)之間的聯(lián)系處理結(jié)果及時(shí)告訴使用人員，使人機(jī)之間的聯(lián)系 更加密切。更加密切。智能儀器的特點(diǎn)智能儀器的特點(diǎn)(續(xù)續(xù))5、智能儀器一般都配有、智能儀器一般都配有GP-IB、RS-232、 RS-485 等通信接口，使智能儀器具有可程控操作的能等通信接口，使智能儀器具有可程控操作的能 力，從而可以很方便地與計(jì)算機(jī)和其它儀器組力，從而可以很方便地與計(jì)算機(jī)和其它儀器組 成用戶所需要的多種功能的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，來(lái)成用戶所需要的多種功能的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，來(lái) 完成更復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。完成更復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。 如：構(gòu)成大型分布式綜合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。如

15、：構(gòu)成大型分布式綜合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。1.3 智能儀器的硬件結(jié)構(gòu)智能儀器的硬件結(jié)構(gòu)n硬件結(jié)構(gòu)基本類型硬件結(jié)構(gòu)基本類型:1、微機(jī)內(nèi)嵌式、微機(jī)內(nèi)嵌式 將單片或多片的微機(jī)芯片與儀器有機(jī)地結(jié)合在一起將單片或多片的微機(jī)芯片與儀器有機(jī)地結(jié)合在一起 形成的單機(jī)。形成的單機(jī)。 2、微機(jī)擴(kuò)展式、微機(jī)擴(kuò)展式 以個(gè)人計(jì)算機(jī)以個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)為核心的微機(jī)卡式儀器。個(gè)人計(jì)為核心的微機(jī)卡式儀器。個(gè)人計(jì) 算機(jī)儀器（算機(jī)儀器（PCI）或稱為應(yīng)用擴(kuò)展型測(cè)量?jī)x器。）或稱為應(yīng)用擴(kuò)展型測(cè)量?jī)x器。 。單片機(jī)RAMEPROMI/O接口D/AA/DRS232USB打印機(jī)打印機(jī)板（鍵盤、開(kāi)關(guān)、鍵盤、開(kāi)關(guān)、顯示器顯示器傳感器傳感器電量非非電電量

16、量?jī)?nèi)嵌微處理器智能儀器的基本結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌微處理器智能儀器的基本結(jié)構(gòu)輸入通道輸入通道輸出通道輸出通道微機(jī)擴(kuò)展式微機(jī)擴(kuò)展式儀器結(jié)構(gòu)圖儀器結(jié)構(gòu)圖個(gè)人計(jì)算機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī)總線擴(kuò)展槽總線擴(kuò)展槽軟件軟件 插件插件 接口接口 插件插件 儀器插件儀器插件電電源源PC總線總線GPIB總線擴(kuò)展底板或外部插件箱擴(kuò)展底板或外部插件箱 智能儀器的硬件結(jié)構(gòu)智能儀器的硬件結(jié)構(gòu)n智能儀器是電子測(cè)量?jī)x器和計(jì)算機(jī)技術(shù)相智能儀器是電子測(cè)量?jī)x器和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)際上是一個(gè)專用計(jì)算機(jī)系結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)際上是一個(gè)專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由統(tǒng)。由硬件和軟件硬件和軟件兩大部分組成。兩大部分組成。n硬件系統(tǒng)主要包括：微機(jī)系統(tǒng)、輸入硬件系統(tǒng)主要包括：微

17、機(jī)系統(tǒng)、輸入/輸出輸出電路、人機(jī)接口和通信接口電路電路、人機(jī)接口和通信接口電路4部分。部分。智能儀器通用硬件結(jié)構(gòu)圖智能儀器通用硬件結(jié)構(gòu)圖主要包括：微機(jī)系統(tǒng)、輸入主要包括：微機(jī)系統(tǒng)、輸入/輸出電路、人機(jī)接口和通信接口電路。輸出電路、人機(jī)接口和通信接口電路。 n 智能儀器的微機(jī)系統(tǒng)可選擇單片機(jī)系統(tǒng)，智能儀器的微機(jī)系統(tǒng)可選擇單片機(jī)系統(tǒng)，也可選擇計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)也可選擇計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)字化處理和控制顯示、打印、通信等智能字化處理和控制顯示、打印、通信等智能化處理的功能。主要由微處理器化處理的功能。主要由微處理器(MPU)、程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(

18、RAM)和和I/0接口電路組成。接口電路組成。微機(jī)系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng)輸入輸入/輸出電路輸出電路n 輸入輸入/輸出電路主要實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)的轉(zhuǎn)換以及輸出電路主要實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)的轉(zhuǎn)換以及一些閉環(huán)控制儀表的模擬量輸出功能，包括一些閉環(huán)控制儀表的模擬量輸出功能，包括開(kāi)關(guān)量的輸入開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出等功能。輸出等功能。n主要由輸入電路、主要由輸入電路、A/D轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器、模擬執(zhí)行器和開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入模擬執(zhí)行器和開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入/輸出電路組成。輸出電路組成。n通過(guò)通過(guò)I/0接口電路與微機(jī)系統(tǒng)以總線方式連接。接口電路與微機(jī)系統(tǒng)以總線方式連接。 人機(jī)接口電路人機(jī)接口電路n人機(jī)接口電路主要實(shí)現(xiàn)操作者和儀器之間

19、的人機(jī)接口電路主要實(shí)現(xiàn)操作者和儀器之間的信息交流功能。信息交流功能。n包括參數(shù)的設(shè)置、檢測(cè)信號(hào)的顯示和打印等包括參數(shù)的設(shè)置、檢測(cè)信號(hào)的顯示和打印等功能。它由鍵盤、顯示器、打印機(jī)及其接口功能。它由鍵盤、顯示器、打印機(jī)及其接口電路組成。電路組成。通信接口電路通信接口電路n通信接口電路將儀表測(cè)量的數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算通信接口電路將儀表測(cè)量的數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。目前常用的機(jī)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。目前常用的儀表通信接口有儀表通信接口有GP-IB通信接口、通信接口、RS-232C接口、接口、USB接口以及應(yīng)用于集散控制系統(tǒng)中接口以及應(yīng)用于集散控制系統(tǒng)中的的CAN總線接口、總線接口、RS

20、-485接口和以太網(wǎng)接接口和以太網(wǎng)接口等。口等。推動(dòng)智能儀器發(fā)展的主要技術(shù)推動(dòng)智能儀器發(fā)展的主要技術(shù) n傳感器技術(shù)傳感器技術(shù)n A/D等新器件的發(fā)展顯著增強(qiáng)儀器的等新器件的發(fā)展顯著增強(qiáng)儀器的 功能與測(cè)量范圍功能與測(cè)量范圍 n 單片機(jī)的廣泛應(yīng)用單片機(jī)的廣泛應(yīng)用n 網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)n為適應(yīng)智能儀器發(fā)展的需要，各種新型傳感為適應(yīng)智能儀器發(fā)展的需要，各種新型傳感器不斷涌現(xiàn)。向著集成化、微型化、和智能器不斷涌現(xiàn)。向著集成化、微型化、和智能化方向發(fā)展。測(cè)量技術(shù)的發(fā)展在相當(dāng)大的程化方向發(fā)展。測(cè)量技術(shù)的發(fā)展在相當(dāng)大的程度上依賴于傳感器技術(shù)的發(fā)展。度上依賴于傳感器技術(shù)的發(fā)展。模擬輸出型傳感器模擬輸出

21、型傳感器智能傳感器智能傳感器網(wǎng)絡(luò)化傳感器網(wǎng)絡(luò)化傳感器1、傳感器技術(shù)、傳感器技術(shù)模擬輸出型傳感器模擬輸出型傳感器n傳統(tǒng)的傳感器是把外部信息變換成模擬電壓或電傳統(tǒng)的傳感器是把外部信息變換成模擬電壓或電流信號(hào)。這類傳感器的輸出幅值小，靈敏度低，流信號(hào)。這類傳感器的輸出幅值小，靈敏度低，而且功能單一，因而也被稱為而且功能單一，因而也被稱為“聾啞傳感器聾啞傳感器”。智能傳感器智能傳感器n微電子技術(shù)、光電子技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展，加工工藝逐微電子技術(shù)、光電子技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展，加工工藝逐步成熟，新型敏感材料不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)。在高新技術(shù)的滲步成熟，新型敏感材料不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)。在高新技術(shù)的滲透下，尤其是計(jì)算機(jī)硬

22、件和軟件技術(shù)的滲入，使微處理器透下，尤其是計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的滲入，使微處理器和傳感器得以結(jié)合，產(chǎn)生了具有一定數(shù)據(jù)處理能力，并能和傳感器得以結(jié)合，產(chǎn)生了具有一定數(shù)據(jù)處理能力，并能自檢、自校、自補(bǔ)償?shù)男乱淮鷤鞲衅髯詸z、自校、自補(bǔ)償?shù)男乱淮鷤鞲衅髦悄軅鞲衅髦悄軅鞲衅?。n智能傳感器的出現(xiàn)是傳感智能傳感器的出現(xiàn)是傳感技術(shù)的一次革命，對(duì)傳感器的發(fā)技術(shù)的一次革命，對(duì)傳感器的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。 網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器n網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)逐步走向成熟，各種高可靠、低功耗、低成網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)逐步走向成熟，各種高可靠、低功耗、低成本、微體積的網(wǎng)絡(luò)接口芯片被開(kāi)發(fā)出來(lái)。微電子機(jī)械加工本、微體積的網(wǎng)絡(luò)接

23、口芯片被開(kāi)發(fā)出來(lái)。微電子機(jī)械加工技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)接口芯片與智能傳感器集成起來(lái)并使通信協(xié)技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)接口芯片與智能傳感器集成起來(lái)并使通信協(xié)議固化到智能傳感器的議固化到智能傳感器的ROM中，產(chǎn)生了中，產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器。n為解決現(xiàn)場(chǎng)總線的多樣性問(wèn)題，建立了智能傳感器接口模為解決現(xiàn)場(chǎng)總線的多樣性問(wèn)題，建立了智能傳感器接口模塊塊(STIM)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)描述了傳感器網(wǎng)絡(luò)適配器或微處理標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)描述了傳感器網(wǎng)絡(luò)適配器或微處理器之間的硬件和軟件接口，為使傳感器能與各種網(wǎng)絡(luò)連接器之間的硬件和軟件接口，為使傳感器能與各種網(wǎng)絡(luò)連接提供了條件和方便。提供了條件和方便。2、A/D新器件增強(qiáng)儀器的功能新器件增強(qiáng)儀

24、器的功能nAD芯片是智能儀表中重要的核心部件之一。它的速度的芯片是智能儀表中重要的核心部件之一。它的速度的提高是實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵。使得智能儀表向高速、提高是實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵。使得智能儀表向高速、低功耗、高分辨率、高性能的方向發(fā)展。低功耗、高分辨率、高性能的方向發(fā)展。nAD等電路與微處理器集成在一塊，形成混合電路。等電路與微處理器集成在一塊，形成混合電路。n傳感器與控制電路都集成在一塊芯片上，這將縮小體積，傳感器與控制電路都集成在一塊芯片上，這將縮小體積，增強(qiáng)可靠性，從而實(shí)現(xiàn)智能儀器的多功能化。增強(qiáng)可靠性，從而實(shí)現(xiàn)智能儀器的多功能化。3、單片機(jī)廣泛應(yīng)用、單片機(jī)廣泛應(yīng)用n單片微型計(jì)算機(jī)

25、（單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip MicrocomputerSingle Chip Microcomputer）簡(jiǎn)稱單）簡(jiǎn)稱單片機(jī)。是將計(jì)算機(jī)的基本部分集成在一塊芯片上的微機(jī)，片機(jī)。是將計(jì)算機(jī)的基本部分集成在一塊芯片上的微機(jī)，也稱微處理器。也稱微處理器。n微處理器的運(yùn)用極大地改善了儀器的性能。微處理器的運(yùn)用極大地改善了儀器的性能。 如運(yùn)算功能、邏輯判斷功能、數(shù)據(jù)分析處理功能等。如運(yùn)算功能、邏輯判斷功能、數(shù)據(jù)分析處理功能等。n微處理器的控制功能使儀器方便地實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、自微處理器的控制功能使儀器方便地實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、自動(dòng)校準(zhǔn)、自診斷等功能。動(dòng)校準(zhǔn)、自診斷等功能。n微處理器的運(yùn)用使儀

26、器具有友好的人機(jī)對(duì)話的能力。微處理器的運(yùn)用使儀器具有友好的人機(jī)對(duì)話的能力。n微處理器的通訊接口應(yīng)用使儀器具有可程控操作的能力。微處理器的通訊接口應(yīng)用使儀器具有可程控操作的能力。方便地與計(jì)算機(jī)和其他儀器組成多種功能的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。方便地與計(jì)算機(jī)和其他儀器組成多種功能的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。4、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)n隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)受到廣泛關(guān)注，這必將對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的測(cè)試儀器和測(cè)試技術(shù)受到廣泛關(guān)注，這必將對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的測(cè)試儀器和測(cè)試技術(shù)產(chǎn)生革命性變化。表現(xiàn)在兩個(gè)方面：測(cè)試技術(shù)產(chǎn)生革命性變化。表現(xiàn)在兩個(gè)方面：n智

27、能儀器要上網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制與故障診斷等；智能儀器要上網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制與故障診斷等；n構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)，將分散的各種不同測(cè)試設(shè)備掛接在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)，將分散的各種不同測(cè)試設(shè)備掛接在網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源、信息共享，協(xié)調(diào)工作，共同網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源、信息共享，協(xié)調(diào)工作，共同完成大型復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試任務(wù)。完成大型復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試任務(wù)。智能儀器通用硬件結(jié)構(gòu)圖智能儀器通用硬件結(jié)構(gòu)圖1.4智能儀器的軟件組成智能儀器的軟件組成n智能儀器的軟件主要包括智能儀器的軟件主要包括: 監(jiān)控程序監(jiān)控程序和和功能執(zhí)行程序功能執(zhí)行程序n監(jiān)控程序是專門用來(lái)協(xié)調(diào)各個(gè)執(zhí)行模塊和操作者監(jiān)控程序是專門用來(lái)協(xié)調(diào)各個(gè)