单片机在智能仪器仪表中的应用与研究

作者：康之讷

来源：《时代汽车》2019年第16期

摘要：随着我国社会经济的不断发展和进步，如今各行各业的运作模式与过去相比也都有了非常大的变化，其中的智能仪器领域也不例外。单片机属于是一种结构简单、技术先进且功能多元化的“微型计算机”，其当前也被广泛的应用到各行各业中，整体的应用效果也非常理想。本文主要针对单片机在智能仪表中的应用来展开分析，然后结合各方面因素来提出相应的解决对策，希望能够为單片机的应用提供一定帮助。

关键词：单片机;仪表;应用;智能

1 前言

一直以来，我国所使用的单片机都具有系统结构简单、集成度高、体积小、处理功能强等优势，当然在产品自动化、智能化仪器仪表中的应用也变得越来越广泛。可以看到，如今使用单片机来改造原有的测量、控制仪器仪表等工作已经变得越来越常见，这不仅能解决传统仪器在应用时出现的各种问题，而且还能保证仪器仪表的智能化、数字化和综合化，解决仪器仪表中出现的各种误差问题。从另一个方面来看，由单片机构成的智能仪表集测量、控制、功能为一体，这也可以直接实现测量仪器的创新，且智能仪表也会比传统仪器更完善、更先进一些，即通过对比发现，传统仪表都是以动圈式仪表或电子电位差来作为主要的输出单元，且整体的方式也非常单一不容易改变。

2 单片机在智能仪器表中的应用分析

2.1 智能仪器仪表的功能

可以看到，智能化仪表的重点就在于其自身的智能，其自身也具有输出方式的多样化，应用过程非常灵活等特点，甚至仪表外也能直接连接各种各样的设备，记录仪器等，即可以实现多元化的传输方式。从另一个方面来看，智能化仪表不但具备测量功能，而且还能很好的对各种信息进行智能化处理，并实现处理、控制、测量的高效运作[1]。通过与传统的仪表进行对比发现，智能化仪表不仅能实现信号的复杂处理，同时也能实现对故障的自动诊断和检测，从而降低测量数据之间的误差，提高参数检测的准确性。

2.2 常见的智能仪器仪表

第一，智能毫伏表。智能毫伏表与传统毫伏表之间只有很大区别的，在于在毫伏表中添加了单片机，这就能进行更高频路的电压测试，甚至还能实现自动归零、故障诊断，自动报警、

智能仪器原理及应用

《智能仪器原理及应用》测试题一、填空题（每空1分共25分） 1、模拟量输入通道包括、。 2、为了将A/D转换器中的运算放大器和比较器的漂移电压降低，常采用技术。 3、克服键抖动常采用的措施、。 4、总线收发器的作用。 5、最基本的平均滤波程序是，改进型有、、。 6、多斜式积分器有，其优点是，还有一种是，其作用是。 7、在通用计算机上添加几种带共性的基本仪器硬件模块，通过软件来组合成各种功能的仪器或系统的仪器称为或。 8、ADC0809，假定REF+=+5V，VREF-接地，则模拟输入为1V时，转换成的数字量为，若REF+=+2.5V，VREF-接地则模拟输入为1V时，转换成的数字量为 9、数字存储示波器可预置四种触发方式、、、。 10、智能仪器自检方式有三种、、。二、简答（每题5分共35分） 1、简述自由轴法测量原理。 2、系统误差的处理方法。 3、简述三线挂钩过程及作用。 4、智能仪器的设计要点。 5、若示波器屏幕的坐标刻度为8×10div，采用10位A/D，2K 存储器，则该示波器的垂直与水平分辨率各为多少？

6、简述线路反转法原理。 7、简述D/A双极性输出电路原理三、综合 1、（20分）在一自动控制系统中，有温度、压力、流量三个待测量，试设计一测量电路，要求使用8位A/D，4位LED及相关逻辑电路。（1）画出硬件连接图（2）写出器件型号（CPU、A/D）（3）根据连接图，写出三通道的地址。（4）简述测量过程。 2、（20分）下图为某一通用计数器框图 (1) 要测量10Hz的信号，试计算应选用的时标及闸门时间。 (2) 简述测量过程 (3) 其最大计数误差是多少？ (4)为减小误差，应采用什么方法？《智能仪器设计基础》试题一、判断题（每题 2 分，共 20 分） 1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（） 2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（） 3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（）

浅谈智能仪表的前景和特点

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/509720905.html, 浅谈智能仪表的前景和特点作者：闫森来源：《中国科技博览》2015年第24期 [摘要]智能仪器仪表技术是一门集电子技术、单片机技术、自动化仪表、自动控制技术、计算机应用等于一体的跨学科的专业技术。随着微电子和计算机技术的快速发展，智能测量与控制仪表的发展，在不同的总线和网络相关的产业前景和百老汇显示，越来越成为一个重要的问题，最关注的行业和专业人士。因此，知识和理解的智能仪表的特点、发展趋势和应用前景是非常重要和必要的。 [关键词]智能仪表；前景；特点；数控自动化中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0301-01 微电子技术和计算机技术的发展，引发了仪器结构的根本改变以单片机为主体，将计算机与检测技术，形成了新一代“智能仪表在测量过程自动化，测量数据的处理，和功能的多样性与常规测量电路的传统方法相比，有了很大的进步。传统仪器不能轻易或智能电表不仅可以解决需要解决的问题，它还简化了硬件电路，提高了仪器的可靠性更容易实现高精度的目标，高性能和多功能。随着科学技术的发展，智能仪器的程度越高。智能仪表不仅能完成各种物理量显示在发送输出，继电器控制输出，如通信、数据的多功能。近年来，智能测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上出现了各种各样的智能测量控制仪表，如智能化的自动压差补偿节流式流量计，开展智能温度控制仪表程序，对各种复杂的智能调节器的数字PID控制法，以及用于光谱分析和智能气相色谱数据处理。一.智能仪表的特点 1.1 测量数据的存储和处理，是智能测试系统的主要优点。比较数据的分析和处理传统的测试系统，为实时处理和测量结果修正智能测试系统软件，不仅使人们从繁重的手工数据处理操作，大大提高了精度，而且信号数字滤波器的采集，时域和频域分析，以获取更多的信息。此外，由于采用单片机或微控制器的智能仪表，使许多原来的硬件逻辑难以解决或无法使用的软件解决方案，在一个非常灵活的方式解决问题。 1.2 对测量过程的控制和数据处理功能的软件的智能化仪器，这使得它可以一机多用。智能电力需求分析应用于电力系统，例如，不仅可以测量不同功率，功率，电源电压，电流，功率因数，频率，也可以预设电源计划，并结合自动测量，打印，警告和许多其他功能。 1.3 测量过程是在软件的控制下，系统CPU的指挥下，按照软件程序，常数值处理，各种转换，逻辑，驱动执行机构完成一个特定的动作，使系统工作按一定的顺序。例如：键盘扫描和测量范围的选择，开关闭合，数据采集，传输和处理，以及显示和打印或是单片微控制器控

智能仪器仪表基于单片机的电压表的设计

学号：智能仪器原理与应用题目基于单片机的电压表设计班级姓名指导教师年月日

目录第1章设计背景 (1) 第2章系统总体方案设计 (2) 第3章系统硬件电路设计 (3) 3.1 系统控制器的设计 (3) 3.2 电压数据采集模块 (4) 3.3 LCD1602显示电路 (5) 3.4 按键设置模块 (6) 3.5 报警电路模块 (7) 3.6 上位机通信模块 (7) 3.7 温度采集模块 (8) 第4章软件电路设计 (9) 4.1 主程序流程图 (9) 4.2 量程自动切换子程序流程图 (9) 4.3 A/D转换子程序流程图 (10) 4.4 温度测量子程序流程图 (11) 心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)

基于单片机的电压表设计第1章设计背景随着科学技术的发展，人们对宏观和微观世界逐步了解，越来越多的微弱信号需要被检测，例如：弱磁、弱光、微震动、小位移、心电、脑电等。测控技术发展到现在，微弱信号检测技术已经相对成熟，基本上采用以下两种方法来实现：一种是先将信号放大滤波，再用低或中分辨率的ADC进行采样，转化为数字信号后，再做信号处理，另一种是使用高分辨率ADC，对微弱信号直接采样，再进行数字信号处理。两种方法各有千秋，也都有自己的缺点。前一种方法，ADC要求不高，特别是现在大部分微处理器都集成有低或中分辨率的ADC，大大节省了开支，但是增加了繁琐的模拟电路。后一种方法省去了模拟电路，但是对ADC性能要求高，虽然∑-△ADC发展很快，已经可以做到24位分辨率，价格也相对低廉，但是它是用速度和芯片面积换取的高精度，导致采样率做不高，特别是用于多通道采样时，由于建立时间长，采样率还会显著降低，因此，它一般用于低频信号的单通道测量，满足大多数的应用场合。在对采样精度要求不断提升的情况下，科技工作者也在其他方面对智能仪表的发展提出了新的要求，如：良好的人机界面、数据存储和通讯、阈值报警和较低的功耗等，同时还要求仪表具有较高的性价比。本文主要设计的是基于单片机的量程自动选择的电压表的设计。用来精确地采集不同等级的电压表。数字电压表是采用数字化测量技术，把连续的量输入电压转换成不连续离散的数字化形式并加以显示的仪表作为现代电子测量中最基础与核心的一种测量仪器，对其测量精度和功能要求也越来越高，由于电压测量范围广特别是在微电压高电压及待测信号强弱相差极大情况下，既要保证弱信号测量精度又要兼顾强信号的测量范围，传统的手动转换量程的电压表在测量技术上有一定难度同时若量程选择不当不但会造成测量精度下降甚至损坏仪表。

智能仪器原理及设计资料

《智能仪器原理及设计》报告专业：学号：姓名：

目录 1.1 设计要求 (3) 1.2 设计过程 (3) 1.2.1 设计总体方案 (3) 1.2.2 器件的选择 (4) 1.2.3 电路设计 (7) 1.2.4 软件设计 (9) 1.3 总结 (12)

基于单片机的温度传感器设计 1.1 设计要求实现室温测量，并使用液晶屏显示实时温度。 1.2 设计过程 1.2.1 设计总体方案根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C52为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0～100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C52构成的温度装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的工艺兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数。该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C52单片机上，经过单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器液晶屏显示实现。检测范围-55摄氏度到125摄氏度。按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。数字温度计总体电路结构框图如图1所示图1 数字温度计总体电路结构框图

智能仪器课程设计：基于单片机数据采集及显示功能

第1章概述 1.1设计目的及意义本设计的主要目的是实现单片机的数据采集及显示功能，为实现该功能，进行了有关的硬件电路设计与软件编程设计。硬件电路设计中，运用protel99，在已给实验板和实验板原理图的基础上，选择实验板上所用于本设计的器件，并进行了设计硬件原理图的设计以及实验的硬件连接。软件编程设计中，运用keil3编程环境，对设计要实现的功能进行编程，整体程序可分成一个主程序和多个子程序，子程序有基于ADC0832的A/D转换程序、基于AT89C52的标度转换程序和基于74LS164的静态显示程序。通过自己完成设计，让我们对数据采集有了清晰的认识，对单片机数据采集及处理数据的原理也有了更深的了解，达到学习与实践相结合，学以致用的目的。 1.2设计内容本设计运用单片机STC89C52进行数据采集的设计，让电压模拟量（0-5V）通过模拟量/数字量转换芯片（ADC0832），送入单片机，进行数据处理之后，通过移位寄存器（74LS164），静态显示在LED显示数码管上。实验的模拟量数据是通过一个可调电位器输出0-5V的模拟量，显示是0-100摄氏度的静态显示。

第2章总体方案设计 2.1数据采集系统功能数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集系统通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号，并进行分析、处理、传输、显示、存储和显示。它起始于20世纪中期，在过去的几十年里，随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化是目前社会的发展主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、科学实验、飞机飞行、地震数据采集领域已经得到应用。数据采集技术是对传感器信号的测量与处理, 以微型计算机等高技术为基础而形成的一门综合应用技术。数据采集也是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及,数据采集监测已成为日益重要的检测技术,广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节,通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现,作为测控系统不可缺少的部分,数据采集的性能特点直接影响到整个系统。尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理技术作为数据采集技术的发展方向得到了迅速的发展,并且适于通用微机使用的板卡级数据采集产品也已大量出现,组成一个数据采集系统简单到只需要一块数据采集卡,把它插在微机的扩展槽内,并辅以应用软件,就能实现数据采集功能,但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响,因为单片机功能强大、抗干扰能力强、可靠性高、灵活性好、开发容易等优点,使得基于单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用。本系统采用A/D转换器送入模拟信号,而单片机负责处理接受过来的数字量的处理及显示，主机和板卡之间用RS-232进行通信。这样就可以在计算机上编程序,然后下载到单片机内进行处理。系统框图如图2.1所示：

智能仪器原理及应用期末复习要点

第一章绪论 1、内含微型计算机并带有GP-IB等通信接口的电子仪器称为智能仪器。智能仪器实际上一个专用的微型计算机系统，它由硬件和软件组成。 2、硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入\输出通道、人-机接口电路、通信接口电路。 3、主机电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理，它通常由微处理器（MPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）以及输入\输出接口电路等组成。 4、模拟量输入/输出通道常用来输入/输出模拟信号，主要由A/D转换器、D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成。 5、人-机接口电路的作用是沟通操作者和仪器之间的联系，主要由仪器面板中的键盘和显示器组成。 6、通信接口电路常用于实现仪器与计算机的联系，以便使仪器可以接受计算机的程控命令。 7、软件部分主要分为监控程序和接口管理程序程序两部分。 8、监控程序是面向仪器面板键盘和显示器的管理程序：通过键盘输入命令和数据，以对仪器的功能、操作方式与工作参数进行设置；根据仪器设置的功能和工作方式，控制I/O接口电路进行数据采集、存储；按照仪器设置参数，对采集的数据进行相关处理，以数字、字符、图形等形式显示测量结果、数据处理的结果及仪器的状态信息。 9、接口管理程序是面向通信接口的管理程序：接受并分析来自通信接口总线的远控命令；进行有关的数据采集与数据处理；通过通信接口送出仪器的测量结果、数据处理的结果及仪器的现行工作状态信息。 10、智能仪器的特点：a、智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关来实施对仪器的控制，从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连； b、微处理器的运用极大地提高了仪器的性能； c、智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便地实现量程自动转换、自动调零、自动校准、自诊断等功能，有力改善了仪器的自动化测量水平； d、智能仪器具有友好的人-机对话的能力； e、智能仪器一般配有GB-IB或RS-232等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。 11、VIX总线系统一般由计算机、VIX仪器模块和VXI总线机箱构成。 12、虚拟仪器是通用计算机上添加几种带共性的基本仪器硬件模块，通过软件组合成各种功能的仪器或系统仪器设计思想。 13、微处理器的选择：数据处理能力；内部资源I/o口数量；使用环境的特殊要求；价格、订货、周边元件的选择；开发成本、维护成本。第二章智能仪器的模拟量输入/输出通道 1、把A\D转换器及其接口称为模拟量输入通道，把D\A转换器及相应的接口称为模拟量输出通道。 2、A\D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但一般情况下，模拟量指电压而言。 3、A\D转换器的评价指标 a、分辨率与量化误差分辨率是衡量A\D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标。其分辨率取决于A\D转换器的位数。量化误差是由于A\D转换器有限字长数字量对输入模拟量进行离散取样而引起的误差，提高分辨率可以减小量化误差。 b、转换精度转换精度反映了一个实际A\D转换器与一个理想A\D转换器在量化值上的差值，用

智能仪器原理与设计

《智能仪器原理与设计》课程教学大纲课程编码：课程类型：专业课总学时：54 学分：3 第一部分相关说明一、课程的性质和任务课程的性质：《智能仪器原理与设计》是电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。通过本课程的学习，使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法，包括硬件和软件两个方面。课程的任务：使学生掌握智能仪器的基本工作原理，具备智能仪器的初步应用能力，为将来从事智能仪器的工作打下坚实的基础。智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。二、课程的基本要求本课程主要研究智能仪器的基本原理与基本分析方法，以单元电路的分析和设计为主。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： 1、对智能仪器各组成单元的基本工作原理、性能指标以及它们在整机中的作用形成明确的认识。 2、掌握这些单元电路的分析、计算和设计方法，以及实验操作技能。三、教学方法与重点、难点教学方法：针对本课程学时少，内容多，技术发展快，实践性强等的特点，应采取探讨式和启发式教学；教学过程以课堂为主。重点：人机接口电路、通信接口电路和软件编程。难点：智能仪器的应用。

四、本课程与相关课程的联系学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》，《单片机原理与应用》等课程，为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础，是该专业学生的毕业前的综合性设计课程。五、学时分配总学时：54学时，其中理论教学时数为36学时， 1、考核方式：笔试（闭卷） 2、成绩评定：平时成绩（测验及作业等）占×30%，期末考试成绩占×70%。

智能仪器仪表论文

课程设计任务书

目录第一章绪论 1.1体温计的发展与现状 (1) 1.2红外测温技术 (1) 1.3整体方案概述 (3) 第二章系统硬件设计 2.1 电源设计 (8) 2.2 信号调理电路 (11) 2.3 AD转换电路 (12) 2.4 图形点阵式LCD显示电路 (14) 2.5 语音播报电路 (17) 2.6 在线编程(ISP)电路 (18) 2.7 按键功能设计 (19) 第三章系统软件设计 3.1 软件工作流程 (20) 3.2驱动程序设计 (21) 总结 (24) 参考文献 (25)

第一章绪论 1.1 体温计的发展与现状体温计是一种测量人体温度、辅助疾病诊断的常用医疗器具，它是人类日常生活的必需品。随着现代科技的发展,新材料、新工艺的运用,各式各样的体温计陆续出现,探测方式在不断改进。人们熟悉的传统的体温计是水银(汞)体温计,它是根据汞受热膨胀的原理制成的。由于受到体温的影响，水银体积的膨胀使管内水银柱的长度发生明显的变化。近几年来，智能体温计越来越多地应用在各个行业：冶金、玻璃制造以及体温测量等领域。许多医院也采用了智能体温计，虽然其性能暂不能与传统的体温计相比，但因其拥有快速、无需接触被测者等的优点而被广泛采用。体温测试是在实际生活中经常会遇到的问题，传统的体温计也就是我们的水银体温计有其很多的不足之处，如：测温时间长，读取结果不方便，体温计易被损坏并且其材料汞有毒等。针对以上问题，本文提出一种新型的测量体温仪器,它优于传统的体温计的一个很大的特点就是测温时间相对较短,并且此智能红外体温计有自动播报体温、统计人数、显示日期及环境温度等功能。解决了传统体温计读数不便、用途单一的问题，无汞害，灵敏度高，清晰播报，方便携带，寿命较长，台式设计使体温计放置时不会晃动，避免温计被损坏，尤其适用于小孩与老年人，其方便性大大超越水银式体温计。 1.2红外测温技术测量体温的方法有很多，水银、热电偶、热敏电阻、晶体管的PN结、液晶、石英晶体均可作为测温元件来制造体温计。这些测温技术均属接触式测温，容易产生交叉感染，并且当测温元件接触被测部位时，将影响其温度场的分布，对精度造成影响，而且响应时间也较长。若采用非接触式测温的方法，则可以较好地解决这些缺点。 1.2.1红外测温背景随着工农业、国防事业、医学的发展 ,对温度测量越来越迫切。在某些场合 ,温度测量逐步上升为主要矛盾 ,引起了各方面的普遍重视。例如：在

基于单片机的智能汽车仪表的设计

版本：doc 毕业设计基于单片机的智能汽车仪表的设计

摘要汽车仪表是汽车的重要部件之一，能集中、直观、迅速地反映汽车在行驶过程中的各种动态指标，如行驶速度、里程、电系状况、制动、压力、发动机转速、冷却液温度、油量、指示灯状态，它是驾驶员能够直接了解汽车状况的一个窗口，为驾驶员正确使用汽车及安全驾驶提供了保证。随着电子技术的发展，越来越多的新技术在汽车制造业得到了广泛的应用。如微处理器在汽车上的应用，能使得各种数据的处理进一步加快，从而提高了实时性。相对于传统的动磁式和动圈式机芯汽车仪表的体积大、可靠性差、准度低的缺点，用步进电机来驱动指针的汽车仪表具有体积小、重量轻、可靠性高、抗千扰能力强、指示准确、兼容性和通用性强、生产和检测工艺简单等优点，该类仪表已成为当今世界汽车仪表的发展趋势。在对新型汽车传感器、步进电机的工作原理还有单片机控制技术的了解和分析的基础上，结合传统的汽车仪表工作原理，设计一个由单片机控制步进电机驱动指针的汽车智能数字仪表。该智能数字仪表采用统一的步进电机结构，所有传感器采集的车速、转速、燃油的模拟或数字信号量全部转换成驱动步进电机的数字信号，由单片机处理完后，将驱动量信号输送到各自的步进电机指示仪表。实验结果表明，基于单片机的步进电机式汽车智能数字仪表有着很好的效果，能准确的显示车速、转速、燃油、机油压力等信息，还增强了仪表的适应性，其可靠性得到了提高。关键词:汽车仪表，步进电机，单片机。

目录第1章绪论 (5) 1.1课题提出的背景 (5) 1.2国内外研究现状 (6) 1.3论文研究的主要内容 (7) 第2章汽车智能数字仪表电子技术基础 (8) 2.1电子技术在汽车仪表技术中的应用 (8) 2.2汽车智能数字仪表的基本结构 (9) 2.2.1电子式转速表 (9) 2.2.2 车速表 (9) 2.2.3里程表 (9) 2.2.4燃油表、机油压力表 (10) 2.3基于步进电机的汽车智能数字仪表技术基础 (10) 第3章汽车智能数字仪表的硬件设计 (13) 3.1汽车智能数字仪表的设计目标 (13) 3.2汽车智能数字仪表的设计技术路线 (13) 3.3汽车智能数字仪表中关键器件的选择 (13) 3.3.1微处理器的选择 (13) 3.3.2步进电机的选择 (14) 3.3.3 电源电路设计 (15) 3.3.4时钟电路 (16) 3.3.5复位电路 (17) 3.4汽车智能数字仪表中主要电路的设计 (17) 3.4. 1车速里程表 (17) 3.4.2发动机转速表 (22) 3.4.3燃油表 (24) 3.4.4机油压力表 (27) 3.5汽车智能数字仪表的设计 (29) 3.5.1设计的基本思想 (29) 3.5.2智能数字仪表的设计框图 (29) 3.5.3主要功能 (29) 第四章汽车组合仪表的软件设计 (31) 4.1软件设计思想 (31) 4.1.1语言选择 (31) 4. 1.2程序的模块化设计 (32) 4.2主程序的设计 (34) 4.2. 1初始化模块 (34) 4.2.2主程序模块 (34) 4.2.3中断处理模块 (35) 4.3主要子程序的设计 (35) 4.3. 1指针驱动子程序设计 (35)

智能仪器仪表的发展与前景

智能仪表及其技术发展历程与优势特点智能仪表建立在微电子技术发展的基础上，超大规模集成电路的嵌入，将CPU、存储器、A/D转换、输入/输出等功能集成在一块芯片上，甚至将PID控制组件也置入其中。加之现场总线的应用，智能仪表与控制系统之间的数字通讯将替代以往的模拟传递，大大提高了精度和可靠性，避免了模拟信号在传输过程中的衰减，长期难以解决的干扰问题得到解决。由于数字通讯，节省了大量电缆、安装材料和安装费用。智能仪表及其技术的发展历程历经以模拟技术为特征的电动单元组合仪表、以数模混合技术为特征的DDZ-S 系列仪表的开发后，1983年，美国霍尼韦尔公司向制造工业率先推出了新一代智能型压力变送器，这标志着模拟仪表向数字化智能仪表的转变。当时的这种智能变送器已具有高精度、远距离校验和灵活组态的特点，并告知用户：尽管初期购置费用较高，但会被较低的运行和维护费用所补偿。紧随其后的十年里，国外其他公司的智能压力变送器也陆续在一些生产线上被采用，它们包括：Rosemount、Foxboro、YOKOGAWA、Siemens、E&H、Bailey、Fuji和ABB等。但由于缺少高速的智能通讯标准、用户对于高精度监控要求并不突出、培训等服务机制相对薄弱，当时的智能应用并不乐观，只占到了约20%的市场。随着微电子、计算机、网络和通讯技术的飞速发展以及综合自动化程度的不断提高，目前广泛应用于工业自动化领域的智能仪表，其技术也同样在过去的二十多年

里得到了迅猛的发展。目前国外智能仪表占据了国际应用市场的绝大比重，如何结合目前智能仪表的工业应用经验并快速跟踪国际智能前沿技术应用于我国智能仪表的开发研究成为振兴民族智能仪器仪表的一大突出问题。智能仪表在工业自动化领域的广泛应用得益于其突出的技术优势和特点，诸如其高稳定性、高可靠性、高精度、易维护性。以智能变送器为例，智能仪表具备如下优点：（1）精度高智能变送器具有较高的精度。利用内装的微处理器，能够实时测量出静压、温度变化对检测元件的影响，通过数据处理，对非线性进行校正，对滞后及复现性进行补偿，使得输出信号更精确。一般情况，精度为最大量程的±0.1%，数字信号可达±0.075%。（2）功能强智能变送器具有多种复杂的运算功能，依赖内部微处理器和存储器，可以执行开方、温度压力补偿及各种复杂的运算。（3）测量范围宽普通变送器的量程比最大为10:1，而智能变送器可达40:1或100:1，迁移量可达1900%和-200%，减少变送器的规格，增强通用性和互换性，给用户带来诸多方便。（4）通信功能强智能变送器均可实现手操器进行操作，既可在现场将手操器插到变送器的相应插孔，也可以在控制室将手操器连接到变送器的信号线上，进行零点及量程的调校及

基于51单片机的智能型金属探测器设计

基于51单片机的智能型金属探测器设计任务书 1．设计的主要任务及目标金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测。进行总体方案设计；了解各功能模块的实现原理并画出硬件原理图；完成软件流程图并给出软件编程程序。 2．设计的基本要求和内容 (1) 查阅相关文献资料，完成开题报告；(2) 系统总体设计；(3) 进行系统硬件设计；(4) 系统软件设计；(5) 毕业设计说明书 3．主要参考文献 [1]孙涵芳,徐爱卿,MCS-51/96系列单片机原理及应用[M]北京航天航空大学出版社,1999,1~72 [2]房小翠,王金凤,单片机实用系统设计技术,[M]国防工业出版社2002,142~159 [3]涂有瑞.霍尔传感元器件及其应用[J].电子元器件应用,2002,4(3):53~57. [4] AD526Data Sheet[S].Analog Device Inc.,1999. 4．进度安排

基于51单片机的智能型金属探测器设计摘要：本文介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器重点研究了它的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。系统软件采用汇编语言编写。在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。关键词：AT89S52单片机, 金属探测器, 线性霍尔元件 ,电磁感应 AN INTELLIGENT METAL DETECTOR BASED ON AT89C51 Abstract: This paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single Chip Micyoco and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change. The SCM measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage. Then determine whether detect metal or not. In case of detection of a metallic mass, the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm. The systems software adopts the assembler language to be written. Inside the software, the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming. So the stability of system and the measuring veracity are improved. Key word：AT89S52SCM (Single Chip Micyoco) metal detector，electromagnetic，the effect of inductance

《智能仪器》复习题及答案

《智能仪器》复习参考题及答案一、填空题 1.在电子设备的抗干扰设计中，接地技术是一个重要环节，高频电路应选择（多）点接地，低频电路应选择（单）点接地。 2.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构，有独立式键盘和（矩阵）式键盘，若系统需要4个按键，应采用（独立式）键盘结构。大于8个时采用矩阵式键盘 3.智能仪器的显示器件常用（ LED ）数码管或液晶显示器，其中（ LED 数码管）更适合用于电池供电的便携式智能仪器。 4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（放大器）、滤波器、（采样保持器）和A/D转换器等几个主要部分所组成。 5.对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即( 干扰源 )、（传输或耦合的通道）和对干扰敏感的接收电路。 6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（传导）耦合、公共阻抗耦合、静电耦合和（电磁）耦合。 7.RS-232C标准串行接口总线的电气特性规定，驱动器的输出电平逻辑“0”为（ +5 ～ +15 ）V, 逻辑“1”为（ -5 ～ -15 ）V。 8.智能仪器的随机误差越小，表明测量的（精确）度越高；系统误差越小，表明测量的（准确）度越高。 9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、（周期性）自检和键控自检三种方式。 10.双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（较慢），抗干扰能力（强）。 11.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种：即利用（误差模型）、（校正数据表）或通过曲线拟合来修正系统误差。 12.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、（隔离变压器）、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。 13.为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算数平均）滤波法，当系统要求测量速度较高时，可采用（递推平均）滤波法。 14.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成的（个人）仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。 15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（显示器和键盘）、（模拟量I/O通道）、总线和接插件等的检查。 16.异步串行通信是以字符为单位进行传送的，每个字符都附加了（同步）信息，降低了对时钟精度的要求，但传输效率（较低）。

智能仪器及其特点

智能仪器及其特点摘要：智能仪器就是具有人工智能化的测量仪器，受到了各领域的高度重视并得到了迅猛的发展。文中首先介绍了智能仪器的基木组成，进而对智能仪器的特点进行了分析研究。 1、智能仪器概述随着微电子技术的不断发展，以及超大规模集成电路芯片(即单片机)的出现，智能仪器得到了迅速发展。智能仪器以微处理器或单片机为核心，具有信息采集、显示、处理、传输以及优化检测与控制等多种功能：有些甚至还具有专家推断、逻辑分析与决策的能力。智能仪器的出现，极大地扩充了常规仪器的应用范围。由于智能仪器一开始就显示它强大的生命力，目前已成为仪器仪表发展的一个主导方向。并对自动控制、电子技术、国防工程、航天技术与科学试验等产生了极其深远的影响。 2、智能仪器的组成智能仪器主要由硬件和软件两部分组成。 (1)硬件硬件主要包括主机电路、模拟量输入输出通道、人机接口和标准通信接口电路等，如图1所示。主机电路通常由微处理器、程序存储器以及输入输出I/O接口电路等组成，有时，主机电路本身就是个单片机。主机电路主要用于存储程序与数据，进行系列的运算和处理，并参与各种功能控制。模拟量输入输出通道主要由A/D转换器，D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成。主要用于输入和输出模拟信号，实现模数与数模转换。人机接口主要由仪器而板上的键盘和显示器等组成,用来建立操作者与仪器之间的联系。标准通信接口使仪器可以接受计算机的程控命令，用来实现仪器与计算机的联系。一般情况下，智能仪器都配有GPIB等标准通信接口。此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机—PC机，由PC机进行全局管理。 (2)软件软件即程序，主要包括监控程序、接口管理程序和数据处理程序三大部分。监控程序而向仪器而板和显示器，负责完成如下工作:通过键盘操作，输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数：通过控制I/O接口电路进行数据采集，对仪器进行预定的设置：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、图形等形式显示各种状态信息以及测量数据的处理结果。接口管理程序主要而向通信接口，负责接收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，并根据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及向应计算机远程控制命令。数据处理程序主要完成数据的滤波、运算和分析等任务。监控程序而向仪器而板和显示器，负责完成如下工作:通过键盘操作，输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数：通过控制I/O接口电路进行数据采集，对仪器进行预定的设置：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、图形等形式显示各种状态信息以及测量数据的处理结果。智能仪器硬件结构接口管理程序主要而向通信接口，负责接收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，并根据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及向应计算机远程控制命令。数据处理程序主要完成数据的滤波、运算和分析等任务。 3、智能仪器的特点含有微计算机的智能仪器意味着计算机技术与测量仪器的结合，它所具有的软件功能已使仪器呈现出某种智能的作用。相对于过去传统的、纯硬件的仪器来说是一种新的突破，其发展潜力十分巨大，这已为多年来智能仪器发展的历史所证实。概况起来，智能仪器具有以下特点： (1)测量过程软件化。整个测量过程在软件控制下进行，实现了自动化。系统在CPU的指挥下，按照软件程序小断取值、寻址，进行各种转换、逻辑判断、驱动某一执行元件完成某

基于单片机的智能温度传感器的毕业设计

基于单片机的智能温度传感器的毕业设计 1.1设计目的我国是一个农业大国，粮食是一个国家生存的根本，为了防备战争、灾害及各种突发事件的发生，粮食的安全储藏具有重要的意义。目前，我国各地区的各种大型粮库都还存在着程度不同的粮食储存变质问题，而影响粮食储藏的主要参数又是温度。根据国家粮食保护法规定，必须定期抽样检查粮库各点的粮食温度，以便及时采取相应的措施，防止粮食的变质。过去粮食温度的检测是靠人工手测进行，不但测试速度慢、测试精度低，而且人员劳动强度非常大。随着计算机和信息技术的发展，计算机测量系统越来越多的场合得到了广泛应用。传统的人工查看粮温的方法，已逐步被电子检温设备所取代，小的储粮设备一般采用小型测温仪检测粮温，大中型储粮设备已逐步配备微机测温系统。前一种方式多数采用由拨动手动开关逐点查看粮温的方法，有些也采用自动巡检方式并配备小型打印机记录粮温数据。后一种方式则可在微机机房监测粮温情况，并能利用微机对粮温数据进行分析对比。保证粮库中储藏粮食的安全，一个十分重要的条件就是要求粮食储藏温度保持在18℃~20℃之间。对于出现不正常升温或降温，要求能够迅速的测量并且报警使工作人员可以马上采取措施降温或升温。本设计采用的DS18B20是美国DALLAS公司生产的智能温度传感器。可以通过程序设定9~12位的分辨率，测量温度围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃围精度为士0.5℃，DS18B20支持“一线总线”接口，用一根线对信号进行双向传输，具有接口简单容易

扩展等优点，适用于单主机、多从机构成的系统。DS18B20测量的现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，提高了系统的抗干扰性，适合各种恶劣环境的现场温度测量。DS18B20支持3V~ 5.5V的电压围。分辨率、报警温度可设定存储在DS18B20的E2PROM中，掉电后依然保存。 1.2 设计容（1）一线总线制单片机中的应用。（2）点阵式液晶显示器的使用。（3）高级语言对单片机编程技术。 1.3 设计要求（1）检测8个温度点数。（2）精度要求正负0.5摄氏度（3）体积在200*100毫米。（4）数据传输约一公里左右。（5）采用LCD显示。 1.4 关于一线总线DS18B20的简介 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的

智能仪表的发展趋势

智能仪表的发展趋势智能仪表的出现，极大地扩充了传统仪表的应用范围。智能仪表凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。在新的技术革命的推动下，尤其是微电子技术和微型计算机技术的快速发展，使电子仪器的整体水平发生很大变化，出现了独立式智能仪器，GPIB自动测试系统，插卡式智能仪器（个人仪器），VXI总线仪器系统和虚拟仪器。智能仪表朝着智能化、自动化、小型化、模块化和开放式系统的方向发展。独立式智能仪表（简称智能仪表）即自身带有微处理器和GPIB接口的能独立进行测试工作的电子仪表，独立式智能仪表在结构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪器的技术性能可以做得很高。个人仪器系统则是由不同功能的个人仪器和PC机有机结合而构成的自动测试系统。由于个人仪表和个人仪表系统充分利用PC机的软硬件资源，因而相对传统智能仪器和由智能仪器构成的GPIB总线仪器系统来说，极大地降低了成本，大幅度地缩短了研制周期，有广阔的发展前景。 VAX总线是一个开放式结构，它对所有仪表生产厂家和用户是公开的，即不同生产厂家生产的卡式仪器可以在同一机箱中工作，从而使VAX总线很快成为测试系统的主导结构。测量仪器的主要功能都是由数据采集、数据分析和数据显示等三大部分组成的。在虚拟现实系统中，数据分析和显示完全用PC机的软件来完成。因此，只要额外提供一定的数据采集硬件，就可以与PC机组成测量仪器。这种基于PC机的测量仪器称为虚拟仪器。在虚拟仪器中，使用同一个硬件系统，只要应用不同的软件编程，就可得到功能完全不同的测量仪器。可见，软件系统是虚拟仪器的核心，“软件就是仪器”。传统的智能仪器主要在仪器技术中用了某种计算机技术，而虚拟仪器则强调在通用的计算机技术中吸收仪器技术。作为虚拟仪器核心的软件系统具有通用性、通俗性、可视性、可扩展性和升级性，能为用户带来极大的利益，因此，具有传统的智能仪器所无法比拟的应用前景和市场。智能化是计算机应用的一个崭新领域，利用计算机模拟人的智能，用于机器人、医疗诊断、专家系统、推理证明等各方面。自动化是指计算机作为系统的控制者，通过执行测试软件，实现对测量全过程的控制及处理，各程控仪器设备完成采集，测量，处理等任务。小型化智能仪器指微电子技术、微机械技术、信息技术等综合应用于仪器的生产中，从而使仪器成为体积小、功能齐全的智能仪器。它能够完成信号的采集、线性化处理、数字信号处理，控制信号的输出、放大、与其他仪器的接口、与人的交互等功能。微型智能仪器随着微电子机械技术的不断发展，其技术不断成熟，价格不断降低，因此其应用领域也将不断扩大。智能仪表是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合。随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展，智能仪表将会得到更加广泛的应用。

基于单片机的智能控制仪表简单设计

智能控制仪表课程设计 ----基于51单片机地智能控制仪表简单设计学校：红河学院专业：电气工程及其自动化姓名：和红昌学号：201005050354 班级：10级电气叁班指导老师：牛林

第1章引言仪器仪表是人类认识世界地工具,人们借助于各种仪器仪表对各种物理量进行度量,反映其大小与变化规律. 随着人类认识能力地提高与科学技术不断进步,仪器仪表技术得到了飞速发展.50 年代以前,仪器仪表多为指针式,其理论基础是机电学. 从50 年代起,电子技术特别是数字技术地发展,给仪表行业带来了生机,各种数字式仪表相继问世,许多传统地指针式仪表相继被淘汰,数字仪表使仪表外观耳目一新,数据表达能力与总体性能都大幅提高. 70 年代中期,随着微处理器地出现以及单片机地兴起与应用,设计者将计算机特有地许多优点引入仪表设计,随之产生了一代崭新地智能仪表,使仪表逐渐由数字型向智能化发展,其功能也由单一显示功能转变为具有信息处理、传输、存贮、显示、控制等功能,使仪表性能产生了质地飞跃.,品种繁多. 目前,我国仪器仪表有13 大类,1 300 多个产品. 其中自动化仪表及控制系统是和国民经济各产业部门关系最为密切地一类产品,其传感变送单元与主控装置及I/O接口均正朝智能化方向发展.在本设计中采用以单片机作为仪表核心控制器件,可以利用A/D转换芯片对标准信号进行采集、转换,将输入地模拟量转换成单片机能够检测地数字量进行分析和监测控制,同时可以利用键盘显示电路将相关数据进行显示.与此同时通过所查阅地资料我还了解到随着测量技术地发展和微处理器地广泛应用,单片机系统地电路越来越复杂,而系统地可靠性问题也越来越突出,一般地单片机系统在工业现场等恶劣地环境下容易死机,因此系统在这些场合要保证能够稳定地工作就必须外加监视电路,在设计中采用了美国集把关定时器、电压监控和串行EEPROM三项功能于一体地专用集成芯片 X5045.该芯片地应用将有利于简化单片机系统地结构,增强功能、降低系统地成本,尤其是大大地增加了系统地可靠性.X5045中地看门狗对系统提供了保护功能.当系统发生故障而超过设置时间时,电路中地看门狗将通过RESET信号向CPU作出反应.X5045提供了三个时间值供用户选择使用.它所具有地电压临控功能还可以保护系统免受低电压地影响,当电源电压降到允许范围以下时,系统将复位,直到电源电压返回到稳定值为止.本次毕业设计旨在掌握智能控制仪表地设计方法,同时掌握在开发系统下实现部分软件地仿真方法. 第2章控制系统地硬件设计硬件组成智能仪表地硬件方框图如图2.1 图2.1 智能控制仪表地原理框图