测控系统原理与设计
测控系统原理与设计6_测量数据处理
图4-3-2锅炉报警电路原理
二、锅炉报警系统程序设计
• 1、报警参数和标志存放地址的分配： • ①设一个报警标志单元如20H单元，无报警时 •
• • •
20H清0，有报警时20H置“1”； ②水位、温度、压力三个参数采样值分别存放在 SAMP为首地址的内存单元中； ③5个报警点分别存放在30H~34H内部RAM中。 水位上、下限用MAX1、MIN1表示；温度上、下 限用MAX2、MIN2表示，蒸汽压力用MIN3表示， 依次存于30H~34H单元。 2、报警程序框图――如图4-3-3所示。 子程序清单详见教材。
调整电位器RP1，使其与电阻R1的并联电阻值
正好达10kΩ,就可使
U x 1A 10k (273 t ) (2730 10t )mV
Ux 由上式可见，t=0℃时，
U a 2730 mV
。
ICL7106输入低端电压为
R3 RP 2 U b 1.235 V (1 ) R2
2、电桥调零电路
Rp1为调零电位器，调整它可使温度为0℃时，电桥输出电压为零。
3、放大器输入偏移调零电路
放大器输入电压
U x U a xSx
（4－1－9）
式中，Ua为前级测量电路的零位输出。Ux 为使输出电压U0在x=0时为零。 在图(a)中，须调整Ub，使Ub=Ua
在图(b)中，须调整Ub和R2，使Ua/R1=Ub/R2 在图(c)中，须调整Ub使Ub=Ua。
3．安全性
• 由于每次测量并不都从最高量程开始，而是在
选定量程上进行，因此不可避免的会发生测量
超过选定量程的最大测量范围，甚至达到仪器
的最大允许值。这种过载现象须经过一次测量 后才能发觉。因此，量程输入电路必须具有过 载保护能力。过载发生时，至少在一次测量过 程中仍应能正常工作，并且不会损坏。
电压超限报警器
安徽工业大学工商学院课程设计说明书课程设计名称：测控系统原理与设计课程设计题目：电压超限报警系统设计学院名称：工商学院专业：测控技术与仪器班级：1041班姓名（学号）葛敬兵柏华乐邵志远赵振安都勇评分：教师：2013年 12月16日测控系统原理与设计课程设计任务书20 13 －20 14 学年第 1 学期题目电压超限报警系统设计内容及要求当检测电压超过设定上下限值并且达到十次以上时，发出蜂鸣器报警声，相应的指示灯亮。
当电压处于上下限之间时，蜂鸣器停止报警，报警灯灭。
进度安排1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备2. 领元器件、焊接、制作3．调试、答疑4. 验收5. 写报告学生姓名：葛敬兵、柏华乐、邵志远、赵振安、都勇指导时间:第13～15周指导地点：教二4楼任务下达2013 年 12 月1 日任务完成2013年12月 16 日考核方式 1.评阅□ 2.答辩□ 3.实际操作□ 4.其它□指导教师摘要本次课程设计的目的：设计电压（0V—5V）超限报警系统电路，由一个蜂鸣器通过是否正常鸣叫告诉使用者电压是否超限，并通过LED显示观察。
首先通过电位器调节0到5V之间的电压，其次通过选择开关来选择两个模拟电压通道，输入到ADC0809获得数字量，在单片机上显示，判断当电压超过设定上下限值时产生报警功能。
关键字：电压超限报警目录第一章绪论 (1)第二章设计内容及要求 (2)2.1设计内容 (2)2.2设计要求 (2)2.3实验设计目的 (2)第三章实验电路与工作原理 (3)3.1流程图 (3)3.2设计原理及其工作电路 (5)3.3硬件电路详解 (6)第四章实验小结与心得体会 (7)参考文献 (8)附录一芯片介绍 (10)附录二焊电路板技术 (12)附录三源代码 (14)绪论电压是日常生活，工业，医学，环境保护，化工，石油等领域最常用到的物理量。
而且随着现代工业的发展，人们需要对工业生产中有关电压系统进行控制。
测控系统原理及设计
测控系统原理及设计测控系统原理及设计是一种将测量和控制过程结合起来的技术系统，它通过采集和处理数据，实时监测和控制被测对象的状态和参数，并根据设定的规则和算法，进行反馈控制，以实现预期的控制目标。
测控系统的原理主要包括传感器、信号采集、信号处理、控制器和执行机构等组成部分。
传感器是测控系统的感知器件，它能将被测对象的状态和参数转化为电信号，如温度、压力、流量等。
信号采集模块将传感器输出的模拟信号进行采样和量化转换，转化为数字信号，以便进行数字信号处理。
信号处理模块对采集到的数字信号进行滤波、增益和滤波等处理，提取出有效信息，并进行参数计算和特征提取。
控制器是测控系统的决策和执行器，根据信号处理模块提供的参数和目标值，生成控制规则和控制算法，并输出控制信号。
执行机构是测控系统的执行器，将控制信号转化为物理作用力，实现对被测对象的控制。
测控系统的设计需要考虑多个因素，包括被测对象的特性，控制目标的要求，系统的可靠性和稳定性等。
首先需要选择合适的传感器，根据被测对象的特性和参数要求，选择适当的传感器类型和规格。
其次，需要设计合理的信号采集和处理电路，确保信号的准确性和稳定性。
在控制器设计中，要根据控制目标的要求，选择合适的控制算法和调节策略，使系统能够快速响应和稳定控制。
此外，系统的可靠性和稳定性是设计中需要重点考虑的因素，需要做好故障检测和容错处理，确保系统在异常情况下能够保持正常工作。
总之，测控系统原理及设计是一门涉及多学科的综合性学科，需要了解传感器原理、信号处理技术和控制理论等方面的知识。
通过合理选取传感器、设计有效的信号采集和处理电路，以及选择合适的控制算法和策略，可以实现对被测对象的准确测量和精确控制，满足各种应用场景的需求。
测控系统原理及设计现代测控技术简介
6.5.1 嵌入式系统的定义 嵌入式系统 ( Embedded Systems ) 是指以 应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁 剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求的专用计算机系统。是将应用程序和 操作系统与计算机硬件集成在一起的嵌入在宿主设 备中的控制系统。
嵌入式计算机
5.4.4 基于计算机的网络控制 80年代后期，计算机控制开始采用开放式通 讯系统，可以和以太网接口，图示功能增强，组 态更加直观、灵活，基于计算机的网络控制系统 性能日益完善、应用逐渐普及。 1. 计算机集散控制系统DCS DCS(Distributed Control System)是以多个微 处理机为基础，利用现代网络技术、现代控制技 术、图形显示技术和冗余技术等实现对分散工艺 对象的控制、监视管理的控制系统。
6.1.1 现代测控技术的定义 现代测控技术隶属于现代信息技术，是以电 子、测量及控制等学科为基础，融合了电子技术、 计算机技术、网络技术、信息处理技术、测试测 量技术、自动控制技术、仪器仪表技术等多门技 术，利用现代最新科学研究方法和成果，对测控 系统进行设计和实现的综合性技术。 现代测控系统中的每一个环节都有新技术的 影子，如：新型传感器；专用集成芯片；以计算 机为核心；构建网络等。
6.3.2 虚拟仪器
虚拟仪器是测试技术和计算机技术结合的产物。
80年代后期
虚拟仪器（Virtual Instrument）
以通用计算机为基础，加上特定的硬件接口设 备和为实现特定功能而编制的软件而形成的一 种新型仪器。
1. 虚拟仪器的基本概念
所谓虚拟仪器（VI，Virtual Instrument），就 是在以计算机为核心的测控硬件和专用软件的平台 上，由用户设计定义测控功能、虚拟面板，由测控 软件实现的一种计算机仪器系统。
测控系统原理与设计3主机及接口
图3-3-4 软件译码静态显示器接口实例
START:
SETB P1.7
MOV R1,#06H MOV R0,#00H MOV DPTR,#TAB
; 开放显示器传送控制
;字型码首地址偏移量
LOOP:
MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A TI,WAIT TI R0 ;指向下一个字型码 ;关闭显示器传送控制 ;取出字型码 ;发送 ;等待一帧发送完毕
字8的字形代码为813FH，字符M
的字形代码为0A36H。
o n m l k j i h dp × f e d c b a
发光二极管在适当的驱动电流作用下，才能得 到需要的亮度。LED是恒压元件，正向电压一般为 1.2~2.4V。调整驱动电路即选取限流电阻R，应使 LED的工作电流在10~20mA。也可用试验方法， 改变限流电阻，得到适合亮度。发光二极管的驱动 方式有两种。静态驱动方法：对要显示段始终通以 额定电流。动态驱动方法：对要显示段通以矩形脉 冲电流。为保证足够的显示亮度，应施加脉冲电流 幅度为额定电流的数倍。为实现这种显示方式，各 位LED数码管的段选端应并接在一起，由同一个8 位I/O口或锁存器/驱动器控制，而各位数码管的位 选端分别由相应的I/O口线或锁存器控制。
MC14433与8031的接口
A/D接口程序设计
1. 等待延时方式
取数据区首址和 第一个通道地址
启动转换 延时等待 读取数据并存储 数据区指针加1 取下一通道地址
否
全部通道转换结束？ 是
2. 中断方式
主程序 设数据区首址和 第一个通道地址
中断服务程序 读取数据并存储 存储数据 取下一通道地址
消耗功率就越大，且对比度也变差，所以宜采用低频工作。低
测控系统原理与设计21_输入
图中五个部件的噪声可以视做采集电路内部五个不相关的噪声源， 它们本身的等效输入噪声分别为： 、 VIN 3 0 V 9 V VIN 1 0.085V 、VIN 1 0.085VVIN 2 、 (可忽略不计)
VIN 4 7 V VIN 5 177 V
五个部件的放大倍数分别为：
●数字可编程控制增益：PGA202的增益倍数为 1，10，100，1000；PGA203的增益倍数为1，2，4， 8
返 回 上 页 下 页
●增益误差：G<1000 0.05％～0.15％， G=1000 0.08％～0.1％； ●非线性失真：G=1000 0.02％～0.06％。 ●快速建立时间：2μs。 ●快速压摆率：20V/μs ●共模抑制比：80～94dB。 ●频率响应：G<1000 1MHz；G=1000 250kHz。 ●电源供电范围：±6～±18V。
在测控系统中，一台微机往往要同时测量 几个被测量，因而测控系统的输入通道常常是 多路的。按照各路输入通道是共用一个采集通 道还是每个通道各用一个，输入通道可分为集 中采集式和分散采集式。
一、输入通道的分类
集中采集式之分时采集结构：
传感器 传感器 调理电路 调理电路 模 拟 多 路 切 换 开 关 采集电路
的传感器。
对传感器的主要技术要求
• 具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围 与被测量实际变化范围相一致。 • 符合整机对传感器精度（通常为系统精度的十倍）和速度 的要求； • 满足被测介质和使用环境的要求（如耐高温、耐高压、防 腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电 或耗电少等）； • 满足可靠性和可维护性的要求。
传感器 传感器
调理电路 调理电路
测控系统原理与设计重点题型
1、微机化测控系统分拿几类？微机化检测系统、微机化控制系统、微机化测控系统 2、模拟量输入通道由那几部分组成?以及各部分的作用？ 传感器：将非电量转换为电量 调理电路:放大、滤波采集电路：将模拟信号转换为数字信号 3、模拟量输出通道由哪几部分组成？输出数据寄存器、D/A 转换器、调理电路（模拟显示器、模拟记录器、模拟执行机构） 4、前置放大器：判断信号大小准则?所放位置前后的判断？放大倍数如何确定？ 判断信号大小准则输出噪声： 电路在没有信号输入时，输出端输出一定幅度的波动电压.等效输入噪声: 把电路输出端测得的噪声有效值VON 折算到该电路的输入端KV V ON IN=判断依据：是否被淹没？如果加在某电路输入端的信号幅度小到比该电路的等效输入噪声还要低.IS V <KV V ON IN =前置放大器的作用:总输出噪声:2200')()(K V K K V V IN IN ON+=总的等效增效输入噪声：2020'')(K V V K K V V IN IN ON IN+==为使:IN INV V <'须满足以下条件:20011K V V IN IN -<位置上，在滤波器的前面 OR 后面在测控领域，被测信号的频率通常比较低，滤波器大多采用RC 有源滤波器。
由于电阻元件是电路噪声的主要根源，因此RC 滤波器产生的电路噪声比较大。
如果把放大器放在滤波器后面，滤波器的噪声将会被放大器放大，使电路输出信噪比降低.21202021')()(IN IN IN IN IN V V KK V K V V +=+=滤波器1、隔直电容的作用――使调理电路的零漂电压不会随被测信号一起送到采集电路。
2、高通滤波器――滤除低频干扰3、陷波器――抑制交流电干扰。
4、低通滤波器――滤除高频干扰，“去混淆”5、采集电路的四种方案?PGA S\H的作用？采集电路的设计（实现模拟信号到数字信号的电路、AD芯片的选择是核心)测模拟信号恒定或变化缓慢的场合被测模拟信号随时间变化的场合6、前置与主放大器的区别以及适用情况？主放大器为了避免弱信号采样电压在A/D转换时达不到要求的转换精度，将MUX输出的子样电压放大到接近A/D满量程，使数字转换精度提高K倍。
智能测控系统设计PPT课件
电流放大
XTR110范围选择
智 能 测 控 系 统 设 计
3.7 电压频率变换器（V/F）
1.基本原理
智 能
2.电压频率变换器AD650
测
控 系
3.电压频率变换器AD652
统
设
计
基本原理：电荷平衡转 换法
复位状态：开关在S端， 对应单稳态正脉冲(暂 态)，电容积累电荷。
qc= ucCint=(IRiI)TR
智 能 测 控 系 统 设 计
AD
210
应
用
示 智能例
测 控 系 统 设 计
光电耦合隔离放大器
ISO100
智 能 测 控 系 统 设 计
ISO100主要技术指标
智 能 测 控 系 统 设 计
ISO100应用示例
精密电桥隔离放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
3．2 仪器放大器
高精度差动放大器，输入阻抗高，共模抑制 比大，输入失调电压、电流小，输入偏置电 流小，温漂小，时漂小。
智 能
1. 工作原理
测
2. AD522精密集成仪器放大器
控
系
3. AD521精密集成仪器放大器
统 设
4. AD620低价格低功耗仪器放大器
计
5. AD626低价格单电源仪器放大器
6. LM363精密仪器放大器
工作原理
智 能 测 控 系 统 设 计
G=(1+2R1/RG) RS/R3
AD522精密集成仪器放大器
kp
但衰减差。
1(/0)2n
，带通特性平坦，
智 能 测 控 系 统
切比雪夫滤波器： H()
kp
，为常数，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、微机化测控系统分拿几类？
微机化检测系统、微机化控制系统、微机化测控系统
2、模拟量输入通道由那几部分组成？以及各部分的作用？
传感器：将非电量转换为电量
调理电路:放大、滤波
采集电路：将模拟信号转换为数字信号
3、模拟量输出通道以及各部分的作用？
数模转换、调理电路、模拟显示、记录、执行机构
4、前置放大器：判断信号大小准则？所放位置前后的判断？
5、采集电路的四种方案？PGA S\H的作用？
采集电路的设计（实现模拟信号到数字信号的电路、AD芯片的选择是核心）
6、前置与主放大器的区别以及适用情况？
7、D\A+保持器（数据保持器及模拟保持器的机构与优缺点）？
数据保持器：
数据完好、成本高数据误差、成本低
8、开关量输入输出通道。
技术指标：抗干扰、可靠性
输入
微机总线
输入缓冲
器输入调理电路
地址译码器生产过程
片选
开关量输出通道结构
9、单元电路级联设计：电器匹配方案（3种）、信号耦合方式？步进电机的正反转控制
电器匹配方案：电气性能的相互匹配、信号耦合与时序逻辑、电平转换接口
信号耦合方式：1、直接耦合方式――前后级电路间直接或通过电阻连接。
特点：前级的直流成分和交变信号都传到后级。
不处理。
2、阻容耦合方式――前后级电路间通过电容连接，特点：前级的直流成分被隔断，仅交变信号传到后级。
“隔直传变”
10、主机电路组合方式：
内插式
外接式
组合式
11、CPU的读取方式：定时、中断、查询
12、接口电路：3-2-1:3-2-2
13、A\D计算（P20）
14、D\A接口
15、单缓冲、双缓冲方式适用情况？分析（片地址、模块功能、工作方式）
16、人机接口程序（4例题）
17、测量数据处理包括哪些？
零位和灵敏度的误差校正；量程自动切换；超限自动报警；标度变换；非线性校正算法；数字滤波
18、灵敏度误差、零位误差？
“零位误差”x0――输入y 为零时的输出；“灵敏度误差”指实际灵敏度k 与标称灵敏度k0的偏差
19、软件校正方法？
20、量程自动切换（为什么、实现）
原因1、使测量过程自动迅速地选择在最佳量程上；2、既能防止数据溢出和系统过载，又能保证一定的测量精度。
实现：
21、标度变换（为什么）；软件实现方法计算题
原因：为能从显示器上直接读取带有被测量量纲的数值所进行必要的变换
计算题：某微机化温度测量仪表的量程为100～900℃，利用单片机803l 和ADC0809进行A ／D 转换。
在某一时刻计算机采样并经过数字滤波后的数字量为０CDH ，求此时对应的温度值是多少?(设仪表的量程是线性的)
22、数字滤波类型（3种）？以及原理？
1、数字滤波：比较本次采样值和上一次采样值，如果它们的差值未超过允许的最大偏差值，则认为本次采样值有效而保留。
如果它们的差值超过允许的最大偏差值，则认为本次采样值无效而用上一次采样值替代
2、中位值滤波：对某一被测参数连续采样n 次(一般n 取奇数)，然后把n 次采样值按大小排列，取中间值为本次采样值。
3、平均滤波（去极值平均滤波）：连续采样N 次，去掉一个最大值，去掉一个最小值，再求余下N-2个采样值的平均值
23、什么叫PID ？
比例积分微分调节
24、位置式与增量式公式以及优缺点？计算题
位置式：[])1()()()()(0--++=∑=k e k e K j e K k e K k u d
k
j i p 增量式：⎭
⎬⎫⎩⎨⎧
-+--++--=∆)]2()1(2)([)()]1()([)(k e k e k e T T k e T T k e k e K k u d i p 优缺点：
位置式
1、积分项∑=k
j j e 1)(（计算繁琐，占内存太多。
） 2、其输出与阀位一一对应，故称：位置式（能准确定位，但误动作危害大）
3、每次输出需要计算阀的绝对位置
增量式
1、 每次都在上一阀位计算增量，故称：增量式。
2、 数据存储所需空间少（保存3个采样值）
)(1.7430
255100900205100)(C D D N N D D N N L H L H L i L i =--⨯+=---+=
3、误动作危害少。
不易引起积分饱和。
手/自动切换方便。
25、不完全PID改进（不完全微分法、抗饱和积分法）计算题
26、无扰动切换？如何对位平衡操作？
27、自检方式？自检算法？
自检方式：开机自检、周期性自检、键盘自检
自检算法：ROM或EPROM自检、RAM自检、总线的自检、显示器与键盘的自检
28、噪声形成要素以及抑制？
噪声源、敏感接受电路、耦合通道
降低噪声源的强度、使接收电路对噪声不敏感、抑制或切断噪声源与接收电路间的耦合通道29、噪声耦合方式？
静电耦合、电磁耦合、漏电流耦合、公共阻抗耦合
30、噪声的干扰模式原因及抑制？
31、硬件抗干扰：接地方式
串联单点接地、并联单点接地（低频）；并联多点接地（高频）
32、屏蔽技术类型？
静电屏蔽、电磁屏蔽、磁屏蔽。