南京信息工程大學(xué) 智能儀器課件第1章

智能儀器設(shè)計基礎(chǔ)理論教學(xué)：38學(xué)時實驗：10學(xué)時，4個實驗課程設(shè)計：呂富勇：3號樓N403,137051584471本課程主要內(nèi)容：第一章緒論第二章智能儀器的輸入/輸出通道及接口技術(shù)第三章常見模擬量信號的檢測方法第四章智能儀器人機交互接口第五章智能儀器的典型數(shù)據(jù)處理功能第六章智能儀器自動測量和自檢技術(shù)第七章智能儀器可靠性與抗干擾技術(shù)第八章總線和數(shù)據(jù)通信技術(shù)第九章智能儀器設(shè)計實例第十章智能儀器的新發(fā)展2第一章緒論儀器發(fā)展概況1.1智能儀器發(fā)展趨勢1.2分類、組成和特點1.3設(shè)計要求、原則及步驟1.4首頁本章內(nèi)容31.智能儀器的發(fā)展過程3.智能儀器的設(shè)計調(diào)試步驟

重點：2.內(nèi)嵌式智能儀器的基本組成和各部分功能返回41.1智能儀器發(fā)展概況1.智能儀器發(fā)展a數(shù)據(jù)處理（過去）；模糊判斷、故障判斷、容錯技術(shù)、傳感器融合、機件壽命預(yù)測。含有微計算機或微處理器的測量儀器，擁有對數(shù)據(jù)的存儲、運算、邏輯判斷及自動化操作等功能，具有一定的智能作用。下頁上頁功能返回b知識處理（目前）；5體積龐大，功能單一，價格昂貴，開放性差，響應(yīng)速度慢，精度低。2.各個時期的發(fā)展典型儀器萬用表、電子示波器、信號發(fā)生器等磁電式和電子式模擬儀器儀表特點下頁上頁返回50年代儀器的功能用硬件實現(xiàn)，幾乎沒有軟件的介入，完全由生產(chǎn)廠商在產(chǎn)品出廠前定義好，測量結(jié)果用指針顯示。模擬式（指針式）儀器。(第一代）6

典型儀器數(shù)字電壓表、數(shù)字功率計，數(shù)字頻率計基本工作原理下頁上頁返回60年代數(shù)字式儀器（第二代）在測量過程中將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，測量結(jié)果以數(shù)字形式顯示和輸出特點讀數(shù)清晰，響應(yīng)速度快，精度高隨著集成電路的出現(xiàn)，以集成電路芯片為基礎(chǔ)。7特點測量范圍寬、精度高、穩(wěn)定性好。智能儀器一般均配有GP-IB（或RS-232C、RS-485）等通信接口，可跟另外的智能儀器組成智能儀器系統(tǒng)功能下頁上頁返回70年代微處理器的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,產(chǎn)生以微處理器為核心,將計算機技術(shù)與測量儀器相結(jié)合的儀器.可根據(jù)被測參數(shù)的變化自動選擇合適的量程，進行自動校準(zhǔn)、自動補償、自動判斷故障、優(yōu)化控制等，具有一定的人類智能作用。獨立式智能儀器（第三代）8下頁上頁返回三代儀器儀表●第一代為指針式（或模擬式）儀器儀表●第二代為數(shù)字式儀器儀表●第三代就是智能式儀器儀表9下頁上頁返回壓力變送器

10典型智能儀器—數(shù)字多用表11典型智能儀器—函數(shù)信號發(fā)生器12典型智能儀器—頻譜分析儀13超聲波探傷儀

超聲波測厚儀

電能質(zhì)量分析儀

典型智能儀器14

基本工作原理下頁上頁返回80年代初將儀器中的測量部分配以相應(yīng)的接口電路組成各種儀器卡，插入到PC機的插槽或擴展槽內(nèi)，以個人計算機為基礎(chǔ)組成的智能儀器。將傳統(tǒng)的獨立儀器與計算機的軟件硬件資源相結(jié)合，利用PC機的硬件和軟件資源完成數(shù)據(jù)分析和顯示，儀器卡完成數(shù)據(jù)采集，具有較高的性價比。特點可充分發(fā)揮計算機的效能，靈活方便、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、擴展性好。個人儀器（PC儀器）15下頁上頁返回80年代后期虛擬儀器（VirtualInstrument）

虛擬儀器

以通用計算機為基礎(chǔ)，加上特定的硬件接口設(shè)備和為實現(xiàn)特定功能而編制的軟件而形成的一種新型儀器。

美國國家儀器（NI）公司提出第四代16下頁上頁返回

虛擬儀器結(jié)構(gòu)圖

17下頁上頁返回虛擬儀器三大組成模塊計算機儀器模塊軟件虛擬儀器個人計算機（各種通用計算機）各種傳感器信號調(diào)理器模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)分析

過程通訊圖形用戶界面等軟件18下頁上頁返回計算機和儀器模塊組成了虛擬儀器硬件測試平臺，完成被測輸入信號的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及輸出信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換等。當(dāng)硬件確定后，用戶可以通過不同測試功能的軟件模塊（如數(shù)據(jù)分析、過程通訊以及圖形用戶界面等軟件）的組合實現(xiàn)不同的功能。同一個硬件系統(tǒng)，軟件不同，就可得到功能完全不同的測量儀器

軟件系統(tǒng)是虛擬儀器的核心

軟件即儀器即：19目前較流行的虛擬儀器軟件環(huán)境

文本式的編程語言圖形化編程語言如：C、LabWindows／CVI，VisualBasic，VisualC++

如：LabView、HPVEE

虛擬儀器的優(yōu)點：測量精度高、速度快、可重復(fù)性好、開關(guān)、電纜少、系統(tǒng)組建時間短、測量功能易于擴展等優(yōu)點，有最終取代大量的傳統(tǒng)儀器成為儀器領(lǐng)域主流產(chǎn)品的趨勢。20下頁上頁返回在測量測試領(lǐng)域，將儀器、昂貴的外圍設(shè)備、測試對象以及數(shù)據(jù)庫等資源納入網(wǎng)絡(luò)，對測量實現(xiàn)遠程化、網(wǎng)絡(luò)化、以及測量結(jié)果信息資源共享化，使一臺儀器為更多的用戶所使用，降低了測試系統(tǒng)的成本，實現(xiàn)資源共享，共同完成測試任務(wù)。這種借助于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)共享軟硬件的結(jié)合體稱為

可以使測試人員不受時間和空間的限制，隨時隨地獲取所需信息，同時還可以實現(xiàn)測試設(shè)備的遠距離測試與診斷，提高測試效率，減少測試人員的工作量，方便修改、擴展。最新發(fā)展--網(wǎng)絡(luò)化儀器優(yōu)點網(wǎng)絡(luò)化儀器擴充短信平臺21下頁上頁返回可實現(xiàn)任意時間、任何地點對系統(tǒng)的遠程訪問，實時獲得儀器的工作狀態(tài)；通過友好的用戶界面，對遠程儀器的功能和狀態(tài)進行控制和檢測，將遠程儀器測得的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迅速傳遞給本地計算機。網(wǎng)絡(luò)化儀器實現(xiàn)過程發(fā)展方向網(wǎng)絡(luò)化儀器是一種涉及多門學(xué)科、涵蓋范圍更寬、應(yīng)用領(lǐng)域更廣的儀器范疇，可以做到從任何地點、任意時間獲取所需要的任何地方的測量信息。儀器正朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化方向發(fā)展。22下頁上頁返回綜述：智能儀器是計算機科學(xué)、電子學(xué)、數(shù)字信號處理、人工智能、VLSI等新興技術(shù)與傳統(tǒng)儀器儀表技術(shù)的結(jié)合。隨著專用集成電路、個人儀器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，智能儀器將會得到更加廣泛的應(yīng)用。作為智能儀器核心部件的單片計算機技術(shù)是推動智能儀器向小型化、多功能化、更加靈活的方向發(fā)展的動力。可以預(yù)料，各種功能的智能儀器將會廣泛地使用在各個領(lǐng)域。23下頁上頁返回1.2智能儀器發(fā)展趨勢

隨著微電子、微機械、信息等技術(shù)的不斷發(fā)展，使具有傳統(tǒng)智能儀器功能、體積小的微型智能儀器技術(shù)不斷成熟，在自動化技術(shù)、航天、軍事、生物技術(shù)、醫(yī)療等領(lǐng)域具有獨特的作用。隨其價格的不斷降低，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U大。1、微型化多功能是智能儀器儀表的一個特點。例如，為了設(shè)計速度較快和結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，儀器生產(chǎn)廠家制造了具有脈沖發(fā)生器、頻率合成器和任意波形發(fā)生器等功能的函數(shù)發(fā)生器。這種多功能的綜合型產(chǎn)品不但在性能上比專用脈沖發(fā)生器和頻率合成器高，而且在各種測試功能上提供了較好的解決方案。

2、多功能化24下頁上頁返回

人工智能是利用計算機模擬人的智能，使智能儀器在視覺(圖形及色彩)、聽覺(語音識別及語言領(lǐng)悟)、思維(推理、判斷、學(xué)習(xí)與聯(lián)想)等方面代替一部分人的腦力勞動，具有一定的人工智能作用，無需人的干預(yù)可自主地完成檢測或控制任務(wù)，解決用傳統(tǒng)方法很難解決或根本無法解決的問題。3、人工智能化計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟提供了將測控、計算機和通信技術(shù)相結(jié)合的現(xiàn)實可能。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各個分散的測量儀器設(shè)備連在一起，各儀器設(shè)備之間通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)、信息，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)、信息跨地域、跨時間的傳輸與交換，使測量不再是單個儀器設(shè)備相互獨立操作的簡單組合，而是一個統(tǒng)一的高效的整體，實現(xiàn)各儀器資源的共享和測量功能的優(yōu)化，是國防、通信、鐵路、航空、航天、氣象以及制造等行業(yè)或領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。4、網(wǎng)絡(luò)化25下頁上頁返回1.3智能儀器的分類、組成和特點

1.3.1智能儀器的分類智能儀器系統(tǒng)微機內(nèi)嵌（內(nèi)藏）式微機擴展式26下頁上頁返回微機內(nèi)嵌式:將微機作為核心部件嵌入到智能儀器中，儀器包含一個或多個微機，屬于嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）。利用微機強大的功能完成信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字處理、數(shù)據(jù)存儲、顯示、打印、通信等各項任務(wù)。高級汽車的燃料噴射系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、音響部分、ABS系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)等多處都含有微機舉例：27下頁上頁返回微機擴展式：將檢測功能擴展到微機中，由特定的硬件模塊完成被測輸入信號的采集，放大，以及輸出信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換等功能，利用微機的硬件和軟件資源完成數(shù)據(jù)分析和顯示，給使用者的感覺首先是一個微機系統(tǒng)。前面介紹的個人儀器、VXI總線儀器、虛擬儀器等屬于微機擴展式儀器。舉例微機內(nèi)嵌式智能儀器是智能儀器設(shè)計的基礎(chǔ)，本書著重介紹。注意：28下頁上頁返回1.3.2智能儀器的組成智能儀器硬件軟件人機接口電路微處理器存儲器輸入通道通信接口電路等部分核心作用程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器存儲程序和數(shù)據(jù)傳感器信號調(diào)理電路A/D轉(zhuǎn)換電路完成信號的濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等輸出通道D/A轉(zhuǎn)換電路放大驅(qū)動電路執(zhí)行部件將處理器處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號鍵盤顯示器實現(xiàn)儀器與計算機或其它儀器的聯(lián)系29下頁上頁返回微機內(nèi)嵌式基本結(jié)構(gòu):30下頁上頁返回1.3.2智能儀器的特點

1)操作自動化

儀器的整個測量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關(guān)閉合、數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理以及顯示打印等功能用微控制器控制，實現(xiàn)了測量過程的自動化。

2)自測功能

自動調(diào)零、自動故障與狀態(tài)檢驗、自動校準(zhǔn)、自診斷及量程自動轉(zhuǎn)換、觸發(fā)電平自動調(diào)整、自補償、自適應(yīng)等，能適應(yīng)外界的變化。比如：能自動補償環(huán)境溫度、壓力等對被測量的影響，能補償輸入的非線性，并根據(jù)外部負(fù)載的變化自動輸出與其匹配的信號等。自校準(zhǔn)自學(xué)習(xí)通過自校準(zhǔn)(校準(zhǔn)零點、增益等)來保證自身的準(zhǔn)確度。自診斷能檢測出故障的部位甚至故障的原因。自測試功能可以在儀器啟動時運行，也可在儀器工作中運行，極大地方便了儀器的維護。31下頁上頁返回3)數(shù)據(jù)分析和處理功能采用了單片機或微控制器，使得許多原來用硬件邏輯電路難以解決或根本無法解決的問題，可以用軟件非常靈活地加以解決。例如，傳統(tǒng)的數(shù)字萬用表只能測量電阻、交直流電壓、電流等，而智能型的數(shù)字萬用表不僅能進行上述測量，而且還具有對測量結(jié)果進行諸如零點平移、取平均值、求極值、統(tǒng)計分析等復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能，使用戶從繁重的數(shù)據(jù)處理中解放出來，而且有效提高了儀器的測量精度。4)友好的人機對話功能

使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的切換開關(guān)，操作人員通過鍵盤輸入命令，用對話方式選擇測量功能和設(shè)置參數(shù)。同時，智能儀器能輸出多種形式的數(shù)據(jù)，如通過顯示屏將儀器的運行情況、工作狀態(tài)以及處理結(jié)果以數(shù)字或圖形形式輸出。32下頁上頁返回5)可程控操作能力一般都配有GPIB、RS232C、RS485、USB等標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可以接收計算機的命令，使其具有可程控操作的功能，方便與PC機和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的自動測量系統(tǒng)，完成更復(fù)雜的測試任務(wù)。

注意：智能儀器還能通過自學(xué)習(xí)學(xué)會處理更多更復(fù)雜的程序。但不是所有的智能儀器都必須具備上述所有功能，在設(shè)計具體的智能儀器時應(yīng)根據(jù)實際需要確定其功能。33下頁上頁返回1.4智能儀器設(shè)計要求、原則及步驟1.4.1智能儀器設(shè)計的基本要求

1)功能及技術(shù)指標(biāo)要求智能儀器應(yīng)具備的功能如輸出形式、人機對話、通信、報警提示、儀器狀態(tài)的自動調(diào)整等。儀器的主要技術(shù)指標(biāo)如精度、測量范圍、工作環(huán)境條件、穩(wěn)定性等。34下頁上頁返回

儀器的故障將造成整個生產(chǎn)過程混亂，甚至引起嚴(yán)重后果，所以儀器能否正?？煽康毓ぷ?，將直接影響測量結(jié)果，也將影響工作效率和儀器的信譽，為保證儀器能長時間穩(wěn)定的工作，應(yīng)采取各種措施提高儀器的可靠性。2)可靠性要求注意：

在硬件方面，應(yīng)合理選擇元器件，即在設(shè)計時對元器件的負(fù)載、速度、功耗、工作環(huán)境等技術(shù)參數(shù)留有一定的余量，并對元器件進行老化和篩選。另外，采用在極限情況下進行試驗，即在研制過程中，讓樣機承受低溫、高溫、沖擊、振動、干擾、煙霧等試驗，以保證其對環(huán)境的適應(yīng)性。在軟件方面，采用模塊化設(shè)計方法，并對軟件進行全面測試?？蓽p小軟件故障率，提高軟件可靠性。35下頁上頁返回在儀器設(shè)計過程中，應(yīng)考慮操作方便，控制開關(guān)或按鈕不要太多、太復(fù)雜，盡量降低對操作人員專業(yè)知識的要求，從而使操作者無需專門訓(xùn)練，便能掌握儀器的使用方法，便于產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。另外，儀器結(jié)構(gòu)要盡量規(guī)范化、模塊化，并配有現(xiàn)場故障診斷程序，一旦發(fā)生故障，能保證有效地對故障進行定位，以便更換相應(yīng)的模塊，使儀器具有良好的可維護性。3)便于操作和維護結(jié)構(gòu)工藝是影響儀器可靠性的重要因素之一，依據(jù)儀器工作環(huán)境條件，確定是否需要防水、防塵、防爆密封，是否需要抗沖擊、抗振動、抗腐蝕等設(shè)計工藝結(jié)構(gòu)；認(rèn)真考慮儀器的總體結(jié)構(gòu)、部件間的連接關(guān)系、面板的美化等，使產(chǎn)品造型優(yōu)美、色澤柔和、外廓整齊、美觀大方。4)儀器工藝結(jié)構(gòu)與造型設(shè)計要求

36下頁上頁返回1.4.2智能儀器的設(shè)計原則

設(shè)計人員根據(jù)儀器功能和設(shè)計要求提出儀器設(shè)計的總?cè)蝿?wù)，繪制硬件和軟件總框圖(總體設(shè)計)。然后將任務(wù)分解成一批可獨立表征的子任務(wù)，直到每個子任務(wù)足夠簡單，可以直接而且容易地實現(xiàn)為止。子任務(wù)可采用某些通用模塊，并可作為單獨的實體進行設(shè)計和調(diào)試。1．從整體到局部(自頂向下)的原則:模塊化設(shè)計方式，簡化設(shè)計，縮短設(shè)計周期，結(jié)構(gòu)靈活，維修方便快捷、便于擴充和更新，增強系統(tǒng)的適應(yīng)性，以最低的難度和最高的可靠性組成系統(tǒng)。特點37下頁上頁返回不應(yīng)盲目追求復(fù)雜、高級的方案。在滿足性能指標(biāo)的前提下，盡可能采用簡單成熟的方案。就第一臺樣機而言，樣機的硬件成本不是考慮的主要因素，系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試和軟件開發(fā)等研制費用是主要的。當(dāng)樣機投入生產(chǎn)時，儀器硬件成本成為產(chǎn)品成本的重要因素。生產(chǎn)數(shù)量越大，每臺產(chǎn)品的平均研制費用越低。儀器投入使用時，應(yīng)考慮維護費、備件費、運轉(zhuǎn)費、管理費、培訓(xùn)費等。在綜合考慮各種因素后正確選用合理的設(shè)計方案。2．較高的性能價格比原則科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代快、市場競爭激烈，設(shè)計時采用開放式設(shè)計原則，留下容納未來新技術(shù)的余地，同時向系統(tǒng)的不同配套檔次開放、向用戶不斷變化的特殊要求開放、兼顧通用和專用設(shè)計，以便滿足用戶不同層次、不斷變化的要求。3．開放式設(shè)計原則38下頁上頁返回1.4.3智能儀器的設(shè)計步驟確定設(shè)計任務(wù)并擬定設(shè)計方案硬件和軟件研制

軟硬件綜合調(diào)試整機性能測試和評估

三個階段

39下頁上頁返回項目調(diào)研了解現(xiàn)狀和動向，明確任務(wù)、確定指標(biāo)功能

寫出設(shè)計任務(wù)書

擬定設(shè)計方案

1、確定設(shè)計任務(wù)、擬定設(shè)計方案40下頁上頁返回《儀器設(shè)計任務(wù)書》主要作用：a.研制單位設(shè)計儀器的立項基礎(chǔ)；b.反映儀器的結(jié)構(gòu)、規(guī)定儀器的功能指標(biāo)，是研制人員的設(shè)計目標(biāo)；c.作為研制完畢進行項目驗收的依據(jù)。主要內(nèi)容：a.儀器名稱、用途、特點及簡要設(shè)計思想;b.主要技術(shù)指標(biāo);c.儀器應(yīng)具備的功能；d．儀器的設(shè)備規(guī)模；e．系統(tǒng)的操作規(guī)范。41下頁上頁返回根據(jù)設(shè)計任務(wù)說明書制定設(shè)計方案。最好提出幾種可能的方案，每種方案包括儀器的工作原理、采用的技術(shù)路線等，然后對各方案進行可行性論證，包括理論分析、計算及必要的模擬實驗，驗證方案是否可達到設(shè)計要求，最后從總體的先進性、可靠性、成本、制作周期、可維護性等各方面比較、擇優(yōu)，綜合制定設(shè)計方案。2．?dāng)M定總體設(shè)計方案舉例：溫度采集系統(tǒng)42下頁上頁返回3．方案實施根據(jù)儀器總體方案，確定儀器的核心部件

設(shè)計和調(diào)試儀器根據(jù)總體設(shè)計方案，確定系統(tǒng)的核心部件，軟硬件的分配，采用自上而下的設(shè)計方法，把儀器劃分成便于實現(xiàn)的功能模塊，繪制各模塊軟硬件的工作流程圖，并分別進行調(diào)試，各模塊調(diào)試通過之后，再進行統(tǒng)調(diào)，完成智能儀器的設(shè)計。具體包含：43下頁上頁返回（1）根據(jù)儀器總體方案，確定儀器的核心部件

具有智能控制作用的部件對儀器整體性能、價格、研制周期等起決定性作用，直接影響硬件、軟件的設(shè)計，是整個儀器的核心。智能儀器中的智能控制部件通?？蛇x單片機（μP）、信號處理器（DSP）、可編程控制器（PLC）或微計算機（MPC）等。大型的智能儀器系統(tǒng)可能包括多種多個智能控制部件，小型的智能儀器一般只用其中之一，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。44下頁上頁返回1).單片機

單片機是在一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM、時鐘、定時/計數(shù)器、串行、并行I/O口等的微型計算機，有些型號的單片機包括A/D、D/A、模擬比較器、脈寬調(diào)制器、USB口等，功能強、體積小、價格低、支持軟件多、便于開發(fā)，智能儀器多選單片機作為智能控制部件。在選擇具體型號時，應(yīng)考慮字長、指令功能、尋址范圍、尋址方式、內(nèi)部存儲器容量、位處理、中斷處理能力、配套硬件、芯片價格及開發(fā)平臺等。本書的智能控制部件以單片機為主。45

目前常用的單片機有Intel公司的MCS-51/52系列，美國Silabs公司的F系列單片機如8051F02X，在需要A/D、D/A、比較器、多中斷時比較合適。Philips公司的LPC92X是一款較低價位的單片機，適合于許多集成度高、成本低的場合，如PC920/921/922采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，集成了許多系統(tǒng)級功能，指令執(zhí)行時間只需2到4個時鐘周期，6倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51器件。這樣可大大減少元件的數(shù)目和電路板面積，降低系統(tǒng)的成本，滿足多方面的性能要求。8位，16位，32位46

目前常用的單片機(8位、16位)：ATMEL公司：AT89C/S系，AT90S系列、ATMEGA系列(AVR單片機)，ATiny系列。最早生產(chǎn)FLASH單片機。TI：混合信號處理器MSP430系列，低功耗。MSP430x1xx8MHz系列,MSP430F2xx16MHz系列,MSP430C3xx傳統(tǒng)8MHz系列MSP430x4xx8/16MHzLCD系列,MSP430F5xx25MHz系列AD公司單片機：帶有溫度傳感器、高分辯率AD轉(zhuǎn)換器。MicroChip：PIC16、PIC17、DSPIC等系列。低成本STC：STC89C系列，STC12C系列。(中國,宏晶科技，深圳，http:///index.htm)飛利浦：P87LPC、P89LPC、8X552系列Motorola單片機:典型的代表有:8位機M6805,M68HC05系列,8位增強型M68HC11,M68HC12,16位機M68HC16,32位機M683XX.SunPlus（凌陽）：SPCA61A系列Winbond：W77系列、W78系列。日立半導(dǎo)體：H8瑞薩系列。三菱：M16C系列47

目前常用的單片機(32位)：32位單片機，一般稱為ARM，ARM7、ARM9系列速度高，外設(shè)豐富。主要有ATMEL公司的AT91系列ARM單片機。

AT91SAM9261三星公司的S3C44BO,S3C2410,S3c2440,S3C6410等NXP（恩智浦）(2006年從飛利浦公司獨立出來)：LPC2000，LPC3000系列ARM

48下頁上頁返回2).DSP

DSP比單片機集成度高、速度快、容量大，主要用于信號處理及其它高速要求的場合，DSP器件采用改進的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時存取程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)置高速硬件乘法器、增強的多級流水線、使DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運算能力。DSP器件指令執(zhí)行時間比16位單片機快8～10倍，完成一次乘運算的時間比單片機快16～30倍，DSP器件還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了快速傅里葉變換（FFT）和濾波器的運算速度。但DSP目前價格較高。在滿足速度要求的情況下可首選單片機。二家：TI、AD公司

49下頁上頁返回3).PLC

PLC是為工業(yè)測控系統(tǒng)專門設(shè)計的高可靠產(chǎn)品，適合中規(guī)模的現(xiàn)場檢測及控制，用PLC設(shè)計的系統(tǒng)便于更改和維護。一般指一個完整的計算機系統(tǒng)，包括基本輸入輸出設(shè)備及常用外圍設(shè)備，具有完善的操作系統(tǒng)。其選型應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)可靠性要求確定。4).微計算機50下頁上頁返回（2）設(shè)計和調(diào)試儀器硬件電路的設(shè)計和調(diào)試硬件電路的設(shè)計過程是根據(jù)硬件框圖按模塊分別對各單元電路進行設(shè)計，然后進行硬件合成，構(gòu)成一個完整的硬件電路圖。完成設(shè)計之后，繪制印刷電路板，然后進行裝配與調(diào)試。51下頁上頁返回硬件設(shè)計采用功能強的芯片以簡化電路修改和擴展，硬件資源需留有足夠的余地自診斷功能，需附加設(shè)計有關(guān)的監(jiān)測報警電路硬件抗于擾措施線路板注意與