電子測量技術第12章智能儀器

電子測量技術第12章智能儀器第一頁，共24頁。

(3)面板顯示可以采用各種數(shù)碼顯示器件。(4)常帶有GPIB通用接口，有完善的遠程輸入和輸出能力。(5)除了能通過接口電路接入自動測試系統(tǒng)中之外，儀器本身具備一定的自動化能力，如自動量程轉(zhuǎn)換、自動調(diào)零、自動校準、自動檢查及自動診斷、自動調(diào)整測試點等。(6)利用微處理器執(zhí)行適當或精密的測量算法，?？煽朔驈浹a儀器硬件電路的缺陷和弱點，從而獲得較高的性價比。第二頁，共24頁。11.2智能儀器的基本組成1.智能儀器的基本工作原理從智能儀器發(fā)展的狀況來看，其基本結(jié)構(gòu)可有兩種類型，即:微機內(nèi)藏式,微機擴展式。第三頁，共24頁。(1)微機內(nèi)藏式結(jié)構(gòu)框圖第四頁，共24頁。(2)微機擴展式原理框圖第五頁，共24頁。2.外總線外總線又稱通信總線，它用于微計算機儀器與外部系統(tǒng)之間的通信聯(lián)系。目前所通用的標準有RS-232C、GP-IB、CAMAC等。RS-232C串行接口是微機系統(tǒng)中常用的外部總線標準接口，它以串行方式傳送信息，是用于數(shù)據(jù)通信設備（DEC）和數(shù)據(jù)終端設備（DTC）之間的串行接口總線。RS-232C串行接口總線適用于：設備之間的通信距離不大于15m；傳送速率最大為20kb／s；負邏輯電平:“1”:-5V~-15V,“0”:+5V~+15V。采用RS-232C總線進行串行通信時需外接電平轉(zhuǎn)換電路。第六頁，共24頁。第七頁，共24頁。第八頁，共24頁。3.內(nèi)總線內(nèi)總線又稱板級總線或系統(tǒng)總線，它是微機系統(tǒng)內(nèi)部各印刷板插件之間的通信通道。從功能上可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線三種。第九頁，共24頁。11.3S-100和STD總線1.S-100總線美國IEEE（美國電氣及電子工程師協(xié)會）對S-100經(jīng)多次修改，于1979年頒布了IEEE-P696（S-100）微機標準總線的推薦標準。此標準可適用于各種8位及16位微機，可以支持高達16MB的存儲器及64KB的輸入／輸出端口，其中S-100總線的100條線可分為下列7組：(1)數(shù)據(jù)線16條。即DI0-DI7和DO0-DO7。(2)地址線24條。即A0-A23。第十頁，共24頁。

(3)狀態(tài)線8條。這8條狀態(tài)線都是用小寫的s開頭sMEMR、sMI、sINP、sOUT、sWO、sINTA、sHLTA和sXTRQ。這8條狀態(tài)線用于說明總線周期的類型。(4)控制輸出線5條。這5條控制輸出線用小寫的p字開頭，用于總線周期的定時和數(shù)據(jù)選通。這5條控制輸出線是：pSYNC、pSTVAL、pDBIN、pWR和pHLDA。(5)控制輸入線6條。這6條控制輸入線是從設備向主設備發(fā)出請求信號的控制線，即：RDY、XRDY、INT、NMI、HOLD、SIXTN。第十一頁，共24頁。

(6)DMA控制線8條。這8條DMA控制線與保持請求信號HOLD、保持響應信號pHLDA配合使用，可用于管理多個暫時性主設備提出的控制總線的要求，和實現(xiàn)總線控制權(quán)的轉(zhuǎn)移。這8條DMA控制線是：DMA0、DMA1、DMA2、DMA3、ADSB、DODSB、SDSB和CDSB。其中DMA0～DMA3這4條線用于表示16個暫時性主設備的優(yōu)先權(quán)位編碼。(7)矢量中斷線8條。這8條矢量中斷線與中斷請求線INT配合，用來管理;級中斷請求優(yōu)先權(quán)。這8條線是VI0～VI7，其中VI0具有最高的優(yōu)先權(quán)。(8)電源線和地線共9條。(9)其他用途的信號線16條。第十二頁，共24頁。2.STD總線(1)STD總線特點①STD總線模板上的元器件都要經(jīng)過嚴格的檢驗和測試，因此，PRO-LOG公司的STD總線產(chǎn)品平均無故障間隔（MTBF）可達數(shù)十年。②兼容式的總線結(jié)構(gòu)?？偩€可靈活地擴充、升級，而原有的結(jié)構(gòu)、器件仍可被利用，這有效地避免了因系統(tǒng)升級換代或更換CPU種類而需要更換總線結(jié)構(gòu)所造成的重復投資，大大提高了系統(tǒng)生存周期的延續(xù)性。第十三頁，共24頁。③小板結(jié)構(gòu)、開放式的靈活組態(tài)。所有模板的標準尺寸為165.5mm′114.3mm。④產(chǎn)品配套、功能齊全。⑤軟件的開發(fā)環(huán)境。(2)STD總線規(guī)范STD總線共有56根線(引腳)，可分為五個功能組：①邏輯電源線，引腳1～6；②數(shù)據(jù)總線，引腳7～14；③地址總線，引腳15～30；④控制總線，引腳31～52；⑤輔助電源線，引腳53～56.第十四頁，共24頁。11.4智能儀器設計

智能儀器設計包括兩大部分，即硬件設計和軟件設計。1、方案設計①選擇總體方案。②根據(jù)總體方案設計出各單元電路。③硬件和軟件功能劃分要明確。④性能指標要能滿足整機功能的要求，避免過多的功能閑置不用，使性價比較高。⑤整機結(jié)構(gòu)要布局合理，層次分明。⑥貨源要充足，多元化，供應要穩(wěn)定可靠，有利于批量和大量生產(chǎn)。第十五頁，共24頁。2、硬件設計主要硬件設計包括以下幾個方面:①微處理器、單片機電路設計，主要包括時鐘電路、復位電路、供電電路等。②擴展電路設計，主要包括程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、I/O接口電路和其他功能器件擴展電路等。③輸入／輸出通道設計，主要包括傳感器電路、各種放大電路、多路開關、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、開關參量接口電路、驅(qū)動及執(zhí)行機構(gòu)等。第十六頁，共24頁。

④控制面板設計，主要包括人機對話功能，如開關、按鍵、鍵盤、顯示器、語音電路及報警電路等。⑤了解和掌握智能儀器的應用環(huán)境條件，如溫度、濕度、震動、供電電壓現(xiàn)場干擾與工作現(xiàn)場等，以及采用何種措施防止干擾和進行保護等。第十七頁，共24頁。3.軟件設計智能儀器應用系統(tǒng)的軟件包括數(shù)據(jù)采集和處理程序、控制算法實現(xiàn)程序、人機聯(lián)系程序和數(shù)據(jù)管理程序等。軟件設計盡量采用標準化、模塊化、子程序化。在做具體程序設計時，常采用模塊化結(jié)構(gòu)，即將功能完整、長度較長的程序分解成若干相對獨立、長度較小的模塊，或稱為子程序，然后分別進行編寫、調(diào)試。主程序和中斷服務程序一旦需要，則進行調(diào)用。第十八頁，共24頁。第十九頁，共24頁。在劃分子程序模塊時，應注意以下幾點：①每個模塊不宜太長，以便檢查和修改方便。②每個模塊在邏輯上相對獨立，模塊之間的界限要清楚。各模塊之間不應發(fā)生寄存器、狀態(tài)標志等單元內(nèi)容的沖突。因而，將各模塊進行連接時，應特別注意各部分之間的銜