5-1智能仪器的设计方法.pptVIP

§5.1 智能仪器设计方法 课本208-221页;内容提要： 一、智能仪器设计的基本要求 二、智能仪器的设计原则 三、智能仪器的研制步骤 三个阶段 ;“智能仪器设计”的研究内容定位; ; ; ; ;一、智能仪器设计的基本要求;2．可靠性要求;第一，硬件：仪器所用器件的质量和仪器结构工艺是影响可靠性的重要因素，故应合理选择元器件和采用在极限情况下进行试验的方法。所谓合理选择元器件是指在设计时对元器件的负载、速度、功耗、工作环境等技术参数应留有一定的余量，并对元器件进行老化和筛选。而极限情况下的试验是指在研制过程中，一台样机要承受低温、高温、冲击、振动、干扰、烟雾等试验，以保证其对环境的适应性。 第二，软件：采用模块化设计方法，不仅易于编程和调试，也可减小软件故障率和提高软件的可靠性。同时，对软件进行全面测试也是检验错误排除故障的重要手段。 ; 在仪器设计过程中，应考虑操作方便，尽量降低对操作人员的专业知识的要求，以便产品的推广应用。仪器的控制开关或按钮不能太多、太复杂，操作程序应简单明了，从而使操作者无需专门训练，便能掌握仪器的使用方法。 智能仪器还应有很好的可维护性，为此，仪器结构要规范化、模块化，并配有现场故障诊断程序，一旦发生故障，能保证有效地对故障进行定位，以便更换相应的模块，使仪器尽快地恢复正常运行。 ;4．仪器工艺结构与造型设计要求;二、智能仪器的设计原则 ;2、较高的性能价格比原则;3．组合化与开放式设计原则;“开放系统”的设计思想;开放式系统设计的具体方法;组合化设计方法及优点;①将系统划分成若干硬、软件产品的模块，由专门的研究机构根据积累的经验尽可能完善地设计，并制定其规格系列，用这些现成的功能模块可以迅速配套成各种用途的应用系统，简化设计并缩短设计周期。 ②结构灵活，便于扩充和更新，使系统的适应性强。在使用中可根据需要通过更换一些模板或进行局部结构改装以满足不断变化的特殊要求。 ③维修方便快捷。模块大量采用LSI和VLSI芯片，在故障出现时，只需更换IC芯片或功能模板，修理时间可以???低到最低限度。 ④功能模板可以组织批量生产，使质量稳定并降低成本。 ;三、智能仪器的研制步骤 ;1、确定设计任务、拟定设计方案;《仪器设计任务书》 ;拟定设计方案 ;2．硬件、软件研制阶段 ;硬件研制： 采用功能强的芯片以简化电路; 修改和扩展，硬件资源需留有足够的余地; 自诊断功能，需附加设计有关的监测报警电路; 硬件抗干扰措施; 线路板注意与机箱、面板的配合，接插件安排 等问题，必须考虑到安装、调试和维修的方便。 ;智能仪器仪表已不再是简单的硬件实体，而是硬 件、软件相结合，软件决定仪器智能高低的新型 仪器。软件的质量对智能仪器的功能、性能指标 及操作有很大的影响。 一个好的程序不但要满足预定的功能，正常运 行，而且应该满足如下条件： （1）程序结构化，简单，易读，易调试； （2）运行速度快; （3）占用内存空间小; 下面简单介绍智能仪器软件设计的方法。;软件研制： 软件设计作一个总体规划 程序功能块划分 确定算法 分配系统资源和设计流程图 编写程序 程序调试和纠错以及各部分程序连接及系统总调 ;结构化和模块化程序设计： 自底向上模块化程序设计 自顶向下模块化程序设计 三种基本程序结构： 顺序结构、选择结构、循环结构 智能仪器的软件结构： 智能仪器的软件通常由监控程序、 中断程序，测量程序和数据处理程序组成。;测量控制程序： 测量控制程序完成测量以及测量过程的控制任务，如 多通道切换、采样、A/D转换，D/A转换，输出限幅， 越限报警、可程控放大增益控制等。 数据处理程序： 数据处理程序包括各种数值运算（算术运算、逻辑运 算和各种函数运算）、非数值运算（如查表、排序和 插入等）和数据处理（温度补偿、数字滤波等）程 序。 中断处理程序： 处理各种服务请求，有时调用测量控制程序或数据处 理程序。;监控程序 监控程序是智能仪器软件中的主线，它调用各模块，并将它们 联系起来，形成一个有机的整体，从而实现对仪器的全部管理 功能。 监控程序的主要功能： 管理键盘和显示器，按仪器的键入命令转入相应的服务程序； 接受输入输出接口、内部电路等发出的中断请求信号，按中断优先级的顺序转入相应的服务程序，进行实时测量、控制或处理； 对定时器进行管理； 实现对仪器自身诊断处理； 实现仪器的初始化、手动自动控制，掉电保护等。;3．仪器综合调试及整机性能测试;软件调试