自动检测system的设计.ppt

第4章 自动检测系统设计 4.1 自动检测系统的设计原则与步骤4.1.1 自动检测系统的设计原则 *系统结构应规范化、模块化； *降低成本，提高系统的性能价格比 自底向上的设计方法 为了完成某个检测任务，可以利用现有的模块、仪器，综合成一个满足要求的系统。这种系统虽然未必是最简单、最优化的方案，但只要能完成检测任务，仍不失为快速、高效解决问题的方法。 “硬件软化” 为降低硬件成本，将某些硬件功能用软件实现。例如计数器、运算器等硬件设备所具有的计数、运算功能可用软件完成，从而节省了硬件设备。但是硬件软化后运行速度比硬件低得多。 软硬件折衷 智能检测系统中有些功能必须靠硬件实现，而另外有些功能利用软件或硬件都可完成。 软件可完成许多复杂运算，修改方便，但速度比硬件慢。硬件成本高，组装起来以后不易改动。 多使用硬件可以提高仪器的工作速度，减轻软件负担，但结构较复杂；使用软件代替部分硬件会简化仪器结构，降低硬件成本，但同时也增加了软件开发的成本。 大批量投产时，软件的易复制性可以降低成本。 工作速度允许的情况下，应该尽量多利用软件。 必须根据具体问题，分配软件和硬件的任务，决定系统中哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件实现，确定软件和硬件的关系。 4.1.2 自动检测系统的设计步骤 1 确定任务、拟定设计方案 （1) 根据要求确定系统的设计任务、功能、指标 明确系统需要完成的测量任务； 明确被测信号的特点、被测量类型、被测量变化范围、被测量的数量、输入信号的通道数； 明确测量速度、精度、分辨率； 明确测量结果的输出方式、显示器的类型； 明确输出接口的设置。 考虑系统的内部结构、外形尺寸、面板布置、研制成本、可靠性、可维护性及性能价格比等。 综合考虑上述各项，提出系统设计的初步方案。 （2) 进行总体设计 通过调研对所提出的系统初步设计方案，进行论证，完成系统总体设计。 在完成总体设计之后，便可进行设计任务分解，将系统的研制任务分解成若干子任务 之后针对子任务去进行具体的设计。 2 硬件和软件的研制 在开发过程中，硬件和软件应同时进行。 (1) 硬件电路的设计、功能模板的研制和调试 根据总体设计，将整个系统分成若干个功能块，分别设计各个电路，如输入通道、输出通道、信号调理电路、接口、单片机及其外围电路等。 在完成电路设计之后，即可制作相应功能模板。 要保证技术上可行、逻辑上正确， 注意布局合理、连线方便。 先画出电路图， 基于电路图制成布线图 基于布线图加工成印刷电路板 将元器件安装、焊接在印刷电路板上 仔细校核、调试。 (2) 软件框图的设计、程序的编制和调试 将软件总框图中的各个功能模块具体化，逐级画出详细的框图，作为编制程序的依据。 编写程序一般用汇编语言建立用户源程序。 在开发系统机上，利用汇编软件对输入的用户源程序进行汇编，变为可执行的目标代码。 在程序设计中还必须进行优化工作，利用各种程序设计技巧，使编出的程序占用内存空间尽量小、执行速度尽量快。 3 系统总调、性能测试 在硬件、软件分别完成后，即可进行联合调试，即系统总调，测试系统的性能指标。 若有不满足要求之处，需要仔细查找原因，进行相应的硬、软件改进，直到满足要求为止。 4.2 传感器的合理选用 1 确定传感器的类型 全面考虑被测量的特点和传感器的使用条件，包括： 量程的大小； 被测空间对传感器体积的要求； 测量方式为接触式测量还是非接触式测量； 信号的传输方法，是有线传感还是无线传感； 传感器的来源，是购买商品化的传感器还是自行研制传感器，是购买国产传感器还是购买进口传感器。 考虑上述问题，确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。 2 线性范围和量程 当传感器的种类确定之后，首先要看其量程和线性范围能否满足要求。 任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性范围是相对的。 根据不同的测量精度要求，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性传感器。 4 精度 传感器的选用原则并非精度越高越好。传感器的精度越高，其价格越昂贵。 传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。 在满足同一测量目的的诸多传感器中选择最便宜、最简单、最可靠的传感器。 4.2.6 稳定性 传感器使用一段时间后，其性能保持稳定的能力称为稳定性。 影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。 在选择传感器之前，应对其使用环境进行调研，并根据具体的