第4章智能型温度测量仪资料.ppt

第4章 智能型温度测量仪 4.1 智能型温度测量仪的原理 4.2 智能型温度测量仪的电路结构及特点 4.3 软件结构和程序框图 4.4 典型智能型温度测量仪实例 思考题与习题  4.1 智能型温度测量仪的原理 4.1.1 智能型温度测量仪的基本功能 通常， 智能型温度测量仪能实现如下功能。 1) 自动零点调整及满度的校正 由于智能化的仪器仪表通常都有自动零点调整和仪表满度的校正， 因此可以减小测量误差， 同时可实现一表多用。 智能型温度测量仪可配不同类型、 不同分度号的温度传感器，故又称为温度万用表。  2) 自动修正各类测量误差 智能型温度测量仪能实现对测量传感器（例如热电偶）的冷端自动补偿和非线性补偿，以及对热电阻的引线电阻影响的消除等，还可实现各类测量误差的自动修正。  3) 数据的处理和通信 智能型温度测量仪可进行各种复杂运算（测量算法和控制算法），对获取的温度信息进行整理和加工；统计分析干扰信号特性， 采用适当的数字滤波， 达到抑制干扰的目的；实现各种控制规律，满足不同控制系统的需求；与其他仪器和微机进行数据通信， 构成各种计算机控制系统等。 4) 多种输出形式 智能型温度测量仪的输出形式可以有数字显示、打印记录、声光报警,还可以多点巡回检测。它既可输出模拟量,也可输出数字量（开关量）信号。 5) 自诊断和断电保护 智能型温度测量仪对仪表内部各种故障能自动诊断出来,并能在故障显示或报警。断电时,仪表内的切换电路自动接上备用电池,以保持储存的数据。 4.1.2 智能型温度测量仪的基本结构与工作流程 智能型温度测量仪与其他智能化仪器一样,也是由硬件和软件两大部分组成的。 1. 硬件结构 智能型温度测量仪的硬件部分由单片机主机电路、过程输入输出通道、键盘（人—机联系部件）、接口和显示打印部分组成,如图4-1所示。 主机电路以单片机为核心,用来储存数据和程序,并进行一系列的运算和处理。过程输入输出通道由模拟量输入输出电路（A/D转换电路和D/A转换电路等）以及开关量输入输出电路等构成。模拟量输入输出电路用来输入或输出模拟量信号；而开关量输入输出电路则用来输入或输出开关量信号。利用键盘可以实现人与仪表之间的联系,而通信接口则用于使仪表与外界进行数据的交换。 2. 系统软件 智能型温度测量仪的系统软件主要由监控程序、中断处理程序以及实现各种算法的功能模块等组成。 监控程序用于接受和分析各种指令,管理和协调整个系统各程序的执行；中断处理程序是用于人—机联系或输入产生中断请求以后转去执行并及时完成实时处理任务的程序；软件的功能模块用来实现仪器的数据处理和各种控制功能。 3. 工作流程  智能型温度测量仪的工作流程如图4-2所示。由温度传感器进入的模拟信号（直流电势或电阻）经过输入信号处理,即经过交换、放大、整形和补偿后,由A/D转换成数字量。此数字信号通过接口送入缓冲寄存器以保存输入数据。 微处理器CPU对输入的数据进行加工处理、分析、计算后,将运算结果存入读写存储器中。与此同时,将数据显示和打印出来；也可将输出的开关量经D/A 转换成模拟量输出,或者利用串、并行标准接口实现数据通信。整机工作过程是在系统软件控制下进行的。工作程序编制好后写入只读存储器中,通过键盘可将必要的参数和命令存入读写存储器中。 4.2 智能型温度测量仪的电路结构及特点 4.2.1 主机电路 智能型温度测量仪通常以单片机为核心。单片机是指在一块芯片中集成了微处理器CPU、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM和各种功能的I/O接口电路的微型计算机。  在智能型温度测量仪中,采用的单片机型号以MCS-51系列居多。下面简要介绍该系列单片机及其组成的主机结构。 1） MCS-51系列单片机的结构与特点  MCS-51系列单片机是20世纪80年代由美国Intel公司推出的一种高性能8位单片机。它的片内集成了并行I/O、串行I/O和16位定时器/计数器。片内的RAM和ROM空间都比较大,RAM可达256 MB,ROM可达4～8 KB。由于片内ROM空间大,因此BASIC语言等都可固化在单片机内。现在的MCS-51系列单片机已有许多品种,其中较为典型的是8031、8051和8751三种。 8031型单片机片内无ROM,应用时必须外接EPROM才可使用；8051型片内具有4 KB 字节的掩膜ROM；而8751型片内则具有4 KB字节的紫外线可擦除电可编程的EPROM。这三种芯片的引脚兼容,从而把