智能仪器原理及应用配套教材课件完整版电子教案.ppt

;智能仪器原理及应用教学课件汇总全书电子教案（完整版）;第1章 导 论 ;1.1 智能仪器概述;　　单片机自20世纪70年代初期问世后不久， 就被引进到电子测量和仪器仪表领域， 并作为核心控制部件很快取代了传统仪器仪表的常规电子线路。 借助单片机强大的软件功能， 可以很容易地将计算机技术与测量控制技术结合在一起， 组成新一代的全新的微机化产品， 即“智能仪器”， 从而开创仪器仪表的一个崭新时代。  ;　　智能仪器并不是传统仪器与微处理器的简单结合。 传统观念上的仪器所指的是将大量的分立元件、 中小规模集成电路用硬接线的方式连接起来， 形成一定的功能。 由于采用的是硬接线， 因此一旦电路定型， 这部分器件就只能用于某一专门的用途， 如果需要增加功能， 就需另外增添器件， 修改电路或重新设计， 而且， 仪器要求的功能越多， 所需的器件数就越多， 设计和制造既费时、 费工， 又容易出错。;智能仪器的出现， 可以很好地解决这一问题。 智能仪器实质上是一种硬件和软件相结合的设计， 并且充分利用了软件技术的强大功能。 它把仪器的主要功能集中存放在程序存储器ROM中， 因此， 当需要增加功能时， 不需要全面改变硬件设计， 而只要修改存放在ROM中的软件内容就可以很方便地改变仪器的功能。 这种结构与功能的灵活性使得智能仪器在许多领域得到了广泛的应用。 由此可见， 微处理器的应用使得仪器仪表的结构、 性能以及应用领域发生了巨大的变革。 ;1.1.1　　智能仪器的发展概况 　　智能仪器是一类新型的、 内部装有微处理器或单片机的微机化电子仪器， 它是由传统的电子仪器发展而来的， 但在结构和内涵上已经发生了本质的变化。  　　回顾电子仪器的发展历程， 我们可以发现， 从仪器使用的器件来看它大致经历了三个阶段， 即真空管时代、 晶体管时代和集成电路时代。 若从仪器的工作原理来看， 它又可以分为以下几个阶段：  　　;　　第一代——模拟式电子仪器（又称指针式仪器）。 这一代仪器应用和处理的信号均为模拟量。 如指针式电压表、 电流表、 功率表及一些通用的测试仪器， 均为???型的模拟式仪器。 这一代仪器的特点是： 体积大、 功能简单、 精度低、 响应速度慢。  　;　　第二代——数字式电子仪器， 如数字电压表、 数字式测温仪、 数字频率计等。 它们的基本工作原理是将待测的模拟信号转换成数字信号并进行测量， 测量结果以数字形式输出显示。 数字式电子仪器与第一代模拟式电子仪器相比， 具有精度高， 速度快， 读数清晰、 直观的特点。 其结果既能以数字形式输出显示， 还可以通过打印机打印输出。 此外， 由于数字信号便于远距离传输， 因此数字式电子仪器适用于遥测遥控。  ;　　第三代——智能型仪器。 这一代仪器是计算机科学、 通信技术、 微电子学、 数字信号处理、 人工智能、 VLSI等新兴技术与传统电子仪器相结合的产物。 智能型仪器的主要特征是仪器内部含有微处理器（或单片机）， 它具有数据存储、 运算和逻辑判断的能力， 能根据被测参数的变化自动选择量程， 可实现自动校正、 自动补偿、 自寻故障以及远距离传输数据、遥测遥控等功能， 可以做一些需要类似人类的智慧才能完成的工作。 也就是说， 这种仪器具备了一定的智能， 故称为智能仪器。 ;　　本书将要讨论的智能仪器主要是采用单片机作为核心控制部件的智能化电子仪器。 单片机被引入传统的电子仪器以后， 大大加快了仪器仪表智能化的进程。 此外， 与多芯片组成的微型计算机相比， 单片机具有体积更小、 功耗更低、 功能更强大、 价格也较便宜的优点。 用单片机开发的各类智能化产品， 其开发周期短、 成本低， 在仪器仪表微机化设计中， 有着一般微型计算机无法比拟的优势。 本书重点介绍由当前流行的高档8位单片机MCS-51组成的智能仪器的组成原理、 智能化处理功能、 故障诊断与抗干扰技术、 典型电路及其应用等。 ;　　Intel公司生产的MCS-51系列单片机功能强、 可靠性高， 用它作为智能仪器的核心部件， 具有以下优点： 　　(1) 硬件结构简单。 　　一般要求智能仪器中有大量的I/O口， 并且需要有定时或计数功能， 有的还需要通信功能， 而MCS[CD*2]51单片机片内具有32根I/O口线、 两个16位定时/计数器， 还有一个全双工的串行口。 这样， 在使用MCS[CD*2]51单片机后可大大简化仪器的硬件结构， 降低仪器的造价。 ;　　(2) 运算速度高。 　　一般仪器仪表均要求在零点几秒内完成一个周期的测量、 计算和输出操作， 如许多测量仪器都是动态显示的， 即要求它们能对测量对象的参数进行实时测量显示。 由于人的反应时间一般小于0.5 s， 故要求在0.5 s内完