馬西秦-第14章微型計算機在檢測技術(shù)中的應用-文庫吧
2025-06-02 14:37 本頁面
【正文】 傳感器和各種智能儀表，工廠級用于過程監(jiān)控、任務調(diào)度和生產(chǎn)管理，企業(yè)級則將企業(yè)的辦公自動化系統(tǒng)和測試系統(tǒng)集成而融為一體，實現(xiàn)綜合管理。底層的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進入過程數(shù)據(jù)庫，供上層的過程監(jiān)控和生產(chǎn)調(diào)度使用，以進行優(yōu)化控制，數(shù)據(jù)處理后再提供給企業(yè)級數(shù)據(jù)庫，以進行決策管理。 分布式網(wǎng)絡化測試技術(shù)是一項應用面非常廣的綜合技術(shù)，涉及到網(wǎng)絡化測量、網(wǎng)絡化儀器、網(wǎng)絡化控制、網(wǎng)絡化制造、遙測、遙控等信息技術(shù)多方面的內(nèi)容，有著廣闊的應用前景。 第二節(jié) 微機自動檢測系統(tǒng)設計 微機自動檢測系統(tǒng)種類很多，按用途大體上可分為通用和專用兩大類。 專用檢測系統(tǒng)是針對具體的檢測任務而設計的，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，所需的器件少，研制成本也較低，是本節(jié)討論的重點內(nèi)容。 一 、微機自動檢測系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu) 微機自動檢測系統(tǒng)由現(xiàn)場傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置及微機三部分組成。數(shù)據(jù)采集裝置的基本任務是：采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成計算機能識別的數(shù)字信號，通過標準總線接口送至計算機進行數(shù)據(jù)處理。 圖 145 微機自動檢測系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 在微機自動檢測系統(tǒng)的集成過程中，傳感器的選用是前提，總線構(gòu)成了系統(tǒng)的框架，數(shù)據(jù)采集裝置則是系統(tǒng)的關(guān)鍵。在數(shù)據(jù)采集裝置的設計過程中，微處理器是采集裝置的核心， A/D芯片決定了系統(tǒng)的精度和速度，監(jiān)控程序是開發(fā)是重點。 二 、數(shù)據(jù)采集裝置的硬件設計 微控制器性能差異對系統(tǒng)實時能力和數(shù)據(jù)處理能力產(chǎn)生直接影響，選擇時一般考慮如下幾方面的因素： CPU性能，存儲器，指令系統(tǒng)，中斷系統(tǒng)功能。 目前自動檢測系統(tǒng)中廣泛采用以單片微計算機（ Single Chip Microputer，以下簡稱單片機）為核心構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。 最近十年來，以 MCS51技術(shù)核心為主導的微控制器技術(shù)已被 ATMEL、 PHILIPS等公司所繼承。 ATMEL公司把自身的先進 Flash存儲器技術(shù)和 8031核相結(jié)合，生產(chǎn)出了與MCS51兼容而功能更強的 ATMEL89系列單片機。其最大的特點是內(nèi)部含 Flash存儲器，在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易地進行程序修改，使開發(fā)周期大為縮短。 ATMEL89系列單片機有 AT89C系列的標準型及低檔型，以及 AT89S系列的高檔型。 圖 146 AT89C單片機的結(jié)構(gòu)框圖 圖 147 AT89S單片機的結(jié)構(gòu)框圖 近幾年來片上系統(tǒng) SoC（ System on Chip）的出現(xiàn)，為微機自動檢測系統(tǒng)的設計提供了全新的方案。 SoC是指以嵌入式系統(tǒng)為核心，集軟、硬件于一體，并追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件。 SoC將電路設計的可靠性、低功耗性等都解決在 IC設計之中，把過去許多需要系統(tǒng)設計解決的問題集中在 IC設計中解決。 SoC的出現(xiàn)極大地簡化了檢測系統(tǒng)硬件部分的設計，使得原先單片機應用系統(tǒng)設計中軟、硬件并重的局面發(fā)生了變化，軟件設計的比重將會加大。目前，許多可編程的 SoC芯片及其開發(fā)平臺都提供了較理想的 SoC技術(shù)應用開發(fā)套件，這些套件具有編譯、仿真、調(diào)試及驗證功能。借助與這些工具和芯片所提供的技術(shù)和方法，工程技術(shù)人員可以較快地進入 SoC應用設計領域。 信號調(diào)理單元是傳感器輸出與 A/D轉(zhuǎn)換之間的一個重要環(huán)節(jié)，其主要作用有三點： 第一是為 A/D轉(zhuǎn)換器提供適合其輸入量程的輸入信號； 第二是運用隔離技術(shù)抑制共模干擾電壓； 第三是信號濾波及線性化處理。 微機自動檢測系統(tǒng)往往需要同時采集多個傳感器的輸 出信號，然后進行 A/D轉(zhuǎn)換。如果每一路信號都采用獨立的輸入回路，則系統(tǒng)成本成倍增加。為此，通常采用微機分時采樣的方法，使用多路模擬開關(guān)來實現(xiàn)信號測量通道的切換。 選擇多路模擬開關(guān)一般要考慮下列技術(shù)指標：
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