自動檢測系統(tǒng)的設計(編輯修改稿)
2025-02-14 19:48 本頁面
【文章內容簡介】 須選擇好被測參數的測量元件。如何根據具體的檢測目的、檢測對象以及檢測環(huán)境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。傳感器必須根據一下原則進行選擇。 （ 1）靈敏度 傳感器的靈敏度越高，可以感知的變化量越小，即被測量稍有微小變化，傳感器即有較大的輸出。但靈敏度越高，與測量信號無關的外界噪聲也容易混入，并且噪聲也會被放大。因此，對傳感器往往要求有較大的信噪比。 （ 2）線性范圍 任何傳感器都有一定的線性范圍，在線性范圍內輸出與輸入成比例關系。線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。 （ 3）響應特性 傳感器的響應特性必須在所測頻率范圍內盡量保持不失真。實際傳感器的響應總有一定延遲，但延遲時間越短越好。 ? （ 4）穩(wěn)定性 傳感器的穩(wěn)定性是指經過長期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時間與環(huán)境。為了保證穩(wěn)定性，在選用傳感器之前應對使用環(huán)境進行調查，以選擇合適的傳感器類型。 （ 5）精確度 傳感器的精確度表示傳感器的輸出與被測量真值的對應程度。因為傳感器處于檢測系統(tǒng)的輸入端，因此，傳感器能否真實地反映被測量，對整個檢測系統(tǒng)具有直接影響。然而，傳感器的精確度也并非越高越好，因為還要考慮到經濟性。傳感器精確度愈高，價格越昂貴，因此應從實際出發(fā)來選擇傳感器。 ? 總之，除了以上選用原則以外，還應盡可能兼顧結構簡單、體積小、重量輕、價格便宜、易于維修和便于更換等條件。 模擬量輸入通道的設計 ? （ 1）數據采集通道的結構形式 ? 在自動檢測系統(tǒng)中，選擇何種結構形式采集數據，是進行模擬量輸入通道設計中首先要考慮的問題。圖 73所示給出兩種結構形式。 圖 73 兩種模擬量輸入通道 ?（ a）圖由于各參數是串行輸入的，所以轉換時間比較長。但它的最大優(yōu)點是節(jié)省硬件開銷。 （ b）圖中，每個模擬量輸入通道都增加了一個 S/H。其目的是可以采用同一時刻的各個參數，以便進行比較。 （ 2） A/D轉換器的選擇 一般根據被測對象的實際要求選擇 A/D轉換器。 A/D轉換器的位數不僅決定采集電路所能轉換的模擬電壓動態(tài)范圍，也很大程度影響采集電路的轉換精度。因此，應根據對采集電路轉換范圍與轉換精度兩方面要求選擇 A/D轉換器的位數。 ? （ 3）采樣 /保持器的選擇 ? 為了保證 A/D轉換器的穩(wěn)定輸出，要求在 A/D轉換期間其被轉換模擬信號保持不變，因此，在 A/D轉換器前必須加設采樣 /保持器。由于采樣 /保持器在保持階段一直保持著采樣階段結束時刻的輸入模擬信號的瞬時值，因此， A/D轉換器只要在采樣 /保持器的保持階段內進行和完成 A/D轉換，就能得到準確穩(wěn)定的數字輸出。 自動檢測系統(tǒng)硬件電路可以先采用某種信號作為激勵，然后通過檢查電路能否得到預期的響應來驗證電路是否正常。但是檢測系統(tǒng)的硬件電路功能的調試沒有相應的驅動程序很難實現(xiàn)。通常采用的方法是編制一些小的調試程序，分別對相應的各硬件單元電路的功能進行檢查，而整各系統(tǒng)的硬件功能必須在硬件和軟件設計完成之后才能進行。 硬件調試 四、自動檢測系統(tǒng)軟件的設計 軟件設計的質量直接關系到系統(tǒng)的正確使用和效率。軟件的設計、開發(fā)、調試及維護常要花費巨大的精力和時間。一個好的軟件應具有正確性、可靠性、可測試性、易使用性及易維護性等多方面的性能。 軟件的總體結構 當明確軟件設計的總任務之后，即可進入軟件總體結構設計。一般采用模塊化結構自頂向下把任務從上到下逐步細分，一直分到可以具體處理的基本單元為止，如圖 74所示 。 圖 74 模塊化結構 模塊的劃分有很大的靈活性，但也不能隨意劃分，劃分時應遵循以下原則： （ 1）每個模塊應具有獨立的功能，能產生明確的結果； （ 2）模塊之間應盡量相互獨立，以限制模塊之間的信息交換，以便利于模塊的調試； （ 3）模塊長度適中。若模塊太長，分析和調試比較困難；若過短則模塊的連接太復雜，信息交換太頻繁，附加開銷太大。 軟件開發(fā)平臺 開發(fā)環(huán)境的任務是提供用戶編寫程序代碼，編譯和連接程序并生成可執(zhí)行程序的環(huán)境。根據自動檢測系統(tǒng)硬件組成形式不同，其軟件開發(fā)環(huán)境也不盡相同。對于標準總線檢測系統(tǒng)，只需選擇一種高級語言進行編程，所以可以直接采用現(xiàn)有的商品程序開發(fā)環(huán)境，如 LabVIEW、 VC++、 VB等，對于單片機檢測系統(tǒng)，需要選擇匯編語言或 C語言進行開發(fā)。 軟件程序設計 軟件程序設計是按照“自頂向下”的方法，不管檢測儀器或系統(tǒng)的功能怎樣復雜，分析設計工作都能有計劃有步驟地進行。并且為了使程序便于編寫、調試和排除錯誤，也為了便于檢驗和維護，總是 設法把程序編寫成一個個結構完整、相對獨立的程序段， 這就是所謂的一個程序模塊?！白皂斚蛳隆钡能浖O計方法編寫程序模塊應遵守下列原則。 ? （ 1）適當劃分模塊。對于每一個程序模塊，應明確規(guī)定其輸人、輸出和模塊的功能； ? （ 2）模塊功能獨立。一旦認定一部分問題能夠歸入一個模塊之內，就不要再進一步設想如何來實現(xiàn)它，即不要糾纏細枝末節(jié)； ? （ 3）對每一個模塊作出具體定義，包括解決某問題的算法、允許的輸入輸出值范圍； ? （ 4）在模塊中只有循環(huán)、順序、分支三種基本程序結構； ? （ 5）可利用已有的成熟的程序模塊。如加、減、乘、除、開方、延時程序、顯示程序等。 軟件調試 為了驗證編制出來的軟件無錯，需要花費大量的時
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1