【正文】 單獨(dú)的專家，而且復(fù)合專家知識在任何時(shí)候可同時(shí)和持續(xù)地解決某一問題。由于專家系統(tǒng)具有很多突出優(yōu)點(diǎn)，如：適應(yīng)強(qiáng)。專家系統(tǒng)內(nèi)部包括兩個(gè)主要部分：知識庫和推理機(jī)。專家系統(tǒng)能不斷對自己的知識進(jìn)行擴(kuò)充、完善和提煉。從知識推理能力看，專家系統(tǒng)的工作是在環(huán)境模式驅(qū)動下的知識推理過程，而不是在固定程序控制下的指令執(zhí)行過程。從處理問題的方法看，專家系統(tǒng)則主要依靠知識表達(dá)技術(shù)、知識推理、知識收集和編碼，知識存貯和編排，建立知識庫及其管理系統(tǒng)，利用專家知識和經(jīng)驗(yàn)求解專門問題，而不是數(shù)學(xué)描述的方法來解決問題。專家系統(tǒng)內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域的專家水平的知識與經(jīng)驗(yàn)，能夠運(yùn)用人類專家知識和解決問題的方法進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，來解決該領(lǐng)域的復(fù)雜問題。專家系統(tǒng)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，開發(fā)一個(gè)成功的專家系統(tǒng)需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員與應(yīng)用領(lǐng)域中的人類專家密切合作，一般將專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員稱為知識工程師（Knowledge Engineer），將參加專家系統(tǒng)開發(fā)的人類專家稱為領(lǐng)域?qū)＜遥―omain Expert）。NASA投入大量資金用于空間站系統(tǒng)級管理、故障診斷以及分系統(tǒng)級故障診斷專家系統(tǒng)的研制工作，包括診斷推理專家系統(tǒng)?！白杂商枴笨臻g站是美國大型載人航天工程。美國自由號空間站、歐洲尤里卡平臺、哥倫布空間艙，以及日本的吉姆艙都設(shè)計(jì)了故障診斷專家系統(tǒng)。同時(shí)對現(xiàn)有的IVI、Vpp、SQL、ODBC、VRML語言等進(jìn)行應(yīng)用研究。主要原理是引入中間件（Middle ware）作為事務(wù)代理，完成客戶機(jī)（Client）向服務(wù)對象（Server）提出的業(yè)務(wù)請求，實(shí)現(xiàn)客戶與服務(wù)對象的完全分開，客戶不需要了解服務(wù)對象的實(shí)現(xiàn)過程以及具體位置。擬建立測試軟件通用平臺，重點(diǎn)研究CORBA、DCOM、COM等中間件語言?；诖?，我們除認(rèn)真研制VXI、PXI、Compact PCI，同時(shí)認(rèn)真追蹤世界接口技術(shù)的發(fā)展趨勢，現(xiàn)擬開展PCI Express，infiniband等技術(shù)研究，為建立未來新型的開放式的測試與故障診斷系統(tǒng)平臺打下基礎(chǔ)，滿足21世紀(jì)軍事裝備要求。美國軍方要建立通用的自動測試系統(tǒng)開放式體系結(jié)構(gòu)，其核心技術(shù)就是采用了總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，總線系統(tǒng)的研究成為測試系統(tǒng)技術(shù)研究的關(guān)鍵，在某種程度其技術(shù)水平?jīng)Q定了測試系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)技術(shù)的水平。1) 總線接口技術(shù)總線是所有測試系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化的根本條件，國內(nèi)外都是依據(jù)總線系統(tǒng)來組建各類測試系統(tǒng)，以確保硬件、軟件、系統(tǒng)級的兼容性、互換性和重構(gòu)功能，研究和開發(fā)總線系統(tǒng)是設(shè)計(jì)、研制開放式體系結(jié)構(gòu)的核心任務(wù)，也是測試系統(tǒng)技術(shù)研究的關(guān)鍵技術(shù)。圖像測量系統(tǒng)一般由以下結(jié)構(gòu)組成。圖像識別測量過程包括：（1）圖像信息的獲取；（2）圖像信息的加工處理，特征提取；（3）判斷分類。3）圖像識別測量技術(shù)隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，幾何尺寸與形位測量已從簡單的一維、二維坐標(biāo)或形體發(fā)展到復(fù)雜的三維物體測量，從宏觀物體發(fā)展到微觀領(lǐng)域。具有微米及亞微米測量精度的幾何量與表面形貌測量技術(shù)已經(jīng)比較成熟，如HP5528雙頻激光干涉測量系統(tǒng)（精度10nm）、具有1nm精度的光學(xué)觸針式輪廓掃描系統(tǒng)等。金剛石車床加工的超精密衍射光柵精度已達(dá)1nm，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)可以制作10nm以下的線、柱、槽。納米級加工技術(shù)可分為加工精度和加工尺度兩方面。2） 微/納米級精密測量技術(shù)科學(xué)技術(shù)向微小領(lǐng)域發(fā)展，由毫米級、微米級繼而涉足到納米級，即微/納米技術(shù)。將激光雙三角測量法應(yīng)用于1700mm1200mm200mm測量范圍內(nèi)，對復(fù)雜曲面輪廓進(jìn)行測量，其精度可高于1μm。通過探頭的掃描可以準(zhǔn)確獲得表面粗糙度信息，進(jìn)行表面輪廓的三維立體測量及用于模具特征線的識別。利用系統(tǒng)集成技術(shù)可以把CAD、CAM及CAT以在線工作方式集成在一起，形成數(shù)學(xué)實(shí)物仿形制造系統(tǒng)，大大縮短了模具制造及產(chǎn)品仿制生產(chǎn)周期。各坐標(biāo)測量機(jī)制造商獨(dú)立開發(fā)的不同軟件系統(tǒng)往往互不相容，也因知識產(chǎn)權(quán)的問題，些工程軟件是封閉的。 Sharp公司的Chameleon CMM測量系統(tǒng)所配支持軟件可提供包括齒輪、板材、凸輪及凸輪軸共計(jì)50多個(gè)測量模塊。S圖表、頻率直方圖、運(yùn)行圖、目標(biāo)圖等。依據(jù)此數(shù)據(jù)庫，可自動生成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，包括XBARamp。國內(nèi)自行開發(fā)的數(shù)控測量機(jī)軟件系統(tǒng)PMIS包括多項(xiàng)系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、系統(tǒng)數(shù)識別和優(yōu)化技術(shù)。 1）坐標(biāo)測量機(jī)的最新發(fā)展 三坐標(biāo)測量機(jī)作為幾何尺寸數(shù)字化檢測設(shè)備在機(jī)械制造領(lǐng)域得到推廣使用，而科學(xué)研究和機(jī)械制造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步又對CMM提出更多新的要求，作為測量機(jī)的制造者就需要不斷將新技術(shù)應(yīng)用于自己的產(chǎn)品以滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。發(fā)展高速坐標(biāo)測量機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。在現(xiàn)代工業(yè)制造技術(shù)和科學(xué)研究中，測量儀器具有精密化、集成化、智能化的發(fā)展趨勢。在現(xiàn)代工業(yè)制造技術(shù)和科學(xué)研究中，測量儀器具有精密化、集成化、智能化的發(fā)展趨勢。滿足這些要求，也就是單片機(jī)和傳感器要滿足這些要求要求，對單片機(jī)及傳感器選擇很重要。傳感器 設(shè)定值對象執(zhí)行器計(jì)算機(jī) 圖1 自動化（控制）系統(tǒng)框圖本次設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)來控制傳感器對被測物在空載狀態(tài)下多個(gè)參數(shù)進(jìn)行測量，再經(jīng)過單片機(jī)運(yùn)算后，由LED數(shù)碼管顯示所需測量的值。我們知道，每種現(xiàn)代自動化過程，都包括有三種主要功能塊：執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)（或微處理器)機(jī)傳感器。它具有體積小、使用靈活方便、成本低、易于產(chǎn)品化、抗干擾能力強(qiáng)、可在各種惡劣的環(huán)境下可靠地工作等特點(diǎn)。它具有嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)所要求的體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、總線方式、管理模式等。對被測物體的測量、運(yùn)算、輸出，整個(gè)過程都是由單片機(jī)進(jìn)行控制。而本次設(shè)計(jì)就是為回轉(zhuǎn)振動鉆在線測試問題。目 錄引 言 11 緒 論 2 2 3 6 9 112方案論證 11 12 12 12 123硬件設(shè)計(jì) 12 12 13 15 16 16 20 21 21 28—保持電路 32 A/D轉(zhuǎn)換器 33 A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟、取樣定理和選擇要點(diǎn) 34 A/D轉(zhuǎn)換原理 37 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換 38 ADC0809的應(yīng)用 42 8051單片機(jī)介紹 47 AT89C51主要特性及引腳說明 48 51 74LS373鎖存器 53 74LS273觸發(fā)器 564應(yīng)用軟件 57 Proteus調(diào)試軟件簡介 57 Keil軟件介紹 59致 謝 62參考文獻(xiàn) 63附錄A：硬件接線圖 64附錄B：英文資料與翻譯 65引 言 此次設(shè)計(jì)的題目是《基于單片機(jī)的多參數(shù)測試儀硬件開發(fā)》。 多參數(shù)測試儀器是在2002年9月通過省級技術(shù)鑒定的“回轉(zhuǎn)振動鉆研制”的基礎(chǔ)上進(jìn)行的延伸研究，在回轉(zhuǎn)振動鉆研制過程中，關(guān)于主軸復(fù)合振動參數(shù)的在線測試一直是個(gè)難點(diǎn)問題，雖然采用間接測量能夠測得主軸空載振頻和振幅，而對于該設(shè)備在工作過程中復(fù)合振動參數(shù)的在線測試一直沒能很好解決。本次設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)做處理器以及控制器，通過單片機(jī)來控制整個(gè)測試過程。單片機(jī)全稱為單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microputer)因?yàn)閱纹瑱C(jī)主要用于控制系統(tǒng)中，所以又稱微控制器或嵌入式控制器。它把計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上，通常片內(nèi)都含有中央處理部件（CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM、EPROM、Flash ROM）、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器和各種輸入/輸出（I/O）接口，如RS232串行通信口、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。特別是它強(qiáng)大的面向控制的能力，使它在工業(yè)控制、智能儀表、外設(shè)控制、家用電器、機(jī)器人、軍事裝置等方面得到了廣泛的應(yīng)用，整個(gè)工業(yè)設(shè)備和工藝將進(jìn)行一次以普及應(yīng)用微機(jī)為特征的技術(shù)改造。傳感器時(shí)時(shí)檢測“對象”的狀態(tài)及其相應(yīng)的物理量，并及時(shí)虧送給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)相當(dāng)于人的大腦，經(jīng)過運(yùn)算、分析、判斷，根據(jù)“對象”狀態(tài)偏離設(shè)定值的方向與程度，對執(zhí)行器下達(dá)修正動作的命令；執(zhí)行器相當(dāng)于人的手腳，按大腦的命令對“對象”進(jìn)行操作。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)多參數(shù)測量儀器，其參數(shù)要求為：實(shí)現(xiàn)在線測量采樣次數(shù)大于3（次/分鐘）；測試頻率小于500Hz；%。1 緒 論 現(xiàn)代精密測量技術(shù)是一門集光學(xué)、電子、傳感器、圖像、制造及計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的綜合性交叉學(xué)科，涉及廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，它的發(fā)展需要眾多相關(guān)學(xué)科的支持。三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）是適應(yīng)上述發(fā)展趨勢的典型代表，它幾乎可以對生產(chǎn)中的所有三維復(fù)...現(xiàn)代精密測量技術(shù)一門集光學(xué)、電子、傳感器、圖像、制造及計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的綜合性交叉學(xué)科，涉及廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，它的發(fā)展需要眾多相關(guān)學(xué)科的支持。三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）是適應(yīng)上述發(fā)展趨勢的典型代表，它幾乎可以對生產(chǎn)中的所有三維復(fù)雜零件尺寸、形狀和相互位置進(jìn)行高準(zhǔn)確度測量。同時(shí)，作為下世紀(jì)的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)，各在微/納米測量技術(shù)領(lǐng)域開展了廣泛的應(yīng)用研究。 誤差自補(bǔ)償技術(shù)德國Carl Zeiss公司最近開發(fā)的CNC小型坐標(biāo)測量機(jī)采用熱不靈敏陶瓷技術(shù)（Thermally insensitive ceramic technology），～℃范圍不受溫度變化的影響。Carl Zeiss公司開發(fā)的坐標(biāo)測量機(jī)軟件STRATAUX，其測量數(shù)據(jù)可以從CMM直接傳送到隨機(jī)配備的統(tǒng)計(jì)軟件中去，對測量系統(tǒng)給出的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與管理，根據(jù)要求對其進(jìn)行評估。R及X_BARamp。美國Brown amp。日本Mitutoyo公司研制開發(fā)了一種圖形顯示及繪圖程序，用于輔助操作者進(jìn)行實(shí)際值與要求測量值之間的比較，具有多種輸出方式。系統(tǒng)集成技術(shù)主要解決不同軟件包之間的通信協(xié)議和軟件翻譯接口問題。 非接觸測量基于三角測量原理的非接觸激光光學(xué)探頭應(yīng)用于CMM上代替接觸式探頭。該方法克服了接觸測量的局限性。英國IMS公司生產(chǎn)的IMP型坐標(biāo)測量機(jī)可以配用其他廠商提供的接觸式或非接觸式探頭。微/納米技術(shù)研究和探測物質(zhì)結(jié)構(gòu)的功能尺寸與分辨能力達(dá)到微米至納米級尺度，使類在改造自然方面深入到原子、分子級的納米層次。加工精度由本世紀(jì)初的最高精度微米級發(fā)展到現(xiàn)有的幾個(gè)納米數(shù)量級。微/納米技術(shù)的發(fā)展，離不開微米級和納米級的測量技術(shù)與設(shè)備。因?yàn)閽呙杷淼里@微鏡（STM,Scanning Tunning Microscope）、掃描探針顯微鏡（SPM，Scanning Probe Microscope）和原子力顯微鏡（AFM，Atomic Force Microscope）用來直接觀測原子尺度結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，使得進(jìn)行原子級的操作、裝配和改形等加工處理成為近幾年來的前沿技術(shù)。被測物體圖像中即包含有豐富的信息，為此，正確地進(jìn)行圖像識別測量已經(jīng)成為測量技術(shù)中的重要課題。計(jì)算機(jī)及相關(guān)計(jì)算技術(shù)完成信息的加工處理及判斷分類，這些涉及到各種不同的識別模型及數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識。以機(jī)械系統(tǒng)為基礎(chǔ)，線陣、面陣電荷耦合器件CCD或全息照相系統(tǒng)構(gòu)成攝像系統(tǒng)；信息的轉(zhuǎn)換由視頻處理器件完成電荷信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換；計(jì)算機(jī)及計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的處理和顯示；反饋系統(tǒng)包括溫度誤差補(bǔ)償，攝像系統(tǒng)的自動調(diào)焦等功能；載物工作臺具有三坐標(biāo)或多坐標(biāo)自由度，可以精確控制微位移。采用總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，具有簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可靠性高、維護(hù)性好、產(chǎn)品易于升級換代，便于組織生產(chǎn)工藝和成本低，真正能變串行生產(chǎn)為并行生產(chǎn)等重要優(yōu)點(diǎn)。因此，總線技術(shù)研究歷來是系統(tǒng)研究的核心技術(shù)。2) 軟件平臺技術(shù)軟件是組建系統(tǒng)核心技術(shù)之一，對于測試軟件、TPS可兼容、可移植和重用一直是測試系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。這些軟件充分利用了現(xiàn)今軟件技術(shù)發(fā)展的最新成果，在基于網(wǎng)絡(luò)的分布式應(yīng)用環(huán)境下實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的集成，使得面向?qū)ο蟮能浖诜植?、異?gòu)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)可重用、可移植和互操作。同時(shí)提供軟總線機(jī)制，使得在任何環(huán)境下，采用任何語言開發(fā)的軟件只要符合接口規(guī)范的定義，均能集成到分布式系統(tǒng)中。3) 專家系統(tǒng)技術(shù)由于專家系統(tǒng)具有很好實(shí)用性，已被廣泛應(yīng)用于科學(xué)、工程制造，尤其是宇航領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在新一代載人航天器——航天飛機(jī)、載人飛船，作為可靠性的重要保障手段之一的故障診斷專家系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。由于該工程結(jié)構(gòu)龐大，設(shè)計(jì)復(fù)雜以及高可靠和高自主性要求，基于人工智能的故障診斷專家系統(tǒng)是其重要組成部分。由于故障診斷專家系統(tǒng)以其在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮的作用和取得的效益受到了工程界的普遍重視，專家系統(tǒng)已成為故障診斷技術(shù)發(fā)展的主流。專家系統(tǒng)（Expert System）是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。從處理問題性質(zhì)看，專家系統(tǒng)善于解決那些不確定性、非結(jié)構(gòu)化的問題，主要用于知識處理，而不是數(shù)據(jù)信息處理。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，專家系統(tǒng)則強(qiáng)調(diào)知識與推理的分離，因而系統(tǒng)具有很好的靈活性和擴(kuò)充性。從咨詢解釋能力看，專家系統(tǒng)不僅對用戶的提問給出解答，而且能夠?qū)Υ鸢傅耐评磉^程做出解釋，提供答案的可信度評估。而傳統(tǒng)程序都無法做到。因?yàn)閷＜蚁到y(tǒng)依賴于推理，它必須能夠解釋這個(gè)過程，所以它的推理過程是可檢查的，解釋機(jī)是復(fù)雜專家系統(tǒng)的一個(gè)必要部分。它能在任何計(jì)算機(jī)硬件上使用。而且持久性好。某些突發(fā)的情況需要響應(yīng)得比專家更迅速，因此實(shí)時(shí)的專家系統(tǒng)具有重要應(yīng)用。一般診斷專家系統(tǒng)開發(fā)可以采用高級程序語言、通用人工智能語言、專家系統(tǒng)工具，也叫專家系統(tǒng)外殼來進(jìn)行。因?yàn)?，專家系統(tǒng)工具是一個(gè)具有知識表示和推理機(jī)的基本框架系統(tǒng)，能保證快速、高質(zhì)量的組建、開發(fā)出故障診斷專家系統(tǒng)。4) 虛擬測試技術(shù)通過虛擬測試系統(tǒng)，可以使產(chǎn)品歷經(jīng)虛擬設(shè)計(jì)、虛擬加工、虛擬裝配、產(chǎn)品性能虛擬測試和虛擬使用全過程。由于虛擬測試在虛擬制造技術(shù)中應(yīng)用的普遍性，能促進(jìn)整個(gè)虛擬制造技術(shù)體系更為完備和工程實(shí)用化。我們開展虛擬測試技術(shù)研究，就是用虛擬工程概念解決型號研究中的實(shí)際測試問題。通過構(gòu)建軍事裝備或大型工程的虛擬測試環(huán)境，建造一個(gè)通用的虛擬測試平臺，可以適應(yīng)各種型號模擬測試試驗(yàn)，對每種型號的測試需求均可在此通用的虛擬測試平臺進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證測試，通過虛擬測試驗(yàn)證，修正、