單片機在智能儀器儀表中的應用

陳在明

【摘要】 智能儀器儀表是一種具備微處理器，具備對數(shù)據(jù)信息存儲處理功能的儀器儀表。單片機是計算機系統(tǒng)中重要構成部分，具有集成度高、體積小等特點，在智能儀器儀表中應用廣泛，促進儀器儀表向著柔性化方向發(fā)展，對于工業(yè)生產(chǎn)效率的提高起到了重要作用。

【關鍵詞】 單片機 智能儀器儀表 應用

前言：基于計算機技術，特別是微型計算機技術的發(fā)展，使得單片機廣泛應用于智能儀器儀表中，完善了儀器的功能，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)中的工作效率，對工業(yè)生產(chǎn)效益的提升具有重要意義。本文以單片機與智能儀器儀表為研究對象，主要論述了單片機在智能儀器儀表中的應用。

一、智能儀器儀表中單片機應用特點

1、控制功能強。單片機本身屬于計算機系統(tǒng)的一部分，在智能儀器儀表中的應用具有顯而易見的控制能力，對儀器儀表各參數(shù)都能夠準確地進行監(jiān)控。微機承擔著測量的責任，節(jié)省了大量的開關與常規(guī)儀器中的數(shù)字電路，其控制的狀態(tài)位通常采取二進制的方式，二進制的狀態(tài)位主要有測量完成檢測位與啟動控制位等[1]。在眾多的單片機類型中，有一種MCS-51類型的單片機，具有布爾處理功能，還具備處理指令輸入輸出的功能，基于這些控制特點優(yōu)勢在智能儀器儀表的控制上有廣泛應用。

2、I/O功能強大。智能儀器儀表內(nèi)部結構較為復雜，由多種功能部件組成，為了保證各部件之間有序運行，通常單片機微機中的接口芯片可以保證各功能部件的穩(wěn)定運行，相互協(xié)調(diào)運轉。MCS-51至少擁有16位的I/O線等部件，從硬件結構上來說，使儀器儀表越加簡化，降低了其設備的成本。

3、數(shù)據(jù)計算能力高速。和完整的計算機系統(tǒng)一樣，單片機在智能儀器儀表中的應用同樣具有高速準確的數(shù)據(jù)計算能力。對于通常條件下的儀器儀表，在測量計算與操作中這些操作一個周期的完成要求需要的時間是0.1-0.6秒左右。但是部分對于計算要求較復雜，要求有函數(shù)計算等難度很高的計算能力，所以從運算速度能力方面來說，對于單片機的相關功能要求還是很高的。還是以MCS-51為例，其時鐘在10-15兆赫之內(nèi)，能夠對乘除法指令進行處理，能夠完成高速的數(shù)據(jù)計算。

二、單片機在智能儀器儀表中的應用

2.1單片機在智能儀器儀表中扮演微處理器的角色

對于數(shù)據(jù)的獲取而言，在儀器儀表中有了單片機的配置，還有存儲器與微處理器的配置，不只是單一局限在數(shù)據(jù)的獲取上面，而是對數(shù)據(jù)進行了進一步的計算處理，為測量者提供了很大的方便。單片機作為微處理器在智能儀器儀表中的應用，就是將一些部件的功能集中整合在一塊芯片中，使得計算機系統(tǒng)看起來不是很復雜，形成了完整的單片計算機的應用系統(tǒng)。單片機計算機技術的快速發(fā)展是基于集成電路技術發(fā)展而來的，價格也越來越得到廣大用戶接受，因此在工業(yè)生產(chǎn)等領域中得到了廣泛應用。其系列在逐漸發(fā)展變化，功能也越來越強大，具有體積小等特點，使儀器儀表的測量功能大為擴展，方便了維護工作，自檢與測量互不干擾。

2.2數(shù)字濾波

數(shù)字濾波是通過數(shù)字設備的算法來處理信號，將某個頻段的信號經(jīng)過篩選濾除出去，得到新的信號。智能儀器儀表在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用，其工作環(huán)境較為惡劣，對于消除干擾顯得有些困難。在對其信號濾除與獲取新信號的過程中通過采樣平均方法抑制住了對信號的干擾。通過對單片機的有效控制，提高了可利用信號的使用價值，以平滑加工的形式對信號進行采樣，消除噪聲等各種干擾因素，使系統(tǒng)運行更加可靠[2]。

2.3單片機在智能儀器儀表設計與調(diào)試中的應用

1、智能儀器儀表的總體設計。如想設計出有效的智能儀器儀表，首先要對單片機的設計考慮周全，明確設計所要達到的最終目標，包括使用哪種微處理器，對微機的測試功能有全面的了解，還需要掌握必要的對于故障診斷的方法[3]。

2.自診斷功能與可維修性。故障發(fā)生時，其診斷系統(tǒng)能夠顯示出發(fā)生故障的部位、原因，為用戶提供維修的方便。3.協(xié)調(diào)軟硬件。單片機在智能儀器儀表中的設計中，需要選擇好哪個系列，選擇好系列，考慮設計方法，其設計方法通常對各個對象進行分解，分解成不同的子任務，為了考慮設計的成本，避免經(jīng)過多次修改，需要將指標具體化，通過仿真測試檢查設計的可行性。

三、結語

通過上述可知，單片機在智能儀器儀表應用中具有控制功能強、I/O功能強大，數(shù)據(jù)計算能力高速等特點，其應用體現(xiàn)在充當微處理器的角色，使其對應應用的儀器儀表計算機系統(tǒng)更加完善；通過數(shù)字濾波的處理，保證系統(tǒng)運行更具可靠性。智能儀器儀表是計算機電子等新興技術的結合，隨著相關技術的發(fā)展，其應用將會更加廣泛，單片機在其應用領域中將會向著多功能化、靈活性方向發(fā)展。

參 考 文 獻

[1]成可南. 計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的應用[J]. 自動化與儀器儀表，2014，07：117-119.

[2]鄒向陽，李鋒，劉戎. 智能儀器儀表中數(shù)字溫度實時時鐘功能的設計[J]. 自動化儀表，2009，02：60-62.

[3]陳寶海. 淺談單片機技術在智能儀表、儀器上的應用[J]. 科技風，2010，01：243.