單片機在智能儀器儀表中的應用與研究

康之訥

摘 要：隨著我國社會經濟的不斷發展和進步，如今各行各業的運作模式與過去相比也都有了非常大的變化，其中的智能儀器領域也不例外。單片機屬于是一種結構簡單、技術先進且功能多元化的“微型計算機”，其當前也被廣泛的應用到各行各業中，整體的應用效果也非常理想。本文主要針對單片機在智能儀表中的應用來展開分析，然后結合各方面因素來提出相應的解決對策，希望能夠為單片機的應用提供一定幫助。

關鍵詞：單片機;儀表;應用;智能

1 前言

一直以來，我國所使用的單片機都具有系統結構簡單、集成度高、體積小、處理功能強等優勢，當然在產品自動化、智能化儀器儀表中的應用也變得越來越廣泛。可以看到，如今使用單片機來改造原有的測量、控制儀器儀表等工作已經變得越來越常見，這不僅能解決傳統儀器在應用時出現的各種問題，而且還能保證儀器儀表的智能化、數字化和綜合化，解決儀器儀表中出現的各種誤差問題。從另一個方面來看，由單片機構成的智能儀表集測量、控制、功能為一體，這也可以直接實現測量儀器的創新，且智能儀表也會比傳統儀器更完善、更先進一些，即通過對比發現，傳統儀表都是以動圈式儀表或電子電位差來作為主要的輸出單元，且整體的方式也非常單一不容易改變。

2 單片機在智能儀器表中的應用分析

2.1 智能儀器儀表的功能

可以看到，智能化儀表的重點就在于其自身的智能，其自身也具有輸出方式的多樣化，應用過程非常靈活等特點，甚至儀表外也能直接連接各種各樣的設備，記錄儀器等，即可以實現多元化的傳輸方式。從另一個方面來看，智能化儀表不但具備測量功能，而且還能很好的對各種信息進行智能化處理，并實現處理、控制、測量的高效運作[1]。通過與傳統的儀表進行對比發現，智能化儀表不僅能實現信號的復雜處理，同時也能實現對故障的自動診斷和檢測，從而降低測量數據之間的誤差，提高參數檢測的準確性。

2.2 常見的智能儀器儀表

第一，智能毫伏表。智能毫伏表與傳統毫伏表之間只有很大區別的，在于在毫伏表中添加了單片機，這就能進行更高頻路的電壓測試，甚至還能實現自動歸零、故障診斷，自動報警、自動進行單位換算等，且整個設備的體積也非常小，應用起來也非常簡單。第二，智能萬用表。這類型設備的測量準度是非常高的，且也能降低各種不必要的誤差，且自身的抗干擾能力也非常明顯。第三，邏輯分析器，這主要是用來分析和處理各種不可預測的故障，但因為這些故障都出自于各種復雜的電路中，所以單片機的應用就能及時將各種信號記錄下來，并實現智能儲存，當設備出現故障時便能在最短的時間內找到故障并解決問題。

2.3 智能儀器儀表的功能特點

第一，強大的控制功能。由于單片機集合了各式各樣的先進技術，因此其自身也具備有較強大的控制功能，但從智能儀表儀器的角度來看，將單片機融入到其中，這樣不僅能解決傳統儀器設備存在的不足，而且還能實現智能化控制。由于單片機中的參數較多，因此單片機的應用也能很好的對其進行監控，在這樣的環境下，單片機的責任是非常大的，其需要采用二進制的方式來進行控制，這樣才能保證后續工作的順利開展。如今市場上的單片機型號是非常多的，且不同的單片機所具備的價值也完全不同，因此也深受各廠家的喜愛。第二，強大的I/O功能。新型單片機的I/O功能是非常強大的，且只要直接應用到普通的儀器儀表中，這樣便能具備普通設備無法達到的優勢，并實現生產成本的下降。單由于智能化儀表的結構比較復雜，即存在較多部件同時運行的狀態，因此為了保證這些部件的穩定運行，相關人員在必須要提高儀器儀表的性能。第三，實現高速準確的計算。將單片機應用到計算機技術中，這就可以直接看成是一種微型計算機系統，并讓單片機具備強大的計算能力，從而實現計算速度的提升[2]。單片機與智能儀表的結合可以實現運行過程的優化，保證整個計算過程和速度的提升。

3 智能儀器儀表的功能

3.1 智能毫伏表

通過對比發現，傳統測量正弦交流電壓的晶體管耗伏表可以細分為以下幾種類型：一是放大一檢波式;二是波一放大式，但利用單片機來組成的毫伏表，其自身的價值與優勢是非常明顯的。在實際工作中，改儀器可以對副值為0.1mV-300V的電壓進行測試，整個過程設備可以實現以下操作，如自動調零、自動換算、過載報警等優勢。從另一個方面來看，該儀器最主要的核心是8098單片機，應該該設備的所具備的功能是非常強大的，因此也非常適合應用到智能儀表儀器中。

3.2 智能萬用表

智能萬用表的測量精度是非常高的，并且也能利用單片機來消除各種因系統造成的任何誤差，即解決各種各樣因不相關因素所引起的隨機誤差，從而實現系統精準度的提升。從另一個方面來看，ICL7135是雙積分A/D轉換器，而芯片則需要采用雙斜率積分來展開，當然自身的抗干擾能力也是非常強的，因此也能很好的階級工作時出現的各種問題。

3.3 邏輯分析器

可以看到，如今各式各樣的電子設備中數字電路發展趨勢都已經變得越來越復雜，且常常會出現不同類型的 不可預測性和隨機性軟故障，而相關人員要想保證工作的順利開展，其就必須要采用邏輯分析器來展開深入分析。在實際工作過程中，相關人員可以采用PIC58BS單片機來設計制作邏輯分析器，需要注意的試，該設備的七個輸入端需要分別接在各個關鍵點和待修設備上，在這樣的狀態下，單片機才能將各點信號都實時記錄下來并進行保存[3]。一旦出現故障，那么其就會一直跟蹤待修設備的實時狀況，這樣才能更好的時間故障排除，保證后續工作的順利開展。

3.4 溫度測控儀

相關人員可以將單片機、集成溫度傳感和控制器來設計制造一個智能溫控儀，該設備找那個的DSI620芯片是美國某工資最新的數字溫度傳感器和恒溫控制器，而一般的測溫范圍則需要保持在55-125之間。從另一個方面來看，單片機的制作過程和功能設計并不是很復雜，而系統功能設計也是整個系統開始的起點，但系統是否能在應用時完美的展現出這些功能，這其實才是整個設計中最困難的環節。由于實際工作環境會受到各種電磁的干擾，所以整個控制系統也非常容易受到干擾信號影響而發生誤動作，嚴重時還會導致整個系統的癱瘓，并造成一定程度的設備損失。所以在工作時，整個工作環境中的運行微機系統必須要具備較強的抗干擾能力，具備一定程度的電磁兼容性質，具體表現在一下幾個方面：第一，電子系統與設備之間的電磁環境要保持互相幫助的關系。第二，電子系統在電磁環境中需要嚴格按照標準來展開。第三，要做到防止被干擾和防止干擾別的系統。

4 單片機在智能儀器儀表中的應用建議

4.1 單片機在智能儀器儀表中承擔著微處理器的角色

從數據獲取的角度來看，將單片機應用到儀器儀表中，這樣不僅能更好的發揮出微處理器和存儲器的作用，而且還能實現數據獲取渠道的多樣化，甚至還能對數據進行更深入的處理與計算，這也直接為測量者提供了較大的便利。從另一個方面來看，單片機身為微處理器的另一種表現形式，其在智能儀器儀表中的應用效果也是非常明顯的，且可以融入到各部件的各功能中，在這樣的結構下，計算機系統不僅看起來不復雜，而且要能形成完整的單片計算機應用系統，并保證后續工作的順利開展。單片機計算機技術的快速發展也為電路領域帶來了較大的機遇，即整體的價格也逐漸被大眾接受，同時也被廣泛的應用到工業生產等領域中。隨著社會的不斷發展，該設備的功能也變得越來越強大，而儀器儀表的測量功能也得到了快速擴展，并形成了測量和自檢工作的互不干擾。

4.2 數字濾波

數字濾波是指通過數字設備算法來對各種信號進行處理，即在實際工作過程中，其可以對某個頻段的信號進行篩選，并以此來獲取到新的信號。智能儀器儀表之所以能被廣泛的應用到工業生產中，其很大的原因在工業生產的工作環境非常惡劣，而傳統設備在消除信號干擾上的效果又不是很明顯。但數字濾波的應用就能很好的解決這些問題，其在進行信號消除和獲取新信號的過程會采用平均的方式來抑制住對信號的干擾，然后提高信號的使用價值。在這樣的工作環境下，相關人員可以通過平滑加工的形式來對信號進行采樣，從而減少各種噪聲干擾等問題的產生，保證系統運行的可靠性。

4.3 在智能儀器儀表設計和調試中的應用

第一，智能儀器儀表的總體設計。相關人員要想設計出有效的智能儀器儀表，首先要做的就是從各方面入手來進行單片機的設計，要明確設計需要達到的目標，如使用哪種類型的微處理器、如何加深對微機測試功能的了解、掌握哪種類型的故障診斷方法等。第二，自診斷功能和可維修性。當故障發生時，整個診斷系統是可以直接顯示出故障發生的位置和原因的，這不僅能為用戶的維修工作提供了便利，整個操作過程也非常簡單。第三，協調軟硬件。在實際工作過程中，相關人員要設計明確設計方法與選擇的系列，要將各個對象分解成不同的子任務，并盡可能的降低設計成本，最后再利用仿真測試來檢查整個設計的可行性。

5 結論

綜上所述，將單片機應用到智能儀器儀表設計制作中，這樣不僅能實現儀表功能的優化，而且還能保證除測量之外的各功能價值的發揮，從而實現工作效率的提升。將單片機融入到計算機技術中，整個系統就能看成是“微型計算機”，雖然單片機的體積非常小，但質量卻是非常強大的，即自身也具備非常復雜的技術和強大的功能，如今也已經被廣泛的應用到工業領域中，整體的工作質量也有了明顯提升。通過更深層次的深入分析發現，電子計算機等各種新型技術的融入要讓智能儀器儀表的應用功能變得越來越強大，自身的特點也得到了更進一步的優化，且整個運作過程也變得更加智能和自動化，即設備在進行自動診斷的同時也不耽誤正常的測量工作。所以在不久的將來，單片機也將融入到我國更深層次的行業中，并不斷發揮出自身的優勢和價值。

參考文獻：

[1] 成可南.計算機系統在自動化儀器儀表中的應用[J].自動化與儀器儀表，2017（07）：117-119.

[2]鄒向陽，李鋒，劉戎.智能儀器儀表中數字溫度實時時鐘功能的設計[J].自動化儀表，2018（02）：60-62.

[3]陳在明.單片機在智能儀器儀表中的應用[J].中國新通信，2016（01）：39.

[4]劉忠超，殷華文，郭抒穎.基于MSP430單片機的智能儀表設計[J].自動化與儀表，2017（02）：20-24.

[5]張威.一種基于低功耗單片機的供熱儀表系統開發[J.微計算機信息，2017（16）：174-176.