微機(jī)化儀器儀表是具備測(cè)控功能的特殊微機(jī)系統(tǒng)。由于承擔(dān)的任務(wù)，應(yīng)用的場(chǎng)合不同，各種微機(jī)化儀器儀表的硬、軟件系統(tǒng)差別很大。簡(jiǎn)單的只含幾個(gè)芯片和少量程序，如壓力傳感器、溫度顯示調(diào)節(jié)器等；復(fù)雜的含大量芯片，豐富的軟件和齊全的外設(shè)，甚至于使用多個(gè)微處理器，其復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用型個(gè)人計(jì)算機(jī)，如色譜質(zhì)譜儀、質(zhì)量流量計(jì)等。
盡管如此，由于它們都具有內(nèi)藏處理器或單片機(jī)這一基本特征，因此在結(jié)構(gòu)上存在著一些共同之處，那就是如圖0.1所示典型的微型計(jì)算機(jī)儀器儀表結(jié)構(gòu)，其測(cè)量和控制電路部分則相當(dāng)于專(zhuān)用的外設(shè)。微機(jī)化儀器儀表的典型結(jié)構(gòu)如圖0.1所示由三個(gè)層次構(gòu)成。
一、微處理器
它是整個(gè)微機(jī)化儀器儀表的核心，具有基本的算術(shù)運(yùn)算、邏輯分析能力。通常，微處理器需要時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，能支持存儲(chǔ)器I/O口的擴(kuò)展和外部中斷府些如8051、80C196)還帶有片內(nèi)存儲(chǔ)器、2時(shí)/計(jì)數(shù)器、e行通信口以及A/D轉(zhuǎn)換器等。它的時(shí)鐘頻率、字節(jié)度、指令功能與執(zhí)行速度、外部擴(kuò)展能力等對(duì)整個(gè)儀器儀表的性能有直接影響。
二、微型計(jì)算機(jī)
將存儲(chǔ)器(半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盆等)、I/O接口芯片、外部設(shè)備等通過(guò)地址、數(shù)據(jù)、控制三總線(xiàn)與微處理器連接，即組成微型計(jì)算機(jī)。它既可以是一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)(如t)c機(jī)、工控機(jī)、機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)等)，也可以是設(shè)計(jì)者根據(jù)特定用途研制或組裝的專(zhuān)用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為了提性能和降低成本，大多數(shù)定型的微機(jī)化儀器儀表往往使用專(zhuān)用的微型計(jì)算機(jī)，根據(jù)需要配置應(yīng)的存儲(chǔ)器、接口和外部設(shè)備。
三、微機(jī)化儀器儀表
在微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上，根據(jù)儀器儀表的性能、功能要求，設(shè)計(jì)出測(cè)量電路和數(shù)據(jù)采集接口、過(guò)程控制電路與接口，再參照儀器儀表的使用環(huán)境、習(xí)慣和特點(diǎn)設(shè)計(jì)出其它結(jié)構(gòu)和電路，以及顯示、操作部分，并構(gòu)成良好的外型和安裝結(jié)構(gòu)，然后再將它們組成完整的微機(jī)化儀器儀表。由于各種儀器儀表功能、性能要求不一，工作環(huán)境不同，面向的被測(cè)量干差萬(wàn)別，因此，數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制接口的設(shè)計(jì)往往成為整臺(tái)儀表設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。圖0.1中實(shí)線(xiàn)方框所示是各種微機(jī)化儀器儀表不可缺少的內(nèi)容，虛線(xiàn)部分則依儀表的性能、d能而定。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，圖o．I所示的只是從硬件角度反映微機(jī)化儀器儀表的共性與差異，毋庸置疑，軟件作為微機(jī)化儀器儀表的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)亦有特點(diǎn)，對(duì)儀器儀表的影響至關(guān)重要，只是限于篇幅，這里不再討論。
與傳統(tǒng)儀器儀表相比，微機(jī)化儀器儀表有許多突出特點(diǎn)。由于它具有自動(dòng)測(cè)量、實(shí)時(shí)測(cè)量、綜合測(cè)量的能力，并可通過(guò)數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)分段、數(shù)字濾波、統(tǒng)計(jì)分祈、相關(guān)分析、智能處理等，從而大大提高了系統(tǒng)的測(cè)量與控制精度，托寬了儀器儀表的應(yīng)用范圍。而微機(jī)化儀器儀表所特有的人機(jī)對(duì)話(huà)、數(shù)據(jù)通信、故障診斷、掉電保護(hù)、大容量存儲(chǔ)等功能更是常規(guī)儀器儀表無(wú)法比擬的。當(dāng)然，在現(xiàn)階段微機(jī)化儀器儀表與常規(guī)儀器儀表比較，在可靠性與價(jià)格等方面尚未占有優(yōu)勢(shì)。
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