1、1单片机电量检测系统发展概述1 前言1.1 电子测量概述从广义上讲，凡是利用电子技术来进行的检测都可以说是电子检测；从狭义上来说，电子检测是在电子学中测量有关电的量值。与其他一些测量相比，电子检测具有以下几个明显的特点：测量频率范围极宽，这就使它的应用范围很广；量程很广；测量准确度高；测量速度快；易于实现遥测和长期不间断的测量，显示方式又可以做到清晰，直观；易于利用计算机，形成电子检测与计算技术的紧密结合。随着科学技术和生产的发展，检测任务越来越复杂，工作量加大，检测速度测量准确度要求越来越高，这些都对检测仪器和检测系统提出了更高的要求。微机的出现为解决上述问题提供了条件。利用微机的记忆，存储
2、，数学运算，逻辑判断和命令识别等能力，发展了微机化和自动测试系统。近年来微机和大规模集成电路发展很快，价格大幅下降，同时在检测系统中还解决了通用接口母线标准化问题，使微机化仪器和自动检测系统得到了很大发展，正改变着电子测量的面貌1.2 电量检测发展概述电量检测是电子检测的一个重要内容。随着电子技术的发展，对电量检测提出了一系列的要求，主要可概括为：应有足够宽的电量检测范围；应有足够高的测量准确度；应有足够高的输入阻抗；应具有高的抗干扰能力。电量检测仪器总的可分为两大类：即模拟式和数字式的。模拟式电量检测表是指针式的。用磁电式电流表作为指示器，并在电流表表盘上以电压（或 db）刻度。数字式电压表
3、首先将模拟量通过模/数（A/D）变换器变成数字量，然后用电子计数器计数，并以十进制数字显示被测电压值。模拟式电量表由于电路简单、价廉，特别是在检测高频电压时，故在目前，在电量检测中仍将占有重要地位。数字式电量表在近年来以成为极其精确，灵活多用的电子仪器，并且价格正在2逐渐下降。数字式电量表能很好地与其他数字仪器相交接，因此在电压测量系统的发展中是非常重要的。目前，由各种单片 A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工检测、工业自动化仪表、自动检测系统等智能化检测领域，示出强大的生命力。与此同时，由 DVM 扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量检测技术提高到崭新水平
4、。讨论数字式电量表的主要内容可归结为电量检测的数字化方法。模拟量的数字化检测，其关键是如何把随时间作连续变化的模拟量变换成数字量，完成这种变换的电路叫模/数变换器。所以，数字式电量表可以简单理解为模 /数变换器。2 智能仪器数字电量表的设计，主要需要智能仪器的知识。本毕业设计主要涉及到硬件方面的连接、匹配以及软件的调试等方面的知识，所以我主要参考和查阅了单片机应用系统设计 、 单片机接口电路 、 单片机软件编程 、 智能仪器与数据采用系统 、 测量技术等方面的书籍。它们主要讲述了单片机的设计应用、新检测技术的应用及发展、新器件的特点和应用等一些方面的知识。我们正处于一个科学技术日新月异的时代，
5、微电子技术的迅速发展，使我们可以也许只需要一片集成电路就可以取代以前的“散件 ”式组合的设计，免去了装调、匹配的麻烦，降低了成本，提高了系统的可靠性。随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成度越来越高，已经可以在一块芯片上同时集成 CPU、存储器、定时器/ 计时器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至 A/D、D/A 转换器等电路。人们把这种超大规模集成电路芯片称作“单片机微控制器” ，简称单片机。单片机的出现，引起了仪器仪表的根本性的改革。以单片机为主体，取代传统仪器仪表的常规检测电路线路，可以容易地将计算机技术与检测控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化检测控制系统” 。这种新
6、型的智能仪表在检测过程自动化、检测到的结果数据处理以及功能的多样化方面，都取得了巨大的进展。目前在研制高精度、高性能、多功能的检测控制仪表时，几乎没有不考虑采用微处理器使之成为智能仪表的，而仪器仪表中使用最多的微处理器就在于单片机。在检测控制仪表及数据采集系统中采用单片机技术，使之成为智能仪表后能够解决许多传统仪表不能或不易解决的难题。同时还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，降低仪表的成本以及加快新产品的开发速度。我们相信仪器仪表随着科学的进一步发展，其智能化程序将3越来越高。通过阅读单片机和智能仪器等方面的资料，我对单片机的应用设计以及一些别的器件（例如：74HC595、ADC0809 等）
7、的应用有更深的理解，对我的设计起到了很大的作用。3 电量检测系统发展方向3.1 仪器的性能更加优异仪器的性能更加优异，测量功能更加强大，仪器的测量精度，测试灵敏度，测量的动态范围等都达到了前所未有的高度。3.2 仪器与计算机技术的结合仪器和计算机技术的前所未有的融合。首先，越来越多的仪器选用以 Windows软件和芯片为平台，采用 Windows GUI 和基于军用标准的软件，用 Windows 软件代替仪器内部操作软件，并易于与 MS 办公室应用软件连接，充分发挥其效能，如Agilent 公司的仪器可用 Word 语言捕获屏幕图像，用 Excel 语言绘制的波形数据，用 Excel 语言捕获
8、测量数据，易于自由地从互联网下载和升级最新的软件版本，利用Windows Help 提高了仪器操作学习的方便性；同时，触摸屏被广泛利用，话音控制可解决双手同时被占用时操作仪器的问题，通过网络控制仪器操作，并用基于MS Windows 和 MS Visual Studio 实现测试自动化；另外，仪器内部的 VBA 软件可有效地帮助实现生产过程中的测试自动化。其次，由于计算机技术被大量应用到仪器之中，使得仪器具备了更加先进的连通性和更为广泛的开放性，如 Agilent 公司的仪器大都具备采用了 USB 接口，LAN 接口，GPIB 接口。同时，也安装了标准光标指示器（鼠标、跟踪球、触摸键、操纵杆等
9、）和其他部件(键盘、 CD RW 驱动、直接连结打印机的并行接口，用于外部监视器的 VGA 输出，内部硬盘驱动器等)。特别值得一提的是，在军工等特殊行业，测试数据的安全性和保密性要求格外重要，为此，Agilent 公司在仪器上设计了可卸出的硬盘（如 PNA 矢量网络分析仪和Infiniium 示波器） ，使工作人员在实验室完成测试任务后，卸出硬盘，单独运输仪器至测试现场（如战地） ，再由操作人员取出随身携带的硬盘装入仪器，再进行现场测量，从而保证了数据的安全性和保密性；Agilent 公司的 PSA 频谱分析仪和 PSG 信号发生器都具有特殊的选件，使仪器在正常工作的同时，仪器始终处于“黑屏”
10、 状态，从而起到了保密作用。43.3 测试自动化仅仅在几年以前，人们开始在产品应用中使用软件控制各种检测系统。渐渐的，测试台上所用的仪器开始配置软件，用户能够开发专用的检测程序，并在测试仪器本身或 PC 上运行这些程序。将计算机与测试仪器相连进行数据记录就可以存储检测到的数据，因此制定 ISO 和其他标准就显得非常必要了。3.4 仪器的硬件、测试软件及仿真软件的结合 随着计算机的运算速度和处理数据能力的不断增加，及计算机仿真技术的广泛应用，仪器的硬件和测试软件及仿真软件的结合越来越紧密。首先，硬件的模块化设计，使得通过不同的硬件模块组合配以不同的软件，从而形成不同功能的仪器和不同的测试解决方案
11、，如 Agilent 公司的 DACJ 宽带示波器 86100C，通过插入不同的模块并配以不同软件，该仪器可成为抖动分析仪，宽带示波器，数字通信分析仪，时域反射分析仪；此外，VXI 结构的测试仪器更加充分地解释了模块化结构仪器的灵活配置和应用。其次，软件无线电的概念已有了全新的解释和现实的应用，Agilent 公司的89601A 矢量分析软件是实现这一理念的最好例证，它利用计算机强大的数学运算和数据处理能力将大量的数字信号处理功能和数据分析功能充分展现在计算机软件之中，通过与不同的数据采集前端（如 Agilent 的 VXI 结构的矢量信号分析仪，频谱分析仪，Infiniium 数字示波器，1
12、6900 逻辑分析系统）相结合，组合出不同功能的矢量信号分析仪。同时，其捕获的信号和数据分析的结果可以作为 EDA 仿真软件（如 Agilent公司的 ADS 高级设计仿真软件）的数据输入来源，用于驱动 ADS 高级设计仿真软件进行部件及系统级仿真；并且，ADS 高级设计仿真软件的仿真结果可送入 Agilent 公司的 ESG/PSG 矢量信号源产生出信号通过 VSA 矢量信号分析仪的捕获和分析，反过来可进行产品设计与真实产品之间的数据验证，即实现设计、仿真、测量和验证的有机结合。以 Agilent ADS 高级设计仿真软件为代表的 EDA 软件，通过与 Agilent 公司测试仪器（包括：频
13、谱分析仪，网络分析仪，信号源，示波器，逻辑分析仪等）的动态链接，从而实现了测量域与仿真域的有机结合，在设计、仿真和验证之间架起了桥梁，从而加速设计，提高设计质量，完善系统及部件的半实物仿真手段，达到迅速拓展满足需要的测量解决方案的目的。4 结束语在科学技术高度发展的今天,尖端技术和现代化生产都离不开精密和准确,采用5单片机技术和其它技术相配合来进行测量,是非常必要的。参考文献1 徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计（第二版）M. 北京：北京航空航天大学出版社，2004.2 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.8051 单片机实践与应用M.北京：清华大学出版社，2002.3 张国勋，缩短 ICL7135A/
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