单片机在智能仪器仪表中的应用与研究

摘 要：随着我国社会经济的不断发展和进步，如今各行各业的运作模式与过去相比也都有了非常大的变化，其中的智能仪器领域也不例外。单片机属于是一种结构简单、技术先进且功能多元化的“微型计算机”，其当前也被广泛的应用到各行各业中，整体的应用效果也非常理想。本文主要针对单片机在智能仪表中的应用来展开分析，然后结合各方面因素来提出相应的解决对策，希望能够为單片机的应用提供一定帮助。

关键词：单片机;仪表;应用;智能

1 前言

一直以来，我国所使用的单片机都具有系统结构简单、集成度高、体积小、处理功能强等优势，当然在产品自动化、智能化仪器仪表中的应用也变得越来越广泛。可以看到，如今使用单片机来改造原有的测量、控制仪器仪表等工作已经变得越来越常见，这不仅能解决传统仪器在应用时出现的各种问题，而且还能保证仪器仪表的智能化、数字化和综合化，解决仪器仪表中出现的各种误差问题。从另一个方面来看，由单片机构成的智能仪表集测量、控制、功能为一体，这也可以直接实现测量仪器的创新，且智能仪表也会比传统仪器更完善、更先进一些，即通过对比发现，传统仪表都是以动圈式仪表或电子电位差来作为主要的输出单元，且整体的方式也非常单一不容易改变。

2 单片机在智能仪器表中的应用分析

2.1 智能仪器仪表的功能

可以看到，智能化仪表的重点就在于其自身的智能，其自身也具有输出方式的多样化，应用过程非常灵活等特点，甚至仪表外也能直接连接各种各样的设备，记录仪器等，即可以实现多元化的传输方式。从另一个方面来看，智能化仪表不但具备测量功能，而且还能很好的对各种信息进行智能化处理，并实现处理、控制、测量的高效运作[1]。通过与传统的仪表进行对比发现，智能化仪表不仅能实现信号的复杂处理，同时也能实现对故障的自动诊断和检测，从而降低测量数据之间的误差，提高参数检测的准确性。

2.2 常见的智能仪器仪表

第一，智能毫伏表。智能毫伏表与传统毫伏表之间只有很大区别的，在于在毫伏表中添加了单片机，这就能进行更高频路的电压测试，甚至还能实现自动归零、故障诊断，自动报警、自动进行单位换算等，且整个设备的体积也非常小，应用起来也非常简单。第二，智能万用表。这类型设备的测量准度是非常高的，且也能降低各种不必要的误差，且自身的抗干扰能力也非常明显。第三，逻辑分析器，这主要是用来分析和处理各种不可预测的故障，但因为这些故障都出自于各种复杂的电路中，所以单片机的应用就能及时将各种信号记录下来，并实现智能储存，当设备出现故障时便能在最短的时间内找到故障并解决问题。

2.3 智能仪器仪表的功能特点

第一，强大的控制功能。由于单片机集合了各式各样的先进技术，因此其自身也具备有较强大的控制功能，但从智能仪表仪器的角度来看，将单片机融入到其中，这样不仅能解决传统仪器设备存在的不足，而且还能实现智能化控制。由于单片机中的参数较多，因此单片机的应用也能很好的对其进行监控，在这样的环境下，单片机的责任是非常大的，其需要采用二进制的方式来进行控制，这样才能保证后续工作的顺利开展。如今市场上的单片机型号是非常多的，且不同的单片机所具备的价值也完全不同，因此也深受各厂家的喜爱。第二，强大的I/O功能。新型单片机的I/O功能是非常强大的，且只要直接应用到普通的仪器仪表中，这样便能具备普通设备无法达到的优势，并实现生产成本的下降。单由于智能化仪表的结构比较复杂，即存在较多部件同时运行的状态，因此为了保证这些部件的稳定运行，相关人员在必须要提高仪器仪表的性能。第三，实现高速准确的计算。将单片机应用到计算机技术中，这就可以直接看成是一种微型计算机系统，并让单片机具备强大的计算能力，从而实现计算速度的提升[2]。单片机与智能仪表的结合可以实现运行过程的优化，保证整个计算过程和速度的提升。

3 智能仪器仪表的功能

3.1 智能毫伏表

通过对比发现，传统测量正弦交流电压的晶体管耗伏表可以细分为以下几种类型：一是放大一检波式;二是波一放大式，但利用单片机来组成的毫伏表，其自身的价值与优势是非常明显的。在实际工作中，改仪器可以对副值为0.1mV-300V的电压进行测试，整个过程设备可以实现以下操作，如自动调零、自动换算、过载报警等优势。从另一个方面来看，该仪器最主要的核心是8098单片机，应该该设备的所具备的功能是非常强大的，因此也非常适合应用到智能仪表仪器中。

3.2 智能万用表

智能万用表的测量精度是非常高的，并且也能利用单片机来消除各种因系统造成的任何误差，即解决各种各样因不相关因素所引起的随机误差，从而实现系统精准度的提升。从另一个方面来看，ICL7135是双积分A/D转换器，而芯片则需要采用双斜率积分来展开，当然自身的抗干扰能力也是非常强的，因此也能很好的阶级工作时出现的各种问题。

3.3 逻辑分析器

可以看到，如今各式各样的电子设备中数字电路发展趋势都已经变得越来越复杂，且常常会出现不同类型的 不可预测性和随机性软故障，而相关人员要想保证工作的顺利开展，其就必须要采用逻辑分析器来展开深入分析。在实际工作过程中，相关人员可以采用PIC58BS单片机来设计制作逻辑分析器，需要注意的试，该设备的七个输入端需要分别接在各个关键点和待修设备上，在这样的状态下，单片机才能将各点信号都实时记录下来并进行保存[3]。一旦出现故障，那么其就会一直跟踪待修设备的实时状况，这样才能更好的时间故障排除，保证后续工作的顺利开展。

3.4 温度测控仪

相关人员可以将单片机、集成温度传感和控制器来设计制造一个智能温控仪，该设备找那个的DSI620芯片是美国某工资最新的数字温度传感器和恒温控制器，而一般的测温范围则需要保持在55-125之间。从另一个方面来看，单片机的制作过程和功能设计并不是很复杂，而系统功能设计也是整个系统开始的起点，但系统是否能在应用时完美的展现出这些功能，这其实才是整个设计中最困难的环节。由于实际工作环境会受到各种电磁的干扰，所以整个控制系统也非常容易受到干扰信号影响而发生误动作，严重时还会导致整个系统的瘫痪，并造成一定程度的设备损失。所以在工作时，整个工作环境中的运行微机系统必须要具备较强的抗干扰能力，具备一定程度的电磁兼容性质，具体表现在一下几个方面：第一，电子系统与设备之间的电磁环境要保持互相帮助的关系。第二，电子系统在电磁环境中需要严格按照标准来展开。第三，要做到防止被干扰和防止干扰别的系统。

4 单片机在智能仪器仪表中的应用建议

4.1 单片机在智能仪器仪表中承担着微处理器的角色

从数据获取的角度来看，将单片机应用到仪器仪表中，这样不仅能更好的发挥出微处理器和存储器的作用，而且还能实现数据获取渠道的多样化，甚至还能对数据进行更深入的处理与计算，这也直接为测量者提供了较大的便利。从另一个方面来看，单片机身为微处理器的另一种表现形式，其在智能仪器仪表中的应用效果也是非常明显的，且可以融入到各部件的各功能中，在这样的结构下，计算机系统不仅看起来不复杂，而且要能形成完整的单片计算机应用系统，并保证后续工作的顺利开展。单片机计算机技术的快速发展也为电路领域带来了较大的机遇，即整体的价格也逐渐被大众接受，同时也被广泛的应用到工业生产等领域中。随着社会的不断发展，该设备的功能也变得越来越强大，而仪器仪表的测量功能也得到了快速扩展，并形成了测量和自检工作的互不干扰。

4.2 数字滤波

数字滤波是指通过数字设备算法来对各种信号进行处理，即在实际工作过程中，其可以对某个频段的信号进行筛选，并以此来获取到新的信号。智能仪器仪表之所以能被广泛的应用到工业生产中，其很大的原因在工业生产的工作环境非常恶劣，而传统设备在消除信号干扰上的效果又不是很明显。但数字滤波的应用就能很好的解决这些问题，其在进行信号消除和获取新信号的过程会采用平均的方式来抑制住对信号的干扰，然后提高信号的使用价值。在这样的工作环境下，相关人员可以通过平滑加工的形式来对信号进行采样，从而减少各种噪声干扰等问题的产生，保证系统运行的可靠性。

4.3 在智能仪器仪表设计和调试中的应用

第一，智能仪器仪表的总体设计。相关人员要想设计出有效的智能仪器仪表，首先要做的就是从各方面入手来进行单片机的设计，要明确设计需要达到的目标，如使用哪种类型的微处理器、如何加深对微机测试功能的了解、掌握哪种类型的故障诊断方法等。第二，自诊断功能和可维修性。当故障发生时，整个诊断系统是可以直接显示出故障发生的位置和原因的，这不仅能为用户的维修工作提供了便利，整个操作过程也非常简单。第三，协调软硬件。在实际工作过程中，相关人员要设计明确设计方法与选择的系列，要将各个对象分解成不同的子任务，并尽可能的降低设计成本，最后再利用仿真测试来检查整个设计的可行性。

5 结论

综上所述，将单片机应用到智能仪器仪表设计制作中，这样不仅能实现仪表功能的优化，而且还能保证除测量之外的各功能价值的发挥，从而实现工作效率的提升。将单片机融入到计算机技术中，整个系统就能看成是“微型计算机”，虽然单片机的体积非常小，但质量却是非常强大的，即自身也具备非常复杂的技术和强大的功能，如今也已经被广泛的应用到工业领域中，整体的工作质量也有了明显提升。通过更深层次的深入分析发现，电子计算机等各种新型技术的融入要让智能仪器仪表的应用功能变得越来越强大，自身的特点也得到了更进一步的优化，且整个运作过程也变得更加智能和自动化，即设备在进行自动诊断的同时也不耽误正常的测量工作。所以在不久的將来，单片机也将融入到我国更深层次的行业中，并不断发挥出自身的优势和价值。

参考文献：

[1] 成可南.计算机系统在自动化仪器仪表中的应用[J].自动化与仪器仪表，2017（07）：117-119.

[2]邹向阳，李锋，刘戎.智能仪器仪表中数字温度实时时钟功能的设计[J].自动化仪表，2018（02）：60-62.

[3]陈在明.单片机在智能仪器仪表中的应用[J].中国新通信，2016（01）：39.

[4]刘忠超，殷华文，郭抒颖.基于MSP430单片机的智能仪表设计[J].自动化与仪表，2017（02）：20-24.

[5]张威.一种基于低功耗单片机的供热仪表系统开发[J.微计算机信息，2017（16）：174-176.

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