基于单片机的智能仪表通信系统的冗余通道设计
基于单片机的智能仪表通信系统的冗余通道设计
基于单片机的智能仪表通信系统的冗余通道设计
尚志恩;徐宁;沈春璞
【期刊名称】《仪器仪表用户》
【年(卷),期】2004(011)003
【摘要】论述了通信网络可靠性,讨论了J274和J275集成电路的功能及在本设计中的应用,给出了原理图,并提供了故障检测程序.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】尚志恩;徐宁;沈春璞
【作者单位】河北师范大学,数学与信息科学学院;河北师范大学计算中心,石家庄,050000;河北师范大学,数学与信息科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP29
【相关文献】
1.基于ADμC812单片机的多路温度集成智能仪表设计 [J], 褚子琪;顾正华
2.智能仪表通信系统中一种冗余通道的设计 [J], 陈怡;吴勤勤
3.基于C8051F350单片机的智能仪表设计与实现 [J], 焦震;陈鹏;刘海山;樊茜;丁怀龙;杨帆
4.基于盛群HT46R23单片机智能仪表控制系统 [J], 夏海洵
5.基于RS485的PC与智能仪表通信系统设计 [J], 王飞;吴茂
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于51与组态王的智能仪表
基于51单片机的智能仪表与组态王的通讯圈子类别：嵌入式系统(未知) 2009-8-10 23:01:00[我要评论] [加入收藏] [加入圈子]1、引言随着工业自动化进程的不断加快，现场仪器、仪表、设备正不断向数字化、智能化和网络化方向推进。
单片机以其强大的现场数据处理能力，低廉的价格，紧凑的系统结构、高度的灵活性，微小的功耗等一系列优良特性成为构建智能化现场仪器仪表、设备的重要手段，现已广泛应用于工业测量和控制系统中。
组态王Kingview工控组态软件以其工作性能稳定可靠、人机界面友善、硬件配置方便以及编程简单易用同时其驱动程序较为丰富，如支持DDE、板卡、OPC服务器、PLC、智能仪表、智能模块等；支持ActiveX控件、配方管理、数据库访问、网络功能、冗余功能。
其扩展性强，配有加密锁，支持工程加密；可方便与管理计算机或控制计算机联网通信等优良特性，提供了对工业控制现场大量数据进行采集、监控、处理的解决方案。
在各种工业控制领域中得到了大量使用[1-2]。
将单片机和组态王优良的特性结合起来，使它们实现“强强联合”，成为改造传统工业，提升企业技术竞争力的重要趋势。
目前许多测控系统是由通用机或工控机和底层单片机控制装置组成，通用机或工控机通过组态软件控制现场仪器设备，单片机采集数据和现场状态通过串行口传送到通用机或工控机，由组态软件对采集到的现场数据进行分析、存储或显示，并将命令和控制通过串行口传到单片机以监控现场设备的运转。
可靠地实现它们之间的通讯是实现各种测控任务必须解决的首要问题。
对于一些重要名家厂商的板卡和模块，一般组态王可直接提供为数据采集和控制所需的底层硬件设备的驱动程序。
但对于绝大多数一般用户自行设计开发的采集、控制装置则没有驱动程序提供。
因此实现它们“强强联合”，必须解决它们之间之间的通信问题。
迄今为止，人们对单片机与组态王的通信问题进行了广泛的研究[1-2]。
目前，单片机与组态王的通讯方法有主要有3种[3]：①利用组态的驱动程序开发包进行驱动开发自己的通讯驱动程序，该方法适用于专业厂商；②通过动态数据交换(DDE)方式进行通讯，该方法带来一些额外的开销，如会降低系统实时性，增加系统的不可靠性等，对开发人员的要求也更高。
《2024年基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计》范文
《基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计》篇一一、引言在现代化工业和科技应用中，数据采集扮演着举足轻重的角色。
为了满足多路数据的高效、准确采集需求，本文提出了一种基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计。
该系统设计旨在实现多通道、高精度的数据采集，为工业自动化、科研实验等领域提供可靠的解决方案。
二、系统设计概述本系统设计以单片机为核心控制器，结合LabVIEW软件进行数据采集、处理和显示。
系统采用模块化设计，包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块以及LabVIEW上位机显示模块。
通过各模块的协同工作，实现多路数据的实时采集和监控。
三、硬件设计1. 单片机选型及配置系统采用高性能单片机作为核心控制器，具有高速运算、低功耗等特点。
单片机配置包括时钟电路、复位电路、存储器等，以满足系统运行需求。
2. 数据采集模块设计数据采集模块负责从传感器中获取数据。
本系统采用多路复用技术，实现多个传感器数据的并行采集。
同时，采用高精度ADC（模数转换器）对传感器数据进行转换，以保证数据精度。
3. 数据传输模块设计数据传输模块负责将采集到的数据传输至单片机。
本系统采用串口通信或SPI通信等方式进行数据传输，以保证数据传输的稳定性和实时性。
四、软件设计1. 单片机程序设计单片机程序采用C语言编写，实现对传感器数据的采集、处理和传输等功能。
程序采用中断方式接收数据，避免因主程序繁忙而导致的漏采现象。
2. LabVIEW上位机程序设计LabVIEW是一种基于图形化编程的语言，适用于数据采集系统的上位机程序设计。
本系统采用LabVIEW编写上位机程序，实现对数据的实时显示、存储和分析等功能。
同时，LabVIEW程序还具有友好的人机交互界面，方便用户进行操作和监控。
五、系统实现及测试1. 系统实现根据硬件和软件设计，完成多路数据采集系统的搭建和调试。
通过实际测试，验证系统的稳定性和可靠性。
2. 系统测试对系统进行实际测试，包括多路数据采集的准确性、实时性以及系统的稳定性等方面。
智能仪表设计
第一章 智能仪表原理与设计基础Microprocessor-Based InstrumentsSmart InstrumentsIntelligent Instruments1．1 智能仪表与常规仪表对比一、 常规仪表传感器：被测量Æ相应电信号（物理、化学方法）信号变换及运算：放大、滤波、线性化、归一化、远传、各种运算（信号处理、控制算法）显示器：显示被测量数值•模拟指示式（如指针位置）：简单、直观、精度差•数码显示式：精度高、不直观执行器：将控制信号转换为控制动作二、智能仪表•以 MPU实现信号变换及运算；•以 MPU 为主体，以软件代替硬件，优化功能，提高性能及灵活性，改善人机界面；•引入一定的人工智能：如专家系统、神经网络等。
•仪表网络化智能仪表可实现的功能：1．自动调整与自校准：如自调零、自校正、自动变量程、补偿漂移、测量结果校正（如流量的温、压校正）、自检、自诊断等。
2．测量数据处理：如线性化、数字滤波、误差修正、曲线拟合、变换（如FFT，小波变换）、相关分析与统计处理、预测（如化工产品质量）、参数估计、模式识别（如成分分析）、故障诊断（如旋转机械）等。
3．改善人-机界面：如CRT显示：可模拟式、数字式、图形式，可显示多个参数、工艺流程图、历史数据、曲线、直方图、Pie Chart、立体图、动画等。
4．改善控制质量：控制功能为软件模块、软接线组态。
有多种PID、+、-、*、/、√、….可实现参数自整定、自适应控制、模糊控制、多变量控制、神经网络控制等。
5．测量过程的软件控制：功能控制、测量流程控制、人机对话、自动检测等。
6．提高灵活性与可靠性：以软代硬、容错技术、自诊断、软硬件冗余等。
7．通信与网络化：现场总线，ASI总线，I2C，单总线，传感器网络等。
8．虚拟仪器：用计算机＋接口＋软件实现仪表功能。
1．2 智能仪表设计过程一、功能需求分析1．功能要求测量功能：被测量、传感器情况，输出要求（显示、打印、传输等）；控制功能：控制对象，对象模型，控制种类（随动控制，恒值控制，变化曲线控制等）；管理功能：操作要求，数据库要求，报表与决策，统计分析等功能。
控制系统的多通道冗余设计技术
．
概述
辑块驱动 ，这个 专用通 用逻辑 块的逻辑允许用
为０ ， 时 信号处理板的主板上总控输 出为０ 也就是 说信号处理板的主板上所有输入输出继电器与总 线接通 ，信号处理板 的备板上总控输出为１ 也就
是说信号处理板 的备板上所有输入输出继 电器与 总线断开，如果信号处理板的主板 自检发现信号 处理板的主板 出现故障时 ，系统立即将总控ＩＯ ／
在工业现场 ，控制 系统的可靠性工作十分 户产生一个 由器件 内的内部 信号组 合的内部时 重要 ，当作为系统信号处理的板件发生故障时 ， 钟 。 加密单元 （ ｃｒ ｙ ｃｌ Ｓ ）是防止未经 ｓ ｕｉ ｅ ，Ｃ ｅ ｔ ｌ 不得不终止设备的运行进行维修，而设备的停止 认可的阵列 图形 的拷 贝。加 密单元一 经加 密 ， 在有些场合会带来很大损失 ，甚至是不可估量 就不能从 中读 出功能信息 。这 种单 元只有在该 的。为了最大程度减少设备 出现故障时的停止运 器件被重新编程后才会失效 。因此这 种结 构使 行，有必要提高设备的冗余性 ， 使得系统即使出 器件在加密后不能被检查。
开发速度，并为以后升级带来很大方便。
的主板，那么检测总控ＩＯ ／ 是否为信号处理板的
＝ ＝＝＝：———。———
＝ ＝：＝——— ——一
输 出５：Ｉ ＊， ＊／ ＊／ ／ Ｉ Ｏ３ ０２ Ｉ Ｏｌ Ｉ Ｏ０
Ｃ Ｌ 芯片中部有一集总布线 区 （ｌｂ ｌ 主板 ， Ｐ Ｄ ｇｏ ａ 是信号处理板的主板则判断ＩＯ ／ 值如果大 可以得 出 “ 出５ 输 ”为０ 从而控制与 “ 输出 ｒ ｕｉ ｇ ｐ ｏ， Ｐ ｏ ｔｎ ｏ ｌ ＧＲ ），它将所有片内逻辑联 于十四那 么进入工作状态，否则根据读入ＩＯ ／ 值 ５ ”相连的继电器开关与 自检信号源相连 ，该通 系在一起 ，这种独特的互联性能保证 了芯片的 的数值进行 自检 ，当 自 检到信号处理 板的主板 路在 自检信号源的作用下 ，输出信号送给系统 高性能 ，从而能够实现各种复杂设计 。输入布 故障时 ，启动信号处理板的备板 工作 ，同理信 进行 自检。 线使器件内的信号输入以两种方式处理 ，一种 号处理板的备板工作时也能进行 自 总线 上的 检 同理如果要控制第９ 路进行 自 ，就是说Ｉ 检 ／ 是器件内的每个Ｉ Ｏ ／ 单元将其输入直 接连到集 ＩＯ ／ 输入信号经过Ｃ Ｌ 的转换 ，来完成地址的 ０ ，Ｉ Ｏ ，Ｉ Ｏ ，ＩＯ 分别为１０ ０ ｌ ＰＤ ３ ／２ ／ ｌ ／ ０ ， ， ，那么只 总布 线区 ，这样 使 器件 内的每 一个通 用 逻辑 译码控制 ，实现用ＩＯ ／ 控制地址 ，从而可以控制 有 “ 输出９ ”为逻辑０ 从而控制与输出９ ， 相连的 块 （ｅ ｅｉ ｌｇｃ ｂｏｋ Ｇ Ｂ ｇ ｎ ｒ ｏ ｉ ｌｃ ， Ｌ ）能选取每个 信号处理板进行 自检。 ｃ
一种高可靠性单片机冗余系统设计
一种高可靠性单片机冗余系统设计郭观七摘要本文扼要分析了带专用检测转换电路的单片机双机冗余系统存在的可靠性问题，提出了利用单片机串行口替换专用检测转换电路，通过串行通信相互检测主备机工作状态，由软件完成备机切换成主机的设计思想，并给出了此类系统的软件模板。
关键词单片机,冗余,切换1 冗余系统的硬件结构冗余技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术，是提高计算机系统可靠性的最有效方法之一。
本文重点介绍一种高效、实用的单片机冗余系统设计技术。
在进行冗余系统设计之前，要综合考虑系统的可靠性要求和合理的价格两方面，确定采用元器件冗余还是采用全系统冗余。
对于一类要求连续不间断工作的对可靠性有特殊要求的单片机小型应用系统，由于系统的成本不是主要的设计考虑因素，因此，采用包括单片机、扩展电路、电源和外设双备份的全系统冗余，不但可简化设计方案，还可大大地提高应用系统的可靠性。
这种冗余系统具有如图1所示的典型硬件结构。
图1在图1所示的系统中，U1和U2单元的软硬件结构完全相同。
如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术，软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。
系统正常运行时，U1和U2中的一个单元处于正常工作状态（把该单元称为主机），完成应用功能，而另一个单元（备机）处于等待备用状态。
当检测转换电路检测到主机不能正常工作时，自动启动备机进入正常运行状态，完成应用功能。
此时，可对故障单元进行脱线维护，在排除其故障后，可使其联机进入等待备用状态。
显然，这种冗余系统已大大提高了应用系统的可靠性，并基本保证了应用系统的不间断运行。
但仔细分析，就会发现存在以下不足之处：.系统存在可靠性瓶颈，当检测转换电路自身出现故障时，不能监视主备机状态，也无法完成主备机自动切换功能；.对于某些冗余系统，当备机需要实时保留主机的数据备份时，检测转换电路无法完成主备机之间的数据通信功能；.由于需要设计检测转换电路，系统设计和实现复杂，引入了附加的不可靠因素。
单片机多机冗余设计及控制模块的VHDL语言描述
!"# 单 片 机 时 钟 级 同 步 的 实 现
系统的所有单片机必须达到时钟级的同步。单片 机 选 用 相 同 的 型 号(可 以 是 不 同 的 厂 家)， 完全相同的 程序和同一机器时钟。 同一时钟是实现时钟同步的第一步。时钟发生电 路在控制模块内产生并送到各单片机的时钟输入端， 要求单片机可外接时钟输入。时钟同步并不容易， 以
利用汇编语言对qrs接口中断向量及程序空间分配的巨大优势让程序员对npm8o内的每一个字节甚至是每一比特可位寻址空间全部进行统筹安排设计好各个程序模块包括qrs口地址和中断向量地址的处理
计算机应用
单片机多机冗余设计及控制模块的 $%&’ 语言描述
南京大学物理学系（ !#""2% ） 刘 先 昆 潘 红 兵 纪 圣 谋 徐 健 健
《 电子技术应用》!""! 年第 # 期
四通工控 ()* 软起动器经销商 （ +!+） ,#,#,!-- ,#,#,!-.
##
计算机应用
一个不同， 则系统处于出错状态。如果三者皆不相同 则系统失败。正常和出错状态可以运行， 而失败状态 必须保护和处理。 使得设计中的比较、 决策等数 $%&’ 技 术 的 发 展 ， 字电路的设计实现变得非常容易，而且系统简明可 靠。如果采用中规模集成电路来实现的话， 将相当烦 琐和复杂。 求， 驱动能力满足多单片机需要。复位电路同样是受 控于控制模块， 用以实现单片机同步。
*+,-# 为 例 ， -# 系 列 单 片 机 上 电 后 振 荡 器 起 振 输 出 ， 一旦形成， 机器周 ’./ 脉 冲 由 时 钟 经 分 频 电 路 得 到 ，
期脉冲和时钟脉冲相位关系固定， 不受复位电路影响， 直到电源掉电为止。 第 二 步 是 实 现 机 器 周 期 脉 冲 同 步 。0,1-# 一 个 机 器周期包括 2 个状态周期，每个状态周期包括 ! 个节 拍， 对应 ! 个时钟节拍有效期。 也就是说一个机器周期 包 括 #! 个 振 荡 周 期 ， 指令工作在时钟节拍上， 同时更 是同步工作在机器周期上。不论是单字节指令还是双 字节指令， 指 令 周 期 均 是 机 器 周 期 的 #、 !、 3 倍。要同 步单片机节拍， 必须同步机器周期。 考虑到上电时间上 可能产生的差异， 采用先上电后加时钟脉冲的方法。 上 电时确保时钟输入端没有干扰脉冲引入，所有单片机 上电后的内部分频电路起始点一致，然后加入时钟脉 冲， 各单片机获得同步的机器周期。 第三步是同步指令周期。指令的同步需要依靠复 位 电 路 来 实 现 。在 时 钟 脉 冲 正 常 输 入 和 分 频 电 路 正 常 工作的情况下， 复位操作是在复位端加上至少 ! 个机 器 周 期 的 复 位 电 平 而 实 现 的 。复 位 信 号 由 核 心 控 制 器 发出送至每片单片机。复位后， 统一了片内主要寄存 器内容， 所有单片机程序从起始位置开始执行。 单片机时钟级同步的实现主要依靠电源控制、 时 钟产生、 复位电路三部分硬件。
《2024年基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计》范文
《基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计》篇一一、引言随着工业自动化、物联网及智能家居等领域的快速发展，对多路数据采集系统的需求愈发强烈。
多路数据采集系统能够实时、准确地收集并处理各种传感器数据，为后续的控制系统、数据分析及决策提供重要依据。
本文将介绍一种基于单片机和LabVIEW 的多路数据采集系统设计，旨在提高数据采集的效率与准确性。
二、系统设计概述本系统设计以单片机作为核心控制器，采用LabVIEW软件进行上位机界面开发及数据处理。
系统具有多路数据采集、实时传输、数据处理及存储等功能，可广泛应用于工业、农业、环保、医疗等领域。
三、硬件设计1. 单片机选择：选用高性能、低功耗的单片机作为核心控制器，负责数据采集、处理及传输等任务。
2. 数据采集模块：根据实际需求，设计多种类型的数据采集模块，如温度、湿度、压力、光强等传感器接口电路。
3. 通信接口：系统采用通用的通信接口，如RS232、RS485等，实现与上位机的数据传输。
4. 电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应，保证系统正常运行。
四、软件设计1. LabVIEW界面开发：采用LabVIEW软件进行上位机界面开发，实现数据的实时显示、存储及回放等功能。
2. 数据处理：在LabVIEW中编写数据处理程序，对采集到的数据进行滤波、转换、存储等处理。
3. 通信协议：制定通信协议，实现单片机与上位机之间的数据传输。
4. 系统控制：通过单片机程序实现系统的控制逻辑，如数据采集、传输及处理等。
五、系统实现1. 数据采集：单片机通过数据采集模块实时采集各种传感器数据。
2. 数据传输：单片机将采集到的数据通过通信接口发送至上位机。
3. 数据处理与存储：在LabVIEW中实现数据的处理、存储及回放等功能。
4. 系统监控与控制：通过LabVIEW界面实现系统的实时监控与控制，如参数设置、阈值报警等。
六、系统优势1. 高效率：基于单片机的硬件设计，具有较高的数据处理能力及实时性。