单片机在智能仪器仪表中的应用探究

单片机在智能仪器仪表中的应用探究
摘要:单片机的出现促使智能仪器仪表得到了升级，在很多领域中都得到了广泛应用，而且同其他类似的系统进行对比，单片机自身的体积更小，耗能也更低，还拥有非常强大的处理功能，能够满足设备的需求，促使设备变得更加智能化与自动化。

单片机的应用已经改变了人们的生产生活，不仅让人们生活的变得更加便利，还提升了生产质量与效率，因此需要对片机在智能仪器仪表中的应用进行分析，充分发挥出其本身所具有的重要作用。

关键词：单片机；智能；仪器；仪表
引言
智能仪器仪表以其自身所具备的优良性能，在诸多领域中得到广泛应用。

为进一步提升智能仪器仪表的整体性能，可对单片机进行合理运用。

人们对其开发和应用进行深入的研究可以在最高的效率下达到加快开发速度，从而提高控制领域效率及可靠性的目的，从而使其对实现数字化、智能化、自动化控制产生十分积极的现实意义，为人类的工作和生活造福。

1单片机的应用价值
如今，单片机在各个领域中都得到了广泛应用，在一定程度上使得各类设备实现了智能化与现代化。

单片机在电子技术中之所以能够广泛应用，主要在于：1）延长使用寿命。

如今，半导体技术已经得到了高速发展，促使CPU具有更好的使用效果，而且单片机是随着计算机技术的发展而发展，这使得单片机类型包含了8位、16位以及32位三种，为使用者提供了更多的选择，可以根据实际需求选择相应的单片机。

根据相关数据显示，在电子技术产品中应用了单片机，那么其自身使用寿命也会变得相对较长，并使电子技术也拥有更长的使用时间，降低电子技术在运营过程中所产生的成本。

2）提升技术可靠性。

电子技术本身是否具有可靠性对于消费者而言是非常重视的，因此厂家应采取措施确保产品中所使用的电子技术具有较高的可靠性。

从当前情况来看，主要是通过利用EFT技术
提升技术可靠性。

此项技术是一项抗干扰技术，如果发现存在干扰信号，那么便
会发出刺激信号，此时单片机便会对所出现的干扰信号进行处理，从而促使电子
技术具有更高可靠性。

2智能仪器仪表中单片机的具体应用
为进一步提升智能仪器仪表的整体性能，可在设计过程中，对单片机进行合
理应用。

下面重点对基于单片机的智能仪器仪表设计方法进行分析。

2.1 硬件设计
在基于单片机的智能仪器仪表设计中，单片机的选型和电路设计是关键环节。

（1）单片机选型。

对单片机进行选择时，应当满足智能仪器仪表的使用需要，从各种类型的单片机中选取性价比最高的产品，在发挥单片机应用优势的基
础上，降低智能仪器仪表的开发成本。

作为智能仪器仪表的控制器，必须保证所
选的单片机具有强大的控制功能和较低的功耗。

通过对市面上各种类型的单片机
进行比较之后，最终决定选用MSP系列单片机，该系列单片机具有超强的处理能
力和超快的运算速度，在RAM模式下，最低功耗能够达到0.1μA，实时时钟模式
下的功耗约为2.5μA。

不仅如此，该系列单片机的片内资源非常丰富，能够任意
进行嵌套，使用更加灵活方便。

（2）电路设计。

在基于单片机的智能仪器仪表硬件设计中，电路设计是重
点环节，包括检测电路、采样放大电路和电流输出电路。

①检测电路的设计要点。

对检测电路进行设计的过程中，采用8路光耦隔离输入电路，通过这样的设计，
能够使智能仪器仪表具备PLC的一些功能，由此可以使仪器仪表的整体性能得到
提升。

同时，为避免各种干扰对电路稳定运行的影响，可在设计时，将负载与前
端进行有效隔离，借助分压电路对光耦进行保护，加入低通滤波器对干扰进行滤除。

②采样放大电路的设计要点。

对输入信号进行检测是智能仪器仪表必须具备
的功能之一，由于输入信号的种类较多，不同的信号有着不同的性质，所以需要
有不同的检测电路，鉴于此，在设计中采用多路开关选择器，检测相应的信号。

为进一步降低智能仪器仪表的开发成本，在数模转换方式上，采用分时复用技术，由此可使多路开关选择器上3个管脚的控制端能够对单片机发出的控制信号进行
分别接收，按照信号对应的地址，选择相应的通道进入数模转换器进行处理。

此外，因检测信号的放大倍数存在一定的区别，因此，设计4种程控放大器对输入
信号进行增益，具体的增益倍数可由软件进行控制。

③电流输出电路的设计要点。

目前，大部分智能仪器仪表在电流输出上采用的都是集成芯片，由于这种芯片的
价格较为昂贵，因此，本着降低开发成本的目的，在设计中，采用脉冲宽度调制
的方式，对电流信号进行输出。

同时，为对干扰进行有效抑制，在该电路的设计中，利用光电耦合器，对数字量与模拟量进行隔离，通过二极管进行单向保护。

在电流输入电路中，单片机运行时所产生的脉冲宽度调制信号会通过光电耦合器
完成输入，经由滤波器对干扰进行滤除。

2.2 软件设计
为确保基于单片机的智能仪器仪表的运行安全性和稳定性，应当对软件程序
的编制予以重视。

在此次设计中，选用安全性较高的C语言对软件程序进行编辑。

（1）主程序设计要点。

在基于单片机的智能仪器仪表中，主程序是软件核心，
其能够对各个子程序进行控制，实现相关的功能，如测量、数据分析与处理、结
果显示与输出等等。

主程序可对寄存器、端口、串行存储器中的数据进行读取，
并对仪器仪表的工作状态进行保存。

（2）监控程序的设计要点。

此次设计的智
能仪器仪表中，各个功能模块的执行方式为轮询检测，由此能够防止混乱的情况
发生。

当监控程序检测到时间，在完成数模转换之后，如果监控位置并未达到要求，此时主程序会进入循环检测等待状态，直至识别到相应的程序为止。

3单片机的开发技术方向
电子技术产业未来的发展方向无疑是微型化和智能化，尽管现在单片机体积
相比较于上世纪小了很多，但是在某些方面仍然不能满足实际需求，例如在要求
比较高的医疗方面，及精确度要求比较高的航天方面仍有效大发展空间。

降低单片机的噪音，提高其抗干扰能力，降低始终频率但保证运算速度是单
片机发展所追求的极致。

因此，对于单片机来说，改善内部时序可以在提高时钟
频率的前提下极大提高运算速度。

可靠性是单片机发展和应用中最为显著的优势。

因此，在单片机的开发过程中，可靠性是开发人员应首要考虑的因素。

提升其可靠性可以扩大单片机的应用领域与应用范围，从而使单片机更加广泛地应用到各个领域。

结束语
单片机在电子设备的中的使用非常广泛，在电子产品中加入单片机也可以使电子产品更加安全、可靠，功能更加多样，由于单片机在电子技术中的应用越来越多，因此对于单片机的研究也越来越多，使得单片机也获得了很大的改进，在电子技术中的应用更加广泛，为了能够更好的在电子技术中使用单片机，研究单片机技术有着非常重要的意义，在众多专业人士的努力之下，单片机一定会迎来更大的改变，帮助我国的电子技术、电器设备迈向一个新的高度。

参考文献：
[1]王沂蒙,王敏,朱澳英,杜书宁.基于单片机的多用途定时器的设计[J].河北农机,2020(01):60.
[2]李菁川.单片机在智能电子设备中的应用[J].电子技术与软件工
程,2019(04):229-230.
[3]李厚军.电子工程技术在单片机中的技术应用[J].山东工业技
术,2019(03):145.
[4]王妍.基于单片机的脉冲信号参数测量研究[J].电子质量,2018(12):104-106.
[5]赵晖.单片机在电子技术中的应用和技术开发[J].数字技术与应
用,2018,36(11):18-19.。