智能仪表设计实例 ppt
智能仪器仪表课程设计
摘要随着时代的进步和发展，智能仪表已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的温度报警系统，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和模数转换，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。
AT89C51与ADC0808结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。
关键词：温度报警；ADC0808；AT89C51目录1 智能仪器仪表的简介 (2)1.1智能仪器仪表简介 (2)1.2智能仪器仪表的作用 (2)1.3本课题的背景和意义 (3)2 系统设计简介 (4)2.1 芯片简介 (4)2.2 设计要求 (4)2.3 设计方案论证 (4)2.4 硬件设计电路 (5)3 系统硬件设计 (6)3.1控制模块 (6)3.2显示电路 (6)3.3转换模块 (7)3.4报警模块 (7)3.5系统总体电路图 (8)4 设计语言及软件介绍 (9)4.1 keil语言介绍 (9)4.2 Proteus软件介绍 (9)4.3 keil与proteus联调与仿真实现 (10)5 系统软件设计 (11)5.1 程序设计思路 (11)5.2源程序 (12)5.3 调试及仿真 (17)6 结论 (18)7 参考文献 (18)1 智能仪器仪表的简介1.1智能仪器仪表简介仪器仪表（英文：instrumentation）仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。
真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。
广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。
智能仪表设计实用技术及实例
智能仪表设计实用技术及实例1. 引言智能仪表设计是指将传统仪表与智能化技术相结合，实现更高效、更精确、更便捷的测量和监控功能。
随着科技的不断发展，智能仪表在各个领域都得到了广泛应用，如工业自动化、能源管理、环境监测等。
本文将介绍智能仪表设计的一些实用技术和实例，并讨论其在现实生活中的应用。
2. 智能仪表设计的基本原则在设计智能仪表时，有几项基本原则需要遵守：2.1 准确性和可靠性智能仪表的最基本功能是测量和监控。
因此，智能仪表需要保证准确性和可靠性。
在设计时，需要考虑如何减小测量误差、降低传感器故障率，并采取合适的校准和故障检测方法。
2.2 网络化和互联性智能仪表的另一个重要特点是网络化和互联性。
通过网络连接，智能仪表可以与其他设备进行数据交换和远程控制，实现实时监控和远程操作。
在设计时，需要考虑如何选择合适的通信协议和接口，确保智能仪表可以方便地与其他系统集成。
2.3 可拓展性和模块化智能仪表设计需要考虑到未来的需求变化。
因此，设计时应注重可拓展性和模块化。
通过采用模块化设计，可以方便地增加或替换功能模块，以适应不同的应用场景和要求。
3. 智能仪表设计的实用技术3.1 传感器技术传感器是智能仪表中最关键的部件之一，起到收集和转换物理量的作用。
在智能仪表设计中，常用的传感器技术包括：•光电传感器：用于测量光强、颜色等物理量。
•压力传感器：用于测量液体或气体的压力。
•温度传感器：用于测量物体的温度。
•加速度传感器：用于测量物体的加速度。
•湿度传感器：用于测量环境的湿度。
传感器技术的选择要基于具体的测量要求和应用场景。
同时，还需要考虑传感器的灵敏度、精度、响应时间等指标。
3.2 微控制器技术微控制器是智能仪表中的大脑，负责数据处理和控制指令的执行。
在智能仪表设计中，常用的微控制器技术包括：•单片机：适用于小型和低成本的仪表设计。
•嵌入式微处理器：适用于复杂和高性能的仪表设计。
在选择微控制器时，需要考虑其处理能力、存储容量、功耗等指标，以及是否支持通信接口和操作系统。
智能仪器课件5.1 键盘处理技术
前沿抖动
闭合稳定
后沿抖动 释放稳定
16
软件抗抖动的方法
软件方法是指编制一段时间大于100ms的延时程
序，在第一次检测到有键按下时，执行这段延时
子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态，
如果该键仍保持闭合状态电平，则确认为该键已 稳定按下，否则无键按下，从而消除了抖动的影 响。同理，在检测到按键释放后，也同样要延迟 一段时间，以消除后沿抖动，然后转入对该按键
15
按键的抖动干扰
由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地 接通而在弹起时也不能一下子完全地断开，因而在按键闭 合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动，这称为按键的抖 动干扰，波形如下图所示。 当按键按下时会产生前沿抖动，当按键弹起时会产生后沿 抖动。这是所有机械触点式按键的共性问题。 抖动的时间长短取决于按键的机械特性与操作状态，一般 为10~100ms，此为键处理设计时要考虑的一个重要参数。
18
R1
(Di) Vo
Vi R2
S
V1
(Di) V2
由基本R-S触发器构成的反弹跳电路
4 .7 k a
4 .7 k &
1
b
&
2
按键未按下时，a=0，b=1，输出Q=1。按 键按下时，因按键的机械弹性作用的影响， 使按键产生抖动。当开关没有稳定到达b 端时，因与非门2输出为0反馈到与非门1 的输入端，封锁了与非门1，双稳态电路 VCC 的状态不会改变，输出保持为1，输出Q (＋5 V) 不会产生抖动的波形。当开关稳定到达b Q 端时，因a=1，b=0，使Q=0，双稳态电路 状态发生翻转。当释放按键时，在开关未 稳定到达a端时，因Q=0，封锁了与非门2， 双稳态电路的状态不变，输出Q保持不变， 消除了后沿的抖动波形。当开关稳定到达 a端时，因a=0，b=1，使Q=1，双稳ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电 路状态发生翻转，输出Q重新返回原状态。 由此可见，键盘输出经双稳态电路之后， 输出已变为规范的矩形方波。
《智能仪器仪表》课件
空气质量监测
01
智能仪器仪表可以实时监测空气质量，为环境保护部门和公众
提供准确的数据。
水质监测
Байду номын сангаас
02
通过智能仪器仪表，可以检测水体的各种参数，如pH值、浊度
、溶解氧等，确保水质安全。
气象监测
03
智能仪器仪表在气象监测中发挥着重要作用，如风速、风向、
温度、湿度等参数的监测。
05
智能仪器仪表的未来展望与挑战
1 2
医疗诊断设备
智能仪器仪表广泛应用于医疗诊断设备中，如心 电图机、血压计等，提高诊断准确率。
病人监护系统
通过智能仪器仪表，可以实时监测病人的生理参 数，为医护人员提供及时准确的病人信息。
3
医疗影像设备
智能仪器仪表在医疗影像设备中发挥着重要作用 ，如CT、MRI等设备中的图像处理和数据分析。
环境监测领域的应用
总结词
随着智能仪器仪表的普及，安全与隐私保护成为亟待解决的问题，需要加强数据 加密、访问控制和安全审计等方面的措施。
详细描述
由于智能仪器仪表通常需要收集和处理大量敏感数据，因此需要采用强大的加密 技术和访问控制机制来保护数据安全。同时，应加强安全审计和监控，及时发现 和应对潜在的安全威胁。
成本与普及率的考量
04
智能仪器仪表的实际应用案例
工业自动化领域的应用
自动化生产控制
智能仪器仪表在工业自动 化领域中主要用于实时监 测和控制生产流程，确保 产品质量和生产效率。
智能传感器
通过智能传感器，可以实 时监测机器的运行状态， 预测潜在故障，并及时采 取措施，减少停机时间。
数据集成与分析
智能仪器仪表能够收集大 量生产数据，通过数据分 析，帮助企业优化生产流 程，降低成本。
智能仪表与传感器ppt
第二节 模拟量输入通道
三、A/D转换器
1. A/D转换器的分类
1. 积分式A／D转换器：精度高，抗干扰性强，速度慢（每秒十 几次到几十次采样），在PLC中经常使用，万用表。 2. 逐次逼近式：精度较高，抗干扰性较差，速度较快（转换一 次耗时1～25μS），是最常用的A／D转换芯片。 3. 并行式：精度低，抗干扰性差，速度快，结构复杂，造价昂 贵，经常用在虚拟仪器中，如示波器等。
第三章 智能仪表与传感器
智能仪表的一般结构与特点 模拟量输入通道 测温仪表与传感器 压力仪表与传感器 物位仪表与传感器 流量测量仪表与传感器
第三节 测温仪表与传感器
一、测温传感器种类
接触式： 被测对象与测温元件有部分的接触，使两者处于同一温度，即根据测温 元件的温度就可知道被测对象的温度； 接触式测温结构简单．稳定可靠，测量精确，成本低，可以测得物体的 真实温度，而且还可以测得物体内部各点的温度。但滞后现象一般较大， 且不适于测量小物体、腐蚀性强的物体以及运动着的物体的温度。由于 受耐高温材料限制，一般不用于测量很高的温度。 主要有热膨胀式温度计、热电阻、热电偶。 非接触式： 利用被测对象的辐射充分传到测温元件来测量温度的，由于测温元件与 被测对象不接触，因此两者不必是同一温度，只要看到被测对象就可进 行测量。 反应速度快，适于测量高温和测量有腐蚀性的物体．也可以测量导热性 差的、微小目标的、小热容量的、运动的物体以及各种固体、液体表面 温度。但由于受物体的发射率、被测对象与仪表之间距离、烟尘和水蒸 气等的影响，测温淮确度较差．使用也不甚方便。 这类传感器主要有辐射温度计、光学高温计、热释电传感器等。
第二节 模拟量输入通道
二、各环节的作用
5. 可编程序放大器，主要作用是对信号进行放大，而且每一路信号具 有独立的放大倍数，放大倍数由计算机程序设定。其意义在于如果 现场传送过来的信号参差不齐，有的是0～1V，有的是0～5V，没有 必要为每一路信号均设置单独的放大电路，只要在多路开关之后采 用可编程序放大器即可。 6. 采样保持器，其功能是在采样时，输出跟随输入信号的变化而变化， 在保持状态时，可以保持输出信号不变。常用的芯片有：LF398。参 见P85图。 7. A/D转换器，将模拟量信号转换为数字量信号。 8. 光电隔离，是一种电气隔离，防止外部高压电源、干扰等烧毁CPU， 如外部接线错误等。采用光电隔离后，A/D转换芯片的参考电源就不 能使用系统内部的电源，此时可以采用外部电源作为参考电源，为 了简化接线并提高参考电源的精度（参考电源的精度决定了A／D转 换的精度），通常采用DC－DC电源对系统内部电源进行转换和隔离。 9. A/D芯片与CPU之间的接口，包括地址线、数据线、控制线等。
智能化仪器原理及应用(第三版)课件：智能型温度测量仪
智能型温度测量仪
在RAM区中还开辟了4个通用工作寄存区， 共有32个通 用寄存器， 可以适用于多种中断或子程序嵌套的情况。 在MCS-51系列单片机内部， 还有1个由直接可寻址位组 成的布尔处理机， 即位处理机。 指令系统中的位处理指 令专用于对布尔处理机的各位进行布尔处理， 特别适用 于位线控制和解决各种逻辑问题。
智能型温度测量仪
MCS-51 简化结构框图与逻辑符号如图4-3所示。
XTAL1、 XTAL2： 内部振荡电路的输入/ RESET：
EA ： 内外程序存储器选择端。 当 EA 为高电平时， 访问内部程序存储器； 当 EA 保持低电平时， 只访问外部 程序存储器， 不管是否有内部存储器。
智能型温度测量仪
P2.０相连。 存储器和8155的控制信号线分别与8031的相应端
相接， 从而可实现各种器件的读写操作。
智能型温度测量仪
4.2.2
温度是一个很重要的物理参数， 也是一个非电量， 自然界中任何物理化学过程都紧密地与温度相联系。 在 很多产品的生产过程中， 温度的测量与控制都直接和产 品质量、 生产效率、 节约能源以及安全生产等重要经济 技术指标相联系。 因此， 温度的测量是一个具有重要意 义的技术领域， 在国民经济各个领域中都受到相当的重 视。
智能型温度测量仪
与此同时， 将数据显示和打印出来； 也可将输出的开关 量经D/A 转换成模拟量输出， 或者利用串、 并行标准接 口实现数据通信。 整机工作过程是在系统软件控制下进 行的。 工作程序编制好后写入只读存储器中， 通过键盘 可将必要的参数和命令存入读/写存储器中。
智能型温度测量仪 图 4-2 智能型温度测量仪的工作流程
智能型温度测量仪
智能化仪器原理及应用
智能仪表课件第一章
界，就必须对表征物质运动的各种信号进行测量。 实现自动化的最重要的一步就是首先要检测各种 变量；另外一个重要环节就是控制。 简单控制系统的组成？
控制器 扰动 比较 设定值 r(t) 机构 e(t) f(t) 广义对象 被控变量
-
控制装置
u(t)
执行器
q(t)
过程
c(t)
测量值 y(t)
检测元件、变送器
b.在应用编程（IAP） 从结构上将Flash映射为两个存储体，当运 行一个存储体上的用户程序时，可对另一个存储
体重新编程。
1.3.3 实时多任务操作系统（RTOS） Linux vxWorks
eCos
uCos
qnx
编程大多用C语言（基于RTOS的C程序有好的移 植性）
1.4
1.4.1
Intel、Atmel、Ti、Phillips、Motorola等。
经典的有：
51单片机、61单片机、AVR单片机、430超低功耗单
片机、Freescale 的单片机等
（2）类型
a. IP（知识产权）级
是一些硬核和软核，不同核具有不同的功能。 b. 芯片级
• 嵌入式微处理器（EMPU）
• 嵌入式微控制器（EMCU）
什么是智能？
智能是随外界条件变化而作出的一种正确 反应的能力。
如何实现仪表智能化？
将人的智能引入仪表，即将人工智能的理
论和方法应用于仪表产品，则可实现仪表智能
化。
智能仪表的概念？
智能仪表的定义：
——智能仪表是计算机技术与测试技术相结合的产物，
是含有微计算机或微处理器的测量仪器，它具有对数
据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，有
1.1.3 过程控制中常见的智能仪表
智能仪表原理与设计
智能仪表原理与设计智能仪表是一种集成了计算、显示、通讯和控制功能的新型仪表，它能够实现数据采集、处理和传输，并具有自动控制和远程监测的能力。
智能仪表的设计原理和技术应用对于提高工业生产效率、优化能源利用、提升产品质量和降低生产成本具有重要意义。
首先，智能仪表的设计原理是基于传感器、微处理器和通讯技术的集成。
传感器用于采集各种物理量的信号，如温度、压力、流量等，通过信号调理电路将其转换成电信号输入到微处理器中。
微处理器对输入的信号进行数字化处理，并根据预设的算法进行运算，最终将结果显示在仪表的显示屏上。
同时，智能仪表还可以通过通讯接口将数据传输到监控中心或远程设备上，实现远程监测和控制。
其次，智能仪表的设计需要考虑到稳定性、精度和可靠性。
稳定性是指在各种环境条件下，仪表能够保持稳定的工作状态，不受外界干扰的影响。
精度是指仪表测量结果与被测量真实值之间的偏差程度，通常用百分比来表示。
可靠性是指仪表在长期使用中不会出现故障或性能下降，能够持续稳定地工作。
另外，智能仪表的设计还需要考虑到通讯协议、人机界面和功能扩展。
通讯协议是指仪表与其他设备之间进行数据交换的规则和标准，常见的通讯协议有MODBUS、Profibus、Ethernet等。
人机界面是指仪表的操作界面，包括按键、显示屏、指示灯等，设计合理的人机界面可以提高仪表的易用性和操作效率。
功能扩展是指在原有基础上增加新的功能模块，如报警功能、数据存储功能、远程控制功能等，以满足不同用户的需求。
总的来说，智能仪表的设计原理和技术应用涉及到传感器技术、微处理器技术、通讯技术、控制技术等多个领域，需要综合运用多种技术手段和方法进行设计和实现。
随着物联网、大数据和人工智能等新兴技术的发展，智能仪表将在工业自动化、智能制造、智能建筑等领域发挥越来越重要的作用，为实现智能化、数字化和网络化提供技术支持和保障。
智能仪器设计实例
读时序
写时序
3.4 波形数据存取电路 采用RAM作为波形存储器是最方便的。波形存储器用来存储波形的量化 数据。512K×8的高速CMOS静态RAM,一片存储高8位数据，另一片存 储低8位数据，地址线共用。该存储器功耗低，单电源供电，读写时序 简单，易于程序控制。
波形数据存取电路
3.5 DA转换电路
四、整体方案设计及工作原理
1、整体设计方案：
采用虚拟仪器技术、直接数字合成技术和计算机技术设计并研制低成本、高精度、人机界面友好的函数信号发生器。此方案硬件实现电路简单，电路中省去了单片机、液晶显示以及按钮等，节省仪器成本。
四、整体方案设计及工作原理
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
根据公式1，正弦波在一个周期内的采样点值是： 再将f(i)按DAC的比特数取整，从而得到： 式中：n—数模转换器DAC的位数，n=16，INT— 取整函数 每个周期共有N个点， 式中：fosc是时钟发生器频率，fout是输出波形频率，由用户设定，是已知量。
五、波形数据的获取
双极性工作方式
五、波形数据的获取
DA转换电路
3.6 DAC的基准电源电路
智能仪表原理与设计课件
传统仪表
刻度数值有限，只能采集一种 参数
数字仪表
可采集多种参数，但仍有局限 性
智能仪表
可采集多种参数，具备自适应 控制功能
智能仪表在工业控制中的应用
工业生产过程监控
对工业过程进行远程监控和数据采集
智慧城市应用
提供智慧用电、智慧环境等服务
智能供能管理
对能源、电力消耗进行全面监控和管理
智慧交通应用
监控交通流量，提升交通运输效率
智慧工厂
通过智能仪表对生产过程进 行监控和管理，提升工厂智 能化水平
智能仪表的发展趋势
智能仪表的发展趋势包括智慧化、互联化、精细化和节能化等方面，将进一 步推动其应用范围和市场需求的增长。
智能仪表的市场前景
智能仪表的市场前景广阔，涵盖工业、家居、交通、能源、医疗等多个领域， 预计未来将持续快速增长。
智能仪表原理与设计
智能仪表是工业控制领域中的重要应用，通过本课件，你将了解到智能仪表 的原理、设计和应用，以及其特点和未来发展趋势。
智能仪表的发展历程
1
电子仪表的出现
2
20世纪60年代
3
智能仪表的出现
4
20世纪90年代
传统机电仪表
20世纪50年代
数字式仪表的应用
20世纪80年代
智能仪表和传统仪表的比较
智能仪表的工作原理
智能仪表通过采集、处理、传输和控制实现数据的智能化处理和控制。具体可以分为传感器、信号处理、 数据采集、通讯和控制算法等几个部分。
智能仪表的传感器及其工作原理
光电传感器
通过光电器件感知物体的位 置、形状和光学特性等参数。
电容传感器
通过改变电容量的方式来感 知环境参数的变化。
智能仪表原理与设计课件
错误。
人机交互体验优化
根据用户需求和使用习惯，不 断优化人机交互设计，提高用
户的使用体验和满意度。
04 智能仪表的关键技术
嵌入式系统技术
嵌入式系统定义
01
嵌入式系统是一种专用的计算机系统，它被嵌入到一个设备中，
以控制、监视或帮助该设备操作。
嵌入式系统的特点
利性。
软件设计
嵌入式系统开发
基于微控制器或处理器，开 发高效稳定的嵌入式系统软 件，实现数据采集、处理和 控制功能。
数据处理算法
根据测量需求，设计或选择 合适的数据处理算法，如滤 波、补偿、转换等，提高测 量精度和稳定性。
通信协议
实现与上位机或其他设备的 通信协议，如Modbus、 Profibus等，实现数据传输 和控制功能。
02
嵌入式系统具有高度的自动化、智能化、可靠性和实时性。
嵌入式系统在智能仪表中的应用
03
嵌入式系统在智能仪表中用于实现数据采集、处理和控制等功
能。
无线通信技术
01
无线通信技术的定义
无线通信技术是指通过无线电波传输信号的技术。
02
无线通信技术的特点
无线通信技术具有灵活性、移动性和便捷性等特点。
03
无线通信技术在智能仪表中的应用
智能仪表原理与设计课件
目录
• 智能仪表概述 • 智能仪表的原理 • 智能仪表的设计 • 智能仪表的关键技术 • 智能仪表的未来发展 • 智能仪表的案例分析
01 智能仪表概述
定义与分类
定义
智能仪表是一种具备数据处理、通信 和自动化控制功能的工业仪表，能够 完成信息采集、处理、显示、控制以 及数据传输等任务。
第二章智能仪器仪表设计
五、智能抢答器设计（单片机） 1. 键盘电路设计（AT89S51） 智能抢答器设计（单片机） 键盘电路设计（AT89S51）
键盘电路1设计 （1）.键盘电路 设计 ） 键盘电路 键盘输入-查询 键盘输入 查询 复位电路 时钟电路 ROM电路 电路
原理设计？ 原理设计？ 参数选择？ 参数选择？
参照/自行 参照 自行 经验/计算 经验 计算
....
二、智力抢答器设计
3.方案论证 3.方案论证 智能抢答器：采用单片机完成抢答器设计，特点是显示清晰、 （3）智能抢答器：采用单片机完成抢答器设计，特点是显示清晰、 操作方便、检测精度高、定时精确和智能性强。 操作方便、检测精度高、定时精确和智能性强。
输入按键1 输入按键1 输入按键2 输入按键2 数码显示1 数码显示1
5V 0V
K1 K8 K16
接收状态。 可扩展并入串出键盘接口（ 利用串行口方式 0 接收状态。 可扩展并入串出键盘接口（K1-K16) 74LS165为并入串出芯片，P1.0移位和置位控制端。 为并入串出芯片， 移位和置位控制端。 为并入串出芯片 移位和置位控制端
五、智能抢答器设计（单片机） 1. 键盘电路设计（AT89S51） 智能抢答器设计（单片机） 键盘电路设计（AT89S51）
二、智力抢答器设计
3.方案论证 3.方案论证 （1）模拟抢答器：采用模拟电路完成抢答器设计，特点是电路简单、 ）模拟抢答器：采用模拟电路完成抢答器设计，特点是电路简单、 操作方便，但检测精度差、定时不够精确。 操作方便，但检测精度差、定时不够精确。
输入按钮1 输入按钮1 输入按钮2 输入按钮2
输出显示1 输出显示1
晶闸管
■
叙述抢答电路工作原理并说明电路各个元件作用。 叙述抢答电路工作原理并说明电路各个元件作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
子任务分解： 足够简单容易实现
低级子任务：
➢采用通用模块 ➢最低的难度 ➢最高的可靠性
2.较高的性能价格比原则
仪表的造价：研制成本、生产成本、使 用成本。
设计时不盲目追求复杂、高级的方案。 在满足性能指标的前提下，应尽可能采 用简单成熟的方案，意味着元器件少， 开发、调试、生产方便，可靠性高。
设计智能仪表系统面临三个突出的问题： ★ 产品更新换代太快； ★ 市场竞争日趋激烈； ★ 满足用户不同层次和不断变化的要求。
在电子工业和计算机工业中推行一种不同于 传统设计思想的所谓“开放系统”的设计思想。
“开放系统”的设计思想
在技术上兼顾今天和明天，既从当前实际 可能出发，又留下容纳未来新技术机会的 余地；
系统设计者将主要精力放在分析设计目标， 确定总体结构，选择系统配件等方面，而不 是放在部件模块设计及用于解决通用软件的 开发设计上。
组合化（集成化）设计方法
开放式体系结构和总线系统技术发展，导致了 工业测控系统采用组合化设计方法的流行，即 针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬 件模板和软件进行组合。
向系统的不同配套档次开放，兼顾设计周 期和产品设计，并着眼于社会的公共参与， 为发挥各方面厂商的积极性创造条件；
向用户不断变化的特殊要求开放，兼顾通 用的基本设计和用户的专用要求。
开放式系统设计的具体方法
基于国际上流行的工业标准微机总线结构， 针对不同的用户系统要求，选用相应的有关 功能模块组合成最终用户的应用系统。
组合化设计的基础是模块化(又称积木化)，硬、 软件功能模块化是实现最佳系统设计的关键。
组合化设计方法的优点
现成的功能模块，简化设计并缩短设计周期。 结构灵活，便于扩充和更新，使系统的适应性
强。 维修方便快捷。 功能模板可以组织批量生产，使质量稳定并降
低成本。
三、智能仪表的研制步骤
确定设计任务并拟定设计
应具备的功能：
输出、人机对话、通信、报警提示、 仪表状态的自动调整等。
2．可靠性要求
仪表可靠性是最突出也是最重要的性能。 • 直接影响测量结果的正确与否 • 将影响工作效率 • 仪表信誉 • 在线检测与控制类仪表更是如此，由于仪
器的故障造成整个生产过程性， 从而保证仪表能长时间稳定工作。
二、智能仪表设计3原则
1.从整体到局部(自顶向下)的设计原则 2.较高的性能价格比原则 3.组合(集成)化与开放式设计原则
1.从整体到局部设计原则
在硬件或软件设计时，把复杂的、难处理 的问题，分为若干个较简单的、容易处理 的问题，然后再一个个地加以解决。
仪表功能和要求
提出总任务 绘制硬件和软件总功能框图
可靠性设计与实验：
• 硬件可靠性设计
• 软件可靠性设计
• EMC设计
3．便于操作和维护
在仪表设计过程中，应考虑操作方 便，尽量降低对操作人员的专业知识 的要求，以便产品的推广应用。
仪表的控制开关或按钮不能太多、 太复杂，操作程序应简单明了，从而 使操作者无需专门训练，便能掌握仪 表的使用方法。
可维护性
《仪表设计任务书》
主要内容 a.仪表名称、用途； b.特点及简要设计思想; c.主要技术指标; d.仪表应具备的功能； e.仪表的设备规模； f.系统的操作规范。
拟定设计方案
《仪表设计任务书》
确定仪表系统的构成
硬件与软件的划分、折衷
硬件设计方案 软件设计方案
2．硬件、软件研制阶段
硬件研制：
➢ 采用功能强的芯片以简化电路 ➢ 修改和扩展，硬件资源需留有足够的余地 ➢ 自诊断功能，需附加设计有关的监测报警电路 ➢ 硬件抗于扰措施 ➢ 线路板注意与机箱、面板的配合，接插件安排
➢ 样机研制成本：系统设计、调试和软件开发， 硬件成本不是考虑的主要因素。
➢ 生产成本：生产数量越大，每台产品的平均 研制费就越低，仪表硬件成本对产品的生产成 本有很大影响。
➢ 使用成本：维护费、备件费、运转费、管理 费、培训费等。
必须综合分析后做出选用方案的正确决策。
3．组合(集成)化与开放式设计原则
等问题，必须考虑到安装、调试和维修的方便
智能仪表设计实例
第一节 智能仪表的设计原则及研制 第二节 固体密度测试仪的研制
第一节 智能仪表的设计原则及研制步骤
智能仪表的研制开发是一个较为复 杂的过程。为完成仪表的功能，实现 仪表的指标，提高研制效率，并能取 得一定的研制效益，应遵循正确的设 计原则、按照科学的研制步骤来开发 智能仪表。
智能仪表设计
方案
三
个
阶
硬件和软件研制
段
软硬件综合调试 整机性能测试和评估
1.确定设计任务、拟定设计方案
项目调研,了解现状和动向， 明确任务、确定指标功能
写出设计任务书
拟定设计方案
《仪表设计任务书》
●主要作用： a.研制单位设计仪表的立项基础 ； b.反映仪表的结构、规定仪表的功能指
标，明确研制人员的设计目标； c.作为研制完毕进行项目验收的依据。
一、基本要求 二、设计原则 三、研制步骤
一、智能仪表设计的基本要求
无论仪表的规模多大，其基本设计 要求大体上是相同的，在设计和研制 智能仪表时必须予以认真考虑。
1. 技术(经济)指标及功能 2. 可靠性 3. 便于操作和维护 4. 工艺结构与造型设计
1.技术指标及功能应满足要求 主要技术指标：
精度、分辨能力、测量范围、 工作环境条件、稳定性。 经济指标:研制投入\市场价格\需求量\利 税\节能\
智能仪表还应有很好的可维护性， 为此，仪表结构要规范化、模块化，并 配有现场故障诊断程序，一旦发生故障， 能保证有效地对故障进行定位，以便更 换相应的模块，使仪表尽快地恢复正常 运行。
故障诊断、可测试性
4．仪表工艺结构与造型设计要求
仪表结构工艺:是影响可靠性的重要因素， 首先要依据仪表工作环境条件，是否需要 防水、防尘、防爆密封，是否需要抗冲击、 抗振动、抗腐蚀等要求，设计工艺结构； 仪表的造型设计:总体结构的安排、部件间 的连接关系、面板的美化等都必须认真考 虑，最好由结构专业人员设计，使产品造 型优美、色泽柔和、外廓整齐、美观大方。