智能仪器设计实例

4．仪器工艺结构与造型设计要求 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。
二、智能仪器的设计原则
1、从整体到局部(自顶向下)的 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。

“开放系统”的设计思想

向用户不断变化的特殊要求开 放，在服务上兼顾通用的基本 设计和用户的专用要求等等。
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。 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 用于解决专用软件的开发设计上。
无论仪器的规模多大，其基本设计要求大 体上是相同的，在设计和研制智能仪器时必须 予以认真考虑。
1、功能及技术指标应满足要求
主要技术指标：精度、测量范围、工作环境条
件、稳定性。
应具备的功能：输出、人机对话、通信、
报警提示、仪器状态的自 动调整等功能。
2．可靠性要求
仪器可靠性是最突出也是最重要的，因为
2、较高的性能价格比原则
智能仪器的造价，取决于研制 成本、生产成本、使用成本。 设计时不应盲目追求复杂、 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。
2、较高的性能价格比原则
就第一台样机而言，主要的花费 在于系统设计、调试和软件开发， 样机的硬件成本不是考虑的主要因 素。当样机投入生产时，生产数量 越大，每台产品的平均研制费就越 低，此时，生产成本就成为仪器造 价的主要因素。显然，仪器硬件成 本对产品的生产成本有很大影响。
3．便于操作和维护
智能仪器还应有很好的可维护性， 为此，仪器结构要规范化、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，使仪器尽快地 恢复正常运行。
4．仪器工艺结构与造型设计要求
仪器结构工艺是影响可靠性 的重要因素，首先要依据仪器工作 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； 仪器的造型设计亦极为重要。
仪器能否正常可靠地工作，将直接影响测
量结果的正确与否，也将影响工作效率和
仪器信誉，在线检测与控制类仪器更是如
此，由于仪器的故障造成整个生产过程的
混乱，甚至引起严重后果。应采取各种措
施提高仪器的可靠性，从而保证仪器能长
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时间稳定工作。
第一，硬件：仪器所用器件的质量和仪器结 构工艺是影响可靠性的重要因素，故应合 理选择元器件和采用在极限情况下进行试 验的方法。所谓合理选择元器件是指在设 计时对元器件的负载、速度、功耗、工作 环境等技术参数应留有一定的余量，并对 元器件进行老化和筛选。而极限情况下的 试验是指在研制过程中，一台样机要承受 低温、高温、冲击、振动、干扰、烟雾等 试验，以保证其对环境的适应性。
2、较高的性能价格比原则
使用成本，即仪器使用期间 的维护费、备件费、运转费、管 理费、培训费等。必须在综合考 虑后才能看出真正的经济效果， 从而做出选用方案的正确决策。
3．组合化与开放式设计原则
在科学技术飞速发展的今天，设计智能 仪器系统面临三个突出的问题： (1)产品更新换代太快； (2)市场竞争日趋激烈； (3)如何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； 向系统的不同配套档次开放，在 经营上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；
第八章 智能仪器的设计原则及研制
智能仪器的研制开发是一个较为复杂的过程。 为完成仪器的功能，实现仪器的指标，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 能仪器。
一、智能仪器设计的基本要求 二、智能仪器的设计原则 三、智能仪器的研制步骤
一、智能仪器设计的基本要求
二、智能仪器的设计原则
设计人员根据仪器功能和 设计要求提出仪器设计的总任务， 并绘制硬件和软件总框图(总体 设计)。然后将任务分解成一批 可独立表征的子任务，这些子任 务还可以再向下分，直到每个低 级的子任务足够简单，可以直接 而且容易地实现为止。
二、智能仪器的设计原则
这些低级子任务可采用某些通 用模块，并可作为单独的实体进 行设计和调试，从而能够以最低 的难度和最高的可靠性组成高一 级的模块。
组合化设计方法的优点
③维修方便快捷。模块大量采用LSI 和VLSI芯片，在故障出现时，只需更换 IC芯片或功能模板，修理时间可以降低 到最低限度。 ④功能模板可以组织批量生产，使 质量稳定并降低成本。
组合化设计方法及优点
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。
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
①将系统划分成若干硬、软件产品的 模块，由专门的研究机构根据积累的经验 尽可能完善地设计 , 并制定其规格系列， 用这些现成的功能模块可以迅速配套成各 种用途的应用系统 , 简化设计并缩短设计 周期。 ②结构灵活，便于扩充和更新，使系 统的适应性强。在使用中可根据需要通过 更换一些模板或进行局部结构改装以满足 不断变化的特殊要求。
第二，软件：采用模块化设计方法， 不仅易于编程和调试，也可减小软件 故障率和提高软件的可靠性。同时， 对软件进行全面测试也是检验错误排 除故障的重要手段。
3．便于操作和维护
在仪器设计过程中，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。仪器 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，便能掌握仪器的使用 方法。