單片機(jī)在智能儀表方面的應(yīng)用

劉欣

摘? 要：傳統(tǒng)的電子儀表大多數(shù)采用的設(shè)計(jì)是邏輯電路設(shè)計(jì)，而這些傳統(tǒng)電子儀表的主要組成部分都是電子電路，通過(guò)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量。在單片微型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之后，傳統(tǒng)的儀表就進(jìn)行了相關(guān)的修改，將以前的邏輯電路換成了單片機(jī)為主題，使用微電子技術(shù)和微處理器來(lái)進(jìn)行電子儀表的構(gòu)建。而微電子技術(shù)的處理能力是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于邏輯電路的，不僅僅能夠有效的簡(jiǎn)化電子儀表的硬件電路，同時(shí)還能夠從根本上改變整個(gè)電子儀表的結(jié)構(gòu)和功能。電子儀表對(duì)于電氣工程來(lái)說(shuō)相當(dāng)于是電氣工程施工部分的監(jiān)管者和調(diào)試者，也正是因?yàn)槿绱?，電子儀表對(duì)于電氣工程的重要性是不言而喻的。電子儀表在整個(gè)電氣施工的過(guò)程中占據(jù)著一個(gè)重要的部分。所以智能儀表同樣具有這些功能，接下來(lái)我們就將詳細(xì)的探討智能電子儀表的制作過(guò)程，以及單片機(jī)在其中所起的作用。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);智能儀表;應(yīng)用

1簡(jiǎn)述單片機(jī)的實(shí)際工作原理

實(shí)際上，單片機(jī)的實(shí)際工作原理比較簡(jiǎn)單，利用疊加器進(jìn)行相應(yīng)工作。但儲(chǔ)存器和單片機(jī)發(fā)生必要的聯(lián)系，單片機(jī)就會(huì)開(kāi)始投入到相應(yīng)的工作當(dāng)中，系統(tǒng)中的外部?jī)?chǔ)存器就會(huì)傳送相關(guān)的信息資料，記載重要的數(shù)據(jù)信息。單片機(jī)的運(yùn)行原理也很簡(jiǎn)單，主要是利用各種指令進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)工作。工作人員可以輸入不同的代碼和指令，要求單片機(jī)完成相應(yīng)的工作。另外，輸入的指令長(zhǎng)度和單片機(jī)工作的實(shí)際內(nèi)容密切相關(guān)，一定要在何時(shí)完成信息之后再進(jìn)行指令輸入工作，提高工作的精準(zhǔn)性和整體效率。

2單片機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

2.1使用壽命長(zhǎng)

這里所說(shuō)的使用壽命，不僅包括與微處理器相比的使用壽命，還包括由單片機(jī)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品的使用壽命。近年來(lái)，隨著I/O功能模塊的不斷豐富和新CPU核心技術(shù)的不斷成功更新，它不僅給用戶帶來(lái)了更多的選擇，而且逐漸延長(zhǎng)了生命周期。

2.2計(jì)算速度快

與MPU通過(guò)增加時(shí)鐘頻率來(lái)提高運(yùn)算速度不同，MCU在不增加時(shí)鐘頻率的情況下，通過(guò)改變內(nèi)部時(shí)序來(lái)降低噪聲，提高抗干擾性能。

2.3低噪聲、高可靠性

可靠性是單片機(jī)運(yùn)行中最重要的因素。為了提高單片機(jī)的可靠性，在單片機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中引入EFT技術(shù)，消除毛刺信號(hào)，保持系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)正常工作，提高單片機(jī)的可靠性。為了降低系統(tǒng)噪聲，許多單片機(jī)改變了在集成電路外殼的對(duì)稱引腳上放置電源和地線的方式。相反，他們使用32低噪聲布線技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)，將地線和電源引腳放置在兩個(gè)相鄰的引腳上。

3.單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用

3.1高速數(shù)據(jù)處理能力

傳統(tǒng)電子儀器的數(shù)據(jù)處理速度一般比較慢。測(cè)量、計(jì)算和輸出的整個(gè)操作過(guò)程需要傳統(tǒng)電子儀器0.5秒的操作時(shí)間。一些傳統(tǒng)的儀器計(jì)算比較復(fù)雜，需要進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算、正弦函數(shù)和平方根運(yùn)算。對(duì)于傳統(tǒng)儀器來(lái)說(shuō)，這些計(jì)算仍然很慢。然而，這一問(wèn)題在智能電子儀器中得到了解決。由于微電子技術(shù)的高計(jì)算速度，大部分計(jì)算過(guò)程將大大縮短。例如MCS-51的時(shí)鐘頻率達(dá)到了12Mhz，直接反映了智能電子儀器的工作速度。這種超強(qiáng)的計(jì)算能力使智能電子儀器能夠進(jìn)行高速運(yùn)算，從而直接提高電子儀器整體的數(shù)據(jù)處理能力。

3.2更強(qiáng)的控制能力

加入單片機(jī)后，智能電子儀器的整個(gè)測(cè)量過(guò)程由單片機(jī)直接控制。與傳統(tǒng)的需要大量數(shù)字電路和開(kāi)關(guān)的電子儀器相比，智能電子儀器的控制時(shí)間更短。正因?yàn)槿绱?，智能電子儀器的整體控制速度更快，控制能力也更強(qiáng)。此外，該單片機(jī)還具有布爾處理功能，包括一整套微處理指令和控制輸入輸出功能，可直接應(yīng)用于智能電子儀器的控制。

3.3具有更強(qiáng)的I/O功能

傳統(tǒng)的電子儀表當(dāng)中需要包含著各種各樣的功能部件，這些功能部件能夠有效的利用單片機(jī)的各個(gè)接口芯片，其中像是并行的I/O口，計(jì)數(shù)器以及鍵盤顯示驅(qū)動(dòng)接口，各種各樣的接口都會(huì)直接提升I/O功能。并且由于單片機(jī)內(nèi)部具有16-32位I/O口線和兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器的緣故，這些部件有效的增加了整個(gè)儀表的I/O功能，也正是因?yàn)槿绱酥悄茈娮觾x表能夠有更多的內(nèi)部空間，簡(jiǎn)化了整個(gè)儀表的硬件結(jié)構(gòu)，降低儀表的造價(jià)。

4.單片機(jī)在智能電子儀表方面的應(yīng)用

4.1單片機(jī)作為微處理器進(jìn)行設(shè)計(jì)

將單片機(jī)作為微處理器進(jìn)行設(shè)計(jì)的智能電子儀表，根據(jù)微處理器和儲(chǔ)存器的配置進(jìn)行分開(kāi)，不同的智能電子儀表所具有的功能也不同。選擇單片機(jī)作為微處理器的智能電子儀表能夠具有一定的計(jì)算機(jī)功能，這種儀表不僅僅能夠獲取數(shù)據(jù)，同時(shí)還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理以此來(lái)將數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，從而保證能夠給測(cè)量者提供更多的信息。在智能電子儀表當(dāng)中，現(xiàn)如今將單片機(jī)作為微處理器是把CPU、RAM、EPROM、中斷系統(tǒng)等等都集成在同一個(gè)芯片當(dāng)中，單片機(jī)當(dāng)做微處理器形成了一種構(gòu)造小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。隨著我國(guó)在集成電路領(lǐng)域的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度變得非?？欤S著單片機(jī)的發(fā)展，我們研發(fā)的單片機(jī)數(shù)量也在不斷增加，這使得單片機(jī)的價(jià)格大大降低，同時(shí)，單片機(jī)的功能和用途也在不斷增加。智能電子儀器行業(yè)就是其中之一，由于其體積小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)幾乎立刻取代了傳統(tǒng)電子儀器的邏輯電路系統(tǒng)。智能電子儀器采用單片機(jī)作為微處理器，有效地增加了儀器的測(cè)量功能，使儀器的維護(hù)和使用更加方便。

4.2單片機(jī)的設(shè)計(jì)與調(diào)試部分

第二個(gè)目的是協(xié)調(diào)和控制智能電子儀器的設(shè)計(jì)和調(diào)試，這是單片機(jī)的第二個(gè)功能。當(dāng)采用單片機(jī)時(shí)，其強(qiáng)大的性能保證了整個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)的正確性和科學(xué)性。一般來(lái)說(shuō)，智能電子儀器都是基于微處理器的，軟件和接口電路的設(shè)計(jì)也是一個(gè)很大的工作量。這些設(shè)計(jì)過(guò)程和調(diào)試工作需要嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行，以保證智能電子儀器的正常運(yùn)行。因此，在智能電子儀器的設(shè)計(jì)中，我們需要注意的首要選擇是智能電子儀器的微處理器。微處理器的性能直接決定了整個(gè)智能電子儀器的工作性能，以及功能的種類。在智能電子儀器中，除了微處理器外，還需要選擇輸入輸出方式和測(cè)試原理。在智能電子儀器的設(shè)計(jì)中，需要考慮兩個(gè)方面，一是軟件方面，二是硬件方面。只有在軟硬件兩方面進(jìn)行協(xié)調(diào)，才能更好地保證智能電子儀器的運(yùn)行。通常，在智能電子儀器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意智能儀器的體積。由于需要保證智能電子儀器的體積可以隨身攜帶，便于測(cè)量，所以需要將智能電子儀器的體積縮小。二是軟件方面。軟件方面需要保證智能電子儀器在使用時(shí)能盡可能滿足工程的需要，使工程測(cè)量過(guò)程中只使用這種智能電子儀器，從而提高整個(gè)電氣工程的工程效率。

結(jié)論

電氣工程在我國(guó)不斷的發(fā)展，電子儀表成為其中極為重要的一部分，而智能電子儀表相對(duì)于傳統(tǒng)的電子儀表來(lái)說(shuō)，具有著更多的優(yōu)勢(shì)，不僅僅是硬件和軟件方面的優(yōu)勢(shì)。智能電子儀表還能夠更好的方便整個(gè)電氣工程的進(jìn)行，保證工程的施工效率，并且在測(cè)量的時(shí)候更好的提升整個(gè)工程的測(cè)量精度，以此來(lái)提升整個(gè)電氣工程的工程質(zhì)量。這些都是單片機(jī)對(duì)電子儀表的提升，上文就是我們關(guān)于單片機(jī)在智能電子儀表方面的應(yīng)用，以及對(duì)于電氣工程的相關(guān)影響。

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