單片機在智能儀器儀表中的應用

孫樂益

單片機在智能儀器儀表中的應用

孫樂益

（福州職業技術學院，福建福州，350108）

單片機是一種結構簡單、技術先進、功能多元化的“微型計算機”。本文主要探討了單片機在智能化儀器儀表中的應用。首先介紹了單片機在智能化儀器儀表中的應用意義，接著分析了應用單片機的智能化儀器儀表的具體功能、分類、特點，然后進一步探討了單片機的應用要點。

單片機；儀表；應用；智能

0 引言

單片機的發展和應用離不開計算機等先進技術的支持。單片機有許多優勢，結構簡單，質量輕便，體積小巧，常常應用于智能化的儀表領域里[1]。通過應用單片機，可以提高儀器的使用效果，使工業生產效益得到大大提高。因此，本文主要介紹了單片機在智能儀器儀表中的應用。

1 單片機在智能化儀器儀表中的應用意義

單片機綜合了多種技術，擁有極高的集成度，使用靈活，其處理能力和速度都十分強大。將原有的儀器儀表通過單片機進行改造，能夠實現儀器儀表的智能化，同時還會使其功能綜合化，減少在測量中產生的誤差等問題。將單片機與智能化儀器儀表相結合，就可以實現多種功能，使測量、處理、控制成為一體，這也是儀器儀表改革的必然趨勢。

2 應用單片機的智能化儀器儀表概述

2.1 智能化儀器儀表的功能

智能化儀表重點就在于智能，將會以更強大的輸出方式體現出十分靈活的特點。儀表外可以接各種設備，如打印記錄儀等等，實現了多元化的輸出形式。智能化儀表不僅具有測量功能，還可以實現信息的存儲和數據的智能化處理，實現了測量、處理、控制的高效運行。與傳統的儀表相比，智能化儀表能夠實現對信號的復雜處理，使儀器儀表的功能更加完善。可以實現故障的自動檢測和診斷，減少測量誤差，提高精度。能夠定時對信號進行測定，實現多個參數的精確檢測。

2.2 常見智能化儀器儀表

第一，智能毫伏表。智能毫伏表與傳統毫伏表的區別在于，其加入了單片機，那么就能夠對更高頻率的正弦交流電壓進行測試，可以自動診斷故障、自動歸零、超載會自動報警、量程實現自動切換、自動進行單位換算等等，尤其是體積更加小巧，質量更加輕便，十分實用。應用單片機的智能毫伏表基本實現了CPU與RAM的庫充，I/O口更加先進。

第二，智能萬用表。該表的測量精度很高，可以減少各種不必要的誤差。其芯片的工作方式是雙斜率積分式，抗干擾能力較強。

第三，邏輯分析器。邏輯分析器主要是分析和處理一些不可預測的故障，這些故障主要產生于復雜的電路之中。應用單片機的邏輯分析器可以將各個信號在第一時間內記錄下來，實現智能儲存，及時根據設備的狀態第一時間內找到故障，這樣就可以根據數據進行分析，及時解決故障[2]。

2.3 應用單片機的智能化儀器儀表功能特點

第一，強大的控制功能。由于單片機集中了多種強大先進的技術，因此其控制功能是顯而易見的。對于智能儀器儀表而言，融入單片機將會擺脫傳統儀表存在的弊端，實現智能化控制。儀表中參數眾多，通過單片機就能夠進行監控。小巧的單片機承擔的責任很大，擺脫了繁雜的開關和數字電路，以二進制方式進行控制，從而測量完成檢測位與啟動控制位。如今，單片機類型多樣，不同的單片機有著不同的優勢，在智能儀器儀表中的應用十分頻繁，而且處理功能十分豐富，所以備受各生產廠商的重視。

第二，強大的I/O功能。先進的單片機的I/O功能很強大，將其應用在智能化儀器儀表中，就會具備普通儀器儀表所無法企及的優勢。該功能使得儀器儀表的設計更加簡約，有效降低制造成本。由于智能化儀表的結構很復雜，因此就會有許多部件維持功能的正常運行，為了實現這些部件穩定運行，可以結合單片機中的接口芯片的協調功能，就能夠在簡化設計的同時，提高儀表的性能。

第三，實現高速準確的計算。單片機融入了強大的計算機技術，從某種程度上也可以將其作為一種微型計算機系統，這樣就會賦予單片機以強大的計算能力，不僅計算速度快，而且還十分準確。將單片機與智能化儀表相結合，就會實現儀表的高效運算。因為普通的儀器儀表無法計算要求較高的函數計算，最佳選擇就是結合單片機實現高速準確的計算。先進的單片機可以大大提升運算時間，處理十分復雜的運算系統，這也是當代智能化儀器儀表所需要的強大功能[3]。

3 單片機在智能儀器儀表中的應用

3.1 具備微處理器功能

作為凝聚了復雜計算機系統的單片機，其功能的強大性是不言而喻的。在智能儀器儀表中應用單片機實現了對復雜數據的處理和控制，而不是將功能僅限于測量。通過單片機對數據進行獲取和計算，就可以實現“微處理”的功能。因此，單片機在智能儀器儀表中可以看作是一個微處理器。單片機將許多部件功進行集中，使其不再單一，復雜。單片機自帶計算機系統的屬性，在進行數據處理的時候就可以更加游刃有余。單片機體積小巧，卻能夠延展儀器儀表的相關功能，在進行自動檢查和故障檢測的同時，還會繼續進行測量工作。單片機技術是基于集成電路技術發展而來的，因此單片機的性價比很高，在許多領域中都得到了廣泛的應用，受到了用戶的歡迎。

3.2 數字濾波

通過數字設備計算并處理信號，將某個頻段的信號經過篩選和濾除就可以得到新的信號，這就是數字濾波。數字濾波提升了智能儀器儀表的抗干擾能力，智能儀器儀表根據新的信號就能夠實現信號的高效利用。由于智能化儀器儀表的工作環境十分惡劣，所以就會面臨著各種干擾問題，從而影響儀表的工作效率。通過單片機實現數字濾波，可以有效抑制惡劣的信號，實現信號的濾除。

3.3 單片機在智能儀器儀表設計與調試中的應用

第一，智能儀器儀表的整體設計。若要實現智能儀器儀表更加強大的功能，就需要對其進行整體的設計。通過設計可以明確設計的重點，選擇合適的部件，并進行相應的測試與故障診斷。總之，要明確設計的目的和需要實現的功能。

第二，自診斷功能與可維修性。應用單片機設計與調試智能儀器儀表的時候，需要實現其自動診斷功能。通過自動診斷可以找到故障的位置，分析原因，提供合理的維修方案。

第三，協調軟硬件。在智能儀器儀表的設計中需要飛、考慮將設計的對象進行科學合理的分解，采取不同的設計方法，按照任務的方式開始設計。這樣可以大大減少設計的成本，還能夠提高設計效率，不會頻繁進行修改。這種方式主要是將整體化為部分進行設計，旨在實現每一部分的功能。

4 結束語

將單片機融入到智能儀器儀表設計之中，會大大提升儀表的功能，實現除了測量之外的多種功能，提供工作效率。單片機融入了計算機技術，其系統可以稱之為“微型計算機”，盡管單片機體積小巧，質量輕便，但其小小的身軀里匯集了多種技術和強大的功能，目前已經廣泛應用于工業領域中，大大提高了工業生產的效率。通過分析智能儀器儀表的功能不難發現，由于電子計算機等強大技術的融入，其信息處理能力與控制能力都得到了進一步優化，更加智能化，自動化，在自動進行故障檢測和診斷的同時，也不耽誤其正常的測量。隨著時代的不斷發展，單片機的應用范圍會日益廣泛。

[1]陳在明.單片機在智能儀器儀表中的應用[J].中國新通信,2016,01:39.

[2]劉忠超,殷華文,郭抒穎.基于MSP430單片機的智能儀表設計[J].自動化與儀表,2015,02:20-24.

[3]張威.一種基于低功耗單片機的供熱儀表系統開發[J].微計算機信息,2007,16:174-176.

Silicon Labs全新TouchXpress電容式觸摸控制器在貿澤開售

2017 年 9 月 13 日 –半導體和電子元器件的全球授權分銷商貿澤電子(Mouser Electronics) 宣布即日起備貨Silicon Labs 的CPT212B和CPT213B TouchXpress電容式觸摸控制器。CPT212B和CPT213B TouchXpress控制器無需費時費力的固件開發，為在各類產品中添加時尚的觸摸式用戶界面設計提供了簡單的交鑰匙解決方案。這些產品包括家電、醫療設備、消費類電子產品、儀器和控制面板，以及照明控制等。

貿澤電子供應的Silicon Labs CPT212B和CPT213B TouchXpress控制器可幫助設計工程師快速、輕松地向嵌入式設計中增加低功耗電容式觸控界面。CPT212B支持多達12個傳感器輸入，能夠以超低功率運行，經過優化的活動電流低至200 μA，休眠電流為1 μA。CPT213B提供多達13個傳感器輸入，并增加了 IEC 60730 B 類安全庫支持，可防止家用電器的不安全操作。這些控制器的I2C接口提供了一種跟蹤觸摸傳感器狀態的簡便方法，在檢測到接近觸摸后，中斷引腳可以喚醒休眠中的主機處理器。

另外，貿澤還提供可用于評估TouchXpress控制器功能的評估板。CPT212B SLEXP8018A評估板配有12個電容式感應墊，而CPT213B SLEXP8019A評估板配有一個電容式感應輸入引擎和13個輸入。這兩款評估板都有一個用于觸控反饋的蜂鳴器、一個觸摸確證引擎和一個用于連接Silicon Labs EFM8或EFM32入門套件的擴展接頭。

Application of Single Chip Microcomputer in Intelligent Instrument and Meter

Sun Leyi
（Fuzhou Polytechnic, Fuzhou Fujian, 350108）

Single-chip is a simple structure, advanced technology, functional diversification of the “microcomputer.” This paper mainly discusses the application of single-chip microcomputer in intelligent instrumentation. First introduced the application of single-chip in the intelligent instrumentation significance, And then analyzed the application of single-chip intelligent instrumentation specific functions, classification, characteristics, And then further explore the application of single-chip points. Key Words: Single Chip Microcomputer; Instrument; Application; Intelligent