单片机在智能仪器仪表中的应用

孙乐益

单片机在智能仪器仪表中的应用

孙乐益

（福州职业技术学院，福建福州，350108）

单片机是一种结构简单、技术先进、功能多元化的“微型计算机”。本文主要探讨了单片机在智能化仪器仪表中的应用。首先介绍了单片机在智能化仪器仪表中的应用意义，接着分析了应用单片机的智能化仪器仪表的具体功能、分类、特点，然后进一步探讨了单片机的应用要点。

单片机；仪表；应用；智能

0 引言

单片机的发展和应用离不开计算机等先进技术的支持。单片机有许多优势，结构简单，质量轻便，体积小巧，常常应用于智能化的仪表领域里[1]。通过应用单片机，可以提高仪器的使用效果，使工业生产效益得到大大提高。因此，本文主要介绍了单片机在智能仪器仪表中的应用。

1 单片机在智能化仪器仪表中的应用意义

单片机综合了多种技术，拥有极高的集成度，使用灵活，其处理能力和速度都十分强大。将原有的仪器仪表通过单片机进行改造，能够实现仪器仪表的智能化，同时还会使其功能综合化，减少在测量中产生的误差等问题。将单片机与智能化仪器仪表相结合，就可以实现多种功能，使测量、处理、控制成为一体，这也是仪器仪表改革的必然趋势。

2 应用单片机的智能化仪器仪表概述

2.1 智能化仪器仪表的功能

智能化仪表重点就在于智能，将会以更强大的输出方式体现出十分灵活的特点。仪表外可以接各种设备，如打印记录仪等等，实现了多元化的输出形式。智能化仪表不仅具有测量功能，还可以实现信息的存储和数据的智能化处理，实现了测量、处理、控制的高效运行。与传统的仪表相比，智能化仪表能够实现对信号的复杂处理，使仪器仪表的功能更加完善。可以实现故障的自动检测和诊断，减少测量误差，提高精度。能够定时对信号进行测定，实现多个参数的精确检测。

2.2 常见智能化仪器仪表

第一，智能毫伏表。智能毫伏表与传统毫伏表的区别在于，其加入了单片机，那么就能够对更高频率的正弦交流电压进行测试，可以自动诊断故障、自动归零、超载会自动报警、量程实现自动切换、自动进行单位换算等等，尤其是体积更加小巧，质量更加轻便，十分实用。应用单片机的智能毫伏表基本实现了CPU与RAM的库充，I/O口更加先进。

第二，智能万用表。该表的测量精度很高，可以减少各种不必要的误差。其芯片的工作方式是双斜率积分式，抗干扰能力较强。

第三，逻辑分析器。逻辑分析器主要是分析和处理一些不可预测的故障，这些故障主要产生于复杂的电路之中。应用单片机的逻辑分析器可以将各个信号在第一时间内记录下来，实现智能储存，及时根据设备的状态第一时间内找到故障，这样就可以根据数据进行分析，及时解决故障[2]。

2.3 应用单片机的智能化仪器仪表功能特点

第一，强大的控制功能。由于单片机集中了多种强大先进的技术，因此其控制功能是显而易见的。对于智能仪器仪表而言，融入单片机将会摆脱传统仪表存在的弊端，实现智能化控制。仪表中参数众多，通过单片机就能够进行监控。小巧的单片机承担的责任很大，摆脱了繁杂的开关和数字电路，以二进制方式进行控制，从而测量完成检测位与启动控制位。如今，单片机类型多样，不同的单片机有着不同的优势，在智能仪器仪表中的应用十分频繁，而且处理功能十分丰富，所以备受各生产厂商的重视。

第二，强大的I/O功能。先进的单片机的I/O功能很强大，将其应用在智能化仪器仪表中，就会具备普通仪器仪表所无法企及的优势。该功能使得仪器仪表的设计更加简约，有效降低制造成本。由于智能化仪表的结构很复杂，因此就会有许多部件维持功能的正常运行，为了实现这些部件稳定运行，可以结合单片机中的接口芯片的协调功能，就能够在简化设计的同时，提高仪表的性能。

第三，实现高速准确的计算。单片机融入了强大的计算机技术，从某种程度上也可以将其作为一种微型计算机系统，这样就会赋予单片机以强大的计算能力，不仅计算速度快，而且还十分准确。将单片机与智能化仪表相结合，就会实现仪表的高效运算。因为普通的仪器仪表无法计算要求较高的函数计算，最佳选择就是结合单片机实现高速准确的计算。先进的单片机可以大大提升运算时间，处理十分复杂的运算系统，这也是当代智能化仪器仪表所需要的强大功能[3]。

3 单片机在智能仪器仪表中的应用

3.1 具备微处理器功能

作为凝聚了复杂计算机系统的单片机，其功能的强大性是不言而喻的。在智能仪器仪表中应用单片机实现了对复杂数据的处理和控制，而不是将功能仅限于测量。通过单片机对数据进行获取和计算，就可以实现“微处理”的功能。因此，单片机在智能仪器仪表中可以看作是一个微处理器。单片机将许多部件功进行集中，使其不再单一，复杂。单片机自带计算机系统的属性，在进行数据处理的时候就可以更加游刃有余。单片机体积小巧，却能够延展仪器仪表的相关功能，在进行自动检查和故障检测的同时，还会继续进行测量工作。单片机技术是基于集成电路技术发展而来的，因此单片机的性价比很高，在许多领域中都得到了广泛的应用，受到了用户的欢迎。

3.2 数字滤波

通过数字设备计算并处理信号，将某个频段的信号经过筛选和滤除就可以得到新的信号，这就是数字滤波。数字滤波提升了智能仪器仪表的抗干扰能力，智能仪器仪表根据新的信号就能够实现信号的高效利用。由于智能化仪器仪表的工作环境十分恶劣，所以就会面临着各种干扰问题，从而影响仪表的工作效率。通过单片机实现数字滤波，可以有效抑制恶劣的信号，实现信号的滤除。

3.3 单片机在智能仪器仪表设计与调试中的应用

第一，智能仪器仪表的整体设计。若要实现智能仪器仪表更加强大的功能，就需要对其进行整体的设计。通过设计可以明确设计的重点，选择合适的部件，并进行相应的测试与故障诊断。总之，要明确设计的目的和需要实现的功能。

第二，自诊断功能与可维修性。应用单片机设计与调试智能仪器仪表的时候，需要实现其自动诊断功能。通过自动诊断可以找到故障的位置，分析原因，提供合理的维修方案。

第三，协调软硬件。在智能仪器仪表的设计中需要飞、考虑将设计的对象进行科学合理的分解，采取不同的设计方法，按照任务的方式开始设计。这样可以大大减少设计的成本，还能够提高设计效率，不会频繁进行修改。这种方式主要是将整体化为部分进行设计，旨在实现每一部分的功能。

4 结束语

将单片机融入到智能仪器仪表设计之中，会大大提升仪表的功能，实现除了测量之外的多种功能，提供工作效率。单片机融入了计算机技术，其系统可以称之为“微型计算机”，尽管单片机体积小巧，质量轻便，但其小小的身躯里汇集了多种技术和强大的功能，目前已经广泛应用于工业领域中，大大提高了工业生产的效率。通过分析智能仪器仪表的功能不难发现，由于电子计算机等强大技术的融入，其信息处理能力与控制能力都得到了进一步优化，更加智能化，自动化，在自动进行故障检测和诊断的同时，也不耽误其正常的测量。随着时代的不断发展，单片机的应用范围会日益广泛。

[1]陈在明.单片机在智能仪器仪表中的应用[J].中国新通信,2016,01:39.

[2]刘忠超,殷华文,郭抒颖.基于MSP430单片机的智能仪表设计[J].自动化与仪表,2015,02:20-24.

[3]张威.一种基于低功耗单片机的供热仪表系统开发[J].微计算机信息,2007,16:174-176.

Silicon Labs全新TouchXpress电容式触摸控制器在贸泽开售

2017 年 9 月 13 日 –半导体和电子元器件的全球授权分销商贸泽电子(Mouser Electronics) 宣布即日起备货Silicon Labs 的CPT212B和CPT213B TouchXpress电容式触摸控制器。CPT212B和CPT213B TouchXpress控制器无需费时费力的固件开发，为在各类产品中添加时尚的触摸式用户界面设计提供了简单的交钥匙解决方案。这些产品包括家电、医疗设备、消费类电子产品、仪器和控制面板，以及照明控制等。

贸泽电子供应的Silicon Labs CPT212B和CPT213B TouchXpress控制器可帮助设计工程师快速、轻松地向嵌入式设计中增加低功耗电容式触控界面。CPT212B支持多达12个传感器输入，能够以超低功率运行，经过优化的活动电流低至200 µA，休眠电流为1 µA。CPT213B提供多达13个传感器输入，并增加了 IEC 60730 B 类安全库支持，可防止家用电器的不安全操作。这些控制器的I2C接口提供了一种跟踪触摸传感器状态的简便方法，在检测到接近触摸后，中断引脚可以唤醒休眠中的主机处理器。

另外，贸泽还提供可用于评估TouchXpress控制器功能的评估板。CPT212B SLEXP8018A评估板配有12个电容式感应垫，而CPT213B SLEXP8019A评估板配有一个电容式感应输入引擎和13个输入。这两款评估板都有一个用于触控反馈的蜂鸣器、一个触摸确证引擎和一个用于连接Silicon Labs EFM8或EFM32入门套件的扩展接头。

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