燕山大学：《测控仪器设计 Design of Measurement & Control Instrument》第五章 测控仪器的电路系统设汁

第五章测控仪器的电路系统设汁 第一节电路系统的组成、要求和设计准贝 电路系统的作用及其组成 1测量电路 信息流的输入通道,由信息处理电路和电源组成 作用:将传感器输出的测量信号进行放大、滤波、细分 选通、变换和阻抗匹配等。 2控制电路 信息流的输出通道,由控制电路、和电源组成。 作用:根据中央处理系统发出的命令,对被控参数实行 控制

第五章 测控仪器的电路系统设汁 第一节 电路系统的组成、要求和设计准则 一、电路系统的作用及其组成 1.测量电路 信息流的输入通道，由信息处理电路和电源组成 作用：将传感器输出的测量信号进行放大、滤波、细分、 选通、变换和阻抗匹配等。 2.控制电路 信息流的输出通道，由控制电路、和电源组成。 作用：根据中央处理系统发出的命令，对被控参数实行 控制

3中央处理系统 是信息处理单元,整个电路系统的中心,整个测控仪器 的核心 作用:对测量电路系统送来的信号进行运算、处理、显 示、存储、打印等,然后按照仪器的功能要求,向控 制电路系统发出控制命令,并通过控制电路和执行器 对被控参数实行控制 对测控电路的一般要求 1抗干扰能力 2.稳定性 3频率特性和响应速度 4量程和分辨率 5输入与输出阻抗

3.中央处理系统 是信息处理单元，整个电路系统的中心，整个测控仪器 的核心。 作用：对测量电路系统送来的信号进行运算、处理、显 示、存储、打印等，然后按照仪器的功能要求，向控 制电路系统发出控制命令，并通过控制电路和执行器 对被控参数实行控制 二、对测控电路的一般要求 1.抗干扰能力 2.稳定性 3.频率特性和响应速度 4.量程和分辨率 5.输入与输出阻抗

三、电路系统的设计准则 (一)总线化准则 1.内部总线:系统内部连接芯片与芯片、芯片与微处理器 的元件级总线。 Local bus 从功能上分为:数据总线、地址总线、控制总线 2.系统总线:用于连接模板与模板的板级总线 ISA:工业标准总线,支持8位和16位数据并行传输 PCI:高性能系统总线,支持多个外围设备 AGP:为CPU与图形控制器之间提供一条高速数据通道 3外部总线:用于连接系统与系统之间交换信息与数据的 通信总线。分为并行和串行 GP-IB RS-232C:

三、电路系统的设计准则 （一）总线化准则 1.内部总线：系统内部连接芯片与芯片、芯片与微处理器 的元件级总线。Local Bus 从功能上分为：数据总线、地址总线、控制总线 2.系统总线：用于连接模板与模板的板级总线 ISA:工业标准总线，支持8位和16位数据并行传输 PCI：高性能系统总线，支持多个外围设备 AGP：为CPU与图形控制器之间提供一条高速数据通道。 3.外部总线：用于连接系统与系统之间交换信息与数据的 通信总线。分为并行和串行 GP-IB: RS-232C:

VⅪ总线:允许用户将不同厂家的模块用与同一个系统的 机箱内,仪器的功能主要有软件决定。 (二)模块化准贝 将整个电路系统分割成几个功能相互独立,而又相互联 系的模块 (三)可靠性准则 两条途径:元器件本身可靠性,系统结构设计可靠性

VXI总线：允许用户将不同厂家的模块用与同一个系统的 机箱内，仪器的功能主要有软件决定。 （二）模块化准则 将整个电路系统分割成几个功能相互独立，而又相互联 系的模块。 （三）可靠性准则 两条途径：元器件本身可靠性，系统结构设计可靠性

第二节电路系统的精度 1.信噪比 2量化误差 减小量化误差方法 3.非线性误差 非线性误差对仪器产生的影响 4温度漂移 减小温漂措施: 5频率特性与响应速度

第二节 电路系统的精度 1.信噪比 2.量化误差 减小量化误差方法 3.非线性误差 非线性误差对仪器产生的影响 4.温度漂移 减小温漂措施： 5.频率特性与响应速度

第三节中央处理系统的设计 以计算机为核心的中央处理系统 (一)特点与功能 (1)自动对零 (2)量程自动切换 (3)多点快速测控 (4)数字滤波 (5)自动修正误差 (6)数据处理 (7)复杂控制规律

第三节 中央处理系统的设计 一、以计算机为核心的中央处理系统 （一）特点与功能 （1）自动对零 （2）量程自动切换 （3）多点快速测控 （4）数字滤波 （5）自动修正误差 （6）数据处理 （7）复杂控制规律

(8)多媒体功能 (9)通信与网络功能 (10)自我诊断功能 (二)中央系统组成 主机电路、输入输出接口电路组成 输入接口电路作用: 输出接口作用: 主机电路作用: 基于微处理器的主机电路 (一)单片机特点与功能

（8）多媒体功能 （9）通信与网络功能 （10）自我诊断功能 （二）中央系统组成 主机电路、输入输出接口电路组成 输入接口电路作用： 输出接口作用： 主机电路作用： 二、基于微处理器的主机电路 （一）单片机特点与功能

单片机的选用 1.对不同单片机的性能进行比较 2.必须具备配套的开发系统 3.选择市场上的主流产品

单片机的选用 1. 对不同单片机的性能进行比较 2．必须具备配套的开发系统 3．选择市场上的主流产品

MCS-51单片机外部引脚 1.电源及时钟引脚 Vcc.ⅤSsⅹTAL1.XTAL2 P> 3P2 2控制引脚 PIK 9:]3U5 Pl.T 03i REST. EAALE PSEN Rv=9汝5!到 RDF30=〔 a4= urn I<D PLI A]. Pkac IN10 83.2 [NTS P3 3输入输出引脚 2.了 TO P3 2.6 T|P35 2d-P25 POPLP2 P3 证P口 24 RTs P3.T 24-P2.3 XTAL. KTAT P I 20

MCS-51单片机外部引脚 1.电源及时钟引脚 Vcc, Vss, XTAL1, XTAL2 2.控制引脚 REST, ,ALE, 3.输入输出引脚 P0,P1,P2,P3 EA _____ PSEN ____________

MCS-51单片机内部总体结构 ROMEPROM 做处理器 据储 Pon p2n程存钠器 RAM 运算部件) CPU 特殊功能 XTAL 行数器 中断寄存器 控制部件 系统 (SFR) XTALz P1A Pnl 书 PSEN ALE EA RESET

MCS-51单片机内部总体结构