微机自动检测系统体系结构研究
摘要 本文详细地论述了微机自动检测系统(简称MADM)的典型结构、各部分的功能和作用,以及系统软件的结构和设计方法。提出了微机自动检测系统设计所涉及的核心技术和相关技术,对微机自动检测系统的设计和应用具有参考作用。
关键词 微机自动检测 自动检测 检测技术
1 前言
检测问题广泛存在于各个领域。随着科学技术的高速发展,随着人类生活水平、生产力水平的提高,检测问题越来越多,对检测提出的要求也越来越高：要求能更快、更准、更灵敏、更可靠地完成检测任务;要求能实现自动化检测;要求研制出更多更好的、智能化的、多功能化的、数字化的、集成化的、微型/小型化的仪器仪表或检测系统。此外,由于检测领域的不断扩大,检测的参数范围不断延伸,部分参数本来就难于检测,且许多情况下需要检测的参数又与其它背景物理量掺杂在一起,此时必须使用复杂的仪器仪表或检测系统,才能完成检测任务。自动检测技术作为自动化科学的一个重要分支,作为专门研究检测问题的一门实用型、综合型的新兴边沿学科已经形成。而微机自动检测(Microcomputer automatic-detection and measurement,简称MADM)是自动检测技术及系统发展的高级形式。“微机自动检测”就是使用微机及相关设备来实现自动检测仪器、自动检测系统的技术。本文就微机自动检测系统的体系结构,系统软件设计等有关问题进行详细讨论。
2 微机自动检测系统硬件结构
对智能仪器仪表、个人仪器、自动测试仪器及系统、计算机辅助测试系统(CAT)等等典型仪器系统的结构、功能、技术特点深入分析,发现它们都属于检测技术的分支领域,其技术特点、功能、结构具有相似性,都属于微机(包括各种单片微机、微处理器、个人计算机、工控机等等)在这些分支领域的不同应用形式,它们的设计技术也具有很大的相似性。为此,抽象出微机在自动检测技术及系统中应用的典型结构形式,称为“微机自动检测系统”,相应的技术称为“微机自动检测技术”。
2.1 微机自动检测系统结构原理
微机自动检测系统典型结构如图1所示。整个系统由下列子系统组成：
微机基本子系统(包括CPU、RAM、ROM或EPROM、EEPROM等)
数据采集子系统及接口
数据通信子系统及接口
数据分配子系统及接口
基本输入输出(I/O)子系统及接口
图1 微机自动检测系统的典型结构
2.2 微机自动检测系统各子系统的基本功能
微机基本子系统是整个系统的核心,对整个系统起监督、管理、控制作用,例如进行复杂的信号处理、控制决策、产生特殊的测试信号,控制整个检测过程等等。此外,利用微机强大的信息处理能力和高速运算能力,实现命令识别,逻辑判断、非线性误差修正,系统动态特性的自校正,系统自学习、自适应、自诊断、自组织等功能。
数据采集子系统及接口,用于和传感器、检测元件、变送器联接,实现参数采集、选路控制、零点校正、量程自动切换等功能。在各式各样的微机自动检测系统中,数据采集是必不可少的,被测对象的有关参数由数据采集子系统收集、整理后,经它的接口传送到微机子系统处理。
基本I/O子系统及接口,用于实现人-机对话、输入或改系统参数、改变系统工作状态,输出检测结果、动态显示测控过程,实现以多种形式输出、显示、记录、报警等功能。
