仪表自动化相关习题文档格式.docx

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使得智能仪逐步向小型化、智能化、多功能化和网络化发展。

　　近年国内智能仪表发展尤为迅速，市场上已经出现了各式各样智能化测量控制仪表，例如，能够实现数字PID和各种复杂控制规律的智能式调节器，能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计，能够进行基于程序控制的智能多段控温仪，以及能够对各种谱图进行分析处理的智能色谱仪等。

　　在国外智能仪表发展更为迅速，许多著名的公司设计和生产具有自身特色的智能检测控制仪表。

比如美国RACA-DANA公司的9303型超高电平表，利用微处理器去除电流流经电阻产生的热噪声，测量电平可低达-77dB；

美国HONEYWELL公司生产的DSTJ-3000系列智能变送器，能进行差压值状态的复合测量，可对变送器自身温度、压力等实现自动补偿，其精度可达到±

0.1％FS；

美国FOXBORO公司生产的数字化自整定调节器，采用了专家系统技术，能够像有经验的控制工程师那样，根据现场参数迅速地整定调节器。

这种调节器特别适合于对象变化频繁或非线性的控制系统。

由于这种调节器能够具有自适应功能，可使系统始终保持最佳控制品质。

多功能本身就是智能仪器仪表的一个特点。

例如，为了设计速度较快和结构较复杂的数字系统，DSP技术应用越来越广，仪器生产厂家制造了具有脉冲发生器、频率合成器和任意波形发生器等功能的函数发生器。

这种多功能的综合型产品不但在性能上比专用脉冲发生器和频率合成器高，而且在各种测试功能上提供了较好的解决方案。

　　人工智能（ArtificialIntelligence）是智能仪表发展的一个崭新领域，利用计算机模拟人的智能，并由此出现了各种模糊控制、神经元网络控制、专家系统控制、遗传算法控制等各种控制。

智能仪器逐渐能代替人的一部分劳动，从而在视觉、听觉甚至思维等方面具有一定的判别能力。

使得智能仪器在无人的情况下自主地完成检测或控制功能。

显然，人工智能在现代仪器仪表中的应用，使我们不仅可以解决用传统方法很难解决的一类特种行业的检测与控制（如核反应堆、大型配电站、冶金行业等），甚至一些人工无法解决的难题（如深空探测、地下实地调查等）。

　　随着网络技术的快速发展，网络技术正在逐渐向工业控制和智能仪器仪表系统设计领域渗透，这类仪表系统主要包括网络接口模块、智能仪表接口模块、网络控制模块和主控模块。

网络接口模块，用于接收来自网络的数据包，并将数据包发送给网络控制模块，以及将封装数据包发送到网络。

网络控制模块，用于将网络数据包发送给主控模块，以及将封装的数据包发送给网络接口模块。

各模块的协同作业，不仅实现智能仪表系统基于Internet的通讯能力，而且能对仪表系统进行远程升级、功能重置和系统维护。

极大提高了工作效率。

　　在系统编程技术（简称ISP技术）是对软件进行修改、组态或重组的一种最新技术。

它是LATTICE半导体公司首先提出的一种使我们在产品设计、制造过程中的每个环节，甚至在产品卖给最终用户以后，具有对其器件、电路板或整个电子系统的逻辑和功能随时进行组态或重组能力的最新技术。

ISP硬件灵活且易于软件修改，便于设计开发。

由于ISP器件可以像任何其他器件一样，在印刷电路板（PCB）上处理，因此编程ISP器件不需要专门编程器和较复杂的流程，只要通过PC机，嵌入式系统处理器甚至INTERNET远程网进行编程。

使得系统无需在硬件上再做改动便可实现升级或做其他检测需要。

　　EMIT嵌入式微型因特网互联技术是emWare公司创立ETI（eXtendtheInternet）时提出的，它是一种将单片机等嵌入式设备接入Internet的技术。

利用该技术，能够将8位和16位单片机系统接入Internet，实现基于Internet的远程数据采集、智能控制、上传／下载数据文件等功能。

　　总之，智能仪器设计计算机科学、电子技术、人工智能、VLSI和材料科学等各种新兴技术。

随着工业自动化、通信、智能家庭的发展，智能仪器将会得到更加广泛的应用。

小型化、多功能化、网络化的智能仪表将会有着更大的发展空间，并在各个领域发挥其不可替代的作用。

题2：

请介绍专用芯片8279

1.芯片8279引脚结构说明：

8279采用+5V电源供电，40个引脚封装。

芯片引脚分布如下：

+5V电源输入线VCC。

地线输入线VSS。

芯片中左下角包含8个双向数据总线，用来传送8279与CPU之间的数据和命令。

RL0～RL7:

回送线，经过按键或传感器开关与扫描线联接，这些回送线内部设置有上拉电路，使之保持为高电平，只有当一个按闭合时，对应的返回线变为低电平；

无按键闭合时，均保持高电平。

时钟输入线CLK，可以产生内部时钟脉冲。

复位输入线RESET，8279复位后被置为字符显示，时钟前置分频器被置为31。

高电平有效。

片选输入线CS，低电平有效，单片机在CS端为低时可以对8279读/写操作。

缓冲器A0，当A0为高电平时，表示数据总线上为命令或状态，当为低电平时，表示数据总线上为数据。

读信号输入线RD，低电平有效，将缓冲器读出，数据送往外部总线。

写信号输入线WR，低电平有效，将缓立器读出,将数据从外部数据总线写入8279的缓冲器。

中断请求输出线IRQ，高电平有效，在键盘工作方式下，当FIFO/传感器RAM中有数据时，此中断线变为高电平，在FIFO/传感器RAM每次读出时，中断线就下降为低电平，若在RAM中还有信息，则此线重又变为高电平。

在传感器工作方式中，每当探测到传感器信号变化时，中断线就变为高电平。

扫描SL0～SL3线，用来扫描按键开关，传感器阵列和显示数字，这些可被编程或被译码。

换位功能SHIFT，当有开关闭合时被拉为低电平，没有按下SHIFT开关时，SHIFT输入端保持高电平，在键盘扫描方式中，按键一闭合，按键位置和换位输入状态一起被存贮起来。

CNTL/STB:

当CNTL/STB开关闭合时将其拉到低电平，否则始终保持高电平，对于键盘输入方式，此线用作控制输入端，当键被按下时，按键位置就和控制输入状态一起被存贮起来，在选通输入方式中，作选通用，把数据存入FIFORAM中。

　　OUTA3～OUTA0及OUTB3～OUTB0:

显示输出A口及B口，这两个口是16×

4切换的数字显示。

这两个端口可被独立控制，也可看成一个8位端口。

空格显示BD,此输出端信号用于在数字转换时将显示空格或者用显示空格命令控制其显示空格字符。

2.芯片8279的编程方法　

2.1芯片8279可按其功能分为:

键盘功能块;

显示功能块;

控制功能块;

与CPU接口功能块控制功能块包括控制和定时寄存器,定时和控制,扫描计数器三部分,它主要用来控制键盘和显示功能块工作。

2.1.1控制和定时寄存器

用于存贮来自CPU的编程命令,CPU对8279编程以确定键盘与显示器工作　　方式和其它工作条件时,先把命令控制数据放到数据总线上,然后使0=1,WR=0CS=0,并在WR上升沿把命令键存在控制和定时寄存器中,并经译码,建立适当的功能。

2.1.2定时和控制它含基本的定时计数器

第一个计数器是一个分频系数为2-31的前置定时器,分频系数可由程序预置,使内部频率为100KHz,从而能给出5.1ms键盘扫描时间和10.3ms反跳时间,其它计数器将此基本频率分频后,提供适当的按键扫描.行扫描.键盘阵列扫描.以及显示器扫描次数。

2.1.3扫描计数器

扫描计数器有两种工作方式,在编码工作方式时,计数器提供一种二进制计数,　　通过管脚SL0-SL3输出后经外部译码才能提供给键盘和显示器的扫描作用,在译码工作方式时,扫描计数器对最低二位进行译码,SL0-SL3输出4选1的译码信号,作为显示器和键盘的译码扫描。

2.1.4键盘功能

该部分包含返回缓冲器,键盘反跳及控制,8x8FIFO传感器RAM,FIFO/传感器RAM状态.

2.2返回缓冲器与键盘反跳及控制

8条返回线被返回缓冲器缓冲,在键盘工作方式中,这几条线被逐个检测,以找出该行键中闭合的键,如果反跳电路测知某键闭合,则它等待10.3ms,然后重核此键是否仍然闭合,如果仍闭合,那么该键在矩阵中的行列地址以及SHIFT和CNTL的状态一起被送到FIFORAM中,其在FIFORAM中的数据格式如下：

D7D6D5D4D3D2D1D0　

　CNTLSHIFTSCANRETURN　

　数据格式中,最高位CNTL,次高位为SHIFT状态,D5-D3来自扫描计数器,D2-D0来自返回计数器,扫描线计数器和回扫线计数器的值分别反映出被按下键的行.列的值,如果在传感器阵列中,返回线上的数据直接进入传感器RAM中相应于阵列中正被扫中的那行,这样每个开关位置就直接反映为一个传感器RAM的位置。

2.2.1FIFO/传感器RAM

一个8x8RAM,在键盘方式和选通方式中它是一个先入先出（FIFO）存贮器,每一条新的信息顺次写入,然后又按写入顺序读出,在传感器阵列扫描方式时,存贮器作为传感器RAM,这时RAM中的各行存着传感器阵列中相应行的状态。

2.2.2FIF0/传感器RAM状态

在键盘或选通方式中,FIFO状态跟踪FIFO中字符数量注意它是"

满"

还是"

空"

写入或读出过多均被认作出错,当FIFO非空时,状态逻辑提供一个中断申请IRQ信号,在传感器阵列扫描方式中,若测知某一传感器变化时,IRQ则为有效高电平.FIFO状态字的低3位表示FIFO中的字符数,F表示FIFORAM已满;

O（overmn）表示越限错误,即试图向已满的FIFO送另一字符;

U（Underdone）表示取空错误,即试图读取已空的FIFO.S/F有两种含义:

在传感器扫描方式时,S/F表示在传感器RAM中至少包含了一个传感器闭合指示,在特殊错误方式时S/F位是出错标志,用来指示是否发生了多路同时闭合错误,Du位表示由于CLEARDISPLAY或CLEARALL命令尚末完成其消除操作而使显示RAM尚不可用。

2.3显示功能块

该模块包含显示寄存器,16X8显示RAM,显示地址寄存器.

2.3.1显示RAM和显示寄存器

8279内部有16X8的显示RAM,通过显示寄存器和两个四位端口0UTA0-3,0UTBO-3来刷新显示,1显示器可以是白炽灯,也可以是8段数码管,显示RAM可以是16X8的形式,也可以构成两个16x4的RAM形式,显示RAM可由CPU进行读写,被读写的RAM字节地址由显示地址寄存器指示。

2.3.2显示地址寄存器

保存当前CPU读或写的那个RAM地址,以及正显示着的那两个4位半字节的地址,读写地址由CPU命令编程,也可置为每次读写后地址自动加1的工作方式,在设置了正确的工作方式后,显示RAM可直接由CPU读出,半字节A和半字节B地址自动由8279更新,以适应由CPU送入的数据,A和B半字节可独立送入,也可作为一个字送入,随CPU所设置的工作方式而定

2.4I/O接口功能块

　　8279通过数据缓冲器与I/O控制,使8279与CPU系统总线接口,I/O控制部分用CS.A0.RD和WR四条线控制CPU与8279之间的数据交换,数据缓冲器是数据交换的双向通道,控制信号与数据交换间