仪器与测控新技术.docx

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仪器与测控新技术

仪器与测控新技术

课程报告

姓名：

袁一帆

学号：

16160111016

专业：

探测制导与控制技术

任课教师：

王海

二〇一九年四月

一，对课程的认识与建议

仪器与测控新技术，是一门研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术。

“仪器与测控新技术”是指对信息进行采集、测量、存储、传输、处理和控制的手段与设备，包含测量技术、控制技术和实现这些技术的仪器仪表及系统。

仪器与测控新技术专业涉及仪器学、电子学、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术等多项技术，这些技术涉及多个学科领域。

仪器与测控新技术是一门应用性技术，广泛用于工业、农业、交通、航海、航空、军事、  电力和民用生活各个领域。

随着生产技术的发展需要，仪器与测控新技术从最初的控制单个及其、设备，到控制整个过程，乃至系统，特别是在当今现代科技领域的尖端技术中，仪器与测控新技术起着至关重要的作用。

仪器与测控新技术的操作过程是将自动化系统上的信号加以采集、整理、处理、而后进行显示或者发出控制信号的过程。

目前由计算机和工作站作为结点的网络也就相当于现代仪器的网络，因此计算机已成为现代测控系统的中坚。

仪器与测控新技术专业属于工程技术专业，是建立在精密机械、电子技术、光学、自动控制和计算机技术的基础上，以工为主、多学科综合的专业，它主要研究各种精密测试和控制技术的新原理、、新方法和新工艺。

近年来，计算机技术在仪器与测控新技术的应用研究中呈现出越来越重要的地位。

仪器与测控新技术是直接应用于生产生活的应用技术，它的应用涵盖了“农轻重、海陆空、吃穿用”等社会生活各个领域。

仪器仪表技术是国民经济的“倍增器”，科学研究的“先行官”，军事上的“战斗力”以及法制法规中的“物化法官”。

计算机化的测试与控制技术以及智能化得精密测控仪器与系统是现代化工农业生产、科学技术研究、管理检测监控等领域的重要标志和手段，发挥着越来越重要的作用。

当今世界已进入信息时代，仪器与测控新技术、计算机技术和通信技术并称信息科学技术的三大支柱，而仪器与测控新技术是信息技术的源头，是信息流中的重要一环，为信息技术的发展发挥着不可替代的作用。

仪器仪表是多学科交叉的综合性、边缘性学科，以信息的获取为主要任务，并综合有信息的传输、处理和控制等基础知识及应用，“仪器仪表是信息产业的重要组成部分，是信息工业的源头。

” 

科学技术发展史实人类认识自然、改造自然的历史、也是人类文明史的重要组成部分。

科学技术的发展首先取决于测量技术的发展。

近代自然科学是从真正意义上的测量开始的。

许多杰出的科学家梦都是科学仪器的发明家和测量方法的创立者。

测量技术的进步直接带动着科学技术的进步。

我们可以看到现在在报纸杂志上经常出现仪器与测控新技术这四个字眼，这是因为我们国家的航天事业正在欣欣向荣地阔步前进，报纸媒体大力地宣传着。

当然，航天测控是离我们一般测控专业很遥远的，然而我们可以了解，现代社会正在奋力向智能化发展，智能化的前提就是机械的自动化。

要使得机械得以自动化，就要依靠仪器与测控新技术。

仪器与测控新技术包括两个主要方面：

测量和控制。

这两项是任何一个机械工作必须完成的。

工作都可以看作是一项任务，任务信息的获得要依靠测量，任务的自动化完成要依靠控制。

 我认为，测控是一个国家技术竞争力的一个重要组成部分。

哪个国家的仪器与测控新技术先进，那么该国就拥有较强的竞争力！

测控专业人才的大量需求是个必然，就在这几年必然会显现出来。

在我看来，仪器与测控新技术，是一个传统，而又充满着发展前景的专业。

说它传统，是因为它有着古老的起源，经历了数百年的发展，对社会发展起了重要的作用。

作为一个传统的专业，它同时涉及到了许多学科，这使它仍然具有强大的生命力。

随着现代仪器与测控新技术、电子信息技术和计算机技术等的进一步发展，它迎来了一个创新发展的新机遇，必将在各领域产生更多更关键的应用。

另外学院应多开设电子方面的电子班，给予极高的重视度，引导一些具有潜能的学生，加强专业技能，参加各类专业大赛，凯旋而归，进一步提高我校的影响力与知名度。

学校要切实落实测控专业的培养目标，加强师资队伍的建设，优化培养方案和课程体系，目前我校测控专业的课程安排有着明显的缺陷与不合理性，加强测控专业的专业实践环节和工程训练，这方面我校还需要改善。

2，专业学习中所涉及的仪器或测控系统——单片机

单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU），随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路（PWM），模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。

这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。

由此来看，单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。

1.单片机的基本工作原理

单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。

为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。

存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。

程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC（包含在CPU中），在开始执行程序时，给PC赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC在中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2或3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。

2.单片机的组成

以MSC-51系列单片机为例，单片机由5个基本部分组成，包括中央处理器CPU、存储器、输入/输出口、定时/计数器、中断系统等。

单片机CPU结构

51单片机内部有一个8位的CPU，包含运算器，控制器及若干寄存器等。

从上图中我们可以看到，在虚线框内的就是CPU的内部结构了，8位的MCS-51单片机的CPU内部有数术逻辑单元ALU、累加器A（8位）、寄存器B（8位）、程序状态字PSW（8位）、程序计数器PC（有时也称为指令指针，即IP，16位）、地址寄存器AR（16位）、数据寄存器DR（8位）、指令寄存器IR（8位）、指令译码器ID、控制器等部件组成。

单片机的存储器

存储器是用来存放程序和数据的部件，MCS-51单片机芯片内部存储器包括程序存储器和数据存储器两大类。

【1】程序存储器（ROM）

一般用来存放固定程序和数据，特点是程序写入后能长期保存，不会因断电而丢失，MSC-51系列单片机内部有4KB的程序存储空间，可以通过外部扩展到64KB。

【2】数据存储器（RAM）

主要用于存放各种数据。

优点：

可以随机读入或读出，读写速度快，读写方便。

缺点：

电源断电后，存储的信息丢失。

单片机的并行I/O

【1】P0口

P0口的口线逻辑电路如图所示

【2】P1口

P1口的口线逻辑电路如图所示

【3】P2口

P2口的口线逻辑电路如图所示

【4】P3口

P3口的口线逻辑电路如图所示

单片机的时钟和时序

【1】时钟电路

单片机时钟电路通常有两种形式：

内部振荡方式和外部振荡方式

MCS-51单片机片内有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端 。

把放大器与晶体振荡器连接，就构成了内部自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。

外部振荡方式就是把外部已有的时钟信号直接连接到XTAL1端引入单片机内，XTAL2端悬空不用。

【2】时序

振荡周期：

为单片机提供时钟信号的振荡源的周期。

时钟周期：

是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号。

因此时钟周期是振荡周期的两倍，即一个S周期，被分成两个节拍—P1、P2。

指令周期：

CPU执行一条指令所需要的时间。