智能儀表硬件的組成
智能儀表硬件部分包括控制器及其接口電路、模擬量輸入通道、開關量輸入通道、模擬量輸出通道、開關量輸出通道、數(shù)據(jù)通信接口電路、人機通道（如鍵盤、顯示器接口電路等）以及其他外圍設備（打印機等）接口電路。智能儀表系統(tǒng)組成如圖1所示。
圖1 智能儀表系統(tǒng)組成框圖
1、控制器及其接口電路控制器及其接口電路包括控制器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、輸入輸出接口電路及擴展電路，它可以進行必要的數(shù)值計算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理等。
2、輸入輸出通道
輸入輸出通道是智能儀表控制器和被測量監(jiān)控系統(tǒng)之間設置的信號傳遞和變換的連接通道。它包括模擬量輸入通道、開關量(數(shù)字量) 輸入通道、模擬量輸出通道、開關量（數(shù)字量）輸出通道等。輸入輸出通道的作用是將被測量監(jiān)控系統(tǒng)的信號變換成控制器可以接收和識別的代碼；將控制器輸出的控制命令和數(shù)據(jù)轉換后作為執(zhí)行機構或電氣開關的控制信號，從而控制被測量監(jiān)控系統(tǒng)進行期望的動作。
在計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，需要處理一些基本的開關量輸入輸出信號，例如開關的閉合與斷開、繼電器的接通與斷開、指示燈的點亮與熄滅、閥門的開啟與關閉等，這些信號都是以二進制的“0”和“1”出現(xiàn)的。計算機系統(tǒng)中對應的二進制位的變化就表征了相應器件的特性。開關量輸入輸出通道就是要實現(xiàn)外部的開關量信號和計算機系統(tǒng)的聯(lián)系，包括輸入信號處理電路及輸出功放電路。
模擬量輸入輸出通道由數(shù)據(jù)處理電路、A/D轉換器、D/A轉換器等構成，用來輸入輸出模擬量信號。其中，模擬量輸入通道的任務是把傳感器，如壓力變送器、溫度傳感器、液位變送器、流量計等監(jiān)測到的模擬信號轉變?yōu)槎M制數(shù)字信號，送給計算機處理。模擬量輸出通道的任務是把計算機輸出的數(shù)字量信號轉換成模擬電壓或者電流信號。驅動相應的執(zhí)行機構動作，達到控制目的。
3、通信接口
通信接口則用來實現(xiàn)智能儀表與外界其他計算機或智能外設交換數(shù)據(jù)。
4、人機通道
人機通道是人和智能儀表之間建立聯(lián)系、交流信息的輸入輸出通路，包括人機接口和人機交互設備兩層含義。人機接口是智能儀表的微控制器和人機交互設備之間實現(xiàn)信息傳輸?shù)目刂齐娐?。人機交互設備是智能儀表系統(tǒng)中最基本的設備之一，是人和智能儀表之間建立聯(lián)系、交換信息的外部設備。常見的人機交互設備可分為輸入設備和輸出設備兩類。其中，輸入設備是人向智能儀表系統(tǒng)輸入信息，如輸入鍵盤、開關按鈕等；輸出設備是智能儀表系統(tǒng)直接向人提供系統(tǒng)運行結果，如顯示裝置、打印機等。通過智能儀表的人機通道，可以向智能儀表輸入命令和數(shù)據(jù)，了解智能儀表運行的狀態(tài)和顯示相關的工作參數(shù)。
智能儀表的工作過程如下：輸入信號要經過開關量輸入通道電路或模擬量輸入通道電路進行變換、放大、整形、補償?shù)忍幚?。對于模擬量信號，需經A/D轉換器轉換成數(shù)字信號，再通過接口送入微控制器。由微控制器對輸入數(shù)據(jù)進行加工處理、計算分析等一系列工作，通過接口送至顯示器或打印機，也可輸出開關量信號或經模擬量通道的D/A轉換器轉換成模擬量信號，還可通過串行接口(例如RS-232等)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，完成更復雜的測量、控制任務。
智能儀表的軟件組成
硬件只是為智能儀表系統(tǒng)提供底層物質基礎，要想使智能儀表正常工作運行，必須提供或研發(fā)相應的軟件。如圖2所示，智能儀表軟件可以分為系統(tǒng)軟件、支持軟件和應用軟件。
圖2 智能儀表的軟件結構
應用軟件是系統(tǒng)設計人員針對某個測控系統(tǒng)的控制和管理程序。智能儀表的應用軟件包括監(jiān)控程序、中斷服務程序以及實現(xiàn)各種算法的功能模塊。監(jiān)控程序是儀表軟件的中心環(huán)節(jié)，它接收和分析各種命令，并管理和協(xié)調整個程序的執(zhí)行；中斷服務程序是在人機接口或其他外圍設備提出中斷申請，并為微控制器響應后直接轉去執(zhí)行，以便及時完成實時處理任務；功能模塊用來實現(xiàn)儀表的數(shù)據(jù)處理和控制功能，包括各種測量算法(例如數(shù)宇濾波、標度變換、非線性修正等) 和控制算祛(例如PID控制、前饋控制、模糊控制等)。
只有軟件和硬件相互配合，才能發(fā)揮計算機控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，研制出具有更高性能的智能儀表系統(tǒng)。
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