自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、第4章自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟4.1.1自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則*系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)規(guī)范化、模塊化；*降低成本，提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比*首先要能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能和技術(shù)指標(biāo)；*要滿足系統(tǒng)在可靠性、可維護(hù)性方面的要求如平均無(wú)故障工作時(shí)間、故障率、失效率、平均壽命等*考慮到用戶操作方便，提供良好的人機(jī)界面自底向上的設(shè)計(jì)方法為了完成某個(gè)檢測(cè)任務(wù)，可以利用現(xiàn)有的模塊、儀器，綜合成一個(gè)滿足要求的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然未必是最簡(jiǎn)單、最優(yōu)化的方案，但只要能完成檢測(cè)任務(wù)，仍不失為快速、高效解決問(wèn)題的方法。自頂向下的設(shè)計(jì)方法即從總體到局部、再到細(xì)節(jié)。

2、先考慮整體目標(biāo)，明確任務(wù)，把整體分解為多個(gè)子任務(wù)，并充分考慮子任務(wù)之間的聯(lián)系。“硬件軟化”為降低硬件成本，將某些硬件功能用軟件實(shí)現(xiàn)。例如計(jì)數(shù)器、運(yùn)算器等硬件設(shè)備所具有的計(jì)數(shù)、運(yùn)算功能可用軟件完成，從而節(jié)省了硬件設(shè)備。但是硬件軟化后運(yùn)行速度比硬件低得多?！败浖不苯陙?lái)隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了“軟件硬化”的趨勢(shì)，即將軟件實(shí)現(xiàn)的功能用硬件實(shí)現(xiàn)。其中最典型的是數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP。過(guò)去進(jìn)行快速傅里葉變換都用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，現(xiàn)在利用DSP進(jìn)行FFT運(yùn)算，可以大大減輕軟件的工作量，提高信號(hào)處理速度。軟硬件折衷智能檢測(cè)系統(tǒng)中有些功能必須靠硬件實(shí)現(xiàn)

3、，而另外有些功能利用軟件或硬件都可完成。軟件可完成許多復(fù)雜運(yùn)算，修改方便，但速度比硬件慢。硬件成本高，組裝起來(lái)以后不易改動(dòng)。多使用硬件可以提高儀器的工作速度，減輕軟件負(fù)擔(dān)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；使用軟件代替部分硬件會(huì)簡(jiǎn)化儀器結(jié)構(gòu)，降低硬件成本，但同時(shí)也增加了軟件開(kāi)發(fā)的成本。大批量投產(chǎn)時(shí)，軟件的易復(fù)制性可以降低成本。工作速度允許的情況下，應(yīng)該盡量多利用軟件。必須根據(jù)具體問(wèn)題，分配軟件和硬件的任務(wù)，決定系統(tǒng)中哪些功能由硬件實(shí)現(xiàn)，哪些功能由軟件實(shí)現(xiàn)，確定軟件和硬件的關(guān)系。4.1.2自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟1確定任務(wù)、擬定設(shè)計(jì)方案（1)根據(jù)要求確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任

4、務(wù)、功能、指標(biāo)（2)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)2硬件和軟件的研制在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，硬件和軟件應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。(1)硬件電路的設(shè)計(jì)、功能模板的研制和調(diào)試(2)軟件框圖的設(shè)計(jì)、程序的編制和調(diào)試3系統(tǒng)總調(diào)、性能測(cè)試4.1.2自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟1確定任務(wù)、擬定設(shè)計(jì)方案（1)根據(jù)要求確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)、功能、指標(biāo)明確系統(tǒng)需要完成的測(cè)量任務(wù)；明確被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)、被測(cè)量類型、被測(cè)量變化范圍、被測(cè)量的數(shù)量、輸入信號(hào)的通道數(shù)；明確測(cè)量速度、精度、分辨率；明確測(cè)量結(jié)果的輸出方式、顯示器的類型；明確輸出接口的設(shè)置?？紤]系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外形尺寸、面板布置、研制成本、可靠性、可維護(hù)性及

5、性能價(jià)格比等。綜合考慮上述各項(xiàng)，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步方案。（2)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)通過(guò)調(diào)研對(duì)所提出的系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行論證，完成系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。在完成總體設(shè)計(jì)之后，便可進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)分解，將系統(tǒng)的研制任務(wù)分解成若干子任務(wù)之后針對(duì)子任務(wù)去進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。2硬件和軟件的研制在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，硬件和軟件應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。(1)硬件電路的設(shè)計(jì)、功能模板的研制和調(diào)試根據(jù)總體設(shè)計(jì)，將整個(gè)系統(tǒng)分成若干個(gè)功能塊，分別設(shè)計(jì)各個(gè)電路，如輸入通道、輸出通道、信號(hào)調(diào)理電路、接口、單片機(jī)及其外圍電路等。在完成電路設(shè)計(jì)之后，即可制作相應(yīng)功能模板。要保證技術(shù)上可行、邏輯上正確，注意布局合理

6、、連線方便。先畫(huà)出電路圖，基于電路圖制成布線圖基于布線圖加工成印刷電路板將元器件安裝、焊接在印刷電路板上仔細(xì)校核、調(diào)試。(2)軟件框圖的設(shè)計(jì)、程序的編制和調(diào)試將軟件總框圖中的各個(gè)功能模塊具體化，逐級(jí)畫(huà)出詳細(xì)的框圖，作為編制程序的依據(jù)。編寫(xiě)程序一般用匯編語(yǔ)言建立用戶源程序。在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)機(jī)上，利用匯編軟件對(duì)輸入的用戶源程序進(jìn)行匯編，變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標(biāo)代碼。在程序設(shè)計(jì)中還必須進(jìn)行優(yōu)化工作，利用各種程序設(shè)計(jì)技巧，使編出的程序占用內(nèi)存空間盡量小、執(zhí)行速度盡量快。3系統(tǒng)總調(diào)、性能測(cè)試在硬件、軟件分別完成后，即可進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，即系統(tǒng)總調(diào)，測(cè)試系統(tǒng)的性能指標(biāo)。若

7、有不滿足要求之處，需要仔細(xì)查找原因，進(jìn)行相應(yīng)的硬、軟件改進(jìn)，直到滿足要求為止。4.2傳感器的合理選用1、確定傳感器的類型2、線性范圍和量程3、靈敏度的選擇4、精度5、頻率響應(yīng)特性6、穩(wěn)定性1確定傳感器的類型全面考慮被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件，包括：量程的大小；被測(cè)空間對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式測(cè)量還是非接觸式測(cè)量；信號(hào)的傳輸方法，是有線傳感還是無(wú)線傳感；傳感器的來(lái)源，是購(gòu)買商品化的傳感器還是自行研制傳感器，是購(gòu)買國(guó)產(chǎn)傳感器還是購(gòu)買進(jìn)口傳感器?？紤]上述問(wèn)題，確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。2線性范圍和量程

8、當(dāng)傳感器的種類確定之后，首先要看其量程和線性范圍能否滿足要求。任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性范圍是相對(duì)的。根據(jù)不同的測(cè)量精度要求，可將非線性誤差較小的傳感器