便攜式測(cè)量?jī)x器的相關(guān)論文

摘要便攜式測(cè)量?jī)x器在技術(shù)測(cè)量中具有廣泛的應(yīng)用。常用于橋梁，建筑物，隧道，水壩，鐵路等。操作簡(jiǎn)單快速，逼真。這提高了固定儀器的靈活性，并且容易受到死區(qū)的影響。可以有效地進(jìn)行監(jiān)測(cè)和測(cè)量?？?jī)效改善。目前市場(chǎng)上的便攜式儀器通常尺寸大，具有一種功能，并且必須在許多測(cè)量頭方面配備不同的儀器。而且，對(duì)于便攜式儀表制造商，每個(gè)計(jì)數(shù)器都需要多個(gè)硬件和軟件開(kāi)發(fā)。資源不能重復(fù)使用，運(yùn)營(yíng)成本也會(huì)增加。描述了可以代替測(cè)量模塊的多功能便攜式測(cè)量裝置。更換插入測(cè)量模塊。它可以測(cè)量壓力，傾斜度，位移和其他數(shù)據(jù)。本文以振動(dòng)壓力測(cè)量模塊為例，介紹了多功能便攜式測(cè)量?jī)x器軟件的硬件結(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：便攜式、多用、測(cè)量?jī)xAbstract:Portablemeasuringinstrumentshaveawiderangeofapplicationsintechnicalmeasurement.Commonlyusedinbridges,buildings,tunnels,dams,railways,etc.Theoperationissimple,fastandrealistic.Thisincreasestheflexibilityofthefixedinstrumentandissusceptibletodeadzones.Monitoringandmeasurementcanbeperformedefficiently.Performanceimprovement.Portableinstrumentscurrentlyonthemarketaretypicallylargeinsize,haveafunction,andmustbeequippedwithdifferentinstrumentsinmanymeasuringheads.Moreover,forportableinstrumentmanufacturers,eachcounterrequiresmultiplehardwareandsoftwaredevelopments.Resourcescannotbereusedandoperatingcostswillincrease.Amultifunctionalportablemeasuringdevicethatcanreplacethemeasuringmoduleisdescribed.Replacetheinsertionmeasurementmodule.Itmeasurespressure,tilt,displacementandotherdata.Thispapertakesthevibrationpressuremeasurementmoduleasanexampletointroducethehardwarestructureandarchitectureofthemulti-functionportablemeasuringinstrumentsoftware.Keywords:portable,multi-purpose,measuringinstrument目錄摘要 1第一章 緒論 11.1 儀器儀表發(fā)展概況 21.2便攜式測(cè)量?jī)x發(fā)展現(xiàn)狀 31.3 本文研究的主要內(nèi)容 4第二章硬件設(shè)計(jì) 42.1便攜式測(cè)量?jī)x整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42.2主控部分 52.3采集模塊轉(zhuǎn)換 6第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 83.1設(shè)計(jì)部分 83.2采集結(jié)果與誤差分析 93.3小結(jié) 10第四章降低系統(tǒng)功耗的硬件措施 104.1選用CMOS集成電路 114.2選用低功耗單片機(jī) 134.3技術(shù)指標(biāo)的確定 144.4選用低功耗外圍電路和器件 144.5選用低電壓供電 154.6選擇低功耗的工作方式 16第五章降低功耗的軟件措施 165.1縮短CPU運(yùn)行時(shí)間 165.2硬件軟化 175.3軟件優(yōu)化 17第六章總結(jié)與展望 186.1本文研究?jī)?nèi)容 186.2未來(lái)展望 18第七章致謝 19參考文獻(xiàn) 20緒論隨著以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為特征的信息時(shí)代的到來(lái)，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到工具的作用。它在生產(chǎn)，科學(xué)研究和日常生活的發(fā)展中起著重要作用。隨著微型計(jì)算機(jī)和集成系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，我們正朝著高集成度，低功耗和可編程數(shù)字化的方向發(fā)展。為了更新傳統(tǒng)設(shè)備，近年來(lái)，各種研究和使用單位是衡量智能儀表溫度的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的熱和冷物體的度量，這是一個(gè)主要的物理性質(zhì)這是其中一個(gè)。測(cè)量是工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國(guó)防和科研溫度，工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常用的測(cè)量項(xiàng)目，是現(xiàn)代科學(xué)研究和先進(jìn)技術(shù)發(fā)展中非常普遍和重要的測(cè)量參數(shù)。農(nóng)業(yè)科研院所，工業(yè)，環(huán)境保護(hù)，健康，鼠疫預(yù)防，儲(chǔ)存，運(yùn)輸，博物館，溫室等測(cè)量技術(shù)研究是重要課題。儀器儀表發(fā)展概況它涵蓋工業(yè)，農(nóng)業(yè)，科學(xué)，技術(shù)，環(huán)境保護(hù)，國(guó)防，文化，教育，衛(wèi)生，交通和人類生活。他們負(fù)責(zé)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)職能的父母和領(lǐng)導(dǎo)。使命：由于其特殊的地位和巨大的作用，它具有復(fù)制和吸引國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大潛力?，F(xiàn)代設(shè)備的發(fā)展水平是科學(xué)技術(shù)和跨國(guó)公司的重要展示。電子經(jīng)驗(yàn)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段的真空燈，晶體管和集成系統(tǒng)的零件使用這是。從運(yùn)營(yíng)角度來(lái)看，電子設(shè)備的發(fā)展經(jīng)歷了三代模擬，數(shù)字和智能化。第一代是模擬電子儀器。其基本結(jié)構(gòu)是基于電磁測(cè)量原理的電磁，利用指標(biāo)顯示測(cè)量的最終結(jié)果。這一代樂(lè)器是一種易于調(diào)整和低精度的動(dòng)作。第二代是數(shù)字電子設(shè)備。其基本結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)換過(guò)程密不可分，模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，結(jié)果以數(shù)字形式顯示。它快速，準(zhǔn)確，直觀，透明，可以打印并輕松連接到計(jì)算機(jī)技術(shù)。同時(shí)，數(shù)字信號(hào)具有長(zhǎng)距離傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。這就是為什么用于遙測(cè)和遙控的數(shù)字電子設(shè)備更合適的原因。第三代是智能儀器。智能設(shè)備是一定程度的設(shè)備開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，是一種新型的電子設(shè)備。它配備了基于數(shù)字化的微處理器，是電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合。它具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算邏輯評(píng)估的能力，可根據(jù)測(cè)量參數(shù)的變化選擇范圍，可自動(dòng)補(bǔ)償，自動(dòng)校正不僅可以找到錯(cuò)誤，還可以執(zhí)行需要人類思考的任務(wù)。它被稱為智能儀器，因?yàn)樗哂幸欢ǖ闹悄?。智能儀器自其出現(xiàn)以來(lái)已顯示出其巨大的潛力，并已成為當(dāng)今儀器儀表開(kāi)發(fā)的主要方向。1.2便攜式測(cè)量?jī)x發(fā)展現(xiàn)狀測(cè)量由傳感器執(zhí)行，該傳感器通過(guò)溫度傳感器將測(cè)量的物體溫度值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他形式，并將其發(fā)送到信號(hào)處理電路以將信號(hào)轉(zhuǎn)換成溫度值。常見(jiàn)的測(cè)量?jī)x器通常由兩部分組成：具有兩個(gè)檢測(cè)和顯示功能的傳感器和信號(hào)處理。在簡(jiǎn)單的測(cè)量?jī)x器的情況下，測(cè)試的兩個(gè)部分和顯示器連接，例如通過(guò)水銀溫度計(jì)，但在更復(fù)雜的測(cè)量?jī)x器中，它被分成兩個(gè)獨(dú)立的部分，例如熱阻或熱電通過(guò)電線連接。探測(cè)器甚至合適的指示器和記錄設(shè)備都是顯示器的一部分根據(jù)測(cè)量物體的不同方法，儀器分為兩種類型：接觸式和接觸式。當(dāng)測(cè)量裝置的一部分在測(cè)量時(shí)與待測(cè)介質(zhì)直接接觸時(shí)，它是接觸測(cè)量裝置，并且當(dāng)檢測(cè)部分不與待測(cè)介質(zhì)直接接觸時(shí)，它被稱為觸覺(jué)測(cè)量裝置。社會(huì)的快速發(fā)展導(dǎo)致了越來(lái)越高的測(cè)量要求，并且為了滿足不同的測(cè)量需求，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種便攜式測(cè)量?jī)x器。由于電子設(shè)備的不斷發(fā)展，便攜式數(shù)字儀器逐漸被使用，并且由于溫度計(jì)和rtd探針的不同方法，它們可以舒適靈活地使用，便攜式紅外測(cè)溫儀它正在迅速發(fā)展。配備微處理器的便攜式紅外測(cè)溫儀具有記憶和計(jì)算功能，可以在一個(gè)點(diǎn)溫度下重復(fù)測(cè)量，具有一個(gè)測(cè)試表面，如平均溫度，最高溫度，最低溫度等。我的不同參數(shù)的Ny可以顯示溫度。此外，還有許多其他類型的測(cè)量裝置，如晶體管測(cè)量元件和光纖測(cè)量元件，用于檢查大型爐子和發(fā)動(dòng)機(jī)等表面的溫度分布，并測(cè)量物體的特性分布使用使用激光的測(cè)量?jī)x器。本文研究的主要內(nèi)容本文介紹了一種能夠替換測(cè)量模塊的多用便攜式測(cè)量?jī)x。通過(guò)更換插拔式測(cè)量模塊。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)壓力、傾角、位移等數(shù)據(jù)的測(cè)量。本文以振弦式壓力測(cè)量模塊為例，介紹多用便攜式測(cè)量?jī)x的硬件構(gòu)成及軟件構(gòu)架第二章硬件設(shè)計(jì)2.1便攜式測(cè)量?jī)x整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)備可分為兩種：主控制和購(gòu)買(mǎi)轉(zhuǎn)換模塊。便攜式測(cè)量?jī)x器的框圖如圖1所示。主控制由msp430f149系統(tǒng)，電源模塊，顯示模塊，鍵盤(pán)輸入模塊，外部存儲(chǔ)器模塊，時(shí)鐘系統(tǒng)和每個(gè)外部接口組成。采集轉(zhuǎn)換模塊基于AD轉(zhuǎn)換器芯片，存儲(chǔ)器芯片，放大器電路等的不同采集。不同的采購(gòu)和轉(zhuǎn)換模塊具有相同的插件接口，可以測(cè)量不同的測(cè)量對(duì)象。便攜式測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)2.2主控部分使用MCUTi-MSP430F149超低功耗系統(tǒng)MSP430系列是一款單系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)，具有16位電壓軌，帶有外設(shè)和存儲(chǔ)器的閃存。豐富的芯片軌和低功耗使其成為電池供電的便攜式儀表的理想選擇。電源設(shè)計(jì)：鋰電池供電，鋰電池是容量為200mAh的電池。鍵盤(pán)：此便攜式儀器上有10個(gè)功能按鈕，因此只有基于掃描模式的Matrix4-x-3可以用pin/實(shí)現(xiàn)。顯示：LCD1602字符顯示LCD，可顯示足夠的字母，數(shù)字和符號(hào)，以滿足本項(xiàng)目的需要。這款便攜式儀器使用16引腳LCD模塊，1206照明?？梢躁P(guān)閉照明以節(jié)省能源。存儲(chǔ)器：儀器采用AT45DB041B系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是容量大，讀寫(xiě)速度快，外圍電路少。它可以存儲(chǔ)數(shù)萬(wàn)個(gè)探測(cè)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。AT45DB041B使用MSP430F149SSI通信。時(shí)鐘系統(tǒng)：DS3231是一款便宜，精確，實(shí)時(shí)的I2C（RTC）手表，集成了溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）和晶體。集成晶體振蕩器可提高器件的長(zhǎng)期精度，并減少生產(chǎn)線中的元件數(shù)量。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉以進(jìn)行操作時(shí)，DS3231手表系統(tǒng)由彩色電池供電。外部接口設(shè)計(jì)：包括一個(gè)用于連接外部探頭的源通道接口。RS232串行端口與計(jì)算機(jī)通信，用于傳輸存儲(chǔ)在閃存中的收集數(shù)據(jù)。1-Lithium電池充電接口在測(cè)量?jī)x器中。2.3采集模塊轉(zhuǎn)換測(cè)量模塊設(shè)計(jì)：測(cè)量模塊是插件模塊，可分為振動(dòng)探頭壓力模塊，感應(yīng)式位移測(cè)量模塊和傾角測(cè)量模塊。每個(gè)模塊都有自己的設(shè)計(jì)，但接口是一個(gè)通用的線路壓力測(cè)量模塊，下面作為例子處理。振蕩線壓力測(cè)量模塊是由定時(shí)器MSP430F149產(chǎn)生的脈沖PWM，如圖2所示，并且MCU將方波PWM發(fā)送到振蕩線壓力測(cè)量模塊并且被放大兩個(gè)8050秒然后振蕩。送到電線。探頭刺激振動(dòng)探針線以在喚醒后逐漸增加脈沖的頻率，并且振動(dòng)探針線產(chǎn)生由振動(dòng)的固有頻率引起的電。通過(guò)LM324放大感應(yīng)電流，濾波并整形，返回MCU，通過(guò)時(shí)間中斷獲得N個(gè)周期的實(shí)際T振蕩，計(jì)算振蕩線的振蕩F的固有頻率，振蕩為確定線材和鋼絲的振動(dòng)F的固有頻率。獲得的壓力的關(guān)系如下。：式中：f0為初始頻率，Ｌ為鋼弦有效長(zhǎng)度，ρ為鋼弦材料密度，σ０為鋼弦上的初始應(yīng)力。采集轉(zhuǎn)換模塊——振弦轉(zhuǎn)換模塊原理模塊接口設(shè)計(jì)：采集轉(zhuǎn)換模塊與主控部分通過(guò)１個(gè)８Ｐ接口設(shè)計(jì)，如圖３所示。為了適應(yīng)多種測(cè)量模塊的不同功能，在模塊接口設(shè)計(jì)上，分為通用接口和專用接口在本測(cè)量?jī)x中，通用模塊接口包括：ＶＣＣ、ＧＮＤ、ＳＣＬ、ＳＤＡ。專用接口包括連接至ＭＣＵ的ＩＯ１及ＩＯ２和連接至探頭的Ｐｒｏｂｅ１及Ｐｒｏｂｅ２。在本振弦式壓力測(cè)量模塊中實(shí)際中只用到７個(gè)接口，Ｐｒｏｂｅ２接口為懸空。采集轉(zhuǎn)換模塊接口設(shè)計(jì)AD芯片：溫度和模擬電壓由一個(gè)或兩個(gè)ADS1110系統(tǒng)根據(jù)不同的采購(gòu)設(shè)施進(jìn)行測(cè)量。ADS1110是一個(gè)16位轉(zhuǎn)換器A/D，在集成系統(tǒng)中具有參考電壓，參考系統(tǒng)2.048V提供-2048V至+2048V的差分輸入電壓。ADS1110具有相應(yīng)的串行接口I2C.該便攜式測(cè)量?jī)x器的小型化和工程測(cè)量的高分辨率要求ADS1110I2C地址使用ADS1110A0和ADS1110A1對(duì)于八種不同型號(hào)的系統(tǒng)，它們的I2C地址分別為1001000和1001001001?？梢杂行У貙?shí)現(xiàn)在同一I2C控制面板中的兩個(gè)ADS1110設(shè)備的單獨(dú)讀數(shù)。如圖4所示，AD780系統(tǒng)提供2.5V的穩(wěn)定電壓，在將50-gauge諧振器連接到探頭末端的溫度敏感諧振器后，溫度敏感諧振器的另一端接地。這構(gòu)成了R1和溫度敏感諧振器50規(guī)格。由ADS1110創(chuàng)建的串聯(lián)系統(tǒng)測(cè)量溫度敏感諧振器電壓和分壓溫度敏感諧振器的值，并通過(guò)使溫度敏感諧振器電阻與溫度敏感諧振器匹配來(lái)獲得探頭溫度值。。ＡＤＳ１１１０及其外圍電路而在其他測(cè)量模塊中，用的較多的為將測(cè)量探頭中的電感量、電阻量、電容量經(jīng)過(guò)模塊中相應(yīng)電路的轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為電壓值，再經(jīng)過(guò)ＡＤＳ１１１０高精度Ａ／Ｄ芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)Ｉ２Ｃ總線讀回主控部分并保存在ＦＬＡＳＨ芯片中。在這里不再對(duì)其他各種測(cè)量模塊做詳細(xì)介紹第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)部分如圖所示，當(dāng)測(cè)試者按下電源按鈕接通電源時(shí)，從屏幕和主機(jī)中讀取插入測(cè)量模塊的AT24C01的數(shù)據(jù)。確定已更改的模塊。修改參數(shù)根據(jù)評(píng)估，它轉(zhuǎn)換到適當(dāng)?shù)哪K功能，在測(cè)量通道上收集探頭，并在屏幕上顯示時(shí)間和壓力值。按“存儲(chǔ)”按鈕后，對(duì)氣泡進(jìn)行分類，連續(xù)采集50次壓力，去掉5組最大值和5組最小值，剩余40組數(shù)據(jù)平均保存當(dāng)前時(shí)間值。閃存當(dāng)按下“發(fā)送”按鈕時(shí)，來(lái)自AT45DB041B系統(tǒng)的數(shù)據(jù)將通過(guò)RS232串行端口發(fā)送到計(jì)算機(jī)。。便攜測(cè)量?jī)x軟件流程當(dāng)您按下“顯示”按鈕時(shí)，LCD602屏幕將顯示使用AT45DB041B芯片獲取的最新數(shù)據(jù)，您可以使用功能鍵查看先前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。您可以通過(guò)按刪除按鈕刪除當(dāng)前屏幕上顯示的數(shù)據(jù)。按“全部刪除”按鈕將刪除AT45DB041B系統(tǒng)上的所有數(shù)據(jù)，如果系統(tǒng)設(shè)置為2分鐘空閑時(shí)間，則每次按下按鈕時(shí)，它將自動(dòng)切換到關(guān)閉模式，定時(shí)器A被刪除。進(jìn)入關(guān)機(jī)模式。系統(tǒng)重啟。3.2采集結(jié)果與誤差分析該表顯示了使用測(cè)量?jī)x器測(cè)量壓力和標(biāo)準(zhǔn)值的結(jié)果。數(shù)據(jù)在20℃的溫度下測(cè)量。實(shí)際上，由溫度變化引起的數(shù)據(jù)流被校正并轉(zhuǎn)換為設(shè)定值。測(cè)得的溫度補(bǔ)償曲線測(cè)量結(jié)果表明，設(shè)備的故障不超過(guò)0.1％，可以滿足實(shí)際工程應(yīng)用的要求。?！囟龋玻啊嫦抡裣覊毫y(cè)量數(shù)據(jù)3.3小結(jié)本章詳細(xì)介紹了基于ＭＳＰ４３０的多用便攜式測(cè)量?jī)x的硬件及軟件設(shè)計(jì)。該多用便攜式測(cè)量?jī)x具有小巧便攜、續(xù)航時(shí)間久、用途多樣化、數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定準(zhǔn)確等特點(diǎn)，適用于多種工程中需要及時(shí)測(cè)量工程數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，尤其適用于礦山、大壩、鐵路、橋梁建設(shè)。將便攜式測(cè)量?jī)x系列化，模塊化，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有效的節(jié)省了開(kāi)發(fā)及使用成本第四章降低系統(tǒng)功耗的硬件措施如今，社會(huì)對(duì)環(huán)保手機(jī)的設(shè)施越來(lái)越感興趣。低能耗是現(xiàn)代電子產(chǎn)品的典型特征。能耗一直是便攜式電子系統(tǒng)發(fā)展的主要障礙。這取決于許多因素，系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)和設(shè)備性能以及系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。因此，這些設(shè)備通常使用電池電源并且被認(rèn)為易于購(gòu)買(mǎi)電池和低功耗設(shè)備，并且尤其取決于電池負(fù)載，壽命，負(fù)載控制和設(shè)備的使用環(huán)境。酒吧。降低電路能耗并延長(zhǎng)電池壽命。智能手機(jī)在許多領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價(jià)值。在設(shè)計(jì)便攜式節(jié)能產(chǎn)品時(shí)，必須注意以下問(wèn)題。對(duì)于電源，請(qǐng)選擇集成系統(tǒng)并以盡可能低的頻率工作。選擇低功耗和高性能。系統(tǒng)采用低功耗模式。。4.1選用CMOS集成電路集成系統(tǒng)可分為兩類。TTL和CMOS具有快速TTL和低能耗，具體取決于晶體管的特性。CMOS的靜態(tài)功耗幾乎為零，輸出邏輯范圍高，抗干擾性強(qiáng)，工作溫度范圍寬。CMOS系統(tǒng)已經(jīng)是最常見(jiàn)的具有卓越性能的集成系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)便攜式低功耗智能設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡可能選擇CMOS系統(tǒng)。（1）CMOS集成電路的概要含有金屬氧化物的半導(dǎo)體稱為MOS晶體管，MOS晶體管包括nmoss和pmo。MOS晶體管的組合系統(tǒng)稱為集成MOS系統(tǒng)，NMOS和PMOS晶體管的互補(bǔ)集成MOS系統(tǒng)稱為CMOS系統(tǒng)。CMOS集成電路的性能特點(diǎn)：?jiǎn)味丝陔娐返撵o態(tài)功耗是nawa（nw）序列的微直流功耗，寬工作電壓范圍-CMOS電路的電源電壓一般為（1,5）18）卷。當(dāng)電源電壓超過(guò)40％時(shí)，高邏輯跳高幅CMOS輸出達(dá)到VOD邏輯的全電壓“1”，0“VSS：高風(fēng)扇關(guān)閉容量-關(guān)閉CMOS電路的容量通常大于50。輸入阻抗bWater-CoMOS可以達(dá)到10*9-正常情況10秒。低輸入-CM0S電路的輸入量通常小于5pf。工作溫度范圍寬.CMOS電路的工作溫度范圍為-40°C至85°C，陶瓷電路的CMOS溫度為-55°C至125°C。步行保護(hù)環(huán)境并具有出色的抗輻射性能。。（2）電路的電壓傳輸特性和電流傳輸特性利用非CMOS電路分析CMOS的電壓傳輸特性和功率傳輸特性。圖1是沒(méi)有CMOS柵極的電路，圖2是沒(méi)有CMOS柵極的系統(tǒng)電壓的傳輸特性曲線，圖3示出了沒(méi)有柵極的電路的傳輸特性。圖1圖2圖3從圖中可以看出，沒(méi)有CMOS柵極的電路是高還是低，或者兩個(gè)MOS晶體管是開(kāi)關(guān)，它們?cè)赩D0和質(zhì)量之間具有高分辨率的直流電路，基本上沒(méi)有電流即靜態(tài)電流幾乎為零，靜態(tài)能量消耗自然為零。（3）加強(qiáng)CMOS系統(tǒng)理想情況下，在CMOS電路中，高功率和低功率之間的轉(zhuǎn)換不消耗能量。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，電壓傳輸?shù)奶匦圆皇峭耆椒降?，因此每次通過(guò)狀態(tài)時(shí)都存在相對(duì)高的開(kāi)關(guān)電流。在CMOS系統(tǒng)中，最大輸出功率是內(nèi)部和外部電路電容器的加載和卸載，而在CMOS電路中，動(dòng)態(tài)能量消耗是電路從穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)時(shí)消耗的功率。是的動(dòng)態(tài)能耗通常會(huì)改變狀態(tài)，NMOS和PMOS晶體管同時(shí)導(dǎo)通兩個(gè)燈，瞬間傳導(dǎo)能耗在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，且工藝持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，平均值越大包括兩個(gè)方面。電路中的電流越高，在緩慢變化和增長(zhǎng)的CMOS電路中應(yīng)避免寄生電容和最大負(fù)載。功耗動(dòng)態(tài)能耗與電源電壓，信號(hào)頻率和容量有關(guān)。通常，這些參數(shù)的值越高，電路中的動(dòng)態(tài)能量消耗越大。。4.2選用低功耗單片機(jī)由于便攜式智能設(shè)備體積小，重量輕，設(shè)備周長(zhǎng)簡(jiǎn)單，能耗低，功能符合要求。單系統(tǒng)微計(jì)算機(jī)或單系統(tǒng)微計(jì)算機(jī)通常用于在設(shè)計(jì)原理圖時(shí)提供智能。宏處理器種類繁多，功能強(qiáng)大，可靠，可滿足智能設(shè)備的不同需求。目前，宏應(yīng)用處理器技術(shù)變得越來(lái)越廣泛，低功耗小計(jì)算機(jī)的能量消耗，但已經(jīng)大大減少，目前廣泛使用的是，英特爾80℃八十零分之三十一?八十七分之五十一它是一系列，如C51,80C196，PIC和TIMSP430。某些微控制器的能耗與德州儀器的微控制器MSP430一樣低。MSP430系列宏處理器的功耗非常低。一種16位混合處理器RISC單芯片。我有各種各樣的中斷來(lái)源。它可以自由鏈接，易于使用。如果系統(tǒng)已準(zhǔn)備好節(jié)能，只有六個(gè)人如果需要休息就會(huì)醒來(lái)。MCU系列MSP430使用1.8至3.6V的電源電壓。在1兆赫茲的條件下工作時(shí)，系統(tǒng)的電源輸出電流約為200-400uA，是最低的電源輸出模式。僅在0.1mA時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)啟用的功能模塊不同。也就是說(shuō)，使用不同的操作模式，芯片的輸出明顯不同。系統(tǒng)具有活動(dòng)模式（AM）和五種低功率模式（LPM0至LPM4）。在能量消耗監(jiān)控模式0.7毫安，在節(jié)能模式最小能量消耗為0.1毫安，能量消耗的微控制器MSP430系列是非常低的，可以看出，低功率微處理器的典型代表。。4.3技術(shù)指標(biāo)的確定系統(tǒng)功耗與系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)有極大的關(guān)系,因?yàn)橛行┲笜?biāo),比如穩(wěn)定度、速度、刷新頻率、負(fù)載能力等的提高,就會(huì)增大系統(tǒng)的功耗。因此在擬定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案時(shí),就應(yīng)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際需要,來(lái)合理的確定相關(guān)技術(shù)指標(biāo),從而達(dá)到降低功耗的目的4.4選用低功耗外圍電路和器件典型的外圍電路和設(shè)備是通信接口電路，集成接口系統(tǒng)，存儲(chǔ)系統(tǒng)和其他數(shù)字集成電路和顯示器。雖然許多便攜式智能設(shè)備具有RS-232通信接口，但這些設(shè)備的通信方案通常相對(duì)簡(jiǎn)單，并且根據(jù)具體要求，相應(yīng)的RS-232低端可以選擇功耗通信接口電路。低功耗集成系統(tǒng)和存儲(chǔ)系統(tǒng)大多基于HCMOS。常用的集成電路是81C55,82C53等。最常見(jiàn)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)包括諸如27C32和27C256的ROM，諸如28C64的EPROM，以及諸如6116和6264的RAM。另外，存儲(chǔ)器容量和能量消耗不大，并且如果所需的存儲(chǔ)器容量大，則可以選擇大容量存儲(chǔ)器。不要選擇許多小內(nèi)存系統(tǒng)。液晶顯示器（液晶顯示器）具有諸如低工作電壓，低能耗和易用性（小尺寸，薄外形，平板顯示器）等優(yōu)點(diǎn)，并且是便攜式智能顯示設(shè)備的首選。對(duì)于數(shù)字顯示，您可以使用數(shù)字顯示類型。如果要顯示漢字字符和復(fù)合字符，可以將它們顯示為點(diǎn)陣，但液晶顯示屏也有缺陷。響應(yīng)時(shí)間和照明時(shí)間長(zhǎng)，響應(yīng)速度慢，LCD不在黑暗中。為了使顯示器不發(fā)光，必須使用輔助光源，并且液晶顯示器的工作溫度范圍相對(duì)較窄，通常在-10到C和+60到C之間，這樣的操作鑒于環(huán)境和條件，便攜式低功率圖形系統(tǒng)可以選擇液晶顯示器作為設(shè)備。查看便攜式智能設(shè)備中的其他設(shè)備，如傳感器，ADC轉(zhuǎn)換器，放大器等。同時(shí)應(yīng)避免降低能耗作為在I/O線上使用牽引阻力或牽引阻力以降低能耗的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。提取未使用的輸入端子并使用驅(qū)動(dòng)器或雙極晶體管保持它們而不是上升。如果應(yīng)用程序符合應(yīng)用要求，請(qǐng)為微控制器或其他數(shù)字設(shè)備選擇較低的振動(dòng)頻率。。4.5選用低電壓供電（1）系統(tǒng)電壓選擇由于系統(tǒng)的能量消耗密切相關(guān)并且通常與系統(tǒng)的供電電壓成比例，因此電源越高，系統(tǒng)的能量消耗越大。由于便攜式智能設(shè)備通常配有電池，因此應(yīng)使用盡可能低的電源來(lái)降低系統(tǒng)和電池的功耗。許多具有寬工作電壓范圍的單系統(tǒng)微控制器已經(jīng)出現(xiàn)在市場(chǎng)上。例如，單芯片系列NS的工作電壓低至2.4V，單芯片系列TIMSP430的電源電壓低至1.8V，而EpsonE0C62的工作電壓僅能承受0.9V等。（2）小功率智能便攜式電子設(shè)備電源智能便攜式電子設(shè)備通常需要是便攜式的，小巧輕便，并且通常不使用交流電。由于使用液晶顯示器，整個(gè)系統(tǒng)通常使用消耗很少功率的CMOS集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)消耗更少的能量并由電池供電。（3）采用分時(shí)網(wǎng)絡(luò)方式。除基本的微控制器系統(tǒng)外，其他部分的電路不能同時(shí)工作，有些電路的工作時(shí)間很短，因此可以通過(guò)分時(shí)供電。。4.6選擇低功耗的工作方式（1）嘗試使用高速低頻模式幾乎所有便攜式低功耗智能電子系統(tǒng)都采用CMOS器件，CMOS集成系統(tǒng)的靜態(tài)能耗幾乎為零，動(dòng)態(tài)輸出與邏輯電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間成正比，邏輯狀態(tài)它與開(kāi)關(guān)的頻率成比例。因此，為了滿足速度要求，時(shí)鐘頻率必須盡可能低，以降低能耗。（2）使用完全可用性和睡眠模式智能，低功耗的便攜式系統(tǒng)，合理使用軟件和設(shè)備，可能使系統(tǒng)的功能模塊處于非活動(dòng)狀態(tài)或休眠狀態(tài)。充分利用這兩個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行模式，有效降低能耗。在空閑模式下，處理器不需要處于活動(dòng)狀態(tài)，并且外部設(shè)備需要處于活動(dòng)的低功率模式，例如靜態(tài)LCD顯示器?？梢酝ㄟ^(guò)重置或暫停請(qǐng)求來(lái)終止空閑模式。在睡眠模式下，大多數(shù)外部微處理器設(shè)備和模塊都關(guān)閉，這是一種較低的功率輸出模式。微處理器通常提供不同級(jí)別的節(jié)能和順時(shí)針?biāo)吣Ｊ?，并且通過(guò)關(guān)閉非使用設(shè)備，可以有效地降低系統(tǒng)的能量消耗?！钡谖逭陆档凸牡能浖胧┰诘凸膯纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)硬件電路的合理設(shè)計(jì)降低系統(tǒng)的功耗，也可以通過(guò)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)降低系統(tǒng)的功耗。而軟件比硬件應(yīng)用起來(lái)更加靈活，盡量采用軟件代替硬件可以降低系統(tǒng)功耗。5.1縮短CPU運(yùn)行時(shí)間（1）嘗試在待機(jī)或關(guān)機(jī)模式下啟動(dòng)在單個(gè)系統(tǒng)中，處理器的運(yùn)行時(shí)間對(duì)系統(tǒng)的能耗有很大影響，因此兩者是成比例的。處理器工作的時(shí)間越長(zhǎng)，系統(tǒng)消耗的能量就越多。因此，使用盡可能多的警報(bào)模式和停止模式以最小化處理器操作時(shí)間是低功率單系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重要部分。智能便攜式設(shè)備通常用于計(jì)算或測(cè)量時(shí)間，啟動(dòng)時(shí)間通常較長(zhǎng)，如果不需要工作，宏處理器應(yīng)處于啟動(dòng)或關(guān)閉模式。（2）嘗試中斷使用時(shí)間，而不是軟件延遲如果需要延遲與處理器正常運(yùn)行時(shí)間和系統(tǒng)能耗成比例，請(qǐng)盡量減少占用處理器正常運(yùn)行時(shí)間的軟件延遲，但要明智地中斷外部/內(nèi)部時(shí)間間隔/計(jì)數(shù)應(yīng)該用。（3）嘗試使用靜態(tài)而不是動(dòng)態(tài)許多LCD顯示元件具有鎖定，解碼，驅(qū)動(dòng)和顯示功能，這些功能在關(guān)閉部件之前顯示。在使用組件功能更新顯示內(nèi)容后，靜態(tài)LCD顯示器將微控制器置于就緒狀態(tài)，從而顯著縮短處理器的正常運(yùn)行時(shí)間并降低系統(tǒng)能耗?！?。5.2硬件軟化智能便攜式儀表般具有數(shù)據(jù)處理和抗千擾環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)處理一般都會(huì)有濾波器環(huán)節(jié)，但是傳統(tǒng)的硬件濾波電路,例如有源濾波電路本身的功耗是很大的，而且即使其不需要工作時(shí)也不容易控制其不耗電。所以如果用軟件濾波，通過(guò)選用合適的濾波算法，在滿足系統(tǒng)需要的同時(shí)，可以達(dá)到降低功耗的目的。5.3軟件優(yōu)化通過(guò)軟件優(yōu)化可以有效地降低系統(tǒng)的功耗。首選合理選用運(yùn)算速度快的算法，可以簡(jiǎn)化程序，減少CPU工作時(shí)間，降低系統(tǒng)功耗。另外在程序中，每一條指令都會(huì)激活微處理器中的某些硬件模塊。所以正確選擇指令可以降低微處理器的功耗。通過(guò)“減少跳轉(zhuǎn)的指令重排序”、建立特定處理器架構(gòu)下指令集的功耗信息等方法可以有效優(yōu)化軟件，降低功率。第六章總結(jié)與展望6.1本文研究?jī)?nèi)容這項(xiàng)工作涉及單系統(tǒng)微機(jī)智能，基于便攜式，多功能，原型的低功耗測(cè)量?jī)x器已經(jīng)完成，性能測(cè)試已達(dá)到傳統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)。智能，智能，便攜式儀器設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是高精度，穩(wěn)定性和低能耗基于樣品測(cè)試，高度集成的混合系統(tǒng)是非常設(shè)計(jì)的設(shè)備簡(jiǎn)化并降低成本。集成集成電路的使用保證了線路本身的低功耗，節(jié)能和環(huán)境保護(hù)，以及便攜式設(shè)備的低能耗。6.2未來(lái)展望低能耗是現(xiàn)代便攜式電子設(shè)備的關(guān)鍵指標(biāo)之一，最重要的低功耗技術(shù)是不同的低功耗設(shè)備，低工作電壓，不同設(shè)備和電路的能量管理，睡眠或包括選擇時(shí)鐘管理等在保證效率，節(jié)能和環(huán)保的前提下，軟件和設(shè)備優(yōu)化可以降低功耗極低的智能便攜式儀器的功耗。調(diào)試系統(tǒng)需要更多不準(zhǔn)確的樣本，需要更多的分析和調(diào)試，或使用其他低功耗系統(tǒng)或其他采樣線來(lái)提高準(zhǔn)確性令。該軟件需要進(jìn)一步優(yōu)化，以使程序運(yùn)行得更快。我們提出了一種更好的算法，因此在更換傳感器后無(wú)需重寫(xiě)程序。通過(guò)適當(dāng)更改設(shè)備和軟件，可以改善多點(diǎn)測(cè)量。第七章致謝時(shí)光荏苒，歲月如梭，我馬上就畢業(yè)了，就要離開(kāi)我親愛(ài)的學(xué)校以及我敬愛(ài)的老師們和情愛(ài)的同學(xué)們。當(dāng)我停止這篇論文的時(shí)候，我知道我的校園生活在此刻就要畫(huà)上句號(hào)，這是我不得不承認(rèn)的?；仡欉@三年的時(shí)間，我認(rèn)識(shí)了很多人，也得到了很多人的關(guān)心與幫助。首先誠(chéng)摯的感謝我的論文指導(dǎo)老師。感謝老師在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來(lái)審查、修改我的論文。還有教過(guò)我的所有老師們，你們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。在我的學(xué)習(xí)中，導(dǎo)師一直是嚴(yán)格的要求，所以我才能