к сервисным функциям относят выбор диапазона измерений, определение полярности входного напряжения, коммутацию в.ходных цепей. В осциллографах автоматически выбирается длительность развертки, осуществляется ее синхронизация, выбор масштаба по оси ординат. К сервисным функциям можно отнести и некоторые операции по коррекции погрешностей: калибровку прибора, коррекцию смешения нулевого уровня в УПТ. Автоматическое выполнение сервисных функций делает прибор более удобным и избавляет оператора от некоторых рутинных операций по настройке прибора.

Вычислительные функции заключаются в статистической обработке результатов измерений: определении среднего значения и СКО. Существует возможность получения математических функций измеряемой величины: ее умножение и деление на константу, вычитание констант, что удобно при введении поправок, представлении измеряемой величины в логарифмическом масштабе. Заметим, что часть сервисных функций можно реализовать и без микропроцессора на жесткой логике, вычислительные же функции могут быть выполнены только с помощью микропроцессоров.

В некоторых микропроцессорных приборах осуществляется са-моди а гностика, что повышает их метрологическую надежность.

Условия применения и ограничения использования микропроцессоров. Микропроцессорные приборы позволяют решать программным методом часть задач, решаемых в обычных приборах аппаратными средствами. Например, для измерений амплитудного, средневыпрямленного и среднего квадратического значений напряжения аппаратными методами необходимы соответствуюшие преобразователи (см. гл. 11). Эту же задачу можно решить микропроцессорным прибором, преобразовав сначала аналоговый входной сигнал в цифровой с помощью АЦП, а затем по соответствующим программам вычислив требуемые параметры измеряемого сигнала. Возможности прибора можно расширить, нарастив программное обеспечение, например введя программы для статистической обработки и спектрального анализа. При этом аппаратная часть, содержащая АЦП, не усложняется, а меняется только программное обеспечение.

Поэтому микропроцессорные приборы легче сделать многофункциональными, что позволит сократить парк средств измерений, необходимых для научных и производственных целей.

Однако использование микропроцессоров имеет и негативные стороны, в первую очередь сложность аппаратуры и довольно высокая стоимость ее. В перспективе, учитывая быстрое снижение цен на элементы микропроцессорных систем, можно ожидать значительного удешевления микропроцессорных приборов.

В некоторых случаях быстродействия АЦП и микропроцессора оказываются недостаточными для проведения измерений или расчетов в реальном масштабе времени. При этом иногда оказы-

Вход

Входное устройстбо

Блок образцовых мер

Дисплей

/>-N

/73У

sj-1/1

/(магистрали интерфейса

Рис. 6.3

вается целесообразным применить масштабно-временное преобразование исследуемого сигнала, сделав его более медленным. Методика такого преобразования на основе стробоскопического эффекта анализируется в гл. 7. Повышение быстродействия и разрядности выпускаемых промышленностью микропроцессоров расширяет возможности микропроцессорных приборов.

При разработке микропроцессорных приборов наиболее трудоемким оказывается программное обеспечение, стоимость которого может значительно превышать стоимость аппаратных средств.

Пример структурной схемы микропроцессорного прибора. Рассмотри.м структурную схему вольтметра (рис. 6.3), на которой можно условно выделить три структурных элемента: функциональную часть, микропроцессорную систему и интерфейс.

Функциональная часть - это цифровой вольтметр, состоящий из входного устройства, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), цифрового дисплея (отсчетного устройства), блока образцовых мер и клавиатуры, с помощью которой оператор управляет работой вольтметра. Элементы функциональной части соединены между собой и с микропроцессором с помощью устройства ввода-вывода.

Взаимодействие между устройствами ввода-вывода, микропроцессором, оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) и постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) осуществляется по линиям магистрали микропроцессора. Интерфейсный модуль (ИМ) предназначен для сопряжения прибора с магистралью интерфейса, например КОП.

6.6. КОМПЬЮТЕРНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Новый тип средств измерений - КИС - представляет собой микроэвм со встроенной в нее измерительной платой. В отличие от микропроцессорных приборов в КИС пользователь получает доступ к обширным фондам прикладных программ, может исполь-

зовать внешнюю память большой емкости и различные устройства документирования результатов измерений.

Структурная схема КИС. Взаимодействие между отдельными элементами КИС осушествляется с помошью внутренней шины микроэвм (рис. 6.4), к которой подключены как внешние устройства ЭВМ (дисплей, внешняя память, печатающее устройство), так и измерительная схема, состоящая из коммутатора, АЦП и блока образцовых мер напряжения и част9ты. С помощью ЦАП можно вырабатывать управляющие аналог()вые сигналы, интерфейсный модуль подключает прибор к магистрали приборного интерфейса.

Измерительные схемы могут быть размещены на одной плате, встраиваемой в микроЭВМ. Существуют и более сложные структуры КИС, в которых в соответствии с решаемой задачей по программе коммутируются необходимые измерительные элементы, т. е. меняется архитектура.

Программы работы КИС заранее составляются и отлаживаются, но могут быть использованы программы, составленные оператором для решения конкретных задач.

Особенности КИС. Широкие вычислительные возможности КИС позволяют реализовать программными методами многие способы повышения точности измерений и повышения их эффективности.

В качестве встроенных мер напряжения в КИС, как и в большинстве других измерительных приборов, используют стабилитро-

Дисплей

Внешняя память

Микроэвм

±1

ту iz.

Входы аналоговых напрятений с датчиков

Шина микроэвм

~т\-

Управляющие сигналы

Блок программно уп-ра вляемых мер на -пряжения и частоты

7>

Н магистрали приборного интерфейса.