[发明专利]基于软件定义的仪器仪表电路设计方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路，尤其是一种仪器仪表电路设计方法及系统。

背景技术

仪器仪表在工业和国民经济各个领域都有着广泛的应用和起着不可或缺的作用。但目前的仪器仪表中的电路设计和制造十分复杂，调试也费时、费力，而且需要很高的技术和昂贵的仪器设备。

一般的现代仪器电路都是如图1所示。其中在研发时需要耗费智力资源的是电路(硬件)设计和软件设计，而前者中主要是模拟(放大)电路的设计(图1中的虚线框内)，而在生产过程中，需要耗费智力资源的主要是模拟电路和软件的调试。

所谓的虚拟仪器，是在PC(个人)计算机上通过软件实现的“仪器”，其本质是一种便捷的图形化编程软件。虽然虚拟仪器给科研、临时性的生产线上的测量等应用带来了方便，但毕竟虚拟仪器是基于PC机之上的，PC机难以适应生产线上的恶劣环境，把虚拟仪器替代各种专用仪器仪表，其适应性和成本都是不可接受的。虚拟仪器并没有改变模拟电路的设计、调试费时费力的问题。

组态软件是用于工业控制的一种软件，其优点和缺点都与虚拟仪器十分类似。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种可以通过软件设置就可以实现的用户所需要功能的仪器电路设计方法，不仅使研发和生产仪器的厂商变得容易，也为用户带来极大的方便。

为此，本发明采用如下的技术方案：

一种基于软件定义的仪器仪表电路设计方法，包括下列步骤：

(1)将高精度模拟/数字转换器直接与传感器相连，模拟/数字转换器与驻留有仪器仪表用的软件模块的微控制器相连；

(2)仪器仪表的生产者或使用者将微控制器与人机对话输入装置相连后，对微控制器内驻留的软件模块进行设置或功能选择。

上述的基于软件定义的仪器仪表电路设计方法，还可以在微控制器驻留用于仪器设置或功能选择的监控程序，仪器仪表的生产者或使用者利用宿主机执行仪器仪表用的软件模块的设置和功能选择，通过监控程序接收在宿主机中设置好的软件，并将其下载到微控制器。模拟/数字转换器最好具有16位以上的高精度，或具有12位以上的精度和100ksps以上的采样速度。

本发明同时提供一种基于软件定义的仪器仪表电路系统：包括驻留有仪器仪表用的软件模块的微控制器，所述微控制器分别与高精度模拟/数字转换器、显示器、人机对话输入装置相连，所述人机对话输入装置用于对微控制器内驻留的软件模块进行设置或功能选择。

上述的仪器仪表电路系统中，微控制器里最好还驻留有用于仪器设置或功能选择的监控程序，所述的仪器仪表电路设计系统还包括宿主机，所述宿主机用于执行仪器仪表用的软件模块的设置和功能选择，并通过监控程序接收在宿主机中设置好的软件，并将其下载到微控制器。模拟/数字转换器最好具有16位以上的高精度，或具有12位以上的精度和100ksps以上的采样速度。

与现有技术相比，本发明具有以下显著的有益效果：由半导体厂商根据设计好的图2中虚线框中的电路(模块)提供给仪器仪表的厂商，仪器仪表的厂商不需要再对电路或软件进行研发或调试，只需选择、设置合适的应用于仪器仪表的软件模块，就能够迅速地研发和生产仪器仪表。如对静态测量仪表，可以通过人机对话过程选择或下载传感器校准、瞬时值测量、平均值测量、最大值、最小值测量等程序模块，而对动态测量仪器，可以选择传感器校准、采样速度、采样时间、频谱分析等软件模块。用户也可以根据需要设置和更改仪器仪表的功能，大大提高仪器仪表的生产和应用水平。

附图说明

图1现有的仪器仪表电路系统框图；

图2为本发明的仪器仪表电路设计系统结构框图。

附图标记：

101为被测量102为传感器103为传感器接口电路104为放大滤波(电路)105为模拟/数字转换器(ADC)106为微控制器107为显示(器)108为数字/模拟转换器(DAC)109为信号传输(接口)110为模拟指示(器)111为电源与参考信号(源)112为信号存储与记录(装置)113为键盘或其它人机对话输入(装置)114为输出控制(接口)

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。