智能仪表技术：微控制器与FPGA在仪表智能化中的应用

"智能仪表技术课程，由主讲人石亚和于二0一二年九月讲解，内容涉及仪表智能化的概述、基本结构要素、设计方法，以及ARM微控制器和FPGA的应用，并简述了PV发电系统。课程涵盖智能仪表的发展现状、技术基础，微控制器的现状与趋势，以及在不同领域的广泛应用。" 详细知识点： 1. 仪表智能化概述：智能仪表是指以微控制器为核心，具备数据处理、存储、判断和决策能力的设备，能够模拟部分人脑功能。例如，数字存储示波器、飞机黑匣子、数控机床和自主机器人等都是智能仪表的应用实例。 2. 仪表智能化的技术基础：硬件方面，关键组件包括高速CPU、MCU（微控制器）、DSP（数字信号处理器）、FPGA（现场可编程门阵列）、CPLD（复杂可编程逻辑器件）和ARM微控制器，以及大容量的RAM、ROM和FLASH存储器，高性能的A/D和D/A转换器。软件层面，智能仪表利用模糊控制、专家系统、神经网络和自适应系统实现复杂控制算法。 3. 微控制器与智能仪表的联系：现代智能仪表通常基于某种微控制器构建，它是仪表智能化的必要条件，但不是充分条件。近20年来，微控制器的发展推动了仪表的小型化、微型化、便携化，以及网络化、系统化、行业化的趋势，应用范围广泛，涵盖了工业、农业、国防、科教、卫生、环保等多个领域。 4. 微控制器现状及发展趋势：微控制器的发展始于20世纪70年代，经历了从1位到64位的发展过程。尽管8位单片机在国内仍有广泛使用，但国际上，8位机正向功能更强大的方向发展，增加外围接口功能，提升系统主频，支持更多现场总线协议，同时注重低电压低功耗设计，以适应不同应用场景的需求。 5. ARM微控制器和FPGA介绍：ARM微控制器以其高集成度和灵活性被广泛应用，而FPGA则提供了一种可编程的硬件平台，可用于实现特定的逻辑功能，两者在智能仪表设计中发挥着重要作用。 6. PV发电系统简介：PV（Photovoltaic）发电系统是一种利用太阳能电池板将太阳光能转化为电能的系统，与智能仪表技术结合，可以实现高效的能源管理和监控。 7. 微控制器发展趋势的国内与国际对比：国内在微控制器应用上仍偏重于8位机，主要原因是8位机接口友好，外围资源丰富，能满足中低端需求，但同时也存在技术更新慢、创新不足等问题。国际上，8位机在功能扩展上取得进展，而更高级别的微控制器则用于更复杂的系统。 综上，智能仪表技术是集微电子技术、计算机技术、通信技术和控制技术于一体的综合性技术，其发展和微控制器的演进紧密相关，同时在新能源领域如PV发电系统中也有着重要应用。