近些年来,智能仪表得到了迅速的发展,但是目前大多数智能仪表的软件设计一般仍采用前/后台系统,这种方式造成程序任务的并发执行困难,程序的开发、调试和维护复杂及重要事件响应不及时等问题。随着嵌入式操作系统的发展和MCU工艺技术的进步,在8位MCU中移植操作系统成为可能。在智能仪表中移植嵌入式操作系统能较好地使软件开发工作变得规范、容易测试、编程模块化和开发周期缩短。 本文对智能仪表的特点、现状和发展趋势进行了论述,讲述了基于嵌入式操作系统的智能仪表设计的内容和意义。论述了位移检测仪的需求分析和工作原理,给出了实现该检测移的硬件方案和软件方案;比较详细地介绍了Small RTOS51的移植和裁剪;讲述了基于嵌入式实时操作系统Small RTOS51的智能位移检测仪设计的全过程。文中对硬件的主板和I/O板的设计分别进行了介绍,给出了详细的电路图并对其工作原理进行了分析;在需求分析的基础上,对软件的设计和实现进行了较全面的整体方案分析;对系统任务的划分、信号量的使用以及驱动程序的设计进行了介绍,并给出了驱动程序的详细代码;对基于操作系统和芯片驱动程序的上层应用程序的各个任务的实现进行了详细的分析,并给出了部分流程图和关键的C代码。最后,论文对系统的性能进行了分析,特别是针对KEIL C51的特点,提出了软件设计中要考虑的一些因素,对软件滤波的思想进行介绍以及通过软件手段提高系统性能的方法进行了论述。分析和测量了系统的CPU的使用率、RAM和FLASH的占用量以及中断和调度的实时性,对系统的可靠性进行了评估。 本系统的设计和实现,将Small RTOS51首次应用于无接触小位移测量系统中,验证了该操作系统的使用价值,是一次有意义的成功的尝试。由于以Small RTOS51为软件开发平台,使得整个系统的开发周期缩短、后期的维护和二次开发容易。本仪表已成功应用于汽轮机的监控系统,各项指标达到实际需求,运行稳定可靠。