实现测量仪器的智能化，设计制造具有智能化功能的测量仪器，是克服传统仪器自身不足，获得高稳定性、高可靠性、高精度和实现测量自动化的必然趋势。以微处理机为核心的智能仪器，可以在最少硬件基础上，采用强大的软件优势，“赋予”测量仪器智能化功能。
实现智能化的软件技术发展很快，已实现的智能化功能有：
故障自检与诊断；
自校零与自校准；
自动量程转换；
非线性自校正；
自补偿；
多信息数据融合；
通信功能。
其中自校零与自校准、自动量程转换、非线性自校正、自补偿是最常用的智能化功能。
7.1故障自动检测及诊断
虽然技术和工艺的发展使组成智能仪器系统的每一个器件都具有高度的可靠性和稳定性，但由于运作环境的多样性，要做到长期运行而不发生任何故障几乎是不可能的，即使是集中了最先进技术的仪器设备也不可能做到万无一失。一台仪器的故障或者损坏有可能影响整个控制系统的运行，甚至会危及有关的生产设备和人身安全，可谓事关重大。同时，为了提高系统的可靠性，方便用户，丰富系统的功能，监督和检查系统本身的运行状态，需要采取一定的方法和技术来对付这样那样的意外发生，需要能自动进行故障的检测和诊断，即自检，将影响降低到最低限度，以保证整个系统的安全和可靠运行。这就是自检功能的实用意义。
自检是智能仪器的特点之一，自检功能已成为衡量智能仪器性能优劣的重要指标之一。
7.1.1常用的自检方式
7.1.1.1开机自检
每次接通电源或者总复位后，系统均要进行一次自检，即为开机自检。
完成开机自检后，系统在以后的运行中不再进行这一过程。开机自检一般用在检查显示装置、ROM、RAM和总线等，有时也用来对仪器中的插件进行检查。
7.1.1.2周期性自检
如果系统只是在开机的时候进行一次性的自检，同时这个自检又没有包含对系统中所有关键部件的检查，则难以保证运作过程中系统始终能够处在最优的工作状态。因此，大多数的智能仪器仪表都在运行过程中周期性地插入自检过程，即所谓的周期性自检。
在周期性自检中，如果自检的项目较多，一般应该对检查程序加以编号，并且设置标志以及建立自检程序指针表，以此来寻找子程序的入口。周期性自检完全是自动的，在仪器仪表的测控间歇期间进行，不会干扰系统的正常工作。一般情况下，除非遇到了故障，周期性自检并不为操作者所察觉。
7.1.1.3键控自检
这是一种需要操作者人工干预的检测方式。在遇到不能在系统正常运行期间进行的自检项目，就可以通过仪器仪表的操作面板上的相应部件(如“自检按键”)，由操作者进行干预，从而启动自检程序。
例如，对智能仪器仪表系统的数据采集或输入/输出插件板上的接口电路的工作状态进行自检，常通过一些附加的辅助电路并采取键控的方式来进行。这种自检方式具有简单方便的特点，在实际的系统运行过程中，操作者一般不难在适当的时机触发按键，启动相应的自检过程，同时又不干扰系统的正常工作。
7.1.2自检项目
依托智能仪器仪表内部微处理器的强大逻辑判断能力和运行功能，可以方便地进行各种自检项目。通常有下列的项目。
7.1.2.1RAM自检
当RAM为空白时，检查其能否正确写入和读出数据。一般先将“AAH”写入RAM单元，然后按所写的单元地址逐字节读出，检查是否全为“AAH”；再写入“55H”，同样以所写单元地址逐字节读出，检查是否全为“55H”。
当已经在RAM中写入数据时，检查其内容是否被破坏。通常利用“异或”法，即首先读出RAM单元中的数据，存在寄存器中，求反后与原单元中的内容进行“异或”运算。结果全为“1”时，则代表所检查单元工作正常，否则对出错单元置出错标志。
7.1.2.2ROM自检
ROM为只读存储器，存放智能仪器仪表系统的数据处理、运行控制等工作软件。对ROM的自检就是为了检查其中存放内容的可靠性。一般在ROM中的最后一个单元写入校验字，让ROM中每一列具有奇数或偶数个“1”，使得ROM的校验和为全“1”或全“0”，即所谓的奇偶校验法。其前7个单元是程序代码，最后一个单元为对应于上面程序的奇数校验字11001011B(使ROM中每一列的“1”有奇数个)，这样，ROM的校验和为11111111，即全“1”。
7.1.2.3特殊功能寄存器自检
智能仪器仪表系统中，常使用微处理器的特殊功能寄存器，以保证系统正常的工作状态。所以有必要检测关键性的标志性寄存器和特殊功能寄存器的有效性。对一些可读写的寄存器，可采用先写入再读出比较的方法来判断该寄存器的正确性，如果测试正确，进入下面的测试程序，否则进入相应的错误处理程序。
7.1.2.4总线及I/O接口电路自检
系统中的微处理器与各种各样的插件之间，要通过缓冲器与输入/输出接口器件连接。检测经过缓冲器的外部总线传递的信息是否正确，即是总线自检的目的。总线自检中，设置锁存器以保持地址总线和数据总线上的信息。先对相应的锁存器执行一条输出命令，使地址总线与数据总线上的信息保存到锁存器里，之后对锁存器读入操作，让地址总线和数据总线上的信息重新读入CPU中，与原有的输出信息加以比较，以发现外部总线是否出现故障。
此外，在对外部总线进行检查时，要分别检查每条信号线。对16位的地址总线要用32步独立的测试来进行，前16步每次令一条地址线为“1”，其他线为“0”；后16步则相反。如果测试中某一条地址线是保持“1”(或“0”)，即与其应有的状态不符，或者地址线相互短接，用这种方法就可检查出来。
I/O接口电路的自检要针对具体情况进行。有些I/O接口电路具有对关键接口部件进行检测的专门电路，只需启动相应的自检电路即可。接口电路连接显示器和键盘时，通常以读取相应的标志寄存器(见7.1.2.3节)来对状态加以判断，而这个标志寄存器中对应的标志位是根据状态预置的；当接口电路完成A/D转换功能时，读取硬件设计中固定的“0”、“1”通道，并判断是否正确来检测转换电路的正确性。
7.1.2.5A/D、D/A自检
智能仪器仪表与外界联系必须通过输入/输出通道，而A/D、D/A转换器是通道中非常重要的部分。对其进行周期性的自检是很重要的。主要有下面两部分工作：
(1)A/D转换器及标定电路的自检。首先将相应的基准/参考电源接到标定电路的输入端，启动正常的测量程序，将采样结果与ROM中的预定值加以比较，如误差在允许范围内，则标定电路和A/D转换器工作正常；否则将参考电源直接接到A/D转换器输入端，启动测量，将此次采样结果再同ROM中的预定值加以比较，若误差在许可范围内，则A/D转换器工作正常，否则可以断定A/D转换器出现故障。
(2)D/A转换器的自检。D/A转换器的自检通常需要A/D转换器的配合才能完成。
一般先用微处理器生成扫描电压信号(锯齿波)，输入D/A转换器的输入端，D/A转换器的输出信号经微处理器采样，判断采样结果与机内预定值的误差是否在允许的范围内。
7.1.2.6显示部件自检
可以采取两种方法来进行显示部分的自检：
(1)使显示器上所有的字段都发光，再令所有字段都不发光，以此检测显示器工作状态。表明工作正常后，按下仪器任何一个按键都应能脱离初始自检状态，并给出正常的提示符号，进入其他工作状态。
(2)显示某些特征字符，数秒之后消失并进入其他初始或某种工作状态。
7.1.3自检软件
上面介绍的自检项目一般应该分别编成子程序，以便需要时调用。设各段子程序的入口地址为TSTi(i=0，1，2…)，对应的故障代号为TNUM(0，1，2…)。编程时，由序号通过测试指针表(TSTPT)来寻找某一项自检子程序入口，若检测有故障发生，便显示其故障代号TNUM。对于周期性自检，由于它是在测量间隙进行，为了不影响仪器的正常工作，有些周期性自检项目不宜安排，例如显示器周期性自检、键盘周期性自检、破坏性RAM周期性自检等。而对开机自检和键盘自检则不存在这个问题。
其中开机自检被安排在仪器初始化之前进行，检测项目尽量多选。周期性自检STEST被安排在两次测量循环之间进行，由于允许两次测量循环之间的时间间隙有限，所以一般每次只插入一项自检内容，多次测量之后才能完成仪器的全部自检项目。根据指针TNUM进入TSTPT表取得子程序TSTi并执行之。如果发现有故障，就进入故障显示操作。故障显示操作一般是首先熄灭全部显示器，然后显示故障代号TNUM，提醒操作人员仪器已有故障。当操作人员按下任意键后，仪器就退出故障显示(有些仪器设计在故障显示一定时间之后自动退出)。无论故障发生与否，每进行一项自检，就使TNUM加1，以便在下一次测量间隙中进行另一项自检。
上述自检软件的编程方法具有一般性。由于各类仪器功能及性能差别很大，一台智能仪器实际自检算法的制定应结合各自的特点来考虑。
7.2克服随机误差的数字滤波法
随机误差是由窜入仪器的随机干扰所引起的，这种误差是指在相同条件下测量同一量时，其大小和符号作无规则的变化而无法预测，但在多次测量中它是符合统计规律的。为了克服随机干扰引入的误差，可以采用硬件方法，也可按统计规律用软件算法来实现，即采用数字滤波方法来抑制有效信号中的干扰成分，消除随机误差，同时对信号进行必要的平滑处理，以保证仪器及系统的正常运行。
采用数字滤波算法来克服随机干扰引入的误差具有如下优点。
(1)数字滤波无需硬件，只是一个计算过程，因此可靠性高，不存在阻抗匹配问题。尤其是数字滤波可以对频率很高或很低的信号进行滤波，这是模拟滤波器所不及的。
(2)数字滤波是用软件算法实现的，因此可以使多个输入通道共用一个软件“滤波器”，从而降低了仪器硬件成本。
(3)只要适当改变软件滤波器的滤波程序或运算参数，就能方便地改变滤波特性，这对于低频、脉冲干扰、随机噪声特别有效。
常用的数字滤波算法有程序判断、中位值滤波、算术平均滤波、递推平均滤波、加权递推平均滤波、一阶惯性滤波和复合滤波等算法。
7.2.1程序判断法
程序判断法又称限幅滤波，由于测控系统存在随机脉冲干扰，或由于变送器不可靠而将尖脉冲干扰引入输入端，从而造成测量信号的严重失真。对于这种随机干扰，限幅滤波是一种十分有效的方法。其基本方法是比较相邻(n和n1时刻)的两个采样值yn和yn-1，如果它们的差值过大，超过了参数可能的最大变化范围，则认为发生了随机干扰，并视后一次采样值yn为非法值，应予剔除。yn作废后，可以用yn-1替代yn；或采用递推方法，由yn-1、yn-2(n-1和n-2时刻的滤波值)来近似推出，其相应算法为Δyn=|yn-yn-1|≤αyn=yn>；αyn=yn-1或yn=2yn-1-yn(7-1)
式(7-1)中，α表示相邻两个采样值之差的最大可能变化范围。上述限幅滤波算法很容易用程序判断的方法实现，故称程序判断法。
在应用这种方法时，关键在于α值的选择。过程的动态特性决定其输出参数的变化速度。因此，通常按照参数可能的最大变化速度Vmax及采样周期T决定α值，即α=Vmax·T(7-2)
下面用MCS51程序实现式(7-1)给出的算法。
设DATA1和DATA2为内部RAM单元，分别存放上次滤波值yn-1和本次采样值yn，滤波值也存入DATA2单元中(均为单字节)。
PRODET：MOVA，DATA2
CLRC
SUBBA，DATA1
JNCPRODT1；若yn-yn-1≥0转PRODT1
CPLA；若yn-yn-1<；0则求补
INCA
PRODT1：CJNEA，#o，PRODT2；若|yn-yn-1|≠0转PRODT2
AJMPDONE
PRODT2：JCDONE；若|yn-yn-1|<；0转DONE
MOVDATA2，DATA1；否则yn=yn-1
DONE：RET
7.2.2中位值滤波法
中位值滤波就是对某一被测参数连续采样n次(一般n取奇数)，然后把n次采样值按大小排队，取中间值为本次采样值。中位值滤波能有效地克服因偶然因素引起的波动或采样器不稳定引起的误码等造成的脉冲干扰。对温度、液位等缓慢变化的被测参数采用此法能收到良好的滤波效果，但对于流量、压力等快速变化的参数一般不宜采用中位值滤波算法。
用MCS51程序实现其算法如下：SAMP为存放采样值(单字节)的内存单元首址，DATA为存放滤波值的内存单元地址，N为采样值个数。
