智能仪器实验指导书.doc
智能仪器实验内容
数据采集与智能仪器实验内容及要求
鉴于同学们已经学习了单片机原理与应用、监测控制系统应用等课程，已经比较熟练掌握了单片机的应用，而《数据采集与智能仪器》实验安排与这两门课重叠，所以，本实验着重要求大家在此基础上进行提高，自己动手。
实验一：A/D转换
运用实验室单片机实验箱，或自己的单片机开发板，完成实验，在LED或LCD，或两者同时显示采集到的电压值。
实验二：D/A转换
运用实验室单片机实验箱，或自己的单片机开发板，使用矩阵键盘、LED或LCD显示、示波器，根据按键来选择输出正弦波、方波、锯齿波，并且能调节波形的幅度、频率。
显示内容：
按“1”键输出为正弦波，LED交替显示：8-1和频率值，LCD显示：Wave Form:sine wave和Frequency：xxHZ
按“2”键输出为正弦波，LED交替显示：8-2和频率值，LCD显示：Wave Form:square wave和Frequency：xxHZ
按“3”键输出为正弦波，LED交替显示：8-3和频率值，LCD显示：Wave Form: sawtooth wave和Frequency：xxHZ
按“4”键：幅度减，按“5”键：幅度加
按“7”键：频率减，按“8”键：频率加
同时，使用示波器检测波形形式、幅度、频率是否符合。
实验三：自由发挥
配合实验箱，自己的单片机开发板，对温度传感器、红外传感器、电机（含步进电机）、各种显示器（LED、LCD、点阵显示器）等进行应用。
《智能仪器》实验教学大纲.
《智能仪器》实验教学大纲实验类别：课内实验实验课程名称：智能仪器实验室名称：动态参数校准实验室实验课程编号：03050302总学时：8 学时学分：0.5适用专业：测控技术与仪器专业先修课程：数字电子技术基础模拟电子技术基础微机原理及接口技术 EDA技术一、实验在教学培养计划中地位、作用；智能仪器课程是一门实践性、应用性很强的课程，实验教学在整个教学过程中尤其重要。
在实践性教学环节中，我们始终坚持培养学生的知识的综合应用能力和开拓创新意识。
通过教学实践，不仅同学生传授知识，同时要教书育人，注意培养学生热爱社会主义祖国、热爱专业和遵纪守法的高尚品德，以及理论联系实际、刻苦学习的精神，培养严谨的科学态度。
二、实验内容、基本要求：实验一输入输出实验（ 2 学时）综合性实验内容1、从基本的数字电路设计开始，循序渐进，了解CPLD/FPGA设计的完整过程，同时也熟悉了实验箱的大部分功能，为后面的综合实验和有创意的开发作好准备。
2、通过简单的的2－4译码器、异或门等基本数字电路的设计，让学生掌握MAXPLUSⅡ软件的使用，掌握组合逻辑电路的设计方法；3、掌握组合逻辑电路的静态测试方法；4、掌握用VHDL语言设计组合逻辑电路的方法；基本要求：1、2输入异或门功能的仿真及功能验证。
在MAXPLUSⅡ软件在用原理图输入法或VHDL语言输入法对2输入异或门进行功能仿真，并烧写到实验箱内的主芯片Altera EPF10K10LC84-4，用按扭开关或拨码开关实现输入控制，用LED数码管实现结果的显示输出。
2、组合逻辑2-4译码器的设计、功能仿真及功能验证。
在MAXPLUSⅡ软件在用原理图输入法或VHDL语言输入法对2-4译码器进行功能仿真，并烧写到实验箱内的主芯片Altera EPF10K10LC84-4，用按扭开关或拨码开关实现输入控制，用LED数码管实现结果的显示输出。
此实验涵盖了可编程逻辑器件（如CPLD/FPGA）及应用、VHDL程序设计、可编程逻辑器件软件的使用三个知识点。
智能仪器实验指导书资料
随着微电子技术和通信技术的发展极大的促进了智能仪器仪表的变革，虚拟仪器仪表是仪器技术与计算机技术深层次结合的产物，它的推出又给智能仪器仪表带来了新的活力，使得测量仪器与计算机之间的界限几乎消失，开始了测量仪器的新时代，是仪器领域的一次变革。
它在教学领域中涉及到传感器技术、智能仪器仪表原理、虚拟仪器仪表技术等相关课程，为了迫切的满足各高等院校的教学实验及实践的要求，为此开发了此套智能仪器及虚拟仪器仪表综合实验装置。
本实验装置是集传感器信号调理技术、智能仪器原理及应用技术、虚拟仪器仪表技术的综合实验装置，智能仪器原理及应用部分采用了模块化设计兼单片机总线设计的思想，各个模块代表了智能仪器仪表的典型组成模块；本实验装置既能作模块性实验，又能将某些模块组合起来作综合性实验；虚拟仪器仪表部分采用了PCI数据采集卡，它作为计算机与外围信号之间的接口。
本实验装置备有一个传感器实验箱和七个实验挂箱，它们分别为：THVZ-1型传感器实验箱、信号调理挂箱、外围扩展挂箱（一）、“CPU主挂箱”，“外围扩展挂箱（二）、对象挂箱、信号接口挂箱、传感器挂箱。
传感器部分主要由“THVZ-1型传感器实验箱”及“信号调理挂箱”组成。
智能仪器部分采用了四个实验挂箱，包括“外围扩展挂箱（一）”，“CPU主挂箱”，“外围扩展挂箱（二）”，“对象挂箱”及“打印机对象”，挂箱之间通过总线接口“JP26”，总线接口“JP20”一一对应相连接来进行数据传输。
虚拟仪器仪表部分包括“信号接口挂箱”和“传感器挂箱”，并采用了USB数据采集卡，USB数据采集卡上的各个信号接口可在“信号接口挂箱”上通过电缆线全部引出，此为外部信号与计算机之间的接口。
实验八模拟多路开关实验 (2)实验九可编程增益放大器实验 (5)实验十A/D转换实验 (8)实验十一D/A转换实验 (13)实验十二静态显示实验 (15)实验十三动态显示实验 (18)实验十四液晶显示实验 (20)实验十五键盘实验 (33)实验十六开关量输入输出实验 (39)实验十八PCF8563时钟/日历芯片的应用实验 (41)实验二十一打印机实验 (43)实验二十二RS232通信实验 (46)实验二十三RS485通信实验 (51)实验二十六温度测量实验......................................................................... 错误！未定义书签。
智能仪器实验指导
实验一运放和数字滤波器一．实验目的：1熟悉NI ELVIS 工作环境。
2学习使用NI ELVIS测量电路元件的电学属性。
3 使用NI ELVIS 仪器套件测量运放电路和滤波器的特性。
二．实验元件：●10 kΩ电阻R1●100 kΩ电阻R f●1 μF 电容C1●0.01 μF 电容C f●741 运算放大器三．实验内容：1. 测量元件的电学属性启动NI ELVIS 并选择数字万用表，使用DMM [Ω]测量电阻，使用DMM [C]测量电容，记录实验数据后关闭数字万用表。
R1= __________（标称值10 kΩ）；R f =__________（标称值100 kΩ）C1= __________（标称值1μF）；C f =__________（标称值0.01μF）2. 测量基本运放电路的频率响应根据图1.1和图1.2，在NI ELVIS原型板上构建一个增益为10的741反相比例运放电路并测量其特性。
步骤如下：（1）运算放大器同时使用＋15 V 和－15 V 直流电源。
它们可以在原型板针脚插槽上找到（标记为＋15 V、－15 V 和地）。
（2）将运算放大器输入电压V1 连接至[FUNCOUT]，输出电压V out 连接至示波器输入针脚插槽[CHA＋]和[CHA－]，连接[地]针脚插槽。
（3）从NI ELVIS 仪器启动界面中，选择函数发生器和示波器。
（4）在示波器软件前面板中，将通道A信号源设置为BNC/原型板通道A。
要观察输入信号，将通道B信号源设置为FGEN FUNC -OUT 。
（5）在函数发生器面板上，设置参数如图1.3。
（6）在实验面包板上，按照原理图，构造一个简单的增益为10 的741 反向运算放大器电路。
将运算放大器输入电压V1 连接至[FUNCOUT]，将运算放大器输出电压V out 连接至示波器输入针脚插槽[CHA＋]和[CHA－]。
连接[地]针脚插槽。
（7）从NI ELVIS仪器启动界面中选择函数发生器和示波器。
智能仪器仪表设计技术实验指导书
智能仪器仪表设计技术实验指导书目录1 单片机实验板 (3)1.1 资源介绍 (3)1.2原理图 (5)1.3 PCB丝印图 (7)2 KEIL软件的使用 (8)3 STC-ISP下载软件的使用方法 (16)实验一数据采集系统的设计与实现 (19)实验二键盘及LCD显示 (23)实验三基本数据处理算法 (29)实验四基于单片机的智能仪器综合设计实验 (32)实验五PID温度控制器 (33)1 单片机实验板1.1 资源介绍1）采用STC8952RC（与标准51指令、脚位完全兼容），支持在线串行ISP下载。
2）供电方式：USB供电及下载3）USB转串口RS232 (PL2303芯片)4）4个LED发光管，1个电源指示灯5）四位数码管6）4个独立式键盘（包含外部中断按键），1个复位或下载按键7）DS1302 一片8）AT24C02一片9）热敏电阻1支10) 加热电阻 1个11）12864液晶显示接口12）PCF8573一片13）AD电位器一个14) 蜂鸣器一个15）DS18B20温度传感器（选配件）16）IrDA红外接收头（遥控器为选配件）产品图片：资源分配图如下：1.2原理图USB 电源PL2303 下载芯片红外接收 蜂鸣器 5V GND复位 下载键电源 指示灯四个独立按键MCU ： STC89C52 所有IO 引出24C02 DS130发热电阻 DS18B20接口 热敏电阻 12864液晶接口PCF8573DA 指示加热指示灯 AD 电位器1.3 PCB丝印图2 KEIL软件的使用KEIL是51单片机开发的最常见的开发软件。
成功安装好KEIL软件后，即可看到电脑桌面上Keil软件图标,如下图。
1.双击图标，打开软件，出现如下界面。
在打开的窗口中，选择“Project”菜单：2.点击“New Project”出现一个创建工程对话框，选择工程所建路径，并输入工程的文件名（建议用英文），点击“保存”：3.之后出现芯片选择界面，如下图：4.这里，选取常用51芯片即可，选择“Philips”下的“8Xc51RC+”芯片：5.点击“确定”，在出现如下对话框时，选择“否”：6.至此，已成功建立工程。
LabVIEW实验指导书(智能仪器)
LabVIEW系统基本编程实验指导书目录实验一LabVIEW编程环境与基本操作实验 (2)实验二LabVIEW数据类型和数据运算实验 (6)实验三LabVIEW程序结构设计实验 (9)实验一LabVIEW编程环境与基本操作实验一、实验目的1. 理解LabVIEW的运行机制，熟悉LabVIEW的编程环境；2. 掌握创建、编辑、调试VI的操作方法。
二、实验内容创建一个VI，该VI可产生指定的仿真信号（正弦波、三角波）并在图形中显示该信号，编写相关程序。
三、实验设备安装有LabVIEW的计算机，要求安装LabVIEW 8.0或以上版本。
四、实验步骤1.启动LabVIEW，选择文件菜单，单击新建VI，保存该VI。
查看前面板窗口和程序框图窗口，可以用快捷键Ctrl+E切换前面板和程序框图窗口。
前面板窗口对应的选板为控件选板，若控件选板未显示，可以单击查看菜单中的控件选板，也可在前面板窗口的空白处单击鼠标右键。
前面板上的输入控件相当于物理仪器的输入装置，为VI 的程序框图提供数据。
程序框图对应的选板为函数选板，包含用于控制前面板对象的各种VI 和结构。
按下Ctrl+H快捷键打开即时帮助窗口。
2.在函数选板的Express组中，单击选择输入->仿真信号，在程序框图空白处单击鼠标左键，即可将仿真信号控件放置到程序框图中。
在弹出的配置窗口中将信号类型设置为正弦波，频率为50，幅值为1。
选中添加噪声项，噪声类型为均匀白噪声，噪声幅值为0.2，其余选项不变，单击确定。
3.将鼠标放置在仿真信号上，然后向下拉动，直到出现噪声幅值选项为止，如下图所示。
4.在控件选板中新式组里面数值中选择旋钮控件，并将其放置在前面板上，将控件的标题改为信号幅值，同理产生一个标题为信号频率和标题为噪声幅值的旋钮控件，并将信号频率的输入范围改为0-100。
通过前面板窗口菜单栏下面的工具栏中的对齐对象和分布对象工具将控件排列对齐。
在程序框图中分别将信号幅值、信号频率、噪声幅值控件跟仿真信号控件的对应项相连。
智能仪器实验报告-实验七
地址范围
片选号
地址范围
CS0
08000H～08FFFH
CS4
0C000H～0CFFFH
CS1
09000H～09FFFH
CS5
0D000H～0DFFFH
CS2
0A000H～0AFFFH
CS6
0E000H～0EFFFH
CS3
0B000H～0BFFFH
CS7
0F000H～0FFFFH
三，程序
1.程序框图及说明
《智能仪器》课程设计报告
姓名学号：梁 倩 41253027
匙沛华41253026
胡智凯41253023
张 爽41253012
刘文平41253035
专业：测控技术与仪器
班级：测控1201、1202
北京科技大学自动化学院
二〇一六年一月
《智能仪器》课程设计报告
一，课程设计内容简述
设计要求：
基于单片机的压力控制系统设计A：
说明：定时对各显示器进行扫描，各器件分时轮流工作，每次只一位数码管显示。由于人眼视觉暂留现象，看似器件同时显示。本程序中由xian()函数实现多次扫描。每秒扫描50次，即每20ms刷新一次。
读键值输入子程序框图：
图3读键值输入子程序框图
说明：检测到有键按下后，向列扫描码地址0x8002逐列输出低电平，从行码地址0x8001读回该行值，若无键按下，行码为高，则返回零，若有键按下，则根据行列值计算键码，同时要判断键是否已释放，并消除抖动，最后返回键值。
2.程序源程序及注释
#include<reg51.h>
#define LEDLen 6
#define UP 0x0a//A为上限
智能仪器实验
实验一键盘实验一、实验目的掌握阵列式键盘的硬件组成和软件编程方法。
二、实验电路图及编程说明1．实验电路图请参考实验指导书附录中的“键盘模块电路图”部分，其中SK15～SK18行线为输出端口，SK11～SK14列线为输入端口。
2．通过行扫描法来识别按键。
先在行线上输出全“0”测试是否有健按下，如果有，再在各输出线上依次送“0”进行逐行扫描，以确定所按下的键号。
访问键盘模块时，可以通过MOVX指令对端口地址（9000H～97FFH范围中的一个地址）写扫描键码数据；通过MOVX指令对端口地址（9800H～9FFFH范围中的一个地址）读键状态码数据。
三、实验内容及步骤1．本实验需要用到的实验模块包括：键盘模块、CPU模块、外围接口模块、动态显示模块；2．把上述模块分别插放到相应的实验挂箱所在位置；3．在确保上述模块插放无误后，从实验屏上接入实验挂箱所需的工作电源（注：电源的大小及正负极性不能接错），然后，用信号扁平线连接实验所需挂箱上的信号插座JP26、JP20。
4．安装好仿真器，用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真头插到“CPU模块”的单片机插座中；打开电源开关，打开仿真器电源5．启动计算机，打开伟福仿真软件，进入仿真环境。
选择仿真器型号、仿真头型号、CPU类型；选择通信端口，测试串行口。
6．打开文件夹“智能仪器部分软件”中的“键盘实验.ASM”源程序，编译无误后，运行程序，按下任意一个键，则显示相应的键值。
四、源程序及流程图ORG 0000HLJMP MAINORG 0030HMAIN:MOV 30H,#00HCIR: LCALL KEY ;调键查询子程序LCALL DISPLAY ;显示键码值SJMP CIR;=======键查询子程序=======================================;功能：若有键按下，则将该键的键码保存在30H单元KEY:MOV DPTR,#97FFH ;查有按键否？MOV A,#0F0HMOVX @DPTR,AMOV DPTR,#9FFFHANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,KK1RETKK1: LCALL DEL ;延时去抖MOV DPTR,#97FFHMOV A,#0F0HMOVX @DPTR,AMOV DPTR,#9FFFHMOVX A,@DPTRANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,KK2RETKK2: MOV A,#0FEH ;确定键码MOV R2,AMOV DPTR,#97FFHMOVX @DPTR,AMOV DPTR,#9FFFHMOVX A,@DPTRANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,K1MOV A,#0FDHMOV R2,AMOV DPTR,#97FFHMOVX @DPTR,AMOV DPTR,#9FFFHMOVX A,@DPTRANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,K1MOV A,#0FBHMOV R2,AMOV DPTR,#97FFHMOVX @DPTR,AMOV DPTR,#9FFFHMOVX A,@DPTRANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,K1MOV A,#0F7HMOV R2,AMOVX @DPTR,AMOV DPTR,#9FFFHMOVX A,@DPTRANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,K1RETK1: LCALL KX ;键处理K2: LCALL DELMOV DPTR,#97FFH ;等键释放MOV A,#0F0HMOVX @DPTR,AMOV DPTR,#9FFFHMOVX A,@DPTRANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,K2RET;================================================= KX: CJNE R2,#0FEH,KX1CJNE A,#11100000B,KY1MOV 30H,#00HRETKY1: CJNE A,#11010000B,KY2MOV 30H,#01HRETKY2: CJNE A,#10110000B,KY3MOV 30H,#02HRETKY3: CJNE A,#01110000B,KY4MOV 30H,#03HRETKY4: RETKX1: CJNE R2,#0FDH,KX2CJNE A,#11100000B,KY5MOV 30H,#04HRETKY5: CJNE A,#11010000B,KY6MOV 30H,#05HRETKY6: CJNE A,#10110000B,KY7MOV 30H,#06HRETKY7: CJNE A,#01110000B,KY8MOV 30H,#07HRETKY8: RETKX2: CJNE R2,#0FBH,KX3CJNE A,#11100000B,KY9MOV 30H,#08HRETKY9: CJNE A,#11010000B,KY10MOV 30H,#09HRETKY10: CJNE A,#10110000B,KY11MOV 30H,#0AHRETKY11: CJNE A,#01110000B,KY12MOV 30H,#0BHRETKY12: RETKX3: CJNE R2,#0F7H,KX4CJNE A,#11100000B,KY13MOV 30H,#0CHRETKY13: CJNE A,#11010000B,KY14MOV 30H,#0DHRETKY14: CJNE A,#10110000B,KY15MOV 30H,#0EHRETKY15: CJNE A,#01110000B,KY16MOV 30H,#0FHRETKY16: RETKX4: RET;=======延时约10ms============================== DEL: MOV R4,#14HAA2: MOV R5,#0FFHAA3: DJNZ R5,AA3DJNZ R4,AA2RET;=======显示子程序==============================DISPLAY:MOV DPTR,#8FFFHMOV A,#00HMOVX @DPTR,AMOV A,30HMOV DPTR,#TABMOVC A,@A+DPTRLL: MOV DPTR,#87FFHMOVX @DPTR,ARETDELAY: MOV R3,#00HMOV R4,#00HMOV R5,#00HLOOP1: DJNZ R5,LOOP1MOV R4,#00HDJNZ R3,LOOP1RETTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH END键查询子程序流程框图五、实验结果实验二 A/D 转换实验一、实验目的1． 掌握A/D 转换器在模拟量输入通道中的应用 2． 掌握A/D 转换程序的编写方法 二、实验电路图及编程说明1． 实验电路图请参考实验指导书附录中的“模拟量输入通道模块电路图”部分，在此模块中，AD774B （U5）为12位逐次逼近型快速A/D 转换器，其转换速度最大为8μS ，其引脚图10-1及主要功能说明如下： LOGIC V ：数字逻辑部分电源+5V12/-8： 数据输出格式选择信号引脚。
智能仪器课程设计指导书
智能仪器课程设计指导书一、课程设计目的及要求1、目的：通过本课程设计，使学生了解有关智能仪器设计所必需的基础知识；掌握智能仪器设计的方案论证、硬件/软件设计制作和仿真调试的一般方法和过程；提高学生综合应用专业技术的能力；培养学生具有实际动手进行设计和研制开发智能仪器的基本能力。
2、要求：根据课题设计要求，进行方案论证、电路设计、软件编写、电路静态调试、动态调试、实验演示和书写设计报告并准备答辩。
本课程设计时间为一周。
二、课程设计内容及要求（1）基于DS18B20的智能温度计的设计自行进行相关电路设计，实现以下功能：1）用数码管与DS18B20设计智能温度计2）温度检测范围-55.0~125.0℃, 误差小于±0.5℃；3）温度报警上限20℃，温度报警下限 -10℃4）数据存储及显示，用六位数码管显示（±XX.X O C）；5）当温度超过报警温度时，相应LED灯闪烁，同步蜂鸣器报警；6）使用面包板或焊接电路板完成上述功能（2）简易两路数字电压表设计自主进行硬件、软件设计，实现以下功能：1) 使用ADC0809与1602液晶实现同时显示两路模拟电压2）可测量0~5V范围的电压值；3）两路模拟电压用+5V和电阻分压产生（或用稳压源产生）4）使用面包板或焊接电路板完成上述功能（3）数字温度计的制作自主进行硬件、软件设计，实现以下功能：1）使用AD590集成温度传感器和AD转换芯片TLC549实现数字温度信号采集2）使用液晶1602显示温度值3）使用面包板或焊接电路板完成上述功能（4）基于DS1302的可调式电子表自主进行硬件、软件设计，实现以下功能：1）使用时钟芯片DS1302设计可调式电子表2）使用数码管显示时间3）使用按键实现小时与分钟可调4）使用面包板或焊接电路板完成上述功能三、课程设计安排及步骤四、课程设计报告要求1、课程设计封面2、课程设计主要内容；2、总体方案论证；3、硬件电路原理分析；4、完整的电路原理图及软件框图；5、完整的源程序代码；6、程序编译及实验室调试过程；五、说明可在课题任务要求的基础上任意发挥，考核评分已实际做出的实物为参考，及是否实现任务要求。
智能仪器实验报告.doc
智能仪器与虚拟仪器班级：11050641X学号：19姓名：张超实验一1.设计VI,把俩个输入数值相加,再把和乘以20。
2.设计VI,比较俩个输入数,如果其中一个数大于另一个数,则点亮LED指示灯。
3.设计VI,产生一个0.0到10.0的随机数与10.0相乘,然后通过一个VI子程序将积与100相加后平方实验二1.设计VI,求0到99之间所有偶数的和。
2. 设计VI,求一个一维数组中所有元素的和。
3.设计VI,计算∑=nix1!。
4.使用公式节点,完成下面公式的计算,并将结果在同一个波形图上显示。
1 12++=xxy;1 2+=ax y.实验三1.设计VI,将两个字符串连接成一个字符串。
2.设计VI,访问簇中各个元素值。
3.设计VI,利用全局变量将一个VI产生的正弦波送另一个VI显示。
4.设计VI,将含有10个随机数的一维数组存储为电子表格文件。
5.设计VI,将三角波信号生成器产生的三角波数据存储为二进制文件。
6.在波形图上用两种不同的颜色显示一条正弦曲线和一条余弦曲线,每条曲线长度为128点,其中正弦曲线的X0=0,△x=1,余弦曲线的X0=2,△x=5。
实验四1.用XY图显示一个半径为5的图。
2.设计VI,用3种不同的方式产生正弦波信号。
3.设计VI,计算一个正弦信号的周期均值和均方差。
4.设计VI,计算一个方波信号的功率谱。
5.设计VI,对一个混有高频噪声的正弦信号实现低通滤波。
实验五1.设有一压力测量系统的测量值如下。
输入压力值（Mpa）：0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5输出电压值（mV）：-0.490,20.316,40.736,61.425,82.181,103.123设计VI,实现输入压力和输出电压之间的最佳线性拟合直线。
2．设计VI,用7个布尔量组成一个七段数字码显示。
操作者可输入一个一位整数让7段数字码显示。
3．用一个3态报警灯指示液位状态。
当液位处于上、下限之间时,报警灯显示绿色。
《智能仪器》课程设计指导书
《智能仪器》课程设计指导书一.课程设计的目的：本课程是电子信息工程技术专业的专业基本能力训练课程，其目的是通过本课程设计，使学生掌握智能仪器的一般设计方法，熟悉系统硬件和软件的一般开发环境和开发流程，为设计和开发智能仪器打下坚实的基础。
培养学生基于单片机应用系统的分析和设计能力和专业知识综合应用能力，同时提高学生分析问题和解决问题的能力以及实际动手能力，为日后工作奠定良好的基础。
二.设计题目：1.智能型温度测量仪的设计2.智能型DVM的设计3.智能频率测试仪的设计三.内容和要求1.掌握运用有关知识①.智能仪器典型处理功能及实现方法；②.智能型温度测量仪电路结构以及各主要功能部件的电路原理、软件结构和各功能软件的作用、仪表误差处理的方法；③.智能型DVM的组成原理及实现的基本方法；④.通用计数器的测量原理，包括测频法、测周法、多周期同步测量技术等；智能仪器软、硬件抗干扰的基本原理及实用方法；⑤.智能仪器软、硬件抗干扰的基本原理及实用方法；学生应掌握上述第①、⑤项和②～④项中的一项。
2.基本操作技能①.对常用电子仪器的熟练操作能力；②.对智能仪器简单故障的诊断与调试能力；③.对单片机开发工具的熟练操作使用能力；④.电子CAD工具的操作能力四.组织方式学生2人一组，每组选择一设计题目。
每个课题组应根据课题的任务和功能，完成系统方案论证，系统硬件框图设计，并设计绘制电气原理图：系统程序设计（含程序流程图，源程序）；面板设计，操作方法说明文档的编写等。
分组独立完成设计任务及文档资料，每个学生设计完成后交一份课程设计报告。
系统方案论证，系统硬件设计，原理图绘制：系统程序设计（含程序流程图，源程序）；面板设计，操作方法说明文档的编写等在教室进行。
软、硬件调试在单片机实验室，每组一套设备单独进行。
五.课程设计报告书应包括的内容：1．设计题目2．设计任务和设计要求3．总体方案论证与选择（设计2~3个可以实现设计要求的总体方案，简要说明各方案的工作原理和优缺点，简要说明被选中方案的特点）。
《智能仪器》实验指导书及报告
《智能仪器》实验指导书及实验报告班级：课程：姓名：学号：南京工程学院自动化学院测控技术与仪器教研室2012.3目录实验一多路巡回数据数据采集实验 (1)实验二温度测量实验 (7)实验三转速测量实验 (11)实验四自动量程切换实验 (13)实验一多路巡回数据数据采集实验一、实验目的1、了解AD774 A/D芯片转换性能。
2、了解AD774 A/D转换器等芯片与单片机的接口方法。
3、掌握用单片机、AD774以及多路模拟开关MPC508等芯片构建多路巡回数据采集系统方法及编程方法。
二、实验要求利用实验板上的AD774 A/D转换器、多路模拟开关MPC508和可编程增益放大器AD526搭建8路数据采集系统，并用实验板上的电位器提供多路模拟量输入，通过消化相关程序（“实验程序/C8051实验程序/多路开关”文件夹下SWITCH.wsp项目文件；实验程序/C8051实验程序/可编程增益放大器”文件夹下GAIN.wsp项目文件；实验程序/C8051实验程序/外部12位AD转换”文件夹下“Exte_ad.wsp”项目文件）编制采集程序，每路模拟量采集10个样点，并按顺序存放在以20H为首地址的表格中（若采用c语言编程，将数据放在ADdata[8][10]的二维数组中，8为采集路数，10为每路采集样点数）。
三、实验内容及说明放大器AD526A/D转换器AD774BC8051单片机输入电压1多路模拟开关MPC508输入电压8图1-1 多路巡回数据数据采集系统框图系统实验原理图如图1-2所示，图1-2（a）为多路模拟开关MPC508电路，图1-2（b）为可编程增益放大器AD526电路，图1-2（c）为AD774模数转换电路。
(a) 多路模拟开关MPC508电路（b）可编程增益放大器AD526电路（c）AD774模数转换电路。
图1-2 多路巡回数据采集系统实验原理图1．多路开关MPC508MPC508（U1）为8通道多路开关，其引脚图如图1-3。
智能仪器实验教学系统手册
设备手册一、系统硬件介绍1.单片机板单片机板位于底板右上方。
机械图如下：U1为本实验教学系统的处理器--SST89V564RD，它的I/O电平为3.3V。
VCC为3.3V电源。
晶振和复位电路如下图：U2为74HC573，作用是为U3（RAM）锁存低八位地址。
U1、U2、U3之间的连接如下：IS63LV1024是RAM芯片。
硬件连接是总线方式。
编程时使用 XBYTE[0xXXXX] 指令进行读写。
U5是74HC138，U6是74HC245，它们组成片选电路。
原理图如下：VCC为3.3V。
单片机的P1.2、P1.3、P1.4是控制信号。
CS_KBRD是获取键码时的片选信号，键盘接口具体介绍在本章第二节。
CS_RAM是RAM存储器的片选信号。
CS_USB是键盘接口板USB芯片PDIUSBD12的片选信号。
CS_DISP是128*64中文液晶显示电路的片选信号。
CS_DA是数据采集板上数模转换器的片选信号。
其中显示电路和D/A转换器片选信号为5V 电平，74HCT245作为电平转换。
液晶显示控制电路原理图如下：两片74HCT245作电平转换用，把单片机I/O口3.3V电平转换为5V电平。
跳线J1可选择12864液晶显示模块为并行或串行数据传输，PSB为液晶显示模块的串并选择端口，系统默认为并行。
Rpot1是液晶驱动电压调节电位器，Rpot2是液晶背光亮度调节电位器。
CS_DISP 连接到两片74HCT245的使能端。
单片机板上还有一个双向电平转换电路，电路图如下：电路功能是为单片机P1.6和P1.7提供双向电平转换。
P1.6和P1.7为3.3V电平，VCC 为3.3V。
SDA和SCL为5V电平，它们连接到数据采集板的数字电位器X9241。
两个小MOS 管的型号为AO3400。
2.键盘接口板键盘接口板位于底板右下方，机械图如下：板子左侧为8个LED发光二极管，中间为4*4键盘及监测电路，右上角为USB芯片及接口，右下角为232串口芯片及接口、485总线芯片及接口。
N03050153智能仪器设计实验指导书
智能仪器设计实验报告姓名：邵聪班级：13050143学号：1305014340实验一模数转换器实验一、实验目的1. 熟悉实验平台的使用。
2. 了解ADC数模转换器的配置方式和工作原理。
二、实验所需部件硬件：单片机测控系统平台、U-CE5仿真器、PC机软件：Keil C三、实验要求配置ADC寄存器，将模拟量通过ADC转换成数字量，通过串口输出到终端显示。
四、实验步骤本实验通过配置C8051F020的片内ADC寄存器，读取不同通道的ADC输入，并将结果通过UART输出到PC端。
1. 程序流程(1) 关闭C8051F020内部看门狗。
(2) 初始化系统时钟。
(3) 初始化交叉开关寄存器配置，使能UART0。
(4) 初始化系统GPIO配置，配置UART0输出管脚的输出方式。
(5) 初始化UART0寄存器配置(6) 初始化ADC0寄存器配置(7) 读取ADC0采样数据(8) 将ADC0采样数据经串口输出到PC端(9) 修改ADC0采样通道，重复进行（6）～（8）步操作。
2. 关键代码示例ADC0寄存器配置示例如下读ADC0采样数据示例如下3. 硬件相关设置（1）先将U-CE5仿真器的JTAG端口与核心板连接，然后将U-CE5仿真器的USB端口与PC机的USB端口连接。
（2）将单片机测控系统平台的串口与计算机串口相连。
（3）单片机测控系统平台插入电源，给系统上电。
4. 操作步骤（1）打开Keil C 开发环境，点击Project->Open Project打开“\unit-test\ADC”目录中的“adc.Uv2 ”文件。
（2）连接仿真器和PC，给开发板上电。
（3）点击Project->Build target（或快捷键），编译整个工程。
（4）点击Debug->Start/Stop Debug Session，连接仿真器与单片机测控系统平台。
（5）打开串口终端，按照下图配置串口点击Debug->Run（或快捷键），运行测试程序。
《智能仪器设计基础》实验指导书
目录实验一 8255输入、输出实验 (2)实验二 A/D转换实验 (5)实验三液晶显示控制实验 (8)实验四主从式多机通信实验 (11)实验一8255 输入、输出实验一．实验目的1．了解8255芯片结构及编程方法。
2．了解8255输入/输出实验方法。
二．实验内容利用8255 可编程并行口芯片，实现输入/输出实验，实验中用8255PA 口作输出，PB口作输入。
三．实验设备及仪器1．伟福Lab2000P单片机仿真实验系统。
2．WAVE6000软件平台。
3．计算机一台。
四. 实验线路及原理8255的CS/接地址译码/CS0，则命令字地址为8003H，PA口地址为8000H，PB口地址为8001H，PC 口地址为8002H。
PA0-PA7（PA 口）接LED0-LED7（LED）PB0-PB7（PB口）接K0-K7（开关量）。
数据线、读/写控制、地址线、复位信号板上已接好。
五. 实验说明可编程通用接口芯片8255A有三个八位的并行I/O口，它有三种工作方式。
本实验采用的是方式0：PA，PC口输出，PB口输入。
很多I/O实验都可以通过8255来实现。
六. 实验报告要求要求用C语言写出实现本实验说明中方式0：PA输出，PB口输入的程序代码，并说明是如何指定8255芯片PA口、PB口地址的？实验二A/D转换实验一．实验目的1．掌握A/D转换与单片机的接口方法。
2．了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程。
3．通过实验了解单片机如何进行数据采集。
二．实验内容利用实验板上的ADC0809做A/D转换器，实验板上的电位器提供模拟量输入，编制程序，将模拟量转换成二进制数字量，用8255的PA口输出到发光二极管显示。
三．实验设备及仪器1．伟福Lab2000P单片机仿真实验系统。
2．WAVE6000软件平台。
3．计算机一台。
四. 实验线路五. 实验说明A/D 转换器大致有三类：一是双积分A/D 转换器，优点是精度高，抗干扰性好；价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近A/D转换器，精度，速度，价格适中；三是并行A/D 转换器，速度快，价格也昂贵。
智能仪器实验
智能仪器与接口技术实验讲义09电子本目录实验一A/D转换实验1实验二D/A转换实验4实验三智能仪器的常用数据处理技术6实验四智能仪器的标度变换程序设计8实验五数据滤波实验9实验六智能仪器综合数据处理软件设计11实验一A/D转换实验一、实验目的：1、了解A/D转换基本原理，了解ADC0809主要特性2、掌握ADC0809与8051单片机硬件接口设计。
2、学会程序控制0809进行转换。
二、实验内容：1、ADC0809的线性度实验。
2、0809的转换结束控制和通道控制。
三、实验步骤：1、将ADC0809模块插入PACK2区。
2、将D2区的电位器中心抽头连接ADC0809的通道0（IN0），即P2-IO23、将A7区的P2-CS连接到A2 区的A8（P2.0）4、将A7区的P2-IO3~5分别连接到A2 区的A2~A05、将A7区的P2-INT（即0809的EOC）连接到A2 区的P3.3组成如下所示线路：四、实验过程记录：1、ADC0809的线性度实验⑴实验程序：启动通道0转换延时等待0.5mS读转换结果⑵实验数据记录调节电位器，使AIN1输出分别是0V、0.5V、1V、1.5V、2V、2.5V、3V、3.5V、4V、4.5V时，单步运行程序，记录A/D的转换结果。
⑶以模拟量输入为横坐标，数字量输出为纵坐标作图，判定0809的线性度。
2、通道控制实验将AIN1模拟量输出连接到0809的其它通道，如通道1，调节W1为实验1所示各值时，修改并运行程序读取A/D转换结果，判断与实验1是否一致。
3、将0809的EOC引脚连接到单片机的P1.0引脚，采取软件判别EOC电平状态替代延时的方法编程，调节W1为实验1所示各值时，读取A/D转换结果，判断与实验1是否一致。
五、实验心得：ORG 8000HAA: MOV DPTR,#7FF9HMOVX @DPTR,AMOV R2,#48H WAIT: DJNZ R2,WAIT MOVX A,@DPTRLJMP AAEND实验二D/A转换实验一、实验目的：1、了解DAC0832工作原理、内部结构，掌握DAC0832与8051单片机硬件接口设计。
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《智能仪器》实验指导书
适用专业：电子信息专业
说明：实验课时数为8节课，可从以下实验中自行选取8学时进行实验
实验一模拟信号调理实验(有源滤波器的设计)
一、实验目的
1. 熟悉运算放大器和电阻电容构成的有源波器。
2. 掌握有源滤波器的调试。
二、实验学时
课内：2学时课外：2学时
三、预习要求
1. 预习有源低通、高通和带通滤波器的工作原理
2. 已知上限截止频率fH=480Hz，电容C=0.01uF,试计算图1所示电路形式的巴特沃斯二阶低通滤波器的电阻参数，运放采用OP-07。
3. 将图2中的电容C改为0.033uF,此时图2所示高通滤波器的下限截止频率fL=?。
四、实验原理及参考电路
在实际的电子系统中输入信号往往包含有一些不需要的信号成份,必须设法将它衰减到足够小的程度,或者把有用信号挑选出来。
为此,可采用滤波器。
考虑到高于二阶的滤波器都可以由一阶和二阶有源滤波器构成，下面重点研究二阶有源滤波器。
1．二阶有源低通滤波器
二阶有源低通滤波器电路如图1所示。
可以证明其幅频响应表达式为
图1 二阶有源低通滤波器图2 二阶有源高通滤波器
式中：
上限截止频率
当Q=0.707时，这种滤波器称为巴特沃斯滤波器。
2. 二阶有源高通滤波器
如果将图1中的R和C的位置互换，则可得二阶高通滤波器电路，如图2所示。
令
和
可得其幅频响应表达式为
其下限截止频率
五、实验内容
1. 已知截止频率fH=200Hz，试选择和计算图1所示电路形式的巴特沃斯二阶低通滤波器的参数。
运算放大器用OP-07。
2. 按图1接线，测试二阶低通滤波器的幅频响应。
测试结果记入表1中。
表1 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号
3. 按图2接线，测试二阶高通滤波器的幅频响应。
测试结果记入表2中。
表2 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号
4. 将图2中的电容C改为0.033uF，同时将1的输出与图2的输入端相连，测试它们串联起来的幅频响应。
测试结果记入表3中。
表3 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号
六、实验报告要求
1. 用表列出实验结果。
以频率的对数为横坐标，电压增益的分贝数为纵坐标，在同一坐标上分别绘出两种(低通、高通)滤波器的幅频特性。
说明二阶低通滤波器和高涌滤波器的幅频特征具有对偶关系。
2. 画出实验内容3的幅频特征，说明它是什么滤波器特征。
3. 简要说明测试结果与理论值有一定差异的主要原因。
4. 高涌滤波器的幅频特征，为什么在频率很高时，其电压增益会随频率升高而下降。
实验二基于单片机的智能仪器综合设计实验
一、实验目的
1．了解智能仪器的硬件组成；
2．熟悉智能仪器的各个组成部分的设计方法；
3．掌握A/D及D/A转换的原理；
4．掌握标定原理和工程量变换方法。
二、实验学时
课内：6时课外：6学时
三、实验内容
1．利用单片机开发平台，完成具有信号采集、数据处理、键盘控制、LED显示等功能的智能仪器。
2．编写A/D及D/A转换的程序并进行调试。
3．以温度为测量对象，选择热敏电阻或AD590为传感器，设计检测电路和信号调理电路。
4．编写标度变换程序并进行调试。
5．对实验结果进行分析。
四、实验报告要求
1. 画出硬件原理框图。
2. 画出检测电路与信号调理电路的硬件电路图。
3. 画出相关程序框图。
4．写出实验的说明文档并附上程序源代码
实验三虚拟示波器的使用实验
一、实验目的
1. 学习和掌握虚拟数字存储示波器的性能、基本原理；
1. 学习和掌握频谱分析及逻辑分析的使用；
二、实验学时
课内：2学时课外：2学时
三、实验内容
1．利用虚拟存储示波器测量任意信号波形，并进行频谱分析。
2．观测低压直流电源的噪声。
3．对模拟-数字电路进行混合调试，显示电路各部分的波形，分析他们之间的时序关系。
4．捕捉非周期性信号，并进行分析。
四、实验报告要求
1．自拟实验步骤与实验表格。
2．画出相关模拟-数字电路的电路图。
3．记录相关波形，对实验结果进行分析。
实验四虚拟仪器的开发与设计实验
一、实验目的
1．了解虚拟仪器的概念及特点。
2．学习和掌握LabVIEW编程技巧。
二、实验学时
课内：8学时课外：10学时
三、实验内容
1．软件平台的熟悉（2学时）。
2．简单VI的开发与设计（2学时）。
3．波形发生器的设计与开发（4学时）。
指标要求：①实现正弦波、三角波、方波的选择，且可以中途刷新；
②波形的相关参数如幅度、初始相位、频率可调。
每周期波形所取的点数由
用户确定；
③在面板上显示输出的波形；
④有关参数输入出错的程序能自动弹出提示对话框，并终止运行。
⑤能进行波形的频谱分析。
四、实验步骤
1．编写设计方案
根据上面的实验要求进行VI总体设计，确定功能模块结构图和详细的流程图。
2．设计虚拟信号发生器前面板
参照实际信号发生器的外部操作平台，结合虚拟仪器面板自身的特点及功能要求，在充分考虑操作界面的友好性及美观的基础上，设计出虚拟信号发生器前面板的大致布局，并在前面板中依次放入所需控件。
3．设计框图程序
设计时要充分考虑如何实现本虚拟信号发生器的功能要求，并使程序简洁化，便于阅读与维护。
4．调试程序
程序的调试应分为两个部分，一是在编辑各SubVI及某些功能模块时，就进行相应的调试；二是整个程序完成后，进行调试。
二是保证程序没有语法错误，能够运行。
5．进一步完善前面板并对程序属性进行设置。
进一步对仪器前面板进行布置和美化，同时要确保面板的易操作性（即对用户友好）。
6. 生成应用程序，编写说明文档。
五、实验报告要求
1．整理程序和相关的文档资料，提交实验报告。
2．说明任意波形信号产生的方法。
3．如何实现在规则波形中加入噪声。
参与图：
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关于课程考核问题
总成绩＝考勤和作业15分＋考勤和实验35分＋期末60分
考试：开卷方式
封面：智能仪器综合设计报告
题目：
班级：
姓名：
时间：
设计任务书（设计报告的摘要）
一、选题意义和国内外现状
二、设计方案
三、硬件设计
四、软件设计
五、实验测试方法
参考资料（图书、杂志、网址）。