第3章 智能仪器的数据通信技术
智能仪器复习资料
1.什么是智能仪器?其主要特点是什么?智能仪器是计算机技术和测试技术相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器。
由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用，因而被称为智能仪器。
特点：1操作自动化2具有自测功能3具有数据分析和处理能力4具有友好的人机对话功能5具有可程控操作能力。
简述内嵌式智能仪器的基本组成和各部分功能由硬件和软件组成。
硬件包括微处理器，存储器，输入/出通道，人机接口电路，通信接口电路等。
功能：微处理器仪器核心，存储器包括数据存储器和程序存储器，用来存储程序和数据。
输入通道主要包括传感器、信号调理电路和A/D转换器等，完成信号的滤波，放大，模数转换。
输出通道主要包括D/A转换器、放大驱动电路和模拟执行器等，将处理后的数字信号转换为模拟信号。
人机接口电路主要包括键盘和显示器，是操作者和仪器的通信桥梁。
操作者可通过键盘向仪器发出控制命令，仪器可通过显示器将处理结果显示出来。
通信接口可实现仪器与计算机和其它仪器的通信。
智能仪器常用放大器的种类和特点？程控放大器：为适应不同的工作条件，在整个测量范围内获得合适的分辨率，提高测量精度。
仪用放大器：输入阻抗和共模抑制比高、误差小、稳定性好。
隔离放大器：输入端和输出端各有不同的参考点。
可保护电子仪器设备和人生安全，提高共模抑制比，获得较精确的测量结果。
常见的A/D转换器有哪几种类型?其特点是什么?工作原理⑴并联比较型A/D转换器：转换速度快,但是随着输出位数的增加所需器件数增加速度很快⑵逐次逼近型A/D转换器：抗干扰能力差，所以在A/D转换器之前一般要加采样/保持器锁定电压。
⑶双积分型A/D转换器：能起到滤波作用提高了抗干扰能力。
由于转换速度依赖于积分时间，所以转换速度慢。
⑷Σ-△调制型A/D转换器：制作成本低,提高有效分辨率.采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。
19280智能仪器原理及应用
课程名称：智能仪器原理及应用课程代码： 09280第一部分课程性质与特点一、课程性质与特点1．课程性质《智能仪器》是高等教育自学考试电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。
智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。
通过本课程的学习，使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法，包括硬件和软件两个方面。
2．课程特点智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。
旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。
本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。
因此本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点二、课程目标与基本要求1．课程目标使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。
2．基本要求掌握智能仪器的结构、设计要点，模拟量输入输出通道，人机接口，通信接口，以及典型处理功能，掌握电压测量为主的智能仪器、智能电子计数器和数字存储示波器的工作原理和结构组成，还要掌握个人仪器和虚拟仪器的基本概念、组成原理和设计方法，了解VXI和LabVIEW仪器系统的组成原理。
三、与本专业其他课程的联系1．学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。
因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》，《单片机原理与应用》等课程或者学过“电路基础”、“数字电路”、“单片机原理与应用”等课程的基础上进行自学.2．本课程将为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础。
第二部分考核内容与考核目标第一章导论一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能仪器的组成及特点、智能仪器及测试系统的发展以及智能仪器设计的要点。
智能仪器课件第3版9122页
➢ 现场总线(Fieldbus)是计算机网络与生产过程 专用网络或工业控制网络与生产现场基层的自动化测 控设备之间传送信息的共同通路。 ➢ 现场总线是一种工业数据总线，是自动化领域 中,底层数据通信网络，是应用在生产现场，连接智 能现场设备和自动化测量控制系统的通信网络。 ➢在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数 字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信 的底层控制网络。 ➢它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动 化系统中具有广泛的应用前景。
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7.5.2
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7.5.2
汽车内的CAN总线系统主要分为两部分，一种是动力 系统，另一种是舒适系统，动力系统由高速CAN总线 组成，传输速度快，能够达到500kb/s。汽车采用 CAN总线系统可以实现各ECU之间的信息共享，减 少不必要的线束和传感器。而且还可实现多ECU之间 的实时关联控制。
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现场总线系统技术特点：
7.5.1
●互可操作性和互用性 互可操作性，是指实现互联设备间、系统间的
信息传送与沟通；而互用则意味着不同生产厂家的性 能类似的实现可相互替 换。
●现场设备的智能化和功能自治性 传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分
散到现场 设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控 制的 基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
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现场总线优越性:
7.5.1
2. 节省安装费用 现场总线系统的接线十分简单，一对双绞线或一条电 缆线通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒桥 架的用量大大减少，连线设计与校对的工作量也大大 减少。当需要增加现场设备时无需要增设新的电缆， 可就近连接在原有的电缆上，既节省了投资，又减少 了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程测算资 料表明，可节省安装费用60%以上。
智能仪器课件
三代仪器仪表： ●第一代为指针式（或模拟式）仪器仪表 ●第二代为数字式仪器仪表 ●第三代就是智能式仪器仪表
智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量(或检测)仪器，它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用(表现为智能的延伸或加强等) 。
一、从传统仪器仪表到智能仪器
2、八类测试计量仪器 ■几何量：长度、角度、形貌、相互位置、位移、距离测量仪器等 ■机械量：各种测力仪、硬度仪、加速度与速度测量仪、力矩测量仪、振动测量仪等 ■热工量：温度、湿度、流量测量仪器等 ▲光学参数：如光度计、光谱仪、色度计、激光参数测量仪、光学传递函数测量仪等。 ▲电离辐射：各种放射性、核素计量，X、γ射线及中子计量仪器等。
同学在学习和生活中，接触、使用或了解哪些仪器仪表？
★时间频率：各种计时仪器与钟表、铯原子钟、时 间频率测量仪等 ★电磁量：交、直流电流表、电压表、功率表、RLC测量仪、静电仪、磁参数测量仪等 ★无线电参数测量仪器 ：如示波器、信号发生器、相位测量仪、频谱分析仪、动态信号分析仪等。 ★集成电路测试仪器:
软件
插件
接口
插件
仪器插件
电源
PC总线
GPIB总线
扩展底板或外部插件箱
…
PC 机
USB 设备
个人仪器结构图
普通台式PCI
工控机PCI
笔记本PCI
微机扩展式
◆测量过程的软件控制： CPU→ 软件控制测量过程 “以软代硬” →灵活性强、可靠性强 ◆数据处理 ： 数字滤波、随机误、系统误差、非线性校准等处理→改善测量的精确度 相关、卷积、反卷积、幅度谱、相位谱、功率谱等信号分析→提供更多高质量的信息 ◆多功能化 ：一机多用(智能化电力需求分析仪)
仪器仪表行业智能化仪器仪表开发方案
仪器仪表行业智能化仪器仪表开发方案第一章概述 (2)1.1 项目背景 (2)1.2 项目目标 (2)1.3 技术路线 (3)第二章智能化仪器仪表发展现状与趋势 (3)2.1 国内外发展现状 (3)2.1.1 国际发展现状 (3)2.1.2 国内发展现状 (3)2.2 行业发展趋势 (4)2.2.1 技术创新不断突破 (4)2.2.2 产品多样化与个性化 (4)2.2.3 产业链整合与协同发展 (4)2.2.4 绿色环保与可持续发展 (4)2.2.5 跨界融合与创新 (4)第三章需求分析 (5)3.1 市场需求 (5)3.2 用户需求 (5)3.3 技术需求 (5)第四章系统架构设计 (6)4.1 总体架构 (6)4.2 硬件架构 (6)4.3 软件架构 (7)第五章关键技术研究 (7)5.1 传感器技术 (7)5.2 数据处理与分析技术 (7)5.3 通信技术 (8)第六章硬件开发 (8)6.1 传感器选型与设计 (8)6.1.1 传感器选型原则 (8)6.1.2 传感器设计 (9)6.2 控制器设计 (9)6.2.1 控制器选型 (9)6.2.2 控制器设计 (9)6.3 电源管理 (10)6.3.1 电源需求分析 (10)6.3.2 电源设计 (10)第七章软件开发 (10)7.1 操作系统选择 (10)7.2 应用程序开发 (11)7.3 界面设计 (11)第八章集成与测试 (12)8.1 硬件集成 (12)8.2 软件集成 (12)8.3 测试与验证 (12)第九章市场推广与运营 (13)9.1 市场策略 (13)9.1.1 市场定位 (13)9.1.2 产品差异化 (13)9.1.3 品牌建设 (13)9.1.4 价格策略 (14)9.2 销售渠道 (14)9.2.1 直接销售 (14)9.2.2 代理商合作 (14)9.2.3 渠道拓展 (14)9.2.4 跨界合作 (14)9.3 售后服务 (14)9.3.1 售后服务体系建设 (14)9.3.2 24小时客服 (14)9.3.3 定期回访 (14)9.3.4 售后服务培训 (14)9.3.5 售后服务承诺 (15)第十章项目管理与风险控制 (15)10.1 项目进度管理 (15)10.2 质量管理 (15)10.3 风险评估与控制 (15)第一章概述1.1 项目背景科技的飞速发展，智能化技术已渗透至各个行业，成为推动社会进步的重要力量。
智能仪器课件第3版8130页
7.2.4
当数据传送结束时，由主器件产生一个通信结束条 件，即在SCL线为高电平时，SDA产生正跳变。一次数 据传送结束，释放总线，使总线处于空闲状态。主机只 能在总线空闲的时侯启动传输 。
数据线稳定4 I2C 总线位传输
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7.2.4
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7.2.1
7.2.1 I 2 C 总线概述
I 2 C 总线特点：
(1)二线制总线，通过SDA及SCL两线在连接到总线 上 的器件之间传送信息，根据地址识别各器件。 (2)无中心主机的多主机总线，可在主机和分机之间 双向传送数据。各主机可任意同时发送而不破坏总 线 的数据。 (3)同步通信总线，同步时钟允许器件通过总线以不 同波特率通信，同时还可用作开始和停止串行口的 应答信号。
当SCL线为高电平、SDA线由低电平跳 变为高电平时为“结束”条件
起始条件
结束条件
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7.2.4
注意： I 2 C 总线上每次发送的数据字节数不受限制，
但每个字节必须为8位，而且每个字节后面必须跟 一个应答位（ACK）（第9位），也叫认可位。
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7.2.4
数据的传送过程: 数据传送时由主器件发出启动信号，即SCL为高
收器则，同第一一个个字节之I 后2 C主器总件线继上续最将数多据可发连送接到8所个选该择种的器从器件件。；
当方向位为“1”时，表示接收（读），此时，主器件由发送器变
成接收器，从器件由接收器变成发送器，主器件将从选择的从器
件读数据。
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7.2.4
注意：
主机发送地址后，系统中的其他器件都将自己的 地址和主器件送到总线上的地址进行比较，如果与主 器件发送到总线上的地址一致，则该器件即为被主器 件寻址的器件。
走进人工智能电子课件第三章人工智能技术应用之一智能制造
一、历史由来： 智能制造的前世今生
三、关注当下： 人工智能在智能制造 中的应用场景
人工智能 +
智能制造
二、人工智能与智能制造 ： 智能制造的赋能技术
四、展望未来： 智能制造的现状 、问题与趋势
本章知识思维导图
制造业是一个国家经济发展的支柱性产业和战略性产业， 在国民经济中占有举足轻重的作用。可以说，没有制造业，就 没有了生产的工具与设施，也就谈不上农业、建筑业、服装业。
第三章 人工智能技术应用之一 ——智能制造
目录
一、历史由来：智能制造的前世今生 二、人工智能与智能制造：智能制造的赋能技术 三、关注当下：人工智能在智能制造中的应用场景 四、展望未来：智能制造的现状、问题与趋势
“若没有一个真正强盛、充满生机的制造业基础，没有国家可以长期成功。” －－艾伦•穆拉利（AlanMulally,福特总裁）
（二）“工业4.0”的由来
前三次工业革命的发生，分别源于机械化、电力和信息技术。一般将18世纪引入机 械制造设备定义为“工业1.0”，20世纪初的电气化定义为“工业2.0”，始于20世纪70 年代的生产工艺自动化定义为“工业3.0”，而物联网和制造业服务化迎来了以智能制造 为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法，即“工业4.0”。
（3）加工过程的自动化 智能工厂中的各种设备、物料等大量釆用了如条码、二维码、RFID（射频识别系统）等识别 技术，使车间中任何实体均可被唯一识别，实现了物料、加工设备、刀具、工装等的自动装夹与传 输。在智能制造设备中还大量引入智能传感技术，可以实时采集加工过程中的温度、振动、噪声、 应力等制造数据，并采用大数据分析技术来实时控制设备的运行参数，使设备在加工过程中始终处 于最优的工作状态,实现设备的自适应加工。例如，通过在机床底脚上引入位置与应力传感器，即 可检测到不同时段地基的沉降程度，据此，通过对机床底脚的调整即可弥补该精度损失。
智能仪器考试试题
智能仪器考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、智能仪器的核心部件是（）A 传感器B 微处理器C 显示器D 执行机构2、以下哪种通信方式常用于智能仪器的数据传输（）A 并行通信B 串行通信C 蓝牙通信D 以上都是3、智能仪器中的模拟信号转换成数字信号通常使用（）A ADC 转换器B DAC 转换器 C 计数器D 定时器4、以下哪项不是智能仪器的特点（）A 高精度B 高可靠性C 高成本D 多功能5、智能仪器的软件通常包括（）A 系统软件B 应用软件C 驱动软件D 以上都是6、在智能仪器的误差处理中，常用的方法不包括（）A 软件滤波B 硬件滤波C 校准D 忽略误差7、智能仪器的人机交互界面不包括（）A 键盘B 触摸屏C 指示灯D 电源开关8、以下哪种编程语言常用于智能仪器的软件开发（）A C 语言B Java 语言C Python 语言D 以上都是9、智能仪器的自诊断功能主要是为了检测（）A 硬件故障B 软件故障C 人为操作错误D 以上都是10、以下关于智能仪器的发展趋势，说法错误的是（）A 小型化B 单一功能化C 智能化D 网络化二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、智能仪器通常由_____、＿____和_____三大部分组成。
2、传感器的作用是将_____转换成_____。
3、微处理器在智能仪器中的主要作用是进行_____和_____。
4、智能仪器的显示方式有_____、＿____和_____等。
5、数据采集系统中，采样保持器的作用是_____。
6、智能仪器的抗干扰技术包括_____、＿____和_____等。
7、智能仪器的通信接口常见的有_____、＿____和_____。
8、智能仪器的软件设计原则包括_____、＿____和_____。
9、智能仪器的可靠性指标通常用_____和_____来衡量。
10、智能仪器的校准方法有_____和_____。
三、简答题（每题 10 分，共 20 分）1、简述智能仪器的工作原理。
智能仪器基础概述与处理技术
2.3
模/数转换技术
2.4
微控制器
2.5
人机接口
2.6
低功耗设计
2.1
数据处理技术
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13
2.3 模/数转换技术
•由于实际测量对象往往都是一些模拟量(如温度、压力、位移、等)，要 让微处理器识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字 信号，也就是模/数（A/D）转换。 •通常A/D转换的过程包括采样、保持和量化、编码两大步骤。
传感器是指能把物 理化学量转变成便 于利用和输出的电 信号，用于获取被 测信息，完成信号 的检测和转换的器 件。
2.2.1 传感器
传感器的分类
Text 3
按被测物理量
按传感器工作或 信号转换原理
按传感器与被测量 间能量转换关系
力、速度、温 T度ex传t 感4 器等
结构型
物理型 能量转化型
能量控制型
2.1
概述
2.2
传感器与信号调理
2.3
模/数转换技术
2.4
微控制器
2.5
人机接口
2.6
低功耗设计
2.1
数据处理技术
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2.2 传感器与信号调理
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传感器与 信号调理
信号调理是将实际存 在的电压、电流、声 音、图像、温度、压 力等连续变化的模拟 信号进行放大、滤波 、隔离等操作转换成 采集设备能够识别的 标准信号 。
2.3.1 A/D转换器的主要技术指标
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转换误差 转换时间
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线性度
输入电压范围、功率损耗等
分辨率
A/D转换器的主要技术指标
数据通信技术与应用培训
数据通信技术与应用培训数据通信技术与应用是现代社会中不可或缺的重要组成部分。
随着科技的不断发展，数据通信技术已经在许多领域得到广泛应用，如互联网、移动通信、物联网等。
本文将以数据通信技术与应用为主题，从基础概念到实际应用逐步介绍，帮助读者更好地了解这一领域。
一、数据通信技术的基础概念1. 数据通信的定义数据通信是指通过某种方式将信息从一地传输到另一地的过程。
其核心是将信息转化为可传输的数据流，并通过适当的通信介质进行传输。
数据通信技术是实现数据通信的关键。
2. 基本组成部分数据通信技术主要由发送端、传输介质和接收端三部分组成。
发送端将信息转化为数据流，通过传输介质将数据传输到接收端，接收端再将数据转化为信息。
3. 数据通信的基本原理数据通信的基本原理可以归纳为两个方面：信号与噪声的关系和数据的编码与解码。
信号与噪声的关系指的是在数据传输过程中由于介质和环境的干扰，信号会受到噪声的影响，影响数据的正确传输。
数据的编码与解码是指在数据的发送端和接收端分别对数据进行编码和解码，以确保数据的正确传输和接收。
二、数据通信技术的实际应用1. 互联网互联网是当前应用最广泛的数据通信技术。
它通过全球性的互联网协议IP 实现不同地方的计算机之间的数据交流。
互联网的基本原理是通过将数据分割为包，每个包包含目标地址和数据，然后通过IP协议进行传输。
2. 移动通信移动通信是指通过移动网络进行的数据通信。
它采用无线电波作为传输介质，通过移动终端设备（如手机）与基站进行数据通信。
移动通信技术包括2G、3G、4G和即将推出的5G等多个标准，不断提升了数据传输速率和通信质量。
3. 物联网物联网是将各种设备和物品与互联网连接起来，实现数据的交流和共享。
物联网的核心是传感器和无线通信技术，通过传感器采集物品的信息，并通过无线通信将数据传输到云端进行处理和分析。
4. 数据中心网络数据中心网络是指连接服务器和存储设备的网络，用于满足对数据存储、处理和交换的高速需求。
交大工程硕士智能仪器仪表知识点总结
交大工程硕士智能仪器仪表知识点总结第一篇：交大工程硕士智能仪器仪表知识点总结智能仪器仪表复习一、知识点1、智能仪器的基本结构2、数据采集系统的基本结构形式3、智能仪器克服脉冲干扰的方法 1．限幅滤波法2．中值滤波法3．基于拉依达准则的奇异数据滤波法（剔除粗大误差）4.基于中值数绝对偏差的决策滤波器4、智能仪器零位误差和增益误差的校正方法、分段插值校正方法零位误差自校正: 在每一个测量周期或中断正常的测量过程中，把输入接地(即使输入为零)，此时整个测量输入通道的输出即为零位输出(一般其值不为零)N0；并将N0存于内存；然后输入接Vx，测得Nx，从测量结果Nx中减去N0,即实现了系统零位误差自校正增益误差的校正方法: 其基本思想是测量基准参数，建立误差校正模型，确定并存储校正模型参数。
在正式测量时，根据测量结果和校正模型求取校正值，从而消除误差。
分段插值校正方法:这种方法是将曲线y=f(x)分成N段，每段用一个插值多项式Pni(x)来进行非线性校正（i=1, 2, …N）。
5、综合掌握智能仪器故障诊断、以及软件抗干扰技术综合掌握智能仪器故障诊断技术：一.仪器自诊断软件的功能1.开机自诊断2.周期性实时自诊断3.键控自诊断二.CPU的自诊断功能块测试法三.ROM诊断诊断方法：检验和法，双字节累加法四.RAM 诊断在智能仪器中RAM用于存储参数和中间结果,比ROM多了写入功能对RAM的诊断主要看写入的数据和读出的数据是否相同。
1.固定模式测试 2.游动模式测试 3.反码校验法抑制电磁干扰的基本方法：消除或抑制噪声源破坏干扰的耦合通道消除接收电路对干扰的敏感性采用软件抑制干扰2、抑制电磁干扰的基本措施a、屏蔽：静电屏蔽；电磁屏蔽；低频磁屏蔽b、接地c、浮置d、对称电路e、隔离技术f、滤波g、脉冲电路的噪声抑制6、综合掌握仪器的输入、输出通道接口技术（程控放大、量自动转换、A/D转换器接口）、外设（键盘、显示器）和数据通讯技术等，用于智能仪器系统设计时性能指标的计算和系统结构的设计。
智能仪器课程教学大纲
《智能仪器》课程教学大纲编号： B002B110英文名称： Intelligent Instrument适用专业：电子信息工程责任教学单位：电子工程系电子信息工程教研室总学时：32（其中实验学时：10）学分：2.0考核形式：考查课程类别：专业课修读方式：必修教学目的：本课程是为电子信息工程、测控技术及仪器的本科生而设置的专业基础课。
通过本课程的学习，使学生掌握智能仪器的基本工作原理、主要技术、设计方法。
培养学生综合运用所学知识与技术进行仪器设计的能力，培养学生的系统设计思想和工程实践能力。
本课程是一门实践性、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，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，不仅向学生传授知识，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。
本科课程的主要教学方法：以讲授、讨论为主。
本课程与其他课程的联系与分工：与本课程有关的先修课是：电路分析、模拟电子技术、数字电路、微机接口技术、单片机原理及应用、传感器应用等课程，通过本课程的学习为以后学生出去工作打下基础。
其后续课为虚拟仪器系统设计。
本课程系统地阐述基于单片机的智能化测量控制仪表的基本原理与设计方法，智能化测量控制仪表的人机接口、过程通道接口、串行和并行通讯接口、硬件和软件抗干扰技术、数据处理技术、仪表硬件。
主要教学内容及要求：第一部分绪论教学重点：智能仪器的内涵。
教学难点：智能仪器的概念、基本结构，发展历程。
教学要点及要求：理解智能仪器的在社会生活中的重要作用及其发展历程。
了解智能仪器的组成、特点和分类。
了解智能仪器的发展方向。
第二部分智能仪器的数据采集技术教学重点：数据采集系统的构成，信号调理技术，数据采集系统的误差分析。
教学难点：信号调理技术，误差分析。
教学要点及要求：掌握数据采集系统的组成，了解系统中的关键器件。
《安全检测技术》课程笔记
《安全检测技术》课程笔记第一章：安全检测技术概述1.1 安全检测技术背景及意义安全检测技术是预防事故、保障生产和生活安全的重要手段。
随着科技的进步和工业的发展，安全检测技术在各个领域得到了广泛应用。
通过对危险源的实时监测、预警和控制，可以有效地降低事故发生的风险，保障人民生命财产安全。
1.2 安全检测技术的基本概念安全检测技术是指利用各种传感器、检测仪器和设备，对生产过程中的各种参数、环境及灾害进行实时监测、预警和控制的技术。
安全检测技术主要包括传感器技术、信号处理技术、数据通信技术、计算机技术和控制技术等。
1.3 安全检测技术的分类根据检测对象和目的的不同，安全检测技术可以分为以下几类：1.3.1 生产过程参数检测：对生产过程中的温度、压力、流量、液位等工艺参数进行监测，以确保生产过程的正常运行。
1.3.2 环境及灾害检测：对环境中的有毒有害气体、粉尘、噪声、辐射等污染物和自然灾害进行监测，以预防环境污染和灾害事故。
1.3.3 事故隐患检测：对生产过程中的设备、设施、场所等可能存在的事故隐患进行检测，以提前发现并消除隐患。
1.3.4 防爆检测：对易燃易爆场所的气体、蒸气、粉尘等危险物质进行检测，以预防火灾和爆炸事故。
1.4 安全检测技术的发展趋势随着科技的不断进步，安全检测技术也在不断发展和创新。
未来安全检测技术的发展趋势主要包括：1.4.1 网络化和智能化：利用物联网、大数据和人工智能等技术，实现安全检测信息的远程传输、智能分析和预警预测。
1.4.2 集成化和多功能化：将多种检测功能集成于一体，实现一体化检测，提高检测效率和准确性。
1.4.3 微型化和便携化：研发微型化、便携化的检测仪器和设备，方便现场检测和快速响应。
1.4.4 长寿命和低能耗：提高检测设备的稳定性和可靠性，延长使用寿命，降低能耗。
1.5 安全检测技术在我国的现状及挑战我国安全检测技术经过多年的发展，已取得了一定的成果。
然而，在技术水平和应用范围等方面，仍面临一些挑战：1.5.1 技术水平相对落后：与发达国家相比，我国安全检测技术在某些领域还存在一定的差距。
智能仪器设计论文
智能仪器设计论文 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】引言我国目前中小型企业在整个工业产业中占相当大的比例，这些企业的监控模式主要为模拟控制系统加以常规仪表为主的系统。
这种监控模式存在着检修维护工作量大、没有可靠的历史记录等缺点。
而且常规模拟仪表也进入老化淘汰期，设备可靠性明显降低，某些仪表的备品备件也得不到保障，因此中小型企业的技术改造工作已势在必行。
数据采集系统是从一个或多个信号获取对象信息的过程。
随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。
数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。
数据采集系统可以采集的工业运行数据包括电气参数和非电气参数两类。
其中电气参数主要有电流、电压、功率、频率等模拟量，断路器状态、隔离开关位置、继电保护动作信号等开关量以及表示电度的脉冲量等。
而非电气参数种类较多，既可以是采集某些工业中的各种温度、压力、等热工信号，也可有水电厂中的水位、流速、流量等水工信号，还可以采集诸如绝缘介质状态、气象环境等其它信号。
本次设计中数据采集系统是基于单片机的测量软硬件来实现灵活的测量显示系统，它主要完成数据信息的采集、A/D转换、标度变换、数据显示及实现报警系统。
随着计算机技术的飞快发展和普及，以数据采集系统为核心的设备也迅速在国内外得到了广泛的应用，现代工业生产和科学研究对数据采集的要求也越来越高。
第1章数据采集系统概述数据采集系统发展概况数据采集系统起始于20世纪50年代,1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统,目标是测试中不依靠相关的测试文件,由非熟练人员进行操作,并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。
由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性,可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。
第3章 计算机网络
根据计算机网络所覆盖的地理范围、信息的 传递速率及其应用目的，计算机网络通常分为局 域网（local area network，LAN）、广域网 （wide area network，WAN）和城域网 （metropolitan area network，MAN），城域网 和广域网又可称为互联网。
（2）按网络的拓扑结构分类
图3-2 OSI参考模型
① 物理层：它的作用是通过物理介质进行比特数据流的传 输。 ② 数据链路层：它提供网络相邻结点间的可靠通信，用来 传输以帧为单位的数据包，向网络层提供正确无误的信息 包的发送和接收服务。 ③ 网络层：它的功能包括提供分组传输服务，进行路由选 择以及进行拥塞控制。 ④ 传输层：它的功能是在通信用户进程之间提供端到端的 可靠的通信。 ⑤ 会话层：它的功能是在传输层服务的基础上增加控制、 协调会话的机制，建立、组织和协调应用进程之间的交互。 ⑥ 表示层：它要保证所传输的信息传输到目的计算机后其 意义不发生改变。 ⑦ 应用层：它是直接面向用户的，为用户提供应用服务。
（2）从系统组成的角度进行划分
从系统组成的角度，一个计算机网络由三部 分内容组成：计算机及智能性外部设备（服务器、 工作站等）；网络接口卡及通信介质（网卡、通 信电缆等）；网络操作系统及网管系统。其中前 两部分构成了计算机网络的硬件部分，第三部分 构成了计算机网络的软件部分。
2．计算机网络的分类
（1）按网络的连接范围分类
所谓网络拓扑结构是地理位臵上分散的各个 网络结点互连的几何逻辑布局。网络的拓扑结构 决定了网络的工作原理及信息的传输方式，拓扑 结构一旦选定必定要选择一种适合于这种拓扑结 构的工作方式与信息传输方式。网络的拓扑结构 不同，网络的工作原理及信息的传输方式也不同。 按拓扑结构分类计算机网络系统主要有：总线型、 星型、环型、树型和网状（混合）型拓扑结构。
数据通信技术应用指南
数据通信技术应用指南第1章数据通信基础 (3)1.1 数据通信概念 (3)1.2 数据通信系统模型 (3)1.3 数据通信协议与标准 (4)第2章传输介质与物理层技术 (4)2.1 传输介质概述 (4)2.2 有线传输介质 (4)2.2.1 双绞线 (4)2.2.2 同轴电缆 (5)2.2.3 光纤 (5)2.3 无线传输介质 (5)2.3.1 无线局域网 (5)2.3.2 蓝牙 (5)2.3.3 无线广域网 (5)2.4 物理层设备与接口 (5)2.4.1 串行接口 (5)2.4.2 并行接口 (5)2.4.3 物理层设备 (5)2.4.4 网络接口卡（NIC） (6)第3章数据链路层技术 (6)3.1 数据链路层服务 (6)3.1.1 帧定界与帧同步 (6)3.1.2 流控制 (6)3.1.3 差错控制 (6)3.1.4 寻址 (6)3.1.5 介质访问控制 (6)3.2 错误检测与纠正 (6)3.2.1 奇偶校验 (7)3.2.2 循环冗余校验（CRC） (7)3.2.3 检验和 (7)3.2.4 纠错码 (7)3.3 流量控制与拥塞控制 (7)3.3.1 流量控制 (7)3.3.2 拥塞控制 (7)3.4 数据链路层协议 (7)3.4.1 点对点协议（PPP） (7)3.4.2 帧中继（Frame Relay） (7)3.4.3 高级数据链路控制（HDLC） (8)3.4.4 互联网数据包交换（IPX） (8)3.4.5 传输驱动接口（TDI） (8)第4章网络层技术 (8)4.1 网络层概述 (8)4.2 路由选择算法 (8)4.3 路由协议 (9)4.4 网络层设备与互联 (9)第5章传输层技术 (9)5.1 传输层服务 (9)5.2 TCP协议 (9)5.3 UDP协议 (10)5.4 传输层安全 (10)第6章应用层技术 (11)6.1 应用层协议 (11)6.1.1 HTTP协议 (11)6.1.2 FTP协议 (11)6.1.3 SMTP协议 (11)6.1.4 DNS协议 (11)6.2 常见应用层服务 (11)6.2.1 Web服务 (11)6.2.2 文件传输服务 (11)6.2.3 邮件服务 (12)6.2.4 网络会议与即时通讯服务 (12)6.3 应用层安全 (12)6.3.1 加密技术 (12)6.3.2 认证与授权 (12)6.3.3 防火墙与入侵检测系统 (12)6.3.4 应用层安全协议 (12)第7章网络管理技术 (12)7.1 网络管理概述 (12)7.2 网络管理体系结构 (13)7.3 SNMP协议 (13)7.4 网络管理工具 (13)第8章数据通信安全 (14)8.1 数据加密技术 (14)8.1.1 加密算法 (14)8.1.2 加密技术在数据通信中的应用 (14)8.2 认证与授权 (14)8.2.1 认证技术 (14)8.2.2 授权技术 (14)8.2.3 认证与授权在数据通信中的应用 (14)8.3 防火墙与入侵检测 (14)8.3.1 防火墙技术 (15)8.3.2 入侵检测技术 (15)8.3.3 防火墙与入侵检测在数据通信中的应用 (15)8.4 VPN技术 (15)8.4.1 VPN技术原理 (15)8.4.2 VPN技术在数据通信中的应用 (15)第9章无线数据通信技术 (15)9.1 无线通信概述 (15)9.2 无线局域网技术 (15)9.2.1 无线局域网基本概念 (15)9.2.2 无线局域网标准与技术 (16)9.2.3 无线局域网的安全技术 (16)9.3 无线城域网技术 (16)9.3.1 无线城域网基本概念 (16)9.3.2 无线城域网标准与技术 (16)9.3.3 无线城域网的应用 (16)9.4 移动通信技术 (16)9.4.1 移动通信技术概述 (16)9.4.2 移动通信技术的发展 (16)9.4.3 5G移动通信技术 (17)第10章数据通信技术的发展趋势 (17)10.1 5G技术 (17)10.2 物联网技术 (17)10.3 边缘计算 (17)10.4 未来数据通信技术展望 (17)第1章数据通信基础1.1 数据通信概念数据通信是指将数据从源点传输到目的点的过程，这一过程涉及到数据的发送、传输和接收。
数据通信在人工智能中的应用
数据通信在人工智能中的应用
1.数据收集与传输。
通信原理提供了各种传输媒介和技术，可以将
分布在不同地点的数据进行高效、可靠的传输。
通过通信原理，人工智能系统能够接收来自各个传感器、设备等的数据，并将其传输到数据处理中心进行进一步分析和处理。
2.云计算与大数据处理。
通信原理提供了云计算和大数据处理的技
术支持。
通过云计算，人工智能系统可以将庞大的计算任务分布到多台服务器上进行并行处理，大大提高了计算效率。
同时，通信原理也能保障数据在云计算过程中的传输安全和稳定性。
3.远程控制与监测。
通信原理不仅可以实现数据的传输，还可以支
持远程控制和监测。
在人工智能应用中，远程控制和监测是非常重要的功能。
4.大数据人工智能技术的应用。
大数据技术是对各种各样的数据资
料进行分析处理以及运用的技术。
大数据技术主要是收集与处理数据，在大量的数据资源中找寻具有价值的数据，并且从数据中提取有价值的信息来指导行业发展，对推动行业进步有很大的影响。
人工智能是大数据时代的产物，AI算法能够实现自主计算检索和推理，而且能够处理庞大的数据信息。
人工智能系统能够对信息关键词进行快速的检索，然后通过计算机对信息进行筛选，通过模拟人进行判断作出反应。
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此时,图3-6所示的全双工标准系统连接就可以简化
为图3-7所示的全双工最简系统连接。 RS-232C发送器电容负载的最大驱动能力为2500 pF,这就限制了信号线的最大长度。
第3章 智能仪器的数据通信技术
智能 设备 1
GND Rx D TxD
7 3 2
7Hale Waihona Puke GND 3 Rx D 智能 设备 2 TxD 2
第3章 智能仪器的数据通信技术 RS-232C用作计算机与远程通信设备的数据传输接 口,如图3-5所示。图中信号线分为数据信号线和控制信 号线,分别说明如下。
第3章 智能仪器的数据通信技术
22 RI 20 DTR 8 DC D 7 GND 6 DSR 5 DTS 4 RTS 3 Rx D 2 TxD 1 保护地 22 20 8 7 6 5 4 3 2 1
TTL电平。而RS-232C的逻辑电平为负逻辑的±12V信
号,与TTL电平不兼容,必须进行电平转换。用于电平转 换的集成电路芯片种类很多,RS-232C总线输出驱动器 有MC1488、SN75188、SN75150等,总线接收器有 MC1489、SN75199、SN75152等,其中MC1488和 MC1489的应用方法如图3-9所示。
Demodulation）。承担调制/解调任务的设备称之为调
制解调器（Modem）,如图3-4所示。
第3章 智能仪器的数据通信技术
数字信号 1 1 0 0 1 0 智 能 设 备 1 1
模拟信号 0 0
数字信号 1 0 1 1 0 0 1 0 智 能 设 备
图 3-4 通过Modem的串行通信示意图
第3章 智能仪器的数据通信技术 图3-6为全双工标准系统连接。“发送数据”(TxD) 线交叉连接,总线两端的每个设备均既可发送,又可接收。 “请求发送”（RTS）线折回与自身的“为发送清零” （CTS）线相连，表明无论何时都可以发送。 “DCE 就绪”（DSR）线与对方的“DTE就绪”（DTR）线
第3章 智能仪器的数据通信技术 1. 总线描述 RS-232C标准定义了数据通信设备（DCE）与数据终 端设备（DTE）之间进行串行数据传输的接口信息,规定 了接口的电气信号和接插件的机械要求。RS-232C对信号 开关电平规定如下： 驱动器的输出电平为
逻辑“0”： +5~+15 V；
逻辑“1”： -5~-15 V。 接收器的输入检测电平为 逻辑“0”： >+3 V； 逻辑“1”： <-3 V。
第3章 智能仪器的数据通信技术
第3章 智能仪器的数据通信技术
3.1 串行数据通信技术 3.2 并行数据通信技术 3.3 USB总线技术 思考题与习题
第3章 智能仪器的数据通信技术
3.1 串行数据通信技术
3.1.1 串行通信的基本概念
串行通信是将数据一位一位地传送。 它只需要一 根数据线,硬件成本低,而且可以使用现有的通信通道 （如电话、 电报等）,故在智能化测控仪器仪表中,通常 采用串行通信方式来实现与其他仪器或计算机系统之间 的数据传送。 下面介绍串行通信的一些基本概念。
第3章 智能仪器的数据通信技术
同步1
同步2
…
同步m
数据1
数据2
…
数据n
CRC 1
CRC 2
图3-3 同步传送的数据格式
第3章 智能仪器的数据通信技术 由于同步传送中的冗余信息（同步字符、 CRC字符）所 占比例小,因此数据的传输速度一般高于异步传送方式。由于 要求发送方与接收方的时钟精确同步,因此同步传送方式的硬 件较为复杂。时钟信息可以通过一根独立的信号线进行传送, 也可以通过将信息中的时钟代码化来实现（如采用曼彻斯特
RS-232C采用负逻辑,噪声容限可达2 V。
第3章 智能仪器的数据通信技术 RS-232C接口定义了20条可以同外界连接的信号线, 并对它们的功能做了具体规定。这些信号线并不是在所
有的通信过程中都要用到,可以根据通信联络的繁杂程度
选用其中的某些信号线。常用的信号线如表3-1所示。
第3章 智能仪器的数据通信技术 表3-1 RS- 232C标准串行接口总线的常用信号线
规程如下。
1） 异步传送规程 异步传送是以字符为单位传送的。异步传送的每个字 符必须由起始位（1位“0”）开始,之后是7位或8位数据和 一位奇偶校验位。 数据的低位在先,高位在后,字符以停止 位（1位、1位半或2位逻辑“1”）表示字符的结束,从起始 位开始到停止位结束组成一帧信息。
第3章 智能仪器的数据通信技术 因此,异步串行传送的一帧字符信息由四部分组成： 起始位、数据位、奇偶校验位和停止位（如图3-2所示）。
Modem
Modem
第3章 智能仪器的数据通信技术 3.1.2 RS- 232C标准串行接口总线 RS-232C 是 美 国 电 子 工 业 协 会 EIA （ Electronic
Industries Association）公布的串行通信标准,RS是英文
“推荐标准”的字头缩写,232是标识号,C表示该标准修 改的次数（3次）。最初发展RS-232C标准是为了促进 数据通信在公用电话网上的应用,通常要采用调制解调 器（Modem）进行远距离数据传输。20世纪60年代中 期,将此标准引入到计算机领域,目前广泛用于计算机与 外围设备的串行异步通信接口中,除了真正的远程通信 外,不再通过电话网和调制解调器。
第3章 智能仪器的数据通信技术 1. 数据率——波特率（Baud Rate） 所谓波特率,是指每秒串行发送或接收的二进制位
（bit）数目,其单位为b/s（每秒比特数）。它是衡量数
据传输速度的指标,也是衡量传送通道频带宽度的指标。 2. 单工、半双工与全双工
按照智能设备发送和接收数据的方向,以及能否同
停止位后面可能不会立刻紧接下一字符的起始位,这时停
止位后面一直维持“1”状态,这些位称为“空闲位”。
第3章 智能仪器的数据通信技术
一字符帧 起始 位 0 D0 D1 停止 奇偶位 位 Dn 0/1 1 起始 位 0
下一字符帧
数据位
空闲位
D0
图 3-2 异步串行传送数据格式
第3章 智能仪器的数据通信技术 异步传送的标准波特率有很多种,目前常用的是300、 600、1200、2400、4800、9600和19 200 b/s。异步传送对 每个字符都附加了同步信息,降低了对时钟的要求,硬件较 为简单，但冗余信息（起始位、停止位和奇偶校验位） 所占比例较大,数据的传输速度一般低于同步传送方式。
第3章 智能仪器的数据通信技术
(无线)
电台
电台
7 智 能 设 备 1 6 4 3 2
GND DSR RTS Rx D TxD
有线 (无线)
有线 (无线)
GND DSR RTS
7 6 4 3 2 智 能 设 备 2
(有线) Mo dem Mo dem
Rx D TxD
图3-8调制解调器通信系统连接图
第3章 智能仪器的数据通信技术 3.电平转换 在计算机及智能仪器内,通用的信号是正逻辑的
编码）。
4. 基带传输 对数字信号不加调制,以其基本形式进行的传输称之为 “基带传输”。基带传输中数字信息的形式是与其通信速率 有关的开关信号,覆盖相当宽广的频谱。受传输介质（电缆） 分布参数和外界噪声等的影响,信号将会产生一定程度的畸变。
第3章 智能仪器的数据通信技术 为了在接收端能正确地还原数据信息,必须将信号在传输 过程中的畸变限制在一定的范围内。 距离的限制。 5. 调制/解调与调制解调器 由于分布参数和外界 噪声的影响与传输距离成正比,因而导致了对传输速率和传输
DC E (Mo dem或 其他远程 通信设备)
DTE (计算机或终端)
图3-5 带RS- 232C接口的通信设备连接
第3章 智能仪器的数据通信技术 1) 数据信号线 “发送数据”（TxD）与“接收数据”（RxD）是一对 数据传输信号线。 TxD用于发送数据，当无数据发送时,TxD 线上的信号为“1”； RxD用于接收数据,当无数据接收时或接 收数据间隔期间,RxD线上的信号也为“1”。 2) 控制信号线 “请求发送”（RTS）与“为发送清零”（CTS）信号 线用于半双工通信方式。 半双工方式下发送和接收只能分时 进行,当DTE有数据待发送时,先发“请求发送”信号通知调制 解调器。此时,若调制解调器处于发送方式,回送“为发送清零” 信号,发送即开始；
方向的数据传送。
（3） 全双工（FullDuplex）方式：通信的双方 采用两根传输线连接两端设备,可同时进行数据的发送
和接收。
第3章 智能仪器的数据通信技术 3. 串行传送（通信）方式及规程 在串行传送中,没有专门的信号线可用来指示接收、 发送的时刻并辨别字符的起始和结束,为了使接收方能够正 确地解释接收到的信号,收发双方需要制定并严格遵守通信 规程（协议）。串行传送有异步和同步两种基本方式,通信
时进行数据传输,可将数据传输分为单工、半双工与全 双工三种,如图3-1所示。
第3章 智能仪器的数据通信技术
甲
乙
甲 发 发 收
乙
甲 发 收 收 发
乙
发
收 收
(a)
(b)
(c)
图 3-1 单工、半双工和全双工示意图 (a) 单工； (b) 半双工； (c) 全双工
第3章 智能仪器的数据通信技术 （1） 单工（Simplex）方式：相互通信的任何一 方仅允许数据单方向传送。 （2） 半双工（HalfDuplex）方式：通信的双方 既可以发送又可以接收数据,但是发送和接收数据只能 分时使用同一传输线路,即在某一时刻只允许进行一个
“仪器内部总线”、“片间总线”和“底板总线”采用
基带传输一般没有什么问题,对于“仪器外部总线”上进行的 远距离数据传输,基带传输不能保证其可靠性,必须对基带信