智能测控系统设计PPT课件
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测量系统的智能化PPT课件
第22页/共52页
二标准值实时自校法
自校准功能实现的原理框图如图所准值，输出值为y0＝a0； 第二步标定，输入信号为标准值VR，输出值为yR； 第三步测量，输入信号为传感器的输出Vx，输出值为yx，则被校环节的增益a1为：
a1
yR y0 VR
Vx
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干扰的耦合方式
上述干扰的耦合方式主要有以下四种： ➢静电耦合：即经杂散电容耦合到电路中去。 ➢电磁耦合：即经互感耦合到电路中去。 ➢共阻抗耦合：即电流经两个以上电路之间的公共阻抗耦合到电路中去。 ➢漏电流耦合：即由于绝缘不良由流经绝缘电阻的电流耦合到电路中去。
第33页/共52页
电容耦合
第13页/共52页
(4)加入校正环节
在整个检测系统中加入非线性校正环节的 方式，可以是串联方式接入，即开环式；也 可以是作为系统的反馈回路接入，即闭环式。 非线性校正环节本身的持性是非线性的，用 它的非线性去补偿检测系统的非线性。非线 性校正环节持性，由检测系统的非线性持性 用解析法或图解法求得。
这是一种分段线性插值法。它是根据精度要求 对反非线性特性曲线（如图5－2）进行分段， 用若干段折线逼近曲线。将折点座标值（ui，xi） 存入数据表中，测量时首先要判断输入被测量xi 的电压值ui是在哪一段，然后根据那一段的斜率 进行线性插值，即得输出值yi=xi。 以三段为例，折点座标值为：(ul，xl），（u2， x2），(u3，x3)，(u4，x4），如图5－3所示。
第14页/共52页
第15页/共52页
第16页/共52页
数字线性化
上面介绍的线性化方法是在模拟量的输入通道中加非 线性补偿电路。在非电量电测系统中，非线性校正装 置也可以放置在A／D转换之后。随着计算机技术的 广泛应用，尤其是微型计算机的迅速发展，人们想到 了充分利用计算机处理数据的能力。
二标准值实时自校法
自校准功能实现的原理框图如图所准值，输出值为y0＝a0； 第二步标定，输入信号为标准值VR，输出值为yR； 第三步测量，输入信号为传感器的输出Vx，输出值为yx，则被校环节的增益a1为：
a1
yR y0 VR
Vx
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干扰的耦合方式
上述干扰的耦合方式主要有以下四种： ➢静电耦合：即经杂散电容耦合到电路中去。 ➢电磁耦合：即经互感耦合到电路中去。 ➢共阻抗耦合：即电流经两个以上电路之间的公共阻抗耦合到电路中去。 ➢漏电流耦合：即由于绝缘不良由流经绝缘电阻的电流耦合到电路中去。
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电容耦合
第13页/共52页
(4)加入校正环节
在整个检测系统中加入非线性校正环节的 方式，可以是串联方式接入，即开环式；也 可以是作为系统的反馈回路接入，即闭环式。 非线性校正环节本身的持性是非线性的，用 它的非线性去补偿检测系统的非线性。非线 性校正环节持性，由检测系统的非线性持性 用解析法或图解法求得。
这是一种分段线性插值法。它是根据精度要求 对反非线性特性曲线（如图5－2）进行分段， 用若干段折线逼近曲线。将折点座标值（ui，xi） 存入数据表中，测量时首先要判断输入被测量xi 的电压值ui是在哪一段，然后根据那一段的斜率 进行线性插值，即得输出值yi=xi。 以三段为例，折点座标值为：(ul，xl），（u2， x2），(u3，x3)，(u4，x4），如图5－3所示。
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数字线性化
上面介绍的线性化方法是在模拟量的输入通道中加非 线性补偿电路。在非电量电测系统中，非线性校正装 置也可以放置在A／D转换之后。随着计算机技术的 广泛应用，尤其是微型计算机的迅速发展，人们想到 了充分利用计算机处理数据的能力。
智能测控系统设计PPT课件
智 能 测 控 系 统 设 计
智 能 测 控 系 统 设 计
AD620低价格低功耗仪器放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
AD620引脚
智 能 测 控 系 统 设 计
AD626低价格单电源仪器放大器
管脚及其功能
智 能 测 控 系 统 设
计 接电容实现低通 滤波
接地 G=100； 悬空G=10
智 能 测 控 系 统 设 计
AD625应用示例
智 能 测 控 系 统 设 计
3．3 可编程增益放大器（PGA）
智
1. AD526同相比例放大器
能
测
2. LH0084仪器放大器
控
系
统
设
计
AD526同相比例放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
AD526管脚
智 能 测 控 系 统 设 计
LH0084仪器放大器
双二次型低通滤波器
智 能 测 控 系 统 设 计
二阶压控电压源高通滤波器
低通滤波器 中电阻电容
交换位置
智 能 测 控 系 统 设 计
无限增益多路反馈高通滤波器
低通滤波器 中电阻电容
交换位置
智 能 测 控 系 统 设 计
双二次型高通滤波器
智 能 测 控 系 统 设 计
3．5 集成开关电容滤波器
LMF40的振荡器
智 能 测 控 系 统 设 计
可以构造一个 RC振荡器
LMF40的典型连接
智 能 测 控 系 统 设 计
集成有源滤波器芯片MAX280
5阶（片外1阶，片内4阶），零直流误差，低通 滤波器。分频比100:1，截止频率0~20kHz
智 能 测 控 系 统 设 计
智 能 测 控 系 统 设 计
AD620低价格低功耗仪器放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
AD620引脚
智 能 测 控 系 统 设 计
AD626低价格单电源仪器放大器
管脚及其功能
智 能 测 控 系 统 设
计 接电容实现低通 滤波
接地 G=100； 悬空G=10
智 能 测 控 系 统 设 计
AD625应用示例
智 能 测 控 系 统 设 计
3．3 可编程增益放大器（PGA）
智
1. AD526同相比例放大器
能
测
2. LH0084仪器放大器
控
系
统
设
计
AD526同相比例放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
AD526管脚
智 能 测 控 系 统 设 计
LH0084仪器放大器
双二次型低通滤波器
智 能 测 控 系 统 设 计
二阶压控电压源高通滤波器
低通滤波器 中电阻电容
交换位置
智 能 测 控 系 统 设 计
无限增益多路反馈高通滤波器
低通滤波器 中电阻电容
交换位置
智 能 测 控 系 统 设 计
双二次型高通滤波器
智 能 测 控 系 统 设 计
3．5 集成开关电容滤波器
LMF40的振荡器
智 能 测 控 系 统 设 计
可以构造一个 RC振荡器
LMF40的典型连接
智 能 测 控 系 统 设 计
集成有源滤波器芯片MAX280
5阶（片外1阶，片内4阶），零直流误差，低通 滤波器。分频比100:1，截止频率0~20kHz
智 能 测 控 系 统 设 计
智能化测控系统》课程设计.ppt
差，计算相位测量的相对误差。
5 课 程 设 计 1天
报告
完成课程设计报告，要求说明1－5环节中具体的实现的方法以及测量结果。
考核办法
课程设计的成绩由平时考勤、设计报告、程 序三部分构成，其中
平时考勤成绩满分100分，占课程设计总成绩的 10%；
设计报告成绩满分100分，占课程设计总成绩的 40%；
《智能化测控系统》课程设计
基于LABVIEW的交流参数测量 虚拟仪器
自动化与电气工程学院 程金 2019/12/20
本课程的性质、目的与任务及对先开课程的要求：
1.课程的性质 《基于LABVIEW的交流参数测量虚拟仪器》是测控与仪器专业学 生在学习《智能化测控系统》课程的基础上，以LABVIEW为实验 平台，培养学生运用所学知识与技术开展综合设计和创新实践的 能力，增强学生灵活性和创新意识，进一步使学生了解智能仪器 的发展方向及新技术，熟悉虚拟仪器的基本结构及工作原理，掌 握虚拟仪器多种类型信号的数据采集方法以及信号分析和处理技 术。
基于FFT的方法
课程设计的主要内容四：相位测量
基于自相关的方法
注意事项
可自由组合成小组完成课程设计，但不能抄袭。 周五上午开始验收程序，下午5：00前必须提
交课程设计报告。 报告采用word文档编辑，要求内容完整（包括
设计的前面板、程序框图、测量方法原理等。）
谐波失真是谐波分量的幅值和基波幅值的相对量。假如基波的 幅值是A1，而二次谐波的幅值是A2，三次谐波的幅值是A3， 四次谐波的幅值是A4。。。。。。N 次谐波的幅值是AN，总 的谐波失真（THD）为：
课程设计的主要内容二：滤波和谐波失真
对输入信号进行完整的谐波分析，包括测定基 波和谐波，返回基波频率和所有的谐波幅度电 平，以及总的谐波失真度（THD）。
《智能系统设计》课件
智能家居系统
总结词
详细描述
智能家居系统是利用物联网和人工智能技 术，实现家庭设备的互联互通和智能化控 制。
智能家居系统可以控制家电、照明、窗帘 、门禁等设备，提供便捷、舒适的生活环 境。
总结词
详细描述
智能家居系统可以提高家庭的安全性和节 能性，降低能源消耗和碳排放。
智能家居系统可以实时监测家庭安全状况 ，及时发出警报，同时通过智能控制，实 现能源的合理利用。
详细描述 通过自然语言处理技术，智能客 服系统能够理解用户的语言，并 给出相应的回答，实现24小时不 间断的服务。
详细描述 智能客服系统能够自动回答用户 的问题、提供产品信息、处理投 诉等，大大提高了客户服务的效 率和满意度。
总结词 智能客服系统可以处理大量的用 户咨询，减轻人工客服的工作负 担，降低企业运营成本。
架构模式选择
根据系统需求，选择合适的架构模式，如分层架 构、微服务架构等。
组件划分
将系统划分为不同的组件，明确各组件的职责和 相互之间的关系。
接口设计
定义组件之间的通信接口，确保组件之间的协调 和交互。
功能模块设计
模块划分
将系统功能划分为不同的模块，明确每个模块的输入 、输出和处理逻辑。
பைடு நூலகம்模块实现
根据模块需求，设计模块内部的算法、流程和数据结 构。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
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REPORTING
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
《智能系统设计》ppt 课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 智能系统概述 • 智能系统的基本构成 • 智能系统设计方法 • 智能系统开发工具与技术 • 智能系统应用案例 • 智能系统的未来展望
智能测试仪器与系统PPT课件
界面采用中文液晶显示器，计价器可根据白天、黑夜等自动调节单价模式，应具 备数据记录保存、实时显示等多项功能。
设计项目简介
7、数字电表设计 • 利用单片机设计一数字电表，利用光电耦合器件，实时统计用户使用的电量。要求电表
具有实时时钟、液晶显示的功能，可根据不同用电的时间段实现不同电费的计算： 如用电高峰期18：00-23：00电费为0.7元/千瓦时； 其他时间段为0.5元/千瓦时。 电表可存储日电量及电费数据、月电量及电费数据、电表编号等，可通过RS232或红
光电系微机实验系统介绍
光电系微机实验系统介绍
设计项目简介
1、LED正向伏安特性（V-I）自动测试系统
• 构建一个最小51单片机小系统，能自动检测LED的正向伏安特性曲线， LED的正向伏安特性曲线如下。系统测试过程如下：1）LED放置，接入 电路；2）启动测试，单片机控制DAC输出递增的电压，同时通过ADC采 集电流信息；3）扫描完毕，将数据存入内部RAM，并以两种方式之一输 出：液晶显示屏或示波器。
实验内容简介
2. 信号发生器设计实验
A. 编写程序在液晶显示屏上显示自己的学号和姓名；在液晶显示屏上如何显示任意图形？
B. 基于LTC1446 编写D/A转换子程序，输出频率为50Hz，Vpp=5V的锯齿波，并将波 形显示于液晶显示屏上。
• 涉及内容：点阵式LCD显示屏编程与应用；
•
串行D/A转换器TLC1446的应用；
开发实验板介绍 人机接口设计-1 人机接口设计-2
总线技术与应用 微机系统的可靠性设计
周五上课时间部分同学答辩； 考试周部分同学答辩。
理论学时 4
（王立强老师）
4
（王立强老师）
4
2 2 2 2
设计项目简介
7、数字电表设计 • 利用单片机设计一数字电表，利用光电耦合器件，实时统计用户使用的电量。要求电表
具有实时时钟、液晶显示的功能，可根据不同用电的时间段实现不同电费的计算： 如用电高峰期18：00-23：00电费为0.7元/千瓦时； 其他时间段为0.5元/千瓦时。 电表可存储日电量及电费数据、月电量及电费数据、电表编号等，可通过RS232或红
光电系微机实验系统介绍
光电系微机实验系统介绍
设计项目简介
1、LED正向伏安特性（V-I）自动测试系统
• 构建一个最小51单片机小系统，能自动检测LED的正向伏安特性曲线， LED的正向伏安特性曲线如下。系统测试过程如下：1）LED放置，接入 电路；2）启动测试，单片机控制DAC输出递增的电压，同时通过ADC采 集电流信息；3）扫描完毕，将数据存入内部RAM，并以两种方式之一输 出：液晶显示屏或示波器。
实验内容简介
2. 信号发生器设计实验
A. 编写程序在液晶显示屏上显示自己的学号和姓名；在液晶显示屏上如何显示任意图形？
B. 基于LTC1446 编写D/A转换子程序，输出频率为50Hz，Vpp=5V的锯齿波，并将波 形显示于液晶显示屏上。
• 涉及内容：点阵式LCD显示屏编程与应用；
•
串行D/A转换器TLC1446的应用；
开发实验板介绍 人机接口设计-1 人机接口设计-2
总线技术与应用 微机系统的可靠性设计
周五上课时间部分同学答辩； 考试周部分同学答辩。
理论学时 4
（王立强老师）
4
（王立强老师）
4
2 2 2 2
智能化测控系统设计
26
（3） 磁记录 各种磁卡、磁条 和磁盘等。磁盘又分为硬盘、 软盘，通常由测控系统中的计 算机控制。
（4） 半导体存储器 优盘、 各种E2ROM等。
27
5． 输出控制部分
智能化测控系统控制主要有两种方式：一种是 以输出开关（包括脉冲、数字）量，控制诸如 继电器、电磁阀、可控硅、步进电机等执行器；
24
2） 信号记录
（1） 打印机 虽然打印机型号众多，体 积和性能差异很大，但它们都有一个共 同点，即只能接收数字信号。通常在工 业现场的小型测控仪表选用各种微型打 印机；而在仪表室、实验室等环境条件 良好，空间不受限制的场所，通常选用 大家熟悉，使用方便的通用24阵或9针打 印机、激光打印机。
1.2.2 设计思想
降低成本
(测控系统的造价取决于研制成本和生产成本)
25
（2） 绘图仪和笔式记录仪
绘图仪的种类也很多，有的可接受模拟信号， 有的只能接受数字信号，有的模拟、数字两种 信号可人选。绘图仪所绘曲线光滑流畅，相对 位置精度高；
但因绘图仪价格较贵、体积较大、需定时换纸 或换笔（或加墨水）所以它在各种智能化测控 系统中应用不很广。XY等笔式记录仪型号也 较多，它们一般接收模拟信号，它们的定位精 度和价格比专用绘图仪低，也存在需定时换笔 换纸的缺点。
4
在许多情况下 ，智能化测控系统可采用分时复用技术， 实现多点测量与控制，这样不仅便于系统扩展，而且能大 大简化电路，降低系统成本。通过选用高性能测量放大器、 A/D转换器等共用模块，可进一步提高系统的精度与可靠 性，使系统具有更高的性能/价格比。 能方便实现传统测控系统无法或难以实现的一些诸如系 统自诊断、参数自动辨识、系统随机误差处理、实现最优、 自适应和模糊控制等复杂规律控制等功能。 允许进行远程操作，随时可以调整设定参数，下达各种 操作命令等。 能方便地与其它测控系统和管理计算机、微机化仪器进 行通信，可视需要构成不同规模的实时测量、控制与管理 网络；从而使整条生产线，整个车间乃至整个企业实现科 学高效运行。
（3） 磁记录 各种磁卡、磁条 和磁盘等。磁盘又分为硬盘、 软盘，通常由测控系统中的计 算机控制。
（4） 半导体存储器 优盘、 各种E2ROM等。
27
5． 输出控制部分
智能化测控系统控制主要有两种方式：一种是 以输出开关（包括脉冲、数字）量，控制诸如 继电器、电磁阀、可控硅、步进电机等执行器；
24
2） 信号记录
（1） 打印机 虽然打印机型号众多，体 积和性能差异很大，但它们都有一个共 同点，即只能接收数字信号。通常在工 业现场的小型测控仪表选用各种微型打 印机；而在仪表室、实验室等环境条件 良好，空间不受限制的场所，通常选用 大家熟悉，使用方便的通用24阵或9针打 印机、激光打印机。
1.2.2 设计思想
降低成本
(测控系统的造价取决于研制成本和生产成本)
25
（2） 绘图仪和笔式记录仪
绘图仪的种类也很多，有的可接受模拟信号， 有的只能接受数字信号，有的模拟、数字两种 信号可人选。绘图仪所绘曲线光滑流畅，相对 位置精度高；
但因绘图仪价格较贵、体积较大、需定时换纸 或换笔（或加墨水）所以它在各种智能化测控 系统中应用不很广。XY等笔式记录仪型号也 较多，它们一般接收模拟信号，它们的定位精 度和价格比专用绘图仪低，也存在需定时换笔 换纸的缺点。
4
在许多情况下 ，智能化测控系统可采用分时复用技术， 实现多点测量与控制，这样不仅便于系统扩展，而且能大 大简化电路，降低系统成本。通过选用高性能测量放大器、 A/D转换器等共用模块，可进一步提高系统的精度与可靠 性，使系统具有更高的性能/价格比。 能方便实现传统测控系统无法或难以实现的一些诸如系 统自诊断、参数自动辨识、系统随机误差处理、实现最优、 自适应和模糊控制等复杂规律控制等功能。 允许进行远程操作，随时可以调整设定参数，下达各种 操作命令等。 能方便地与其它测控系统和管理计算机、微机化仪器进 行通信，可视需要构成不同规模的实时测量、控制与管理 网络；从而使整条生产线，整个车间乃至整个企业实现科 学高效运行。
智能测试系统设计一PPT课件
只要将频率量和开关量调节到能满足单片机输入要求的TTL电平即可。
第13页/共49页
4.4.1 数据采集系统的结构
第14页/共49页
4.4.1 数据采集系统的结构—多路开 关11. 多路开关
作用：轮流切换各被测回路A/D转换电路间通路，以达到分时的目的。 模拟开关的理想情况：开关接通时导通电阻等于零，无附加残余电动势，
第23页/共49页
4.4.1 数据采集系统的结构—采样/保持器4
第24页/共49页
4.4.1 数据采集系统的结构—放大器1
3. 放大器 放大器的作用：传感器的输出信号电平低、内阻高，且常伴随着较高
的共模电压，因此传感器的输出信号需要经过高输入阻抗(远大于信号 源内阻)、抗共模电压干扰能力强的放大器的放大才能送到A/D转换器。 常用的放大器：测量放大器〔又称仪器放大器)与可编程增益放大器。 (1) 测量放大器 集成测量放大器AD627：是美国模拟器件（AD）公司生产的测量放大 器，具有体积小、功耗低、精度高、可单电源或双电源供电的特点。 引脚定义及使用（图4-12） 引脚：电源端、信号输入、输出端、反馈端、增益调整端。 放大增益由引脚1、8间阻抗Rg决定：
第20页/共49页
4.4.1 数据采集系统的结构—采样/保持 器1
2. 采样/保持电路 定义：采样/保持电路是根据状态控制指令截取输入模拟电压瞬时值（采
样过程），并把这一瞬时值保留一段时间（保持时间）的功能单元。 作用：A/D转换需要时间，在转换期间，信号要保持不变才能保证一定
的转换精度。为保证转换精度，必须在A/D转换之前加采样保持电路， 使得在A／D转换期间输入的模拟信号保持不变。 结构组成：采样保持电路（图4-９）由输入输出缓冲放大器、模拟开关 及控制电路、保持电容（用户外接）组成。 工作原理：采样保持电路有两种工作状态：一是采样状态（电容充电）， 控制信号由低变高，控制开关合上，电路处于采样状态，输出随输入而 变化；二是保持状态，控制信号由高到低．开关打开，输出保持充电时 的最终电压值。采样保持示意如图4-10所示。
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4.4.1 数据采集系统的结构
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4.4.1 数据采集系统的结构—多路开 关11. 多路开关
作用：轮流切换各被测回路A/D转换电路间通路，以达到分时的目的。 模拟开关的理想情况：开关接通时导通电阻等于零，无附加残余电动势，
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4.4.1 数据采集系统的结构—采样/保持器4
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4.4.1 数据采集系统的结构—放大器1
3. 放大器 放大器的作用：传感器的输出信号电平低、内阻高，且常伴随着较高
的共模电压，因此传感器的输出信号需要经过高输入阻抗(远大于信号 源内阻)、抗共模电压干扰能力强的放大器的放大才能送到A/D转换器。 常用的放大器：测量放大器〔又称仪器放大器)与可编程增益放大器。 (1) 测量放大器 集成测量放大器AD627：是美国模拟器件（AD）公司生产的测量放大 器，具有体积小、功耗低、精度高、可单电源或双电源供电的特点。 引脚定义及使用（图4-12） 引脚：电源端、信号输入、输出端、反馈端、增益调整端。 放大增益由引脚1、8间阻抗Rg决定：
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4.4.1 数据采集系统的结构—采样/保持 器1
2. 采样/保持电路 定义：采样/保持电路是根据状态控制指令截取输入模拟电压瞬时值（采
样过程），并把这一瞬时值保留一段时间（保持时间）的功能单元。 作用：A/D转换需要时间，在转换期间，信号要保持不变才能保证一定
的转换精度。为保证转换精度，必须在A/D转换之前加采样保持电路， 使得在A／D转换期间输入的模拟信号保持不变。 结构组成：采样保持电路（图4-９）由输入输出缓冲放大器、模拟开关 及控制电路、保持电容（用户外接）组成。 工作原理：采样保持电路有两种工作状态：一是采样状态（电容充电）， 控制信号由低变高，控制开关合上，电路处于采样状态，输出随输入而 变化；二是保持状态，控制信号由高到低．开关打开，输出保持充电时 的最终电压值。采样保持示意如图4-10所示。
《智能系统设计》课件
010203
系统架构选择
根据需求分析结果，选择 合适的系统架构，如分层 架构、事件驱动架构等。
模块划分
将系统划分为若干个模块 ，明确模块间的接口和通 信方式。
系统部署图
绘制系统部署图，明确系 统的硬件和软件环境、网 络拓扑结构等。
算法设计与实现
算法选择与设计
根据系统需求，选择合适的算法，并进行详 细设计。
03
智能系统设计方法
需求分析
明确需求来源
研究项目背景、目标用户群体、 市场需求等，确保对需求有全面 深入的理解。
需求调研
通过问卷调查、访谈、观察等方 式收集用户需求，并对需求进行 分类、整理和分析。
需求规格说明
编写详细的需求规格说明书，明 确系统的功能、性能、安全性等 方面的要求。
系统架构设计
详细描述
随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，智能系统的发展趋势包括更加智 能化、自主化、协同化、云端化等。未来智能系统将更加注重人机交互、情感 计算和伦理问题等方面的研究与应用。
02
智能系统设计基础
硬件基础
硬件架构
介绍智能系统的硬件组成，包括中央处理器、存储器 、输入输出设备等。
嵌入式系统
解释嵌入式系统的概念、特点和应用，以及其在智能 系统中的作用。
自动驾驶车辆
通过传感器、雷达、GPS等技术，实 现车辆的自主驾驶和智能调度，提高 道路运输效率和安全性。
智能停车系统
通过智能化技术，实现停车场的自动 化管理和车辆的智能调度，提高停车 效率和便利性。
智能医疗系统
远程诊疗
通过视频通话、医学影像等技术，实现医 生与患者之间的远程交流和诊断，提供便
捷的医疗服务。
展望
系统架构选择
根据需求分析结果，选择 合适的系统架构，如分层 架构、事件驱动架构等。
模块划分
将系统划分为若干个模块 ，明确模块间的接口和通 信方式。
系统部署图
绘制系统部署图，明确系 统的硬件和软件环境、网 络拓扑结构等。
算法设计与实现
算法选择与设计
根据系统需求，选择合适的算法，并进行详 细设计。
03
智能系统设计方法
需求分析
明确需求来源
研究项目背景、目标用户群体、 市场需求等，确保对需求有全面 深入的理解。
需求调研
通过问卷调查、访谈、观察等方 式收集用户需求，并对需求进行 分类、整理和分析。
需求规格说明
编写详细的需求规格说明书，明 确系统的功能、性能、安全性等 方面的要求。
系统架构设计
详细描述
随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，智能系统的发展趋势包括更加智 能化、自主化、协同化、云端化等。未来智能系统将更加注重人机交互、情感 计算和伦理问题等方面的研究与应用。
02
智能系统设计基础
硬件基础
硬件架构
介绍智能系统的硬件组成，包括中央处理器、存储器 、输入输出设备等。
嵌入式系统
解释嵌入式系统的概念、特点和应用，以及其在智能 系统中的作用。
自动驾驶车辆
通过传感器、雷达、GPS等技术，实 现车辆的自主驾驶和智能调度，提高 道路运输效率和安全性。
智能停车系统
通过智能化技术，实现停车场的自动 化管理和车辆的智能调度，提高停车 效率和便利性。
智能医疗系统
远程诊疗
通过视频通话、医学影像等技术，实现医 生与患者之间的远程交流和诊断，提供便
捷的医疗服务。
展望
智能测量.ppt
1 程序控制系统； 2 直接数字控制系统（DDCS）； 3 监督控制系统（SCCS）； 4 集散控制和分布式控制系统 （ TDCS—DCS）
• 计算机的性能指标可以从下面几个方 面考虑：
1 系统的稳定性； 2 响应的快速性； 3 控制的精确度； 4 系统的可靠性及抗干扰能力； 5 综合自动能力。
第五章 现代测控系统概论
• 信号在遥测数据采集系统中，需要通过媒介或信 道作长距离的传输，信噪比往往很低，这时还要 在系统的硬件结构上或软件的数据处理中增加相 应的环节。
第四章 计算机控制系统概述
• 1 微机过程控制系统的基本组成 • 2 计算机控制系统的类别及要求 • 3 计算机控制系统的性能指标
4.1 微机过程控制系统的基本组成
现代测控技术是建立在计算机信息基础上的 一门新兴技术，包括计算机自动测量和计算机控 制两大部分。它是自动控制，计算机科学与技术 ，微电子学和通信技术等多种学科、多种技术互 相结合，互相渗透，综合发展的新学科领域。
测量与控制是人类认识和改造世界的两项工作任务。
测量：采取各种方法获得反映客观事物或对象的运动属性的各 种数据、记录并进行必要的处理。
• 现代测控系统是以计算机信息技术为核 心，集测量和控制为一体的综合系统， 目的是实现生产过程的自动化。
• 计算机测控系统结构大致可分为三类： 1 基本型； 2 标准通用接口型； 3 闭环控制型。
5.1 基本型
计算机测控系统的基本形式
5.2 标准通用接口型
典型的VXI总线系统配置
5.3 闭环控制型
智能测量与控制系统设计
徐华中教授
武汉理工大学
主要内容
• 第一章 现代控制技术概论 • 第二章 现代控制技术研究的主要内容 • 第三章 数据采集系统概论 • 第四章 计算机控制系统概述 • 第五章 现代测控系统概论 • 第六章 现代测控技术的发展趋向
• 计算机的性能指标可以从下面几个方 面考虑：
1 系统的稳定性； 2 响应的快速性； 3 控制的精确度； 4 系统的可靠性及抗干扰能力； 5 综合自动能力。
第五章 现代测控系统概论
• 信号在遥测数据采集系统中，需要通过媒介或信 道作长距离的传输，信噪比往往很低，这时还要 在系统的硬件结构上或软件的数据处理中增加相 应的环节。
第四章 计算机控制系统概述
• 1 微机过程控制系统的基本组成 • 2 计算机控制系统的类别及要求 • 3 计算机控制系统的性能指标
4.1 微机过程控制系统的基本组成
现代测控技术是建立在计算机信息基础上的 一门新兴技术，包括计算机自动测量和计算机控 制两大部分。它是自动控制，计算机科学与技术 ，微电子学和通信技术等多种学科、多种技术互 相结合，互相渗透，综合发展的新学科领域。
测量与控制是人类认识和改造世界的两项工作任务。
测量：采取各种方法获得反映客观事物或对象的运动属性的各 种数据、记录并进行必要的处理。
• 现代测控系统是以计算机信息技术为核 心，集测量和控制为一体的综合系统， 目的是实现生产过程的自动化。
• 计算机测控系统结构大致可分为三类： 1 基本型； 2 标准通用接口型； 3 闭环控制型。
5.1 基本型
计算机测控系统的基本形式
5.2 标准通用接口型
典型的VXI总线系统配置
5.3 闭环控制型
智能测量与控制系统设计
徐华中教授
武汉理工大学
主要内容
• 第一章 现代控制技术概论 • 第二章 现代控制技术研究的主要内容 • 第三章 数据采集系统概论 • 第四章 计算机控制系统概述 • 第五章 现代测控系统概论 • 第六章 现代测控技术的发展趋向
智能测控系统设计1_概述与常用传感器选用PPT文档92页
测
控
3. 阻尼比：二阶系统的特征参数。
系
统
导
论
传感器的使用环境
1. 自然环境：温度、湿度、淋雨、气压、
振动、冲击等，分为商用品、工业品、
智
军用品。
能
测 2. 工作环境：易燃、易爆、粉尘、油污、
控 系
工作介质等。
统
导 3. 工作条件：电源、功耗、抗干扰等。
论
传感器的使用方便性
1. 接口功能：电源、输出信号形式、电缆
芯数、接插件等。
智 能
2. 外型：体积、重量、形状、运输等。
测
控 3. 安装：安装方式、安装要求、安装尺寸、
系 统
安装工具等。
导
论 4. 操作：连接方便性、调节方便性、标定
方便性等。
传感器的维护方便性
1. 可靠性：平均无故障时间、抗过载能力等。
智 2. 寿命：工作年限、疲劳性能、定期标定。
能 测
3. 可更换性：是否可更换、是否方便更换。
非线性: 0.03%F.S
滞后: 0.03%F.S
重复性: 0.02%F.S
蠕变: 0.03%F.S/10min
零点输出: ±1%F.S
输入阻抗: 350±5Ω
: 输出阻抗: 350±3Ω
现场总线测控系统示意图 主控站
传感器 信号调理电路 数据采集 微机
总线接口
智
能 传感器 信号调理电路 数据采集 微机 测
总线接口
控
系
现
统
场
导
总
论
线
传感器 信号调理电路 数据采集 微机
总线接口
现场总线系统的特点
1.全数字化通信，所有智能现场仪表带有总线接口，挂 接在现场总线上，线缆少，且通信快速可靠；
智能测控系统设计1_概述与信号感知
智能测控系统导论
1. 智能测控系统概述 2. 测控系统中信号感知 3. 信号调理与抗干扰 4. 数据采集技术 5. 基于单片机的测控系统 6. 基于DSP的测控系统 7. 基于ＡＲＭ处理器的测控系统 8. 基于工控机的测控系统 9. 基于PLC的测控系统 10.现场总线控制系统
智 能 测 控 系 统 导 论
非线性: 0.03%F.S
激励电压: 9~12VDC
温度补偿范围: 10~+40℃ 使用温度范围: 20~+55℃ -
S型称重传感器
量程(kg)：100、 150、200、250、 300、500、1000、 2000、5000
滞后: 0.03%F.S 重复性: 0.02%F.S
蠕变: 0.03%F.S/10min
零点输出: ±1%F.S 输入阻抗: 350±5Ω
零点温度影响: 0.03%F.S/10℃
灵敏度温度影响: 0.03%F.S/10℃ 防护等级: IP66
电阻应变式传感器产品示例
综 合 误 0.02%F.S 灵敏度: 2±0.002mv/v 智 能 测 控 系 统 导 论 差 : 输出阻抗: 480±5Ω 绝缘电阻: ≥5000MΩ(100VDC)
智 能 测 控 系 统 导 论
园柱式 几十公斤～几百吨 等强度悬臂梁 测力圆环
几十克～几十公斤
电阻应变式扭矩传感器
智 能 测 控 系 统 导 论
应变片
电阻应变式传感器产品示例
综 合 误 0.03%F.S 灵敏度: 2±0.02mv/v 智 能 测 控 系 统 导 论 差 : 输出阻抗: 350±3Ω 绝缘电阻: ≥5000MΩ(100VDC)
智 能 测 控 系 统 导 论
测试型4种
1. 智能测控系统概述 2. 测控系统中信号感知 3. 信号调理与抗干扰 4. 数据采集技术 5. 基于单片机的测控系统 6. 基于DSP的测控系统 7. 基于ＡＲＭ处理器的测控系统 8. 基于工控机的测控系统 9. 基于PLC的测控系统 10.现场总线控制系统
智 能 测 控 系 统 导 论
非线性: 0.03%F.S
激励电压: 9~12VDC
温度补偿范围: 10~+40℃ 使用温度范围: 20~+55℃ -
S型称重传感器
量程(kg)：100、 150、200、250、 300、500、1000、 2000、5000
滞后: 0.03%F.S 重复性: 0.02%F.S
蠕变: 0.03%F.S/10min
零点输出: ±1%F.S 输入阻抗: 350±5Ω
零点温度影响: 0.03%F.S/10℃
灵敏度温度影响: 0.03%F.S/10℃ 防护等级: IP66
电阻应变式传感器产品示例
综 合 误 0.02%F.S 灵敏度: 2±0.002mv/v 智 能 测 控 系 统 导 论 差 : 输出阻抗: 480±5Ω 绝缘电阻: ≥5000MΩ(100VDC)
智 能 测 控 系 统 导 论
园柱式 几十公斤～几百吨 等强度悬臂梁 测力圆环
几十克～几十公斤
电阻应变式扭矩传感器
智 能 测 控 系 统 导 论
应变片
电阻应变式传感器产品示例
综 合 误 0.03%F.S 灵敏度: 2±0.02mv/v 智 能 测 控 系 统 导 论 差 : 输出阻抗: 350±3Ω 绝缘电阻: ≥5000MΩ(100VDC)
智 能 测 控 系 统 导 论
测试型4种
智能系统设计-PPT课件
台，如java、c++）
2
智能系统—— 从人工智能到机器学习
早期的人工智能应用的典型例子
博弈系统 专家系统 定理机器证明系统 封闭环境下的问题求解系统
早期的人工智能研究的共同特点
基于逻辑或形式系统、封闭性、强先验知识和充分的 数据、自顶向下的设计模式、固化的“智能”
3
智能系统—— 从人工智能到机器学习
智能系统一般架构
数据预处理 特征选择和抽取
核心处理（聚类、 分类、排序、回归和 优化等等）处理 结果输出以及用户 接口
7
课程设计题目一
微博文本的倾向性分析系统
任务描述：基于大量实际的微博文本，分析社会群体对于
乏意义）
特定话题的倾向性。倾向性可规定为肯定、否定和中立等。
注：分析所以来的微博文本应具有必要的规模（否则结论缺
5
智能系统的基本功能元素（续）
7 解空间优化（解析法：线性规划、凸规划和半正定规划等）
（非解析法：进化算法、模拟煺火和蚁群法等） 8 模型选择（AIC、BIC、MDL和交叉验证等） 9 Ranking（排序）：统计方法、矩阵方法 10 Online （在线）学习 11 强化（Incremental）学习 12 半监督学习 13 统计推断：图模型（隐马尔科夫模型、条件随机场、贝叶 斯网络等）、高阶依赖性分析和其他常用的统计模型
8
课程设计题目二
广告推荐系统
任务描述：在购物网站或微博等社会网络上实现有针对
性的广告推荐。要求系统尽可能地协调用户的兴趣和网 站的商业利益，在不明显降低用户体验的前提下实现商 业利益最大化。 基本参考：
Introduction to Computational Advertising,
智能测试系统设计二PPT课件
4.5 实例图片：工控机
第2页/共16页
4.5 PC机自动测试系统２
4.5.2 系统设计实例 以单片机为核心的测试系统的不足在于：软件资源难于利用，控制界面
不太友好，数据存储量小，固件程序修改困难。 基于PC的自动测试系统的常见数据通信方式：插卡式(PCI、ISA等)、外
总线式(RS-232、USB等)。 基于PC的数据采集卡的基本设计方法 PC与I/O插卡的接口电路由译码、缓冲、逻辑控制电路组成，如图4-21 实例图片：数据采集卡（PCL-818L /USB2010 ） 、模块（I-7017）
4.６分布式自动测试系统２
第10页/共16页
4.６分布式自动测试系统３
4.6.3 单片机与PC机的串行通信 (1) 单片机与PC机的串行接口电路(图4-28) (2) 通信协议 (3) 通信编码说明 (4) 波特率设定 (5) PC机发送和接收数据 (6) 单片机发送接收子程序
4.6.4 实例——基于串口通讯的内压容器应力测定实验系统(paper)
4.5 PC机自动测试系统１
4.５ PC机自动测试系统 4.5.1 PC机的选择原则
一般而言，重要场合使用的自动测试系统，应选用工控机作系统主机； 而普通民用测试系统选用普通商用PC作主机。
实例图片：工控机 (1) 微处理器选型 (2) 内存配置 (3) 硬盘配置 (4) 扩展总线配制
第1页/共16页
据。 原则上讲，凡未被占用的地址用户都可以使用，但要考虑系统的现有配
置情况和计算机厂家今后的发展。一般用户可使用300H～31FH地址，它是 留作实验卡用的。 3. 数据的输出输入 4. A/D卡接口编程 4.5.3 实例——基于PC的压缩机性能综合测试系统(paper) 4.5.4 实例——虚拟仪器技术在换热设备性能研究中的应用(paper)
智能测控系统设计5
智 能 测 控 系 统 设 计
80C552的A/D功能
8路10位逐次比较型A/D转换器。二种启动方法：软件启 动、外部引脚启动。转换完成后产生中断信号。
智 能 测 控 系 统 设 计
80C552的PWM功能
D/A功能用PWM实现
智 能 测 控 系 统 设 计
PWM变为D/A输出
智 能 测 控 系 统 设 计
十六位单片机：主要应用于工业控制、智能仪器仪表 、便携式 设备等场合。 32位单片机：是单片机的发展趋势，随着技术发展及开发成本 和产品价格的下降将会与8位机并驾齐驱。基于INTERNET、无 线数字传输的嵌入式应用将会是32位机最广泛的市场。
8位单片机的新发展
•CPU功能增强：缩短执行指令的时钟周期， 提高时钟频率；
80C552内部结构
68引脚PLCC封装
智 能 测 控 系 统 设 计
80C552的定时/计数器和中断
中断源15个：2个外部中断、10个定时/计数有关的中断、1个 ADC中断、2个串行口中断。
定时器4个：T0、 T1与MCS-51完全兼容， T2、 T3为新增。
智 能 测 控 系 统 设 计
T2捕捉输 入线4根
智 能 测 控 系 统 设 计
80C552的I2C接口
串行外围扩展总线，是一种集成电路芯片间的总线。
智 能 测 控 系 统 设 计
采样I2C总线的扩 展模式。每个器 件都有唯一地址。
I2C总线器件连接
二线制模式， SDA为数据线， SCL为时钟线
智 能 测 控 系 统 设 计 有的模块充当主控器，有的模块充当被控器。主控器按通信协 议向被控器寻址并进行信息传输。允许存在多个主控器。
第六章 基于单片机的测控系统
智能化测量控制仪表的设计PPT共72页
▪ 5.组合化与开放式设计原则 ▪ 在科学技术飞速发展的今天，设计智能仪器系统面临三个
突出的问题：
(1)产品更新换代太快； (2)市场竞争日趋激烈； (3)如何满足用户不同层次和不断变化的要求。
在电子工业和计算机工业中推行一种不同 于传统设计思想的所谓“开放系统”的设 计思想。
▪ “开放系统”的设计思想
➢ 在技术上兼顾今天和明天，既从当前实际可能出发，又留下容纳未来新技 术机会的余地；
➢ 向系统的不同配套档次开放，在经营上兼顾设计周期和产品设计，并着眼 于社会的公共参与，为发挥各方面厂商的积极性创造条件；
➢ 向用户不断变化的特殊要求开放，在服务上兼顾通用的基本设计和用户的 专用要求等等。
▪ 开放式系统设计的具体方法
▪图1所示为智能仪器的一般设计过程。
➢ 对软件来说，应尽可能地减少故障，采用模块化设计 方法，易于编程和调试，可减小故障率和提高软件的 可靠性。同时，对软件进行全面测试也是检验错误排 除故障的重要手段。与硬件类似，也要对软件进行各 种“应力”试验，例如提高时钟速度、增加中断请求 率、子程序的百万次重复等(如程序跑飞现象) ，一切 可能的参量都必须通过可能的有害于仪器的运行来进 行考验。虽然这要付出一定代价，但必须经过这些试 验才能证明所设计的仪器是否合适。
▪ 智能仪器还应有很好的可维护性，为此仪器结构要规范化、 模件化，并配有现场故障诊断程序，一旦发生故障时，能 保证有效地对故障进行定位，以便调换相应的模件，使仪 器尽快地恢复正常运行。为便于现场维修，近年来广泛使 用专用分析仪器。它要求在研制仪器电路板时，在有关结 点上注上“特征”(通常是4位十六进制数字)，现场诊断时 就利用被检测仪器中的单片机来产生激励信号。采用这种 方法进行检测(直到元器件级)，可以迅速发现故障，从而 使故障维修时间大为减小。
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增益带宽积：增益带宽积＝增益×带宽＝单位增益频率。
共模抑制比：差动增益/共模增益，以分贝表示。
噪声：运放内部噪声的大小，用输入噪声电压密度和输入噪声 电流密度来表示。
常用运放的参数
智 能 测 控 系 统 设 计
通用单运放
CF741, LM741, μA741, AD741, MC1741, HA17741T, μPC741等。军用级：-55~125℃，工业级： -25~85℃，民 用级：0~70℃。
CF355/356/357, LF355/356/357，CF3140。结型场效 应管输入级，输入电阻高(1012)，速率高(最大 50V/s)。
智 能 测 控 系 统 设 计
低漂移运放
OP07, μA714等。输入失调电压及其温漂、输 入失调电流及其温漂都较小。
智 能 测 控 系 统 设 计
性能好，价格低， 应用广泛。
1.2～6V。
AD626应用示例
智 能 测 控 系 统 设 计
AD625仪器放大器
主要技术指标：增益范围1～10000；失调电压10～50V（根 据等级不同）；失调电压温漂0.1～1V/℃；输入偏置电流 10～30nA；输入偏置电流温漂50pA/℃；输入电阻1G；频响 150kHz(G=100)，25kHz(G=1000)；电源6～18V
抗，高增
控 系
益，性能
统
稳定。
设
计
参数见前
面的表
变压器耦合隔离运放
AD202, AD204, AD210, AD293, AD289, AD295, AD298等。 用于输入通道隔离，防止强电强磁干扰或损坏，消除大共模电压。
智 能 测 控 系 统 设 计
一般，变压器耦合精度 பைடு நூலகம்，光电耦合速度高。
AD210隔离放大器
第三章 信号调理电路设计
3．1 常用集成运算放大器
3．2 仪器放大器
智 能
3．3 可编程增益放大器（PGA）
测 控
3．4 模拟滤波器
系 统
3．5 集成开关电容滤波器
设 计
3．6 电压/电流变换器
3．7 电压/频率变换器
3．8 各种运算电路
3.1 常用集成运算放大器
1. 常用运放的参数
2. 通用单运放
智 输入失调电流：为使输出为零，一个输入端比另一个输入端需
能 要更大的电流，这个电流为输入失调电流。
测 控
输入失调电压：为使输出为零，在一个输入端上加上一个小的
系 电压（另一个输入端接零伏），这个电压为输入失调电压。
统 温度效应：温度引起的输入失调电流和输入失调电压的漂移。
设 计
转换速率：单位时间内电压变化的最大值。
智 能 测 控 系 统 设 计
AD625应用示例
智 能 测 控 系 统 设 计
3．3 可编程增益放大器（PGA）
智
1. AD526同相比例放大器
能
测
2. LH0084仪器放大器
控
系
统
设
计
AD526同相比例放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
AD526管脚
智 能 测 控 系 统 设 计
LH0084仪器放大器
AD626主要技术指标
主要技术指标
单电源情况：增益范围10～100；失
智 能
调电压1.9mV；失调电压温漂6V/℃；
测
输入电阻200k；频响100kHz；电源
控 系
2.4～10V。
统 设
双电源情况：增益范围10～100；失
计
调电压50V；失调电压温漂1V/℃；
输入电阻200k；频响100kHz；电源
智 能
1. 工作原理
测
2. AD522精密集成仪器放大器
控
系
3. AD521精密集成仪器放大器
统 设
4. AD620低价格低功耗仪器放大器
计
5. AD626低价格单电源仪器放大器
6. LM363精密仪器放大器
工作原理
智 能 测 控 系 统 设 计
G=(1+2R1/RG) RS/R3
AD522精密集成仪器放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
如无特殊要求，一般应选用通用型运放，根据环境温度选择 相应级别器件，如同一电路中有多个运放，则选择双运放或 四运放。
通用四运放
CF324, LM3241, μA324, μPC324等
智 能 测 控 系 统 设 计
使用四运放可以简化电路排版，减小电路面积。
高输入阻抗运放
3. 通用四运放
智 能
4. 高输入阻抗运放
测 控
5. 低漂移运放
系
6. 高精度高速运放
统
设
7. 静电计级放大器
计
8. 斩波稳零运放
9. 变压器耦合隔离运放
10.光电耦合隔离放大器
运放的主要性能参数
输入阻抗：输入阻抗越大越好，高频时输入电容变得重要。
输出阻抗：输出阻抗越小越好。
输入偏流：两个输入端电流的平均值。偏流会引起运放不平衡 而产生输出。偏流越小越好。场效应输入级偏流最小。
主要技术指标：增益范围1～100；共模电压2500V；输入阻抗1012；输入偏 置 电 流 温 漂 30nA （ 最 大 ） ； 频 响 15kHz （ G=100 ） ； 失 调 电 压 (1545/G)mV(最 大 )； 失 调 电 压 温 漂 (1050/G)V/℃； 隔 离 电 源 输 出 15V， 5mA；电源+15Vdc5%。功能框图及管脚功能：
高精度高速运放
智
OP17（引脚同CF357）
能 测
OP27（引脚同OP07）
控
系
统
设
计
静电计级放大器
OPA128，具有超低偏置电流。 典型值150fA (f=10-15)。
智 能 测 控 系 统 设 计
斩波稳零运放
ICL7650,
5G7650,
F7650，超
低失调，
智 能
超低漂移， 高输入阻
测
输入级增益1、2、5、10
智 能 测 控 系 统 设 计
AD
210
应
用
示 智能例
测 控 系 统 设 计
光电耦合隔离放大器
ISO100
智 能 测 控 系 统 设 计
ISO100主要技术指标
智 能 测 控 系 统 设 计
ISO100应用示例
精密电桥隔离放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
3．2 仪器放大器
高精度差动放大器，输入阻抗高，共模抑制 比大，输入失调电压、电流小，输入偏置电 流小，温漂小，时漂小。
智 能 测 控 系 统 设 计
智 能 测 控 系 统 设 计
AD620低价格低功耗仪器放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
AD620引脚
智 能 测 控 系 统 设 计
AD626低价格单电源仪器放大器
管脚及其功能
智 能 测 控 系 统 设
计 接电容实现低通 滤波
接地 G=100； 悬空G=10