智能仪器设计方法及实例

便携式智能医疗仪器的设计与实现

便携式智能医疗仪器的设计与实现随着科技的不断进步和人们健康意识的不断提高，便携式智能医疗仪器成为了一个备受关注的领域。

便携式智能医疗仪器不仅可以满足人们的日常医疗需求，还可以为医生提供更多更准确的数据，提高诊断的准确性和效率。

本文将探讨便携式智能医疗仪器的设计和实现。

一、需求分析在设计便携式智能医疗仪器之前，我们需要对用户的需求进行充分的调查和分析。

主要有以下几点：1.便携性由于是便携式的医疗仪器，因此它需要具备轻便、易于携带的特点。

用户可以在任何时候、任何地方检查自己的健康状况。

2.精准度精准度是医疗仪器最基本的要求。

因此，在设计过程中，我们需要严格按照相关标准进行测试，确保数据的准确性。

3.可靠性医疗仪器是一种特殊的使用对象，而且它关系到人们的身体健康，因此在设计之前必须仔细考虑使用安全问题，确保医疗仪器的可靠性。

二、硬件设计便携式智能医疗仪器的硬件设计主要涉及到传感器、芯片和通讯模块。

1.传感器便携式智能医疗仪器的传感器采用的是多通道传感器。

一般包括体重传感器、血压传感器、心率传感器、血氧传感器等。

每个传感器都校对后再出厂。

2.芯片便携式智能医疗仪器的芯片采用ARM 架构。

主要包括单片机、处理器、闪存、SDRAM、LCD 控制器等。

3.通讯模块便携式智能医疗仪器的通讯模块主要有 WIFI 模块和蓝牙模块。

其中 WIFI 模块可与手机端和云端进行通讯，而蓝牙模块可直接与用户的手机进行通讯。

三、软件设计硬件设计完成后，我们需要进行软件设计。

软件设计主要涉及到嵌入式操作系统、界面设计和数据管理。

1.嵌入式操作系统便携式智能医疗仪器的嵌入式操作系统主要采用 Linux 和 Android 系统。

这两种系统是目前市场上最流行的操作系统，稳定性和安全性都非常高。

2.界面设计界面设计是用户体验的重要组成部分。

界面设计要尽可能简洁明了，让用户可以快速地找到自己需要的信息。

同时，界面也需要考虑到不同用户的使用需求，要适应不同用户的操作习惯。

《智能仪器设计方法》PPT课件

三个阶段
精选PPT
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
“智能仪器设计”的研究内容定位
人工智能少数仪器，如中医诊断仪，利用了专家系统，现在已经不多见应用。现在比较多的是测量仪器，能够把测量结果和标准测量结果比较，得出那些指标超标
计算机化仪器，微型计算机在仪器中的应用，显示、控制、接口
虚拟仪器以软面板为特征的仪器
仪器设计，智能仪器的设计
软件研制：
➢ 软件设计作一个总体规划 ➢ 程序功能块划分 ➢ 确定算法 ➢ 分配系统资源和设计流程图 ➢ 编写程序 ➢ 程序调试和纠错以及各部分程序连接及系
统总调
结构化和模块化程序设计：自底向上模块化程序设计自顶向下模块化程序设计
三种基本程序结构：
顺序结构、选择结构、循环结构智能仪器的软件结构：智能仪器的软件通常由监控程序、中断程序，测量程序和数据处理程序组成。
智能仪器还应有很好的可维护性，为此，仪器结构要规范化、模块化，并配有现场故障诊断程序，一旦发生故障，能保证有效地对故障进行定位，以便更换相应的模块，使仪器尽快地恢复正常运行。
4．仪器工艺结构与造型设计要求
仪器结构工艺是影响可靠性的重要因素，首先要依据仪器工作环境条件，是否需要防水、防尘、防爆密封，是否需要抗冲击、抗振动、抗腐蚀等要求，设计工艺结构；仪器的造型设计亦极为重要。总体结构的安排、部件间的连接关系、面板的美化等都必须认真考虑，最好由结构专业人员设计，使产品造型优美、色泽柔和、外廓整齐、美观大方。
组合化设计方法及优点
开放式体系结构和总线系统技术发展，导致了工业测控系统采用组合化设计方法的流行，即针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬件模板和软件进行组合。

智能仪表设计

内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题目：带有实时曲线的温湿度监测系统学生姓名：xx学号：xx专业：测控技术与仪器班级：xx指导教师：xx由于生产及生活的需要，经常需要对环境中的温湿度进行监测及显示。

液晶是现代电子产品中使用越来越多的一种显示器件，液晶不但用来显示各种文字,还可以动态的显示各种图案及画面。

本设计是一个基于单片机STC89C52的温湿度检测及显示装置。

该装置由温湿度检测模块、液晶显示模块、键盘输入模块及声光报警模块四部分组成，本设计检测模块采用技术成熟的DHT11作为测量温湿度的传感器；控制系统芯片采用功能强大、价位低廉的AT89C52单片机；显示系统采用大屏幕的QC12864B液晶显示屏。

整个电路采用模块化设计，由主程序、DHT11温湿度转换的驱动程序、显示子程序等模块组成。

DHT11温湿度传感器数字信号经单片机综合分析处理，实现温湿度显示以及曲线绘图各种功能。

由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格便宜、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用性。

关键字：温湿度；STC89C51单片机；12864；DHT11第一章绪论1.1 研究背景随着计算机技术的发展,基于微处理器的智能仪表已成为仪表的主体。

越来越多的智能仪表采用图形点阵液晶模块,液晶显示模块提供了丰富灵活的显示内容 ,更符合人性化的特点。

智能仪表的功能是否强大、用户操作性是否方便 ,都必须通过界面友好的外观和可操作性来体现。

可见,人机界面是智能仪表开发中的主要环节,在开发的工作量中占了很大的比例。

目前已有很多文献对液晶显示技术、图形用户界面设计作了研究。

1.2 液晶概述某些固体物质在一定条件下会呈现液态晶体状态,这种状态既不同于各向同性的液体,也不同于在三维空间分子完全规则排列的固体晶体,但又具有液体的流动性、连续性和分子排列的有序性。

这种处于液体和晶体之间过渡相态的物质称为液晶。

液晶分为热致液晶和溶致液晶。

前者是物质在某一温度范围内呈现液晶状态,后者是物质溶于水或有机溶剂而形成的。

基于STM32的通用智能仪表设计及实现

1系统设计STM32微型处理器用的是Cortex-M3内核，外面的接口非常多，主频高达72MHz，它是一种能远程控制的仪器，CAN能被广泛应用到很多行业，优点很多。

如功能强大、可靠性高、技术先进且成本合理等。

CAN总线可以支持多主，通信率高达1Mbit/s(间离小于20m),用这种方式来布置线路，方便性和可靠性大幅度增强。

下图就是智能仪表的设计图。

2关键硬件设计STM32可以用在很多设备上，可以根据用途，选择合适的科学的硬件要求。

这种系统还有一个强大的功能是能裁剪，我们可以按照需求对硬件进行调整，找出适合我们，经济实惠的进行使用。

2.1核心处理器核心处理器使用STM32F103VC，内核是功能强大的32位RISC，工作频率为72MHz，内部安装高速的存储器，能够增强I/O的端口并能连接到两条APB的总线；有三个十二位的ADC，能够提供十五种采样通道或者多种模式；DMA控制器的通道很多，高达十二个，能持的外设种类更多；还包括四个十六位的定时器与两个PWM 定时器；通信标准接口很多，工业领域非常适合；带4个片选的灵活的静态存储器控制器，支持SD卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器；提供并行LCD接口，兼容8080/6800模式；采用LQFP100封装，提供80个GPIO；除了模拟输入I/O，其他管脚可以承受5V信号输入；供电范围非常宽，两伏到三点六伏之间，还有能编程的电压检测器，让整个系统的工作更稳定，抗干扰能力更强，把温度传感器与内部ADC直接相连，能更简便的监测器件周围的环境；最适合的温度是四十到一百零五摄氏度，达到工业生产中的应用需求。

2.2抗干扰设计内部建设也重要。

每种电路里面含有两种类型的信号，一类是模拟信号，另一类是数字信号。

两类中抗干扰能力最强的是数字信号，但是噪音很大，它就成了模拟信号的主要噪声源，因此要重视两种信号的隔离与去耦。

用5V电源输入，要在输入端加入相应的去耦电容。

智能仪器智能温度测试仪的设计

智能仪器智能温度测试仪的设计哎呀，说到智能温度测试仪，这可真是个有趣又实用的玩意儿！前几天我家的空调好像出了点小毛病，制冷效果不太好。

我就琢磨着，要是有个能精准测量室内温度的仪器，就能知道是不是温度的问题了。

这让我一下子就想到了智能温度测试仪。

咱先来说说这智能温度测试仪到底是啥。

其实啊，它就像是一个小小的温度侦探，能随时随地告诉我们周围环境的温度变化。

想象一下，在一个大冬天，你从外面冷飕飕地回到家里，特别想知道屋里到底暖不暖和，这时候智能温度测试仪就能派上用场啦。

要设计一个好用的智能温度测试仪，可不是一件简单的事儿。

首先得选对传感器，这就好比是给测试仪装上了一双敏锐的眼睛。

传感器得能准确地感知温度的细微变化，不能有一点马虎。

比如说，常用的热电偶传感器，它能在很宽的温度范围内工作，从零下几十度到上千度都没问题。

但要是测量一般的室温，可能热敏电阻传感器就更合适，因为它对小范围的温度变化更敏感。

然后就是数据处理的部分啦。

收集到的温度数据得经过一番“整理”才能清晰地显示给我们看。

这就像是把一堆乱麻的线给理顺了，让人一目了然。

比如说，通过一些算法把波动的温度数据变得平滑，这样我们看到的温度变化就不会那么跳来跳去，心里也踏实多了。

还有啊，显示界面也很重要。

不能设计得太复杂，让人看了一头雾水。

得简单明了，一眼就能知道现在的温度是多少。

可以用数字显示，也可以用图表的形式，让人更直观地感受温度的变化趋势。

另外，智能温度测试仪还得能和其他设备连接，比如说手机或者电脑。

这样我们就算不在测试仪旁边，也能随时随地了解温度情况。

就像我那天不在家，心里还惦记着家里的温度，要是有能远程查看的功能，那可就太方便啦。

在设计的时候，还得考虑它的便携性。

不能太大太重，不然带着它到处测量可就麻烦了。

要小巧轻便，能轻松地装在口袋里或者包包里。

再说说它的外壳吧。

外壳不仅要好看，还得耐用。

不能轻轻一摔就坏了，得经得起日常的磕磕碰碰。

而且，最好是防水的，万一不小心掉水里了，也不至于马上就报废。

智能仪器课程设计

智能仪器课程设计课程设计名称3位半数字电压表学生姓名、学号谭彩铭（0501170118）指导教师牛国柱2009-1-16课程设计要求设计一3位半直流数字电压表，满足下列要求1、量程为20mV，200mV，2V，20V，200V，测量精度要求0.1%2、3位半数码显示3、工作状态显示4、开机自检5、配简单键盘，如量程切换6、配微型打印机接口由实际操作中遇到的问题找解决方案实际搭建的数字电压表的量程为20mV，200mV，2V和8V，能完成量程的自动切换，并有各种量程状态以及超、欠量程的指示灯显示。

原理图附录一所示。

对应的完整汇编程序见附录三。

1 原理图总体思路由于采用3位半AD转换器TC14433，提供的基准电压为2V，可测电压量程为2V，故大于2V的待测电压衰减后输入，小于2V的待测电压放大后输入。

衰减和放大由51单片机控制控制模拟开关4051，4052来完成。

调试当中，发现若输入电压为负时，比例放大就不准确了，且相差较大，故又用运放和模拟开关搭建了一反相控制电路。

原理图当中，U15为用OP07搭建的电压跟随器，用于增大输入阻抗，减小输出阻抗，以减少对待测电压的影响。

U16为用OP07搭建的一反相器。

U1用于若发现待测电压为负，让待测电压反相后进入后续电路。

U6作用同U15。

U1用于控制是否将待测电压衰减1/4后进入后续电路。

U4和U7用于控制是否对电压进行衰减以及衰减多少。

U17作用同U15。

U2为用MC1403搭建的2V电压源，用于输出较准确的电压源给TC14433作为基准电压。

2 AD转换部分TC14433中，EOC与DU端相连，选择连续工作方式。

EOC与51单片机的中端口0相连，由中断方式采集数据。

中断0采集数据服务子程序如图2所示。

3 升降量程及量程状态指示灯显示程序控制升降量程即控制模拟开关4051和4052，是否对待测电压进行放大或衰减。

如何有效的控制量程的自动转换是一较难点，尤其是保证程序的健壮性。

便携式智能伤口评估仪的设计

便携式智能伤口评估仪的设计摘要：随着我国对人工智能赋能医疗行业的大力推进，我国对“互联网+临床护理”的建设正在持续完善。

其中，针对慢性伤口的管理与评估在临床护理实践中尤为重要，而我国现行的慢性伤口管理与评估技术正处于发展阶段。

本文通过文献综述法对已有伤口评估研究成果进行分析和总结，运用用户调研法分析目标用户在进行慢性伤口处理时的行为和需求，并依据国家医疗器械相关管理条例，展开对伤口评估仪器的设计实践，并设计一款集便携性、精确性、远程会诊平台于一体的智能伤口评估仪方案。

该方案不仅有效解决慢性伤口评估和管理现存的问题，并且为临床医护人员提供了更加系统化和科学化的护理方案。

关键词：便携式；慢性伤口评估；智能化；远程会诊引言在当前人工智能、数字医疗和传感器等技术正在迅猛发展的时代，医疗体系和设备也正朝着智能化的方向迈进。

为了提高护理服务质量和管理效率，国家卫生健康委员会在2019年2月发布了《“互联网＋护理服务”试点工作方案》[1]其中指出应积极应用移动互联网、物联网和大数据等先进技术，丰富护理专业内涵，加强护理信息化建设，创新护理服务模式。

当前，慢性伤口发病率不断上升，因此慢性伤口评估和管理成为了我国伤口护理领域的工作重点。

由此可窥，需要设计一款具有智能化、高效性、精确性和多功能性的伤口评估和管理系统以满足日益增长的慢性伤口患者数量和对于慢性伤口评估与管理的更高要求。

本论文旨在探究优化设计伤口评估设备及系统，以适应这一背景下的需求。

一、伤口评估与管理的概念界定与技术要求（一）概念界定伤口评估与管理是伤口管理的重要环节。

伤口评估是指通过对伤口的病理生理过程及其对患者生命体征和身心状态的影响进行全面、系统、科学的评估，为制定科学、合理、安全、全面的治疗方案和护理计划提供依据。

伤口管理是指对伤口进行规范的清创、覆盖、护理等操作，以达到促进伤口愈合、减轻疼痛、预防感染、降低并发症和提高患者生活质量等目的。

因此，伤口评估和管理是相互依存、相辅相成的。

智能仪器实验报告-实验七

《智能仪器》课程设计报告姓名学号：梁倩 ********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目录一，课程设计内容简述 (3)二，电路原理图及说明 (3)1.总电路图 (4)2.电位器 (4)3.AD转换 (4)4.8051单片机 (5)5.继电器 (5)6.步进电机 (5)7.键盘以及显示 (6)8.地址译码插孔 (6)三，程序 (7)1.程序框图及说明 (7)2.程序源程序及注释 (11)3.运行结果（拍图） (17)四，调试过程遇到的问题及解决方法 (19)五，参考文献 (20)六，教师评语及成绩 (21)《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：由电位器信号模拟压力信号，在LED上进行显示；由按键设定压力上、下限，当压力高于上限时，打开继电器（放气）；当压力低于下限时，启动步进电机（充气）。

设计分工：软件接口要求：二，电路原理图及说明1.总电路图本压力显示和充放气系统用电位器输出值（0-5V）来模拟（-20-99KPa）压力值，将电位器的输出值送到模数转换模块进行AD转换，并将转换后的值送到8051单片机进行计算，转化为相应的压力值，送到LED数码管上（前三位）显示。

按键设定压力的上下限，可以在LED数码管后三位显示。

AD转换后的压力值与设定的压力上下限值相比较，当压力低于设定的下限值时，启动步进电机模拟充气过程。

当模拟压力高于上限时，打开继电器模拟放气过程。

2.电位器电位器用来产生可变的模拟量（0-5V），进而转化为-20到99KPa的模拟压力值。

3.AD转换80C196片内集成了一个八通道的A/D转换系统。

包括模拟多路开关、采样和保持电路以10位逐次逼近的A/D转换器。

A/D转换的结果送到数码管显示。

4.8051单片机8051单片机作为控制中心，是程序的载体，并根据程序控制各部分各功能的正常运行。

智能仪器仪表课程设计

智能仪器仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解智能仪器仪表的基本原理，掌握其功能、分类及在工程领域的应用。

2. 学会分析智能仪器仪表的电路结构，了解其主要部件的工作原理及相互关系。

3. 掌握智能仪器仪表使用及维护的基本方法，具备解决实际问题的能力。

技能目标：1. 能够运用所学知识，对智能仪器仪表进行简单的操作与调试。

2. 能够分析并解决智能仪器仪表使用过程中出现的常见故障。

3. 培养学生的动手实践能力，提高团队协作和沟通能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对智能仪器仪表的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。

2. 增强学生的责任感，使其认识到智能仪器仪表在工程领域的重要作用。

3. 培养学生严谨、务实的科学态度，提高他们的创新意识和创新能力。

本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，旨在使学生掌握智能仪器仪表的基本知识，提高实践操作能力，培养他们的创新精神和团队协作能力。

课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估。

通过本课程的学习，学生将能够更好地适应未来工程领域的发展需求。

二、教学内容1. 智能仪器仪表概述- 了解智能仪器仪表的发展历程、功能特点及分类。

- 掌握智能仪器仪表在工程领域的应用。

2. 智能仪器仪表的原理与结构- 学习传感器、执行器、微处理器等主要部件的工作原理。

- 分析典型智能仪器仪表的电路结构及其相互关系。

3. 智能仪器仪表的使用与维护- 掌握智能仪器仪表的安装、调试、操作方法。

- 学会智能仪器仪表的日常维护及故障排除。

4. 智能仪器仪表实践操作- 设计并实施简单的智能仪器仪表操作实验。

- 分析实验结果，解决实际问题。

5. 智能仪器仪表案例分析- 研究典型智能仪器仪表在实际工程中的应用案例。

- 分析案例中智能仪器仪表的作用和价值。

教学内容依据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。

教学大纲明确教学内容安排和进度，与教材章节相对应。

通过本章节的学习，学生将全面了解智能仪器仪表的相关知识，为实际应用打下坚实基础。

实验八智能仪器

实验内容：（1）熟悉单片机应用系统的设计要领；（2）按图 1 中元器件及参数在 ISIS 中完成电路原理图的绘制；（3）在 uVision3 中，按图 2 及表 1 建立 7 个程序文件；（4）在 ISIS 中运行，实现一路电压信号输入和两路报警开关量输出控制功能。软件编程：该项目由 7 个程序文件组成，其中 6 个为 C 语言文件，一个为汇编语言文件（串口输出功能采用汇编语言与 C51 语言混合编程），程序如下：（1）main.c 文件 void ad_init(); void control_thread(); void menu_thread(); void main() { ad_init(); while (1) { menu_thread(); control_thread(); }} （2）control.c 文件 #include<reg51.h> sbit P16=P1^6; sbit P17=P1^7; unsigned char ad(); void print(char name,unsigned int value); extern unsigned char param_value[2]; extern char menu_status; void control_thread() { unsigned char value=ad(); //A/D 转换 if(value>param_value[1]) { //根据采样值控制 LED 灯 P16=0; P17=1; } else if(value<=param_value[1]&& value>=param_value[0]) { P16=0; P17=0; } else { P16=1; P17=0;

智能仪器课程设计6

智能仪器课程设计6一、教学目标本章节的教学目标旨在帮助学生掌握智能仪器的基本原理、结构组成及其应用。

通过本章节的学习，学生应能理解并描述智能仪器的各个组成部分，了解其工作原理，并能够运用所学知识解决实际问题。

具体目标如下：1.了解智能仪器的基本概念及其发展历程。

2.掌握智能仪器的结构组成，包括传感器、微处理器、显示器、执行器等。

3.理解智能仪器的工作原理和应用领域。

4.能够分析智能仪器的各个组成部分的功能和相互关系。

5.能够运用所学知识对智能仪器进行简单的故障排查和维修。

6.能够设计简单的智能仪器控制系统。

情感态度价值观目标：1.培养学生对智能仪器技术的兴趣和好奇心，提高学生对新兴科技的关注度。

2.培养学生珍惜科技成就，树立科技创新的意识。

3.培养学生团队协作精神，提高学生解决实际问题的能力。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括智能仪器的基本概念、结构组成、工作原理及其应用。

具体内容包括：1.智能仪器的基本概念：介绍智能仪器的定义、特点及其在现代工业中的应用。

2.智能仪器的结构组成：详细讲解传感器、微处理器、显示器、执行器等各个组成部分的功能和作用。

3.智能仪器的工作原理：阐述智能仪器各组成部分之间的工作原理和相互关系。

4.智能仪器的应用领域：介绍智能仪器在工业、农业、医疗等领域的具体应用案例。

三、教学方法为了提高教学效果，本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

具体方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生了解智能仪器的基本概念、结构组成、工作原理及其应用。

2.案例分析法：通过分析具体案例，使学生更好地理解智能仪器的实际应用。

3.实验法：安排实验室实践活动，使学生亲自动手操作，加深对智能仪器原理的理解。

4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。

四、教学资源为了支持本章节的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识。

2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。

智能仪器设计实例课程设计方案

智能仪器设计实例课程设计方案一、课程目标知识目标：1. 学生能理解智能仪器的基本原理，掌握其设计流程和关键参数。

2. 学生能掌握至少一种智能仪器（如温度控制器、压力传感器等）的工作原理及使用方法。

3. 学生了解智能仪器在现实生活中的应用，并能结合实际情境进行分析。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的智能仪器系统，具备初步的创新能力。

2. 学生能通过查阅资料、团队协作等方式，解决智能仪器设计过程中遇到的问题。

3. 学生能熟练使用相关软件和工具，进行智能仪器的仿真与测试。

情感态度价值观目标：1. 学生对智能仪器产生兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。

2. 学生在团队合作中学会相互尊重、倾听他人意见，培养良好的沟通能力和团队精神。

3. 学生了解智能仪器在国家和产业发展中的重要性，增强社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在培养学生的动手能力、创新能力和实际应用能力。

学生特点：高中生具有一定的物理、数学和电子基础知识，思维活跃，好奇心强，对实际操作和设计有较高的兴趣。

教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践和自主探究，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 智能仪器概述：介绍智能仪器的定义、分类、发展历程及发展趋势。

教材章节：第一章智能仪器概述2. 智能仪器原理：讲解智能仪器的核心组成部分、工作原理及性能指标。

教材章节：第二章智能仪器原理3. 智能仪器设计流程：阐述智能仪器设计的基本步骤，包括需求分析、方案设计、硬件选型、软件开发等。

教材章节：第三章智能仪器设计流程4. 常见智能仪器应用实例：分析温度控制器、压力传感器、流量计等智能仪器的实际应用案例。

教材章节：第四章常见智能仪器应用实例5. 智能仪器设计实践：指导学生进行智能仪器设计，包括选题、方案论证、硬件搭建、软件编程等。

教材章节：第五章智能仪器设计实践6. 智能仪器调试与优化：介绍智能仪器调试的基本方法、技巧以及优化策略。

智能仪器设计实例

2、直接数字合成法（2种直接数字合成结构） 1）、基于地址计数器的数字频率合成法工作原理：将波形数据存储于存储器中，而后用可程控的时钟信号为存储器提供扫描地址，波形数据被送至DAC，经数模转换和低通滤波器后得到所需的模拟电压波形。假定地址计数器的时钟频率为fosc，波形一周期内有n个采样值，那么合成的波形频率为：如果改变地址计数器的时钟频率或存储器的地址步进大小，合成波形的频率都会随着改变。而要改变波形，只要在只读存储器中写入不同的数据。
读时序
写时序
3.4 波形数据存取电路采用RAM作为波形存储器是最方便的。波形存储器用来存储波形的量化数据。512K×8的高速CMOS静态RAM,一片存储高8位数据，另一片存储低8位数据，地址线共用。该存储器功耗低，单电源供电，读写时序简单，易于程序控制。
波形数据存取电路
3.5 DA转换电路
四、整体方案设计及工作原理
1、整体设计方案：
采用虚拟仪器技术、直接数字合成技术和计算机技术设计并研制低成本、高精度、人机界面友好的函数信号发生器。此方案硬件实现电路简单，电路中省去了单片机、液晶显示以及按钮等，节省仪器成本。
四、整体方案设计及工作原理
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根据公式1，正弦波在一个周期内的采样点值是：再将f(i)按DAC的比特数取整，从而得到：式中：n—数模转换器DAC的位数，n=16，INT— 取整函数每个周期共有N个点，式中：fosc是时钟发生器频率，fout是输出波形频率，由用户设定，是已知量。
五、波形数据的获取
双极性工作方式
五、波形数据的获取
DA转换电路
3.6 DAC的基准电源电路

测速仪

第一节智能仪器的设计实例（一）—智能测速仪转速测量问题实质上是转速传感器输出脉冲信号的频率测量问题，因此，在分析测速仪之前，先介绍测频方法。

一、常用的数字化测频方法智能仪器中常用的数字化测频方法主要有两种：测频法和测周法。

1、测频法（1）原理测频法是按照频率的定义（即f ＝N ／t ）对信号的频率进行测量的一种方法，其原理如图1所示。

图中，在与门的两个输入端分别输入被测信号以及持续时间为t 的高电平信号。

这样，只有在时间间隔t 内，被测的脉冲信号才能通过与门。

如果在这段时间内，计数器的计数值为N ，则被测信号的频率可表达为f ＝N ／t 。

图1 测频法测量信号频率的原理图（2）误差分析由f ＝N ／t 可得f t t f N N f f f /])/()/[(/∆∂∂+∆∂∂=∆由于 2//,/1/,//1t N t f t N f N t f -=∂∂=∂∂=所以 t t N N f f ///∆-∆=∆考虑到极限情况，测频法相对误差的最大值为)//()/(m a x t t N N f f ∆+∆±=∆式中，f f /∆为测量频率时的相对误差；N N /∆为计数值的相对误差；t t /∆为与门开启时间的相对误差。

下面首先分析N N /∆。

在测量过程中，与门开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相关的，即它们在时间轴上的相对位置是随机的。

在图2中，第一次与门的开闭时刻和被测计数脉冲随机配合的结果使计数器读数为N ；第二次与门的开闭时刻和被测计数脉冲配合与第一次不同，结果使计数器为N +1。

即两次读数相差一个脉冲。

图2 两次计数器读数相差一个脉冲图3 测频法测量频率时的±1误差当与门开闭时间t 与被测脉冲周期的整数倍相接近或相等时，测频法测量频率的最大可能误差为±1，如图3所示。

此误差常被称为“±1个字误差”或 “±1误差”。

±1误差对测量的影响为)/(1/tf N N ±=∆。

智能仪器采集系统课程设计

智能仪器采集系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解智能仪器采集系统的基本原理与构成，掌握数据采集、处理与分析的基本方法。

2. 使学生掌握智能仪器采集系统中传感器的工作原理及应用，了解不同类型传感器的特点。

3. 让学生了解数据传输与通信的基本原理，熟悉相关协议和标准。

技能目标：1. 培养学生运用智能仪器采集系统进行数据采集、处理与分析的能力。

2. 培养学生设计简单的智能仪器采集系统方案，具备初步的系统集成与调试能力。

3. 培养学生利用所学知识解决实际问题的能力，提高创新意识和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对智能仪器采集系统的兴趣，培养其探究精神和动手实践能力。

2. 培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯，提高自我管理和团队合作能力。

3. 增强学生的环保意识和社会责任感，使其认识到智能仪器采集系统在环保、医疗等领域的应用价值。

课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合理论教学与实验操作，注重培养学生的动手能力和创新能力。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对新技术和新设备充满好奇，喜欢动手实践。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，以项目为导向，培养学生的实际操作能力和团队协作能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。

二、教学内容1. 智能仪器采集系统概述- 介绍智能仪器采集系统的基本概念、发展历程和广泛应用。

- 分析系统组成、工作原理及其在现实生活中的应用案例。

2. 传感器及其应用- 讲解常见传感器的类型、工作原理及性能参数。

- 分析不同传感器在智能仪器采集系统中的应用场景。

3. 数据采集与处理- 介绍数据采集的基本方法、信号处理技术及数据传输协议。

- 通过实例分析，让学生了解数据采集与处理在智能仪器采集系统中的重要性。

4. 数据通信与网络技术- 讲解数据通信的基本原理、网络协议和标准。

- 分析无线通信技术在智能仪器采集系统中的应用。