智能仪器的工作原理及特点
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。
《智能仪器仪表》课件
空气质量监测
01
智能仪器仪表可以实时监测空气质量，为环境保护部门和公众
提供准确的数据。
水质监测
Байду номын сангаас
02
通过智能仪器仪表，可以检测水体的各种参数，如pH值、浊度
、溶解氧等，确保水质安全。
气象监测
03
智能仪器仪表在气象监测中发挥着重要作用，如风速、风向、
温度、湿度等参数的监测。
05
智能仪器仪表的未来展望与挑战
1 2
医疗诊断设备
智能仪器仪表广泛应用于医疗诊断设备中，如心 电图机、血压计等，提高诊断准确率。
病人监护系统
通过智能仪器仪表，可以实时监测病人的生理参 数，为医护人员提供及时准确的病人信息。
3
医疗影像设备
智能仪器仪表在医疗影像设备中发挥着重要作用 ，如CT、MRI等设备中的图像处理和数据分析。
环境监测领域的应用
总结词
随着智能仪器仪表的普及，安全与隐私保护成为亟待解决的问题，需要加强数据 加密、访问控制和安全审计等方面的措施。
详细描述
由于智能仪器仪表通常需要收集和处理大量敏感数据，因此需要采用强大的加密 技术和访问控制机制来保护数据安全。同时，应加强安全审计和监控，及时发现 和应对潜在的安全威胁。
成本与普及率的考量
04
智能仪器仪表的实际应用案例
工业自动化领域的应用
自动化生产控制
智能仪器仪表在工业自动 化领域中主要用于实时监 测和控制生产流程，确保 产品质量和生产效率。
智能传感器
通过智能传感器，可以实 时监测机器的运行状态， 预测潜在故障，并及时采 取措施，减少停机时间。
数据集成与分析
智能仪器仪表能够收集大 量生产数据，通过数据分 析，帮助企业优化生产流 程，降低成本。
智能仪器及其特点
智能仪器及其特点1、智能仪器概述随着微电子技术的不断发展，以及超大规模集成电路芯片(即单片机)的出现，智能仪器得到了迅速发展。
智能仪器以微处理器或单片机为核心，具有信息采集、显示、处理、传输以及优化检测与控制等多种功能：有些甚至还具有专家推断、逻辑分析与决策的能力。
智能仪器的出现，极大地扩充了常规仪器的应用范围。
由于智能仪器一开始就显示它强大的生命力，目前已成为仪器仪表发展的一个主导方向。
并对自动控制、电子技术、国防工程、航天技术与科学试验等产生了极其深远的影响。
2、智能仪器的组成智能仪器主要由硬件和软件两部分组成。
(1)硬件硬件主要包括主机电路、模拟量输入输出通道、人机接口和标准通信接口电路等，如图1所示。
主机电路通常由微处理器、程序存储器以及输入输出I/O接口电路等组成，有时，主机电路本身就是个单片机。
主机电路主要用于存储程序与数据，进行系列的运算和处理，并参与各种功能控制。
模拟量输入输出通道主要由A/D转换器，D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成。
主要用于输入和输出模拟信号，实现模数与数模转换。
人机接口主要由仪器而板上的键盘和显示器等组成,用来建立操作者与仪器之间的联系。
标准通信接口使仪器可以接受计算机的程控命令，用来实现仪器与计算机的联系。
一般情况下，智能仪器都配有GPIB等标准通信接口。
此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机—PC机，由PC机进行全局管理。
(2)软件软件即程序，主要包括监控程序、接口管理程序和数据处理程序三大部分。
监控程序而向仪器而板和显示器，负责完成如下工作:通过键盘操作，输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数：通过控制I/O接口电路进行数据采集，对仪器进行预定的设置：对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理：以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及测量数据的处理结果。
接口管理程序主要而向通信接口，负责接收并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式与工作参数的程控操作码，并根据通信接口输出仪器的现行工作状态及测量数据的处理结果以及向应计算机远程控制命令。
智能仪器
Internet接 遥 实 动 试 受 控， 现自 测 。
器、内部总线、各种I/0 接口、通信接口、人
机接口 (键盘、开关、按钮、显示器) 等 : (1)微处理器与存储器 在仪器内，常用8 位通用微处理器或微型计算单片机。在较复杂 的仪器内，有的用16位微处理器 ，或包括多 个微处理器系统，实行分布并行处理。 存储器包括程序存储器和数据存储器。程 序存储器(EPROM)用于存储固化仪器系统的 程序 ，以及有关的表格与常数。数据存储器
操作人员输入的信息，又用来存储以前测得的 和现在测得的各种数据。 4. 自动进行数据处理。对测得的数据可 按设置的程序进行算术运算，如求平均值、对 数、方差、标准偏差等数学运算， 还可求解代 数方程，并对信息进行分析、比较和推理。 5. 具有硬件软件化优势。由于采用微 处 理器，许多传统的硬件逻辑都可用软件取代。 以软件为核心， 具有强大的控制能力。智能仪 器的全部操作都是在内部微处理器软件的控制 下进行的，传统仪器的传感器和变送器充当信 息采集的前端，其余工作全部由微处理器系统 在软件的控制下完成。这样，软件和微处理器 系统就代替了传统仪器中的硬件，如传统数字 电压表中的计数器、寄存器、数码显示电路都 可用软件替代。这样不但降低了成本、减小了 体积，而且降低了功耗、提高了可靠性 6. 具有自检、自诊断和 自测试功能。以 器可对自身个部分进行检测，验证能否正常工 作。 自 检合格时，显示信息或发出相应的声 音。否则，运行自 诊断程序，进一步检查仪器 的哪一部分出了故障，并显示相应的信息。 7. 自补偿、自适应外界的变化。智能仪 器能自 动补偿环境温度、压力等对被测量的影 响，能补偿输入信号的非线性，并根据外部负 载的变化自 动输出与其匹配的信号。 8. 具有对外接 口功能。通过GPIB标准借 口， 能过容易的接入自 动测式系统， 甚至接入
智能仪器原理及应用问答
1、什么是智能仪器？智能仪器的主要特点是什么？2、画出智能仪器通用结构框图，简述每一部分的作用。
3、智能仪器监控程序的主要内容是什么？4、简述智能仪器面板广泛使用按键键盘的特点。
5、简述现代自动测试系统的结构与特点。
6、为什么目前智能仪器主机电路大多采用单片机？选择单片机时应主要考虑哪些因素？7、A/D转换器与D/A转换器分别有哪些主要技术指标？分辨率和转换精度这两个指标有什么区别？8、逐次比较式、并联比较式和积分式A/D转换器各有什么特点？9、数据采集系统主要由哪几部分组成，每一部分的主要功能是什么？10、独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘各有什么特点？分别适合于什么场合？11、独立式键盘接口电路的工作原理12、试比较七段LED显示器静态与动态多位数字显示系统的特点。
13、参照动态扫描的LED显示器接口电路，设计一个采用2位共阳极的七段LED显示器的动态扫描接口电路。
14、GP-IB接口系统的基本特征有哪些？15、RS-232C标准的接口信号线有哪几类？其中主要的信号线是什么？16、什么是同步通信和异步通信？它们各自有何优缺点？17、异步通信协议的数据结构如何，起始位和停止位有何作用？18、RS-232C的逻辑1与逻辑0的电平范围是多少？如何实现与TTL电平的转换？19、什么是算法？什么是测量算法？测量算法应包括哪些主要内容/20、为什么智能仪器要具备自检功能？自检有哪几种方式？常见的自检内容有哪些？21、为什么仪器要进行量程转换？智能仪器怎么样实现量程转换？22、以电压表为例，简述其自动零点调整功能的原理。
23、采用数字滤波算法克服随机误差具有哪些优点？24、什么是仪器的系统误差？智能仪器如何克服仪器的系统误差？25、与硬件滤波器相比，数字滤波器具有哪些优点？26、常见数字滤波方法有哪些？说明各种滤波算法的特点和使用场合。
27、平均滤波算法、中值滤波算法和去极值平均滤波算法的基本思想是什么？28、加权平均滤波算法的基本思想是什么？29、移动平均滤波算法最显著的特点是什么？如何实现？30、为什么仪器系统中要进行标度变换，常见的标度变换分为哪两类？标度变换可否与系统误差消除合并起来进行计算以减小计算量？为什么？31、某仪器系统中传感器输出信号最大值为20mv，要求测量分辨率为5uv，测量误差为10uv，A/D转换器的参考电压值为2.5Ｖ。
全智能光学仪器原理
全智能光学仪器原理
全智能光学仪器原理是通过激光束穿过待测物体，利用光学原理进行测量和分析的一种仪器。
该仪器利用光的传播速度较快的特点，能够快速、精确地获取待测物体的相关信息。
以下是全智能光学仪器的工作原理和主要应用介绍。
全智能光学仪器的工作原理主要包括激光发射、光束传输、物体测量和数据处理等几个步骤。
首先，激光器发射出一束单色、单向、高亮度的激光束，该激光束穿过光学传输系统，经过透镜的聚焦使其能量集中在一个小的点上。
然后，激光束照射到待测物体上，根据物体对激光束的散射、折射等现象，测量出物体的形貌、轮廓、表面粗糙度等参数。
最后，通过光电探测器将激光束的反射信号转化为电信号，并经过数据处理与分析，得到最终的测量结果。
全智能光学仪器具有广泛的应用领域。
例如在制造业中，它可以用于测量和检测物体的尺寸、形状、形态等；在医学领域，可以用于眼科、牙科等领域的测量和检查；在地质勘探中，可以用于获取地下岩石和矿物的信息等。
此外，全智能光学仪器还可以应用于科学研究、环境保护、安防等领域，发挥着重要的作用。
总之，全智能光学仪器通过激光束的传播和物体的光学反射等现象，实现了对待测物体的快速、精确测量。
其工作原理简单明了，应用领域广泛，可以有效地满足不同领域的测量需求。
智能化仪器原理及应用(第三版)课件：智能型温度测量仪
智能型温度测量仪
在RAM区中还开辟了4个通用工作寄存区， 共有32个通 用寄存器， 可以适用于多种中断或子程序嵌套的情况。 在MCS-51系列单片机内部， 还有1个由直接可寻址位组 成的布尔处理机， 即位处理机。 指令系统中的位处理指 令专用于对布尔处理机的各位进行布尔处理， 特别适用 于位线控制和解决各种逻辑问题。
智能型温度测量仪
MCS-51 简化结构框图与逻辑符号如图4-3所示。
XTAL1、 XTAL2： 内部振荡电路的输入/ RESET：
EA ： 内外程序存储器选择端。 当 EA 为高电平时， 访问内部程序存储器； 当 EA 保持低电平时， 只访问外部 程序存储器， 不管是否有内部存储器。
智能型温度测量仪
P2.０相连。 存储器和8155的控制信号线分别与8031的相应端
相接， 从而可实现各种器件的读写操作。
智能型温度测量仪
4.2.2
温度是一个很重要的物理参数， 也是一个非电量， 自然界中任何物理化学过程都紧密地与温度相联系。 在 很多产品的生产过程中， 温度的测量与控制都直接和产 品质量、 生产效率、 节约能源以及安全生产等重要经济 技术指标相联系。 因此， 温度的测量是一个具有重要意 义的技术领域， 在国民经济各个领域中都受到相当的重 视。
智能型温度测量仪
与此同时， 将数据显示和打印出来； 也可将输出的开关 量经D/A 转换成模拟量输出， 或者利用串、 并行标准接 口实现数据通信。 整机工作过程是在系统软件控制下进 行的。 工作程序编制好后写入只读存储器中， 通过键盘 可将必要的参数和命令存入读/写存储器中。
智能型温度测量仪 图 4-2 智能型温度测量仪的工作流程
智能型温度测量仪
智能化仪器原理及应用
智能仪器设计要点总结
1、什么是智能仪器？它有什么特点?以微处理器为核心，将计算机技术与测量仪器相结合的仪器.拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能,具有一定的智能作用。
测量范围宽、精度高、稳定性好.智能仪器一般均配有GP—IB（或RS—232C、RS—485）等通信接口，可跟另外的智能仪器组成智能仪器系统。
2、按智能仪器的结构可将智能仪器分为哪两类？微机内嵌（内藏）式微机扩展式3、什么叫做微机内嵌式智能仪器？什么叫做微机扩展式智能仪器？将微机作为核心部件嵌入到智能仪器中，仪器包含一个或多个微机,属于嵌入式系统。
利用微机强大的功能完成信号调理、A/D转换、数字处理、数据存储、显示、打印、通信等各项任务。
将原智能仪器中测量部分配以相应的接口电路制成各种仪器卡，插入到PC机的总线插槽或扩展槽内，而原有智能仪器所需的键盘、显示器以及存储卡等均能借助于PC机资源（也就是利用微机的硬件、软件资源完成数据分析和显示)给使用者的感觉是一个微机系统。
4、什么叫做个人仪器？其组成方式怎样?个人仪器(Personal Computer Instrumen t，PCI)亦称PC仪器，是以个人计算机为基础的仪器，其组成方法是，将原独立式智能仪器中的测量部分制作成仪器卡，插入PC的总线插槽，而原独立式智能仪器所需的键盘、显示器及存储器等均借助于PC的资源。
5、什么是虚拟仪器？它能实现什么功能?虚拟仪器是指在计算机为核心的硬件平台上，由用户定义功能，具有虚拟面板,其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统.虚拟仪器的三大功能为数据采集、数据分析处理、显示结果6、虚拟仪器的三大功能模块分别是什么？计算机、仪器模块和软件7、LabVIEW的基本程序单位是什么？它包括哪几部分？8、什么是网络化仪器?在智能仪器中将TCP/IP协议等作为一种嵌入式应用，使测量过程中的控制指令和测量数据以TCP/IP方式传送，使智能仪器可以接入Internet，构成分布式远程测控系统。
智能仪器仪表技术及其应用
智能仪器仪表技术及其应用智能仪器仪表技术是指采用先进的电气、电子、计算机和通信技术，将传感器、调节元件、电控制器、信号处理器等组成一个完整的系统，能自动测量、控制、调节、调试和评价，具有高精度、高速度、高可靠度、多功能、网络化等优点的一系列系统。
随着现代科技的发展，智能仪器仪表已广泛应用于各个领域，如工业自动化、航空航天、汽车制造、电力电子、机器人技术以及环保科技等领域。
智能仪器仪表技术的主要特点：（1）高灵敏度：智能仪器仪表具有高精度、高分辨率、高灵敏度等特点，能够对微弱的现象进行检测和测量，在复杂的环境条件下也能够保持高度的稳定性。
（2）高速度：智能仪器仪表具有高速响应和处理能力，速度快、实时性强，能够满足高速运动控制、高频测量等有迫切需要的应用。
（3）多功能：智能仪器仪表的功能非常多样化，能够实现各种测量、控制、调节、检测等任务，为各种工业制造领域提供了很大的便利。
（4）高可靠性：智能仪器仪表具有高度的稳定性和可靠性，能够在恶劣的环境条件下，长时间稳定工作，具备了工业现场良好的适应性。
（5）网络化：智能仪器仪表可以通过计算机和互联网等各种网络方式进行数据交换和通讯，可以实现智能化的综合管理，从而提高了生产效率和精度。
智能仪器仪表技术的应用：（1）汽车行业：智能仪器仪表在汽车制造业中具有广泛应用，例如发动机控制系统、气缸压力监测系统等，可以提高汽车的性能、可靠性和安全性。
（2）电力电子：智能仪器仪表在电力电子领域中主要应用于变频器、电力电子控制器等方面，可以提高设备运行效率、可靠性和安全性。
（3）环保科技：智能仪器仪表在环保科技领域中主要应用于传感、监测、控制等方面，可以监测环境质量、控制污染源以及保护生态环境。
（4）工业自动化：智能仪器仪表在工业自动化中广泛应用，控制各种自动化设备，为各种工业制造环境提供智能化的测量、控制和评估手段，能够提高工业制造过程的效率和质量。
总之，随着科学技术的不断发展，智能仪器仪表技术得到不断的改进和优化，应用范围也不断拓展，具有广泛的应用前景和市场需求。
智能仪器的组成及特点
⑵、基于独立仪器总线的仪器系统
独立的仪器总线是由各生产厂家自行定义而无统一标准，使用户在组建个人仪 器系统时难以在不同厂家生产的仪器插卡中进行选配，妨碍了个人仪器的推广和 发展。
⑶、基于统一标准的VXI总线仪器系统
1987年HP和泰克等五家仪器公司在经过一段扎实工作之后，联合提出适合于个 人仪器系统标准化的接口总线标准VXI规范，并为世界各厂家所接受。
第16页/共59页
1.2 智能仪器及测试系统的发展
模拟 仪器
数字 仪器
卡式仪器 及系统
智能仪器与 自动测试系统
虚拟仪器 及系统
第17页/共59页
一、 独立式智能仪器及自动测试系统
1、独立式智能仪器
独立式智能仪器简称智能仪器，即前述的自身带有微处理器和GP–IB接口的 独立式智能仪器在结构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪器的技术性 能可以做得很高。这类仪器在技术上已经比较成熟，正在或已经成为当前电子实 验室的主流仪器模式。 目前，大多数传统的电子仪器已有相应换代的智能仪器产品，我国科研院所 使用的电子仪器正在进行着用智能仪器逐步取代相应传统仪器的工作。
卡式仪器的硬件结构
计算机
仪器卡
缺少仪器面板 —— 建立软面板
第32页/共59页
•卡式仪器区别智能仪器一个显著特点是用“软面板” 实现对仪器的操作
•软面板是显示在CRT上用作图软件生成的仪器面板 图形（类似仪器硬面板）
•用户通过操作鼠标器移动光标的方式控制软面板上 的按键、旋钮等
软面板
插入
仪器卡
卡式仪器的基本形态
第15页/共59页
二、 智能仪器的主要特点
(4) 智能仪器具有友好的人 机对话的能力，使用人员只需通过键盘打入命令， 仪器就能实现某种测量和处理功能，与此同时，智能仪器还通过显示屏将仪器运 的联系非常密切。
智能仪器原理及应用教学设计
智能仪器原理及应用教学设计1. 引言随着科技的发展，智能仪器已经被广泛应用于工业、医学、能源等领域，并成为现代生产、科研中不可替代的重要工具。
智能仪器不仅可以提高生产效率，减少人力浪费，更可以提高检测精度，确保产品质量。
因此，掌握智能仪器原理及应用已成为现代科技人才必备技能之一。
而智能仪器原理及应用教学设计，就是为了让学生更好地掌握智能仪器原理及应用，从而更好地适应未来的科技发展。
2. 教学目标本教学设计旨在让学生掌握智能仪器的原理、体系结构、应用等基本知识，以及相关软件的使用方法，培养学生的工程实践能力和创新意识，使其能够适应未来的科技发展，具备较好的应用能力。
3. 教学内容1.智能仪器基本概念–仪器的概念–智能仪器的定义及特点2.智能仪器的体系结构–测量系统的组成–智能传感器的原理及应用–智能执行器的原理及应用3.智能仪器的工作原理–信号处理原理–控制原理4.智能仪器的应用与发展–智能仪器在工业上的应用–智能仪器在医学上的应用–智能仪器在能源上的应用5.相关软件的使用方法–Matlab的基本操作–LabVIEW的基本操作–Python的基本操作4. 教学方法1.课堂讲授：通过讲解基本理论及实际应用案例，传授智能仪器的基本概念、体系结构、工作原理、应用等相关知识。
2.实验操作：通过实际操作智能仪器及相关软件，让学生对仪器的工作原理有更深入的了解，同时培养学生的实践能力。
3.讨论交流：在课堂上组织学生进行讨论及交流，引导学生自主思考，提高学生的创新意识。
4.课堂练习：通过课堂练习，检验学生对课程内容的掌握情况，提高学生的学习积极性。
5. 教学评估针对本课程的教学评估，将分为以下三个方面：1.学生课前管理情况评估：通过查看学生的课前学习情况，了解学生对课程内容的掌握程度。
2.学生日常表现评估：通过学生的实验操作、课堂讨论、课堂练习等进行评估，了解学生的学习态度、学习效果等。
3.学生成果评估：通过学生独立完成实验报告等进行评估，了解学生的实践能力和掌握情况。
智能仪器功能原理及其发展趋势
工 业 技 术
智能仪器 功能 原理及其 发展趋势
杨 立 清 马 震
（ 中国电子科技 集团公 司第四十九研 究所， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ） 摘 要： 智能化是 目前 电子仪器发展的趋 势， 智能仪器以其优质的特点受到 了电器科研 以及 工业青睐。智能仪 器不仅仅能够在 范 围上 比传 统仪 器 的应 用 更加 的 广泛 ， 同时其 体 积 小功耗 低 以及 功 能 强 大等特 点 也是 传 统仪 器 所 不及 的 。 关键词： 智能 仪 器 ； 原理 ； 特点； 发 展 趋 势
１工 作原 理 ３ ． ２ 多功 能化
信息 由传感器感受后将这些被测参量进行电信号的转换 ， 后传 智能仪器其中一个特点即是仪器 的多功能性 。诸 如， 仪器生产 这种仪器就集合了频率合成仪 、 脉冲 递进入模拟开关 ， 但是 ， 在进入模拟开关前需要对干扰进行滤波去 的厂家所制造 的函数发生器 ， 这样将各种仪器的功能进行集 除； 由单片机再对进入通道的信号进行选通并将信号传递给增益放 发生器 以及任意波形发生仪 的功能 。 大器 ， 被放 大的信号还需要进行脉冲信号的转换 ， 通过转换器转换 合不但能够在性能上保证 准确性高于频 率合成器或者是专用 的脉 同时 由于设备 的功能集成 ， 在性 能测试上也可 以综合 后再次送入单片机 ； 单片机在初始设定值 的基础上对这些数据进行 冲发生仪器 ， 可 以更 好 的为测 试 功 能提 供相 应 的解 决方 案 。 相应的处理 以及计算 ； 最后所显示和打印出的数据就是运算后 的结 的进 行 ， 果 ；在仪器 内的 Ｅ ２ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ以及 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ Ｒ Ｏ Ｍ 内都有着设定好的参数 ， ３ ． ３ 人工 智 能化 人 工智 能 是 计 算 机应 用 的一 个 崭 新 领 域 ， 利 用计 算 机 模 拟 人 单 片机 会将 计 算后 的值 同这 些 参 数进 行 比较 ， 根据 事 先 的设 定 对 在 用于机器人 、 医疗诊断 、 专家系统 、 推理证 明等各方面。 智能 比较结果的基础上发 出控制信号 。 正式由于智能仪器的这种工作原 的智能 ， 理， 因 此其 和 Ｐ ｃ机相 互 配合 还 能 够成 为分 布式 的测 控 系统 １ ， 由Ｐ Ｃ 仪器 的进一步发展将含有一定的人工智能 ， 即代替人的一部分脑力 从而在视觉（ 图形及色彩辨读） 、 听觉（ 语音识别及语言领悟 ） 思 机 作 为 上位 机用 以接 收各 个 下 位 机 所 采集 以及 测 量 的数 据 或 者 是 劳动 ， 维（ 推理 、 判断、 学 习与联想） 等方 面具有一定的能力。这样 ， 智能仪 信号 ， 并进 行 统一 的 管理 。 ２ 功 能特 点 器可无需人 的干预而 自主地完成检测或控制功能 。显然 ， 人工智能 使我们不仅可 以解决用传统方法很难解 集成 电路的出现是现代 电子技术发展的结果 ，比之微 电子仪 在现代仪器仪表中的应用 ， 器， 集成 电路更是将各种微型 电路集中到一块芯片上 ， 超 大规模 的 决的一类问题 ， 而且可望解决用传统方法根本不能解决 的问题 。 集成电路就是这项技术发展的结果。 集成了各个电路的芯片就是单 ３ ． ４融合 Ｉ Ｓ Ｐ和 Ｅ Ｍ Ｉ Ｔ技术 ，实现仪器仪表系统的 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ 接入 网络 化 ） 片机 ， 并在此基础上结合 了测量控制以及计算机等技术 ， 智能化控 ｆ 制 测 量 系统 就诞 生 了 ， 智 能化 仪 器就 是在 此 基础 上 产生 ［ ２ １ 。 伴 随 着 网络 技 术 的飞 速 发 展 ， Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ 技 术 正 在 逐渐 向工 业控 制 较之传统的仪器以及仪表设备 ， 智能仪器有着其独特的方面 ： 和智能仪器仪表系统设计 领域渗透 ，实现智 能仪器仪表 系统基 于 ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ 的通讯能力以及对设计好的智能仪器 仪表 系统进行远程升 ① 自动化的操控手段 。 整个系统在控制上都是由单片机或者是 Ｉ 微 控 设 备进 行操 作 和 控 制 的 ， 诸如 ： 量 程 的选 择 以及 开关 的控制 ， 采 级 、 功能 重置 和 系统 维护 。 在系统编程技术 （ Ｉ ｎ — Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｍ ｉ ｎ ｇ ， 简称 Ｉ Ｓ Ｐ技 术 ） 是 对 集数据 以及扫描 ， 数据的处理传输 和打印显示等动作 ， 都可以通过 组态或重组的一种最新技术。它是 Ｌ Ａ Ｔ Ｔ Ｉ Ｃ Ｅ半导体 智能仪器实现 自动化。操作 自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫 软件进行修改、 描、 量程选择 、 开关启 动闭合 、 数据 的采集 、 传输与处理 以及显示打 公司首先提出的一种使我们在产品设计 、制造过程 中的每个环节 ， 具有对其器件 、 电路板 或整个 电子 印 等都 用单 片 机或 微 控 制器 来 控 制操 作 ， 实 现 测量 过 程 的全 部 自动 甚至在产 品卖给最终用户以后 ， 化。 系统 的逻辑和功能随时进行组态或重组能力的最新技术 。Ｉ Ｓ Ｐ技术 ②智能化的 自测功能。 智能设备对于 自身所产生的故障能够 自 消除了传统技术的某些限制和连接 弊病 ， 有利 于在板设计 、 制造 与 Ｓ Ｐ硬件灵活且易于软件修改 ， 便于设计开发 。由于 Ｉ Ｓ Ｐ器件 我分析 ， 检测出故 障部位甚至能查 找分析出原 因。像 自动故障状态 编程 。Ｉ 的检验 、 自动凋零 、 量程的 自动转换和 自我校准和诊断等。自我检测 可以像任何其他器 件一样 ， 在印刷 电路板 （ Ｐ Ｃ Ｂ ） ３ ２ 处理 ， 因此 编程 Ｓ Ｐ器 件不 需 要 专 门编 程器 和较 复 杂 的 流程 ， 只要 通 过 Ｐ Ｃ机 ， 嵌 入 的功 能在 仪 器 的维护 上 提 供 了极 大 的方 便 ， 其 运 行 的 时 间也 较为 的 Ｉ 灵活。 式 系统 处 理器 甚 至 Ｉ Ｎ Ｔ Ｅ Ｒ Ｎ Ｅ Ｔ远 程 网进 行 编程 。 ③能够处理数据 。 数据处理是智能仪器相 比传统仪器所具有 的 Ｅ ＭＩ Ｔ嵌 入 式微 型 因特 网互 联 技术 是 ｅ ｍ Ｗａ ｒ ｅ 公 司创 立 Ｅ Ｔ Ｉ （ ｅ Ｘ — ｅ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ ） 扩展 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ 联盟 时 提 出 的 ， 它 是 一种 将 单 片机 等 嵌 优势 ， 由于微 控设 备 以及单 片机 的存 在 使 得相 对 于 传统 的逻 辑硬 件 ｔ 在处理信号以及数据上更加的灵活 ， 很多逻辑硬件无法做到的事情 入式设备接入 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ 的技术。 利用该技术 ， 能够将 ８位和 １ ６位单片 通 过 智 能仪 器在 软 件 的控 制 下灵 活 的解 决 。 机 系 统接 入 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ ， 实 现 基于 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ 的远 程 数据 采 集 、 智 能控 制 、 上 ④人机关系更加和谐 。传统 的仪器主要是靠切换 开关进行操 传 ／ 下 载数 据 文 件等 功能 。 作 ，而智能仪器只需要通过键盘对命令进行输入就能够实现测控 ， ３ ． ５虚 拟仪 器 是智 能 仪器 发 展 的新 阶段 操 作 员 可 以更加 方 便 的进 行 操 作 。并 且 ， 通 过 显示 屏 智 能仪 器 还会 测量仪器 的主要功能都是 由数据采集 、 数据分析和数据显示等 将 仪 器 的工 作状 态 以 及运 行 状 态 、 测量 和处 理 后 的数 据 进行 直 观 的 三大 部分 组成 的。 在虚 拟 现实 系 统 中 ， 数 据 分析 和 显示 完全 用 Ｐ Ｃ机 显示 ， 使 得操 作 员 方便 及 时 的掌握 仪 器 以及 测控 的状态 。 的软 件来 完成 。 因此 ， 只 要额 外 提供 一 定 的数 据采 集 硬件 ， 就 可 以 与 ３ 发展 趋势 Ｐ ｃ机组成测量仪器 。 这种基于 Ｐ Ｃ机的测足仪器称为虚拟仪器 。 在 ３ ． １微 型化 虚拟 仪器 中 ， 使用 同一 个硬 件 系 统 ， 只要 应 用 不 同 的软 件 编程 ， 就可 智能仪器在信号的采集 以及数据 的处理中具有着很大的优势 ， 得到功能完全不 同的测量仪器 。 可见 ， 软件系统是虚拟仪器的核心 ， 但是随着人们对于仪器功能要求的同时， 对于仪器的体积也 同样提 “ 软件 就 是仪 器 ” 。 出了要求。微型化成为了机械仪器的发展主流趋势 ， 并且智 能仪器 ４结 束语 智 能仪 器是 计 算 机科 学 、 电子 学 、 数 字信 号 处理 、 人工 智 能 、 Ｖ Ｌ — 中所用的电子元件体积不断的减小 ， 加之微 电机械技术 的发展使得 智能仪器也向着微型化 的方向发展。微型智能设备虽然体积小 ， 但 ｓ Ｉ 等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合 。随着专用集成电路 、 是在进行 信号 以及数据采集 、 信号处理 以及线性化处理 、 输 出放大 个人仪器等相关技术的发展 ，智能仪器将会得到更加广泛的应用 。 信号等功能上同样全 面。而且 随着技术的发展 ， 微电子业的技术不 作为智能仪器核心部件 的单片计算机技术是推动智能仪器向小型 断 的趋 于 完 善成 熟 ， 微 型智 能 仪 器在 技 术成 熟 的 同时价 格 也会 ��
智能仪器仪表智能电子秤的原理与分析
智能电子秤的原理与分析摘要：随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。
电子秤向提高精度和降低成本方向发展的趋势引起了对低成本、高性能模拟信号处理器件需求的增加。
通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。
电子称主要以单片机作为中心控制单元，通过称重传感器进行模数转换单元，在配以键盘、显示电路及强大软件来组成。
电子称不但计量准确、快速方便，更重要的自动称重、数字显示，对人们生活的影响越来越大。
关键词：电子秤；智能化；单片机；称重传感器Intelligent electronic scale principle and analysisAbstract: With the measuring technique and the development of electronic technology, the traditional pure mechanical steelyard, scales, scales and other weighing device being eliminated gradually, electronic weighing device of electronic scales, electronic scales, with its accurate, fast, convenient, intuitive display and many other advantages which favored by people. Electronic scale to improve the precision and reduce the cost of the development trend of the low cost, high performance analog signal processor demand recent years through the analysis of electronic weighing instrument product development and market demand at home and abroad, the trend of the development of electronic weighing instrument is small, modular, integrated, intelligent; its technical performance trend is of high speed, high accuracy, high stability, high reliability; the functional trend is weighing control information and the control information and the " intelligent " function; its application performance tends to be integrated and combination. Electronic weigher mainly to SCM as the central control unit, a weighing sensor for analog-digital conversion unit, combined with keyboard, display circuit and powerful software to form. Electronic measurement is accurate, rapid and convenient not only, more important automatic weighing, digital display, the impact on people's lives more and more.Key words:electronic scale; intelligent; single chip microcomputer; weighing sensor前言称重装置不仪是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。
智能仪器
1.什么是智能仪器？它的通用组成结构及框图（P4图1.1）智能仪器是计算机技术与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。
2.什么是仪用放大器的组成形式及特点？应如何选用？放大倍数如何计算？ （P17，图2.13） 仪用放大器是指用来放大传感器输出的微弱电压或电流信号的放大器。
特点：1、电阻对称，增益可调2、共模电压，飘移，失调电压均在RP 两端自动消除，不产生影响，具有高共模抑制能力应选用输入阻抗和共模抑制比高，误差小，稳定性好的。
放大倍数：G= 35121R R R R G ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+- 3.什么是隔离放大电路？就一种隔离方式简述其工作原理。
隔离放大电路是指电源、输入放大器及输出放大器没有公共端，即不共地。
光耦合隔离放大电路的基本原理如图所示，它是通过中间的一个光电隔离器将输入与输出放大器隔开的，这样可提高抗干扰能力。
4．开关量信号的特点和作用。
开关量信号是指只有开关、通、断高和低两种状态的信号，可以用二进制0和1表示。
特点：①相对于模拟信号——信号的大小、方向在时间上是连续变化的②相对于模拟信号它具有较强的抗干扰能力。
作用：开关量输入输出部分是智能仪器与外设的联系部分，智能仪器通过接受外部设备的输入开关量和向外部设备发送开关量信号，实现对外部设备的检测、识别和对外部执行元器件的驱动和控制。
5.在设计智能仪器选择采样保持器时，主要考虑哪些因素？一个带有采样保持器的系统是否可以无限制提高其采样频率？为什么？1、捕捉时间2、孔径时间3、孔径不定时间：孔径变化范围。
4、孔径误差5、保持电压的下降速度 不可以，每个采样值转换成数字量都要一定的时间频率越高，速度也就相应要越快了。
6.请利用DAC0832 D/A 转换器、LM311高速电压比较（用法可看参考书）和89C51 构成一个8位逐次逼近式A/D 转换器。
首先由用单片机p0.0~p0.7给出数80H 输出到0832,的D0~D7.。
智能化仪器的设计与开发研究
智能化仪器的设计与开发研究在当今科技飞速发展的时代，智能化仪器已经成为各个领域不可或缺的重要工具。
从医疗保健到工业生产，从环境监测到科学研究，智能化仪器以其高效、精准和便捷的特点，为我们的生活和工作带来了巨大的改变。
本文将深入探讨智能化仪器的设计与开发，包括其基本原理、关键技术以及未来的发展趋势。
一、智能化仪器的基本概念智能化仪器是指将计算机技术、传感器技术、通信技术等多种先进技术融合在一起，能够自动采集、处理、分析和传输数据的仪器设备。
与传统仪器相比，智能化仪器具有更高的精度、更强的适应性和更便捷的操作方式。
它能够根据不同的测量任务自动调整测量参数，对测量数据进行实时处理和分析，并通过网络将数据传输到远程终端，实现远程监控和管理。
二、智能化仪器的设计原则1、准确性原则准确性是智能化仪器设计的首要原则。
仪器的测量结果必须准确可靠，能够满足实际应用的要求。
为了保证准确性，在设计过程中需要选择高精度的传感器、优化测量电路、采用先进的信号处理算法等。
2、可靠性原则可靠性是智能化仪器长期稳定运行的保障。
仪器应具备良好的抗干扰能力，能够在恶劣的环境条件下正常工作。
同时，仪器的硬件和软件应经过严格的测试和验证，确保其稳定性和可靠性。
3、便捷性原则便捷性是提高用户体验的关键。
智能化仪器应具有简洁直观的操作界面，方便用户进行操作和设置。
此外，仪器的维护和维修也应简单便捷，降低使用成本。
4、开放性原则开放性是指智能化仪器应具备良好的兼容性和扩展性。
能够与其他设备进行无缝连接，方便数据共享和系统集成。
同时，仪器的软件和硬件应支持升级和扩展，以满足不断变化的需求。
三、智能化仪器的关键技术1、传感器技术传感器是智能化仪器的核心部件，它负责将物理量、化学量等转换成电信号。
目前，各种新型传感器不断涌现，如微机电系统（MEMS）传感器、光纤传感器、生物传感器等，这些传感器具有体积小、精度高、响应快等优点，为智能化仪器的发展提供了有力支持。
智能仪器-第1章 智能化测控系统概述
多功能化 例如 自检、自修 自动记录及控制 人机对话
◆其它特点 灵活性强
轻松一刻
智 能 测 控 系 统 中 的 微 型 机 不 再 是 简 单 的 发 布 命 令 和
完 成 测 量 数 据 运 算 的 工 具 ， 而 是 与 测 控 系 统 融 为 一
体 ， 它 可 以 改 变 测 量 的 原 理 及 方 法 ， 创 造 出 新 的 一
第一章
智能化测控系统概述
检测技术是信息技术的核心之一。自从70年代微型 机问世之后，不久就被用到检测技术领域中，随着 微型机价格的下降和功能的不断改善，以及解决了 许多传统检测装臵难于解决的难题，使它成为检测 技术不可缺少的部分。微处理器与传感器、测量仪 表相结合的技术也越来越引起人们的广泛关注，带 微处理器 的传感器和带微处理器的测量仪表， 我们称之为智能传感器和智能仪表。 由智能传感器和智能仪表组成的测 控系统就称之为智能化测控系统。
如数字电压表、 数字频率表等
70年代初期 智能仪器仪表
含有微计算机或微处理器的 测量控制一体化系统，拥有 对数据的存储，运算，逻辑 判断及控制决策等功能， 有着智能作用
概括起来讲，智能化测控系统与传统测 控系统相比有以下特点： ◆ 可编程特性 ◆可记忆特性 ◆数据处理功能 具体解释 具体解释 具体解释
§1.1 什么是智能测控系统
1.1.1智能化测控系统的定义和特点
先让我们来回顾一下仪器 的测量原理 用指针来显示最终 测量值
如 万用表、 电压表等
仪 器 仪 表 的 发 展 进 程
60年代中期 数字式的仪表
基本原理是基于将 模拟信号的测量转 化为数字信号测量， 以数字显示或打印 最终结果
高性能，专用或多功 能，小型化，便携或 手持干电池供电
智能仪器实验报告
智能仪器实验报告1. 背景介绍智能仪器是指能够通过内置的计算能力和传感器技术实现自动检测、分析和处理的仪器设备。
与传统仪器相比，智能仪器具有更高的智能化程度和自动化程度，能够在实验过程中实时监测和反馈数据，提供更准确、高效和可靠的实验结果。
本报告将对智能仪器的应用进行分析，并通过实验结果提出相应的建议。
2. 分析2.1 智能仪器的优势智能仪器相对于传统仪器具有以下几个优势： - 自动化：智能仪器能够自动完成实验过程中的数据采集、分析和处理，减少了人工干预的需求，提高了实验的自动化程度。
- 即时反馈：智能仪器能够实时监测和反馈实验数据，可以及时发现和纠正实验中存在的问题，提高了实验的效率和准确性。
- 数据处理能力强：智能仪器内置了各种算法和模型，能够对实验数据进行深入分析和处理，提取有用的信息，加速和优化实验结果的获取。
- 系统集成：智能仪器将传感器、控制器和数据处理单元集成在一体，实现了系统级的集成和优化，提高了仪器的整体性能。
2.2 智能仪器的应用领域智能仪器在各个领域都有广泛的应用，例如： - 医学研究：智能仪器可以用于医学实验中的检测和分析，例如血液分析仪、生化分析仪等，能够快速、准确地获取患者的体征和病情信息，为医生提供科学依据。
- 材料科学：智能仪器可以进行材料的成分分析、物性测试等，通过数据处理和模型建立，预测材料的性能和应用范围，加快新材料的研发速度。
- 环境监测：智能仪器能够实时监测大气、水质、土壤等环境参数，帮助环境监测部门及时发现和解决环境问题。
- 工业生产：智能仪器可以在工业生产中进行质量控制和过程监测，提高产品的一致性和稳定性，降低生产成本和能源消耗。
3. 实验结果本次实验我们使用了一款智能化的血糖仪进行了一系列的操作和测试，以下是实验结果的总结： - 数据采集：智能血糖仪可以自动采集血糖数据，并将数据传输到手机APP上进行存储和分析。
- 数据分析：APP能够对血糖数据进行可视化展示，显示血糖的变化趋势和异常值，同时提供数据分析的报告和建议。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
智能仪器的工作原理及特点
智能的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。
智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。
1.智能仪器的工作原理
传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经A／D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理（如非线性校正等）；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM（闪速存储器）或E2PROM（电可擦除存贮器）内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号（如报警装置触发、继电器触点等）。
此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机——PC机，由PC机进行全局管理。
2.智能仪器的功能特点
随着微电子技术的不断发展，集成了CPU、存储器、定时器/、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至A／D、D／A转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯片（即单片机）出现了。
以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，又组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能仪器。
与传统相比，智能仪器具有以下功能特点：
①操作自动化。
仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。
②具有自测功能，包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。
智能能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。
这种自测试可以在仪器启动时运行，同时也可在仪器工作中运行，极大地方便了仪器的维护。
③具有数据处理功能，这是智能仪器的主要优点之一。
智能仪器由于采用了单片机或微控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在
可以用软件非常灵活地加以解决。
例如，传统的数字万用表只能测量电阻、交直流电压、电流等，而智能型的数字万用表不仅能进行上述测量，而且还具有对测量结果进行诸如零点平移、取平均值、求极值、统计分析等复杂的数据处理功能，不仅使用户从繁重的数据处理中解放出来，也有效地提高了仪器的测量精度。
标签:
智能仪器。