第8章：智能仪器设计实例设计实例
第8章 LTPA245热敏打印机驱动设计
第8章 LTPA245热敏打印机驱动设计热敏打印机是利用发热元件产生热量，使紧贴在其表面的热敏纸迅速变色，从而在纸上形成相应点阵字符或图形的一种打印机。
相对于针式、笔式打印机，热敏打印机具有结构简单、体积小、重量轻、噪声小、功耗低、印字质量高、价格便宜、运行成本较低及使用可靠等一系列优点。
已越来越广泛地应用于医疗仪器、银行柜员机及POS终端等各种便携式计算机系统和智能化设备中，被认为是最合适的便携式硬拷贝输出设备。
本章以精工（SEIKO）SII生产的一款高速热敏打印机LTPA245为例，介绍一种通用热敏打印机的驱动设计。
8.1 热敏打印机的工作原理8.1.1 热敏打印机结构原理热敏式打印机的关键部件是打印头。
它包含很多微型发热元件，这些发热元件一般采用集成电路工艺和光刻技术，通过物理化学方法在陶瓷基片上加工制成。
为防止发热元件与热敏纸接触时产生的磨损，表面涂了一层类似玻璃的保护膜。
目前的工艺水平已将发热元件的密度做到8点/mm (分辨率达200dpi)、16点/mm，甚至更高。
在印字速度低于100cps时，热敏头寿命可达1亿字符，或记录纸滑行30km的可靠性。
热敏打印机所用的打印纸不是普通纸，而是经特殊处理过的感热记录纸。
这种记录纸是将两种混合成份材料涂复在纸上而成，基层纸上涂有一层几微米厚的白色感热生色层。
在这个感热生色层上涂有无色染料和特殊生色剂。
为使他们能有效地附在纸上，在它们周围的空隙里还填充有粘合剂。
感热生色层一经加热，生色剂立即熔化，并熔进无色染料中，引起化学反应显出颜色，这一过程仅需几个毫秒即可完成。
由于感热记录纸是受热后材料熔融引起化学反应而呈现颜色，如温度过高，新的合成物质被分解，颜色又会消失。
另外，这种物质在光的长时间作用下也会自动分解，所以感热记录纸不能长期保存。
虽然热敏打印机对打印纸有特殊要求，但是这种记录纸价格并不贵，无需像针打那样经常要更换色带。
因此，越来越多的智能化仪器仪表采用热敏打印机作为输出设备。
PXUT-350C 型 全数字智能超声波探伤仪 说明书
第一章 序言
� 感谢您使用友联公司的产品，您能成为我们的用户，是我们莫大的荣幸。PXUT-350c 型全数字智能超声波探伤仪采用国际先进的数字集成技术和新型 TFT 彩色显示器 件，其各项性能指标均达到或超过国际先进水平。仪器采用人工智能技术，功能强 劲，使用方便。为了您能尽快熟练掌握该款超声波探伤仪，请务必仔细阅读本操作 手册以及随机配送的其他相关资料，以便您更好地使用探伤仪。
第二章 仪器组件和外围设备
仪器组件 仪器前部-------------------------------------- 2-1 仪器上部------------------------------------- 2-2 外围设备-------------------------------------- 2-3
第五章 仪器调试
测零点声速-------------------------------------------5-1 测折射角度------------------------------------------------5-2 制作 DAC(AVG)------------------------------------------5-3 测仪器性能------------------------------------------------5-4 测缺陷高度------------------------------------------------5-5
第六章 功能使用
初始化-----------------------------------------6-1 回波包络--------------------------------------------6-2
第3页
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。
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》课堂及实践教学探讨
部分 ， 除介绍常规 的Ｒ ２２４ ２ ８ 、Ｐ Ｉ 通信 接 口外 ， Ｓ ３／２／ ５ Ｇ —Ｂ ４ 还介绍 Ｕ Ｂ Ｓ 通用 串行 总线 、 以太 网接 口技术 、 现场总线 （ Ａ 、 Ａ Ｔ Ｐｏ — ｕ等 ）蓝牙接 口技术等 内容 ， 用 Ｃ Ｎ Ｈ Ｒ 、ｒｆ ｂ ｓ 、 ｉ 利
得了较好的效果 。 课堂教学 内容体 系及教学方法改革 课堂教学 内容 与先修课程微 机原理 、单 片机与嵌
一
、
入式 系统相衔 接 ， 主要讲 授 ： 据采集 技术 、 数 模拟 量与 控制信 号输 出技术 、 机接 口技 术 、 信接 口技术 、 人 通 数 字滤波方法 、误差 校正和量程 自动切换等数 据处理算 法、 智能仪器 的软件结构及 程序设计 方法 、 仪器 自检与 抗 干扰技术及其他 常用 的提高仪器仪 表可靠性 的硬软 件设计方法等 。 １ ． 以应用 为主线 结合大作业组 织教学内容。 学过 教 程 中， 为强调仪器 仪表的整体概念 ， 以大作业形 式给 出 若 干仪表设计 的实 际案例 ， 结合课 堂教学 的不 同阶段 。 分模块设 计完成 。大作业包 括 ： 自动供 水系统设计 、 多
新技术及其发展动 向。包括现代 传感技术 、 新型元器件 及智能芯 片 、 可编程器件 、 网络及通信技术等 。如通信
实的基础 。为不 断提高课程 的教学质量 ， 我们在教学研 究与实践 中 ， 断总结经验 ， 不 在课 堂教学 、 验 、 实 课程设 计及 成绩考 核等具 体环节 中采 取 了一些有 效措施 ， 取
一
２ 化 仪器仪 表智 能化及相关新技术的教学 内容 。 强 课 堂教 学 中， 除介绍智 能仪器可 以 自动选择量 程 、 自动 存储测 量结果 、 显示， 印 、 打 自校准 、 自诊断等初级智 能 外 ，加强 了具有 更高层 次智 能水平仪 器方 面的知识 ， 如： 分析 、 判断 、 推理 、 习等在智能仪器 中的实现 。同 学 时， 将模 糊数学 、 经 网络 、 神 专家 系统等方 面 的知识 引 入到智能仪器设计 。结合火电厂的一些控制设备 ， 介绍 智能控制方 面知识的应用 ， ： 如 模糊控制 、 专家控制 、 自 适应控 制等。智能仪器 的发展与现代科学技 术密切相 关 ，因此教学 中也应关 注与仪 器仪表有关 的新理论 和
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;
第8章 智能仪器与虚拟仪器
8.2 智能仪器简介
模型化仪器是在初级智能仪器基础上又应用了建模技术和方法,它是以 建模的数学方法及系统辨识技术作为支持的。这类仪器可以对被测对象状 态或行为做出估计,可以建立对环境、干扰、仪器参数变化做出自适应反应 的数学建模,并对测量误差(静态活动态误差)进行补偿。模式识别可以作为 状态估计的方法而得到应用。这类仪器应具有一定的自适应、自学习能力。 目前这类仪器的技术与方法、工程实现问题正在研究。
第8章 智能仪器与 虚拟仪器
目录
8.1 概述 8.2 智能仪器简介 8.3 虚拟仪器与软件
8.1 概述
仪器仪表的发展可以简单地划分为三代。第一代为指针式(或模拟式)仪 器仪表,如指针式万用表、功率表等,它们的结构是电磁式的,基于电磁测量原 理采用指针来实现最终的测量结果指示。第二代为数字式仪器仪表,如数字电 压表、数字功率计、数字频率计等,它们的基本结构离不开A-D转换环节,并以 数字方式指示或打印测量结果。第二代仪器响应速度较快,测量准确度较高。 第三代就是本书要讨论的智能式仪器仪表(简称为智能仪器)。
图8-2 微机内嵌式智能仪器的基本结构
8.2 智能仪器简介
由图8-2可知,微机内嵌式智能仪器由单片机或DSP等CPU为核心,扩展必 要的RAM、EPROM、I/O接口,构成“最小系统”,它通过总线及接口电路与输 入通道、输出通道、仪器面板及仪器内存相连。EPROM及RAM组成的仪器内存 可保存仪器所用的监控程序、应用程序及数据。中断申请可使仪器能够灵活 反应外部事件。仪器的输入信号要经过输入通道(预处理部分)才可以进入微 机。输入通道包括输入放大器、抗混叠滤波器、多路转换器、采样/保持器、 低通滤波器等部分。仪器的数字输出可与LCD等显示器相接,也可与打字机相 接,获得测量信息。外部接通信接口负责本仪器与外系统的联系。
【VIP专享】智能仪器原理与设计教学大纲
《智能仪器原理与设计》课程教学大纲课程编码：15121121 课程类型：专业课总学时：54 学分：3第一部分相关说明一、课程的性质和任务课程的性质：《智能仪器原理与设计》是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。
课程的任务：使学生掌握智能仪器的基本工作原理，具备智能仪器的初步应用能力，为将来从事智能仪器的工作打下坚实的基础。
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。
二、课程的基本要求本课程主要研究智能仪器的基本原理与基本分析方法，以单元电路的分析和设计为主。
通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求：1、对智能仪器各组成单元的基本工作原理、性能指标以及它们在整机中的作用形成明确的认识。
2、掌握这些单元电路的分析、计算和设计方法，以及实验操作技能。
三、教学方法与重点、难点教学方法：针对本课程学时少，内容多，技术发展快，实践性强等的特点，应采取探讨式和启发式教学；教学过程以课堂为主。
重点：人机接口电路、通信接口电路和软件编程。
难点：智能仪器的应用。
四、本课程与相关课程的联系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，为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础，是该专业学生的毕业前的综合性设计课程。
五、学时分配总学时：54学时，其中理论教学时数为46学时，实验教学时数为8学时。
智能仪器设计的课程设计
智能仪器设计的课程设计一、教学目标本课程旨在通过智能仪器设计的学习，让学生掌握智能仪器的基本原理和设计方法，培养学生的创新意识和实践能力。
具体目标如下：知识目标：了解智能仪器的基本概念、工作原理和分类；掌握智能仪器的系统设计和调试方法。
技能目标：能够运用所学知识，分析和解决智能仪器设计中的实际问题；具备一定的动手能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：培养学生对智能仪器行业的兴趣和热情，增强社会责任感，提升创新精神和实践能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括智能仪器的基本原理、设计方法和应用实践。
具体安排如下：1.智能仪器的基本原理：介绍智能仪器的定义、分类和工作原理。
2.智能仪器的设计方法：讲解智能仪器的系统设计流程，包括硬件选型、软件开发和系统调试。
3.智能仪器的应用实践：分析智能仪器在各个领域的应用案例，探讨智能仪器的未来发展。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程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：通过讲解智能仪器的基本原理、设计方法和应用案例，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生就智能仪器设计中的实际问题进行讨论，培养学生的创新思维和团队协作能力。
3.案例分析法：分析智能仪器在实际应用中的案例，使学生更好地理解智能仪器的设计和应用。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手进行智能仪器的组装和调试，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版的智能仪器设计相关教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：推荐学生阅读相关领域的经典著作和最新研究论文，拓宽知识视野。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，丰富教学手段，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：配置智能仪器设计实验室，提供各种实验设备和工具，让学生能够进行实际操作。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
n第八章_80C51单片机的应用系统实例(1)
第八章
80C51单片机的应用系统 实例
② 负电压发生电路主要产生一个-5 V的 电压，为仪表放大器U4（INA118）提供负 电源。电路由U7（7660）和电容C5、C6组 成。 ③仪表放大器U4（INA118）可将压力传 感器桥路输出的毫伏(mV)级电压放大，以 适应VF变换器U5（AD654）的需要。电阻 R7是调节仪表放大器的放大倍数用的。
第八章
80C51单片机的应用系统 实例
图8-2 主机板电路原理图
第八章
80C51单片机的应用系统 实例
(2) 信号电路板 信号电路板电路原理图如图8-3所示。它 通过插座W1与主机板联接，通过插座W与 压力传感器相联，通过插座W′与流速传感 器相联。其中包含压力信号调理电路、流 速信号调理电路和模拟电源控制电路。
第八章
80C51单片机的应用系统 实例
图8-3 信号电路板电路原理图
第八章
80C51单片机的应用系统 实例
(3) 通信接口板电路 通信接口板电路的原理图如图8-4所示。 当系统从井下采集完数据回到地面或进行 标定实验时，该板用插座W1’与主机板上的 W1联接。
第八章
80C51单片机的应用系统 实例
第八章
80C51单片机的应用系统 实例
2) 流速数据采集子程序 设定T0为定时器,定时时间为100 ms/次，采集时 间为6 s=100 ms/次×60次；设定 T1 为计数方 式，所计流量脉冲写入片外RAM中。
第八章
LIU: MOV MOV MOV MOV MOV
80C51单片机的应用系统 实例
第八章
8.1.1
80C51单片机的应用系统 实例
设计目标 本系统使用89C51作为控制芯片，对来自压力 及流速传感器的信号进行采集，并把采集到的数 据存放在数据存储器中。系统可以工作在标定和 实际测量两种工作状态下。标定状态是为了修正 系统误差而在测量前进行一组标准压力和流速数 据的测量。具有可与通用计算机联接的串行通信 接口。在等待状态时，系统工作在低功耗方式。 系统具有工作状态显示系统，可以显示标定、测 量、通信、等待等不同的工作状态。
《智能仪器》(第二版 程德福 林君)课后习题参考答案
智能仪器考试题型：名词解释、简答、简述、综合没有给重点，但是老师说考题都是由课后习题凝练出来的，所以我将大部分课后习题答案整理出来，仅供参考。
难免有错误，望大家谅解并指出。
课后习题参考第一章1-1 你在学习和生活中，接触、使用或了解了哪些仪器仪表？它们分别属于哪种类型？指出他们的共同之处与主要区别。
选择一种仪器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想（课堂作业）。
解：就测量仪器而言，按测量各种物理量不同可划分为八种：几何量计量仪器、热工量计量仪器、机械量计量仪器、时间频率计量仪器、电磁计量仪器、无线电参数测量仪器、光学与声学测量仪器、电离辐射计量仪器。
1-2 结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化”的层次。
解：P2 智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量（或检测）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（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。
P5- P6 智能仪器的四个层次：聪敏仪器、初级智能仪器、模型化仪器和高级智能仪器。
聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础（也可能计算机技术和信号处理技术）。
特点是通过巧妙的设计而获得某一有特色的功能。
初级智能仪器除了应用电子、传感、测量技术外，主要特点是应用了计算机及信号处理技术，这类仪器已具有了拟人的记忆、存储、运算、判断、简单决策等功能。
模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建模技术和方法，这类仪器可对被测对象状态或行为作出评估，可以建立对环境、干扰、仪器参数变化作出自适应反映的数学模型，并对测量误差（静态或动态误差）进行补偿。
高级智能仪器是智能仪器的最高级别，这类仪器多运用模糊判断、容错技术、传感融合、人工智能、专家系统等技术。
有较强的自适应、自学习、自组织、自决策、自推理能力。
1-3 仪器仪表的重要性体现在哪些方面？P3-5解：（1）仪器及检测技术已经成为促进当代生产的主流环节，仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一（2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主题内容之一和创新成就得重要体现形式，科学仪器的创新是知识创新和及时创新的组成部分。
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。
大学生智能仪器课程设计
大学生智能仪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解智能仪器的原理、结构与分类，掌握常见智能仪器的功能与应用。
2. 学生能够掌握智能仪器设计的基本流程与方法，具备分析、解决实际问题的能力。
3. 学生能够了解智能仪器在工程领域的应用现状及发展趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的智能仪器系统，具备实际操作与调试的能力。
2. 学生能够运用相关软件工具，对智能仪器进行仿真与优化，提高系统性能。
3. 学生能够通过团队协作，完成具有一定难度的智能仪器项目设计，提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到智能仪器在现代科技领域的重要性，激发对相关领域的学习兴趣。
2. 学生能够树立创新意识，勇于尝试新方法，培养解决复杂问题的自信心。
3. 学生能够遵循工程伦理，关注智能仪器在生活中的应用，具备社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在培养学生的动手能力、创新意识和团队合作精神。
学生特点：大学生具备一定的理论基础，具有较强的学习能力和探索精神，对实际操作和项目设计有较高的兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 智能仪器原理与结构- 智能仪器的定义、特点与分类- 智能仪器的核心部件及功能- 智能仪器的工作原理与性能指标2. 常见智能仪器及其应用- 数据采集与处理仪器的应用- 控制器与执行器的工作原理及选型- 网络化智能仪器的发展与现状3. 智能仪器设计方法与流程- 系统需求分析- 硬件设计原理与电路图绘制- 软件设计方法与编程实践4. 智能仪器仿真与优化- 常用仿真软件的使用方法- 智能仪器性能指标仿真分析- 系统优化方法与策略5. 智能仪器项目实践- 项目设计与实施流程- 团队协作与沟通技巧- 项目成果展示与评价教学内容安排与进度：1. 第1-2周：智能仪器原理与结构2. 第3-4周：常见智能仪器及其应用3. 第5-6周：智能仪器设计方法与流程4. 第7-8周：智能仪器仿真与优化5. 第9-12周：智能仪器项目实践教材章节关联：1. 第1章：智能仪器概述2. 第2章：智能仪器硬件设计3. 第3章：智能仪器软件设计4. 第4章：智能仪器系统仿真与优化5. 第5章：智能仪器项目实践与案例分析三、教学方法本课程将采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：- 对于智能仪器的原理、结构与分类等基础理论知识，采用讲授法进行教学，使学生在短时间内掌握基本概念和原理。
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二、硬件电路设计
密度仪组成框图
2021/3/15
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1、传感器设计
应变片压阻电桥
2021/3/15
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固体密度测量系统中传感器由四片性能完全相同的压阻式应变 片组成,通过压阻效应实现重力到电阻的转换,再由电桥将电 阻的变化转换为电压。其中,应变片R1、R3是受压电阻,应变 片R2、R4是受拉电阻。
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设固体标本的质量为M、体积为V,测量密
度为σ,有:σ=M/V
固体标本在空气中的重量为:P1=Mg
V M0 P1 P2
0 0 •g
在水中的重量为:P2=（M--M0）g,
则浸没在水中前后的重量差为:P1--P2=M M0g,
V
其中g表示重力加速度,M0表示与固体标本同 体积的水的质量。根据阿基米德浮力定律,不 规则固体的体积为: V M0 P1 P2
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一、电子自动法测量原理
电子自动法是一种基于阿基米德浮力定 律实现对固体的密度测试的方法。
物理学中密度的定义为物体单位体积的 质量数。
在测量密度时,首先测量固体标本在空气 中的重量,再将固体标本浸没在装有水的 容器中,测量固体受水浮力后的重量,根据 阿基米德浮力定律可求出固体的体积,计 算密度值。
平均值（g/cm3） 2.687
均方差（g/cm3） 0.0035
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实例2:基于DSP的地下管道漏 水检测仪设计
相关检测漏水原理
2021/3/15
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一、TMS320VC5402性能特点 及应用开发
2021/3/15
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二、地下管道漏水检测仪设计
1.设计原理
L O A( t V 0L A)B /2
2021/3/15
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四、测试结果
1．主要技术指标 测量密度范围:1—7.5g/cm3; 均方误差<0.01; 测量体积范围:（50—300）cm3; 体积分辨率:0.1cm3; 测量重量范围:<500g。
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测试数据（g/cm3）
2.689 2.690 2.689 2.689 2.691 2.678 2.688 2.686 2.687 2.688
L O B(L AB t V 0)2
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漏水声音信号与传感器
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3.相关测漏仪硬件设计
2021/3/15
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（1）.24位A/D CS5360与DSP的接口
模数转换输出时序图
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模数转换器与DSP连接原理图
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(2).程序存储空间
第八章 智能仪器设计实例
第一节 智能仪器的设计原则及研制 第二节 固体密度测试仪的研制 第三节 基于DSP处理器的地下管道
漏水检测仪设计
2021/3/15
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实例1: 固体密度测试仪的研制
三种固体密度测试法 :有天平法、机械 法、电子自动法。
➢测量原理 ➢硬件电路设计 ➢软件设计 ➢测试结果分析
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试的一般方法。
10．画出相关处理的快速算法流程。概述相关检测
的主要应用。
11．自选仪器设计题目,能较充分体现你的设计能力、
综合所学知识、展示创新性构想,提出设计方案,论
证充分。 2021/3/15
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DSP与FLASH的连接框图
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(3).数据空间的扩展
DSP与SRAM的连接图
2021/3/15
22
(4).通信模块
2021/3/15
23
4．软件设计
2021/3/15
24
数 据 处 理 软 件 流 程
2021/3/15
25
B通道的信号波形
A通道的信号波形
2021/3/15
26
B通道信号滤波前的功率谱
B通道信号滤波后的功率谱
2021/3/15
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思考题与习题
1．简述智能仪器设计的基本要求。
2．智能仪器设计时一般应遵循的基 本原则。怎样理解“组合化与开放式 设计思想”。 3． 智能仪器中微机系统有哪几种构 成方式,分别适用于哪些场合? 4． 总结目前市场流行的单片机型号、 特点。
若 R1 =R3 =R2 =R4=R;ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4=ΔR
则
U01 = EΔR/R = KP
式中:K—重力到电压的转换系数;
P—电阻传感器所受到的重力;
U01—传感器桥路输出电压; E—电桥电源电压。
对应0-450克的重量范围,
本传感器的输出电压0-10mv。
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8
2．信号放大电路
2021/3/15
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5．TMS320系列DSP中,有哪些芯片适合智能仪器,概
括其主要性能特点。
6．简述《仪器设计任务书》的主要内容、主要作用
和编写注意事项。
7．智能仪器设计时如何考虑硬件和软件之间的关系。
8．简述微处理器内嵌式智能仪器硬件设计时应注意仪器软件调试、综合调试、整机性能测
0 0 •g
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则不规则固体的密度为:
P/g 1
P 1
(PP)/( •g) 0 PP
1
2
0
1
2
式中σ0为水的密度,因为σ0=1g/cm3,于是所测 固体的密度为:
P1
P1 P2
可见,只要分别求出不规则固体在空气中的重量
P1和该固体在水中的重量P2,根据上式即可得到
被测2021固/3/15 体的密度值。
由于传感器输出信号较弱,为了进行有效放大, 提高抗干扰能力,信号放大电路中采用了仪用
放大器AD620。
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3．数字信号处理电路
数字信号处理电路由AT89C51单片机及外围电
路组成
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三、软件设计
软件主要包括上 电自检、逻辑判 断初始化、数据 存储、测试计算、 出错处理五大模 块。