智能仪器设计要点总结
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。
第7章 智能仪器的设计与调试
第7章 智能仪器的设计与调试
7.1.2 设计一台智能仪器的一般过程如图7-1所示，主要分为
三个阶段。第一阶段，确定设计任务，并拟定设计方案；第 二阶段，硬件和软件设计；第三阶段，系统调试及性能测试。 下面简要介绍各阶段的工作内容和设计任务。
第7章 智能仪器的设计与调试
2.软件、硬件协调原则 智能仪器的某些功能（如逻辑运算、定时、滤波）既可通过硬 件实现，也可通过软件完成。硬件和软件各有特点，使用硬件可以 提高仪器的工作速度，减轻软件编程任务。但仪器成本增加，结构 较复杂，出现故障的机会增多。以往人们在智能仪器设计中，过多 地着眼于降低硬件成本，尽量“以软代硬”。随着LSI （LargeScaleIntegration）芯片功能增强、价格下降，这种情况正在 发生着变化。哪些设计子任务应该“以硬代软”,哪些应该“以软代 硬”，要根据系统的规模、功能、指标和成本等因素综合考虑。一 般的原则是，如果仪器的生产批量较大，应该尽可能压缩硬件投入， 用“以软代硬”的办法降低生产成本。此外，凡简单的硬件电路能 解决的问题不必用复杂的软件取代；反之，简单的软件能完成的任 务也不必去设计复杂的硬件。在具体的设计过程中，为了取得满意 的结果，硬件与软件的划分需要多次协调和仔细权衡。
第7章 智能仪器的设计与调试
当仪器总体方案和选用的微处理器种类确定之后，采用 “自顶向下”的设计原则，把仪器划分成若干个便于实现的 功能模块。仪器中有些功能模块既可以用硬件实现，也可以 用软件实现，设计者应该根据仪器的性能价格比、研制周期 等因素对硬件和软件的选择做出合理安排。在对仪器硬件和 软件协调之后，作出仪器总体硬件功能框图和软件功能框图。
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。
智能仪器知识要点
第一章智能仪器：含有微计算机或微处理器的测量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的仪器。
发展趋势：微型化多功能化人工智能化网络化分类：微机内嵌式微机扩展式组成：微处理器存储器输入通道输出通道人机接口电路通信接口电路特点：操作自动化自测功能数据分析和处理功能友好的人机对话功能可程控操作能力第二章仪用放大器原理：放大传感器输出的微弱电压或电流信号隔离放大器原理：输入输出端各自具有不同的电位参考点且没有直接电路耦合，绝缘电压达1000伏以上绝缘电阻达数十兆欧姆因此输入干扰不会直达输出端。
多通道使用时不会相互干扰作用：保护电子仪器设备和人身安全，提高共模抑制比，获得较精确的测量结果。
分类：光电耦合,变压器耦合电容耦合隔离放大器模拟多路开关的选择因素：通道数量开关速度导通电阻开关最大电流A/D转换器的选择：技术指标采样率分辨率精度A/D转换器：把模拟信号转换为数字信号A/D类别：并联比较型逐次逼近型双积分式Σ-Δ调制型A/D技术指标：转换精度、转换速度、满量程输入范围A/D转换器控制方式：程序查询延时等待中断等方式采样保持器：对模拟信号周期性的抽取样值使模拟信号变成时间上离散的脉冲串，并对脉冲进行一定时间的保持。
开关量输入通道47页第三章D/A技术指标：转换精度（分辨率、转换误差）、转换速度DAC应用梯形波MOV DPTR , #7FFFHMOV A , #00H；LOOP: MOVX @DPTR , AADD A , #NACALL DELAYSJMP LOOP；停止锯齿波：MOV DPTR,#7FFFH ，MOV A,#00HLOOP: MOVX @DPTR AINC AMOV R0,#DATA;改变DATA的值，可改变延时时间DJNZ R0,$SJMP LOOP三角波：ORG 0000HAJMP STARTORG 0050HSTART:MOV DPTR,#77HMOV A,#00HUP: MOVX @DPTR,AINC ACJNZ A,#0FFH UPDOWN: MOVX,@DPTR,ADEC ACJNZ A,00H DOWNEND方波：MOV DPTR,#7FFFHLP: MOV A,#0FFHMOVX @DPTR,ALCALL DELAYMOV A,#00HMOVX @DPTR,ALCALL DELAYSJMP LP第四章键盘防抖动硬件去抖动利用触发器的互锁功能去抖动软件去抖动按键按下去后延时一段时间躲过抖动期后确定按键的状态键盘接口：识键、译键、键值分析键盘：独立式键非编码矩阵编码矩阵键盘独立式键盘的程序扫描方式：程序扫描定时扫描中断扫描非编码矩阵式键盘原理：线反转法行设为输出且输出低电平;列设为输入读入列线状态列设为输出且输出低电平;行设为输入读入行线状态根据两次读数合成一个代码即特征码建立键码与特征码关系。
智能仪器课程设计报告
天津电子信息职业技术学院传感器技能实训课题名称智能温度测温系统姓名王先民学号20班级电信S10-1专业电子信息工程技术所在系电子技术系指导教师岑永祚完成日期2011年12月11日一、 主要内容温度传感器DS18B20采集环境模拟信号，其输出送入AT89C51，单片机在程序的控制下，将处理过的数据送到移位寄存器74LS164，经74LS164输出后驱动三位数码管显示。
当被测温度高于18℃时，单片机发出控制信号使降温电扇以自然风的形式旋转，温度越高转速越快，温度36℃以上时风扇全速工作，点亮此功能指示灯。
二、 基本要求（1）设计测量温度范围－55℃~＋125℃的智能测温系统，要求数码管实时显示测量温度，单片机根据温度高低确定风扇转速 （2）画出程序框图（3）有完整的整机电路图（protel 绘制）（4）完成格式正确、内容完整的实验报告三、 参考文献王祁， 智能仪器设计基础.北京：机械工业出版社，2009目录一、前言 (4)二、系统组成 (4)1、设计思路 (5)2、系统的性能指标： (5)3、系统的主要功能： (5)三、电路组成及工作原理 (5)1、温度传感器功能模块 (6)2、AT89C51单片机 ........................................................................................................ 8 3、74LS164移位寄存器 .. (12)4、晶振电路 (12)5、复位电路 ................................................................................................................... 13 6、键盘电路 . (13)7、显示电路 (14)8、稳压电路 ................................................................................................................... 14 9、显示电路 . (15)10、风扇控制电路 (15)四、课程设计心得与体会 (16)五、参考文献 (16)六、整机电路图 (17)七．心得体会 (18)智能温度测量系统的设计一、前言温度是一种基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量。
智能仪器原理与设计课后答案
智能仪器原理与设计课后答案【篇一：《智能仪器设计》复习题及答案】>答：智能仪器有以下特点：（1）自动校正零点、满度和切换量程（2）多点快速检测（3）自动修正各类测量误差（4）数字滤波（5）数据处理（6）各种控制规律（7）多种输出形式（8）数据通信（9）自诊断（10）掉电保护。
2、简述智能仪表的设计思想和研制步骤。
答：智能仪表的设计思想是根据仪表的功能要求和技术经济指标，自顶向下（由大到小、由粗到细）地按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块，分别进行设计和调试，然后把它们连接起来，进行总调。
智能仪表的研制步骤大致上可以分为三个阶段：确定任务、拟定设计方案阶段；硬件、软件研制及仪表结构设计阶段；仪表总调、性能测试阶段。
3、在mcs-51系列单片机中扩展外部存储器用哪几个i/o端口？答：在mcs-51系列单片机中扩展外部存储器用p0和p2口。
4、在8031扩展系统中，片外程序存储器和片外数据存储器共处一个地址空间，为什么不会发生总线冲突？答：因为片外程序存储器和片外数据存储器虽然共处一个地址空间，但它们的控制信号是不同的，其中8031的为片外程序存储器的读选通信号，而和为片外数据存储器的读和写选通信号。
5、mcs-51有哪些中断源？它们各自的中断服务程序入口地址是什么？答：mcs-51有5个中断源，它们分别是外部中断0、定时器0、外部中断1、定时器1和串行口。
它们各自的中断服务程序入口地址见下表。
6、当使用一个定时器时，如何通过软硬件结合的方法来实现较长时间的定时？答：首先用定时器定时一个时间，然后在数据存储器中设置一个计数器，通过计数器对定时器的溢出次数的累计即可实现较长时间的定时。
7、试述模拟量输入通道的结构形式及其使用场合。
答：模拟量输入通道有单通道和多通道之分。
多通道的结构通常又可以分为两种：（1）每个通道有独自的放大器、s/h和a/d，这种形式通常用于高速数据采集系统。
（2）多路通道共享放大器、s/h和a/d，这种形式通常用于对速度要求不高的数据采集系统。
仪器开发工作总结范文(3篇)
第1篇一、前言随着科技的飞速发展，仪器开发领域在各个行业中扮演着越来越重要的角色。
在过去的一年里，我国仪器开发行业取得了显著的成果，为我国科技进步和产业升级提供了有力支持。
在此，我对过去一年的仪器开发工作进行总结，以便更好地展望未来。
一、工作回顾1. 技术创新与研发（1）项目进展在过去的一年里，我们成功完成了多个仪器开发项目，包括：X射线荧光光谱仪、土壤水分测定仪、超声波探伤仪等。
这些项目均取得了良好的市场反馈，为我国相关产业提供了有力支持。
（2）技术创新在项目研发过程中，我们注重技术创新，取得了以下成果：①优化了仪器硬件设计，提高了仪器性能和稳定性；②改进了仪器软件算法，实现了数据处理的实时性和准确性；③创新了仪器应用场景，拓展了仪器应用领域。
2. 市场拓展与业务合作（1）市场拓展在过去的一年里，我们积极拓展市场，与多家企事业单位建立了合作关系，为我国仪器开发行业贡献了力量。
（2）业务合作我们与国内外知名企业、高校和研究机构建立了良好的合作关系，共同开展仪器研发项目，实现了资源共享、优势互补。
3. 团队建设与人才培养（1）团队建设我们注重团队建设，优化了团队结构，提高了团队整体素质。
通过内部培训和外部交流，团队成员在仪器开发领域取得了显著进步。
（2）人才培养我们注重人才培养，为员工提供了良好的成长环境。
通过内部晋升、外部招聘等方式，为我国仪器开发行业输送了一批优秀人才。
二、存在问题1. 研发投入不足虽然我国仪器开发行业取得了显著成果，但与发达国家相比，研发投入仍然不足，制约了行业的发展。
2. 技术创新能力有待提高虽然我们在技术创新方面取得了一定的成果，但与发达国家相比，我国仪器开发行业的技术创新能力仍有待提高。
3. 人才队伍建设滞后我国仪器开发行业的人才队伍建设相对滞后，缺乏高层次、高素质的专业人才。
三、工作展望1. 加大研发投入，提升行业整体实力为提升我国仪器开发行业的整体实力，我们需要加大研发投入，支持关键技术研发和产业化。
自动测试技术自动测试技术智能仪器基本系统设计原理与要求
第2章 智能仪器基本系统的设计
EPROM
EPROM（Erasable Programmable ROM，可擦除可编程 ROM）芯片可重复擦除和写入，解决了PROM芯片只能 写入一次的弊端。EPROM芯片有一个很明显的特征，在 其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口， 可以看到其内部的集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯 片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到 EPROM擦除器。EPROM内资料的写入要用专用的编程 器，并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压 （VPP=12—24V，随不同的芯片型号而定）。
自动测试技术自动测试技术智 智能仪器基本系统的设计
EEPROM
EEPROM（电可擦写可编程只读存储器）是可用户更 改的只读存储器（ROM），其可通过高于普通电压的 作用来擦除和重编程（重写）。不像EPROM芯片， EEPROM不需从计算机中取出即可修改。在一个 EEPROM中，当计算机在使用的时候是可频繁地重编 程的。EEPROM的一种特殊形式是闪存，其应用通常 是个人电脑中的电压来擦写和重编程。
自动测试技术自动测试技术智能仪器基 本系统的设计原理和要求
第2章 智能仪器基本系统的设计 EPROM的型号是以27开头的，包括低功耗的 COMS 器件 27Cxxx，如：27C32、27C64、27C128、27C512 。 如27C020(8*256K)是一片2M Bits容量的EPROM芯片。 EPROM芯片在写入资料后，还要以不透光的贴纸或胶布 把窗口封住，以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。 EPROM芯片在空白状态时（用紫外光线擦除后），内部 的每一个存储单元的数据都为1（高电平）。
自动测试技术自动测试技术智能仪器基 本系统的设计原理和要求
智能仪器课程设计报告
智能型温度测量仪报告题目：智能型温度测量仪院别：机电工程与自动化专业：生产过程自动化技术班级： xxx姓名： xxxXxxXxx指导老师： xxx目录引言................................................. 错误！未定义书签。
一、系统设计任务及要求........................................... - 2 -1.1系统设计任务 (2)1.2系统设计的基本要求 (2)1.3系统概述 (2)二、系统总体设计................................................. - 2 -整体设计方案的确定 (2)三、硬件电路设计及工作原理....................................... - 3 -3.1参数采集模块设计 (3)3.2显示温度模块和显示时钟介绍 (3)3.3具体硬件电路原理分析 (4)四、软件设计...................................................... - 7 -4.1主程序流程图 (7)4.2DS18B20温度读取程序（如图9） (8)4.3DS18B20温度传感器初始化 (8)4.4读出温度子程序 (9)4.5DS18B20的读写时序 (10)4.6按键流程图 (12)五、主要技术指标的测量........................................... - 12 -六、结论......................................................... - 13 -结束语........................................................... - 14 -附录:硬件原理图.................................................. - 15 -引言：温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量，也是工业控制中主要的被控参数之一。
智能仪器的组成及特点
一、 智能仪器的典型结构
一、 智能仪器的典型结构
一、 智能仪器的典型结构
硬件部分主要包括：主机电路、模拟量输入/输出 通道、人机接口电路、通信接口电路。
二、 智能仪器的主要特点
(2) 微处理器的运用极大地提高了仪器的性能。
例如：利用微处理器的运算和逻辑判断功能，按照一定的 算法可以方便地消除由于漂移、增益的变化和干扰等因素所 引起的误差，从而提高了仪器的测量精度。 例如：传统的数字多用表(DMM)只能测量电阻、交直流电 压、电流等， 而智能型的数字多用表不仅能进行上述测量， 而且还能对测量结果进行诸如零点平移、平均值、极值、统 计分析以及更加复杂的数据处理功能，使用户从繁重的数据 处理中解放出来。
⑴、基于PC机内部总线的仪器系统
⑵、基于独立仪器总线的仪器系统
⑶、基于统一标准的VXI总线仪器系统
⑵、基于独立仪器总线的仪器系统
为克服基于PC机内部总线的仪器系统的缺点，许多仪器生 产厂家各自生产专门的扩展仪器卡箱并定义仪器总线，并普 遍将微处理器装入仪器插卡而构成多微机分布式系统结构。 不仅提高仪器系统的速度，还简化系统的组建和测试软件的 开发。
自动测量系统 2、自动测试系统
GP-IB仪器总线
…
被测器件或过程
典型自动测试系统
一、 独立式智能仪器及自动测试系统
2、自动测试系统
智能仪器几乎都配有GP–IB(或RS–232C)通信接口。 GP–IB是国际电工协会(IEC)1978年正式推荐的一种标准仪 用接口总线，已被世界各国普遍采纳。 凡是配有GP–IB 这种标准接口的仪器和计算机，不分生产 国家、厂家，都可以借助于一条无源电缆总线按积木式互连， 灵活地组成各种不同用途的自动测试系统，以完成较复杂的 测试任务。
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。
智能仪器复习提纲
第一章绪论什么是智能仪器：智能仪器是计算机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。
由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断和自动化操作等功能，具有一定的智能作用，因而被称为智能仪器。
智能仪器已开始从数据处理向知识处理发展。
1.1 智能仪器发展概况各个时期的发展：50年代：模拟式（指针式）仪器；60年代：数字式仪器；70年代：独立式智能仪器（简称称智能仪器）；80年代初：个人仪器（PC仪器）；80年代后期：虚拟仪器。
1.2智能仪器发展趋势1、微型化2、多功能化3、人工智能化4、网络化1.3 智能仪器的分类、组成和特点从发展应用的角度看，智能仪器分为微机内嵌式和微机扩展式两大类。
微机内嵌式：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。
智能仪器由硬件和软件两大部分组成。
硬件包括微处理器、存储器、输入通道、输出通道、人机接口电路、通信接口电路等部分。
微处理器是仪器的核心；存储器包括程序存储器和数据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、模数转换等；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，将处理器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，操作者可通过键盘仪器发出控制指令，仪器可通过显示器将处理结果显示出来；通信接口电路实现仪器与计算机或其它仪器的通信。
智能仪器的特点：1、操作自动化2、自测功能3、数据分析和处理功能4、友好的人机对话功能5、可程控操作能力1.4智能仪器设计要求、原则及步骤智能仪器设计的基本要求：功能及技术指标要求、可靠性要求、便于操作和维护、仪器工艺结构与造型设计要求智能仪器的设计原则：1、从整体到局部(自顶向下)的原则2、较高的性能价格比原则3、开放式设计原则智能仪器的设计步骤：1、确定设计任务2、拟定总体设计方案3、方案实施：（1）根据仪器总体方案，确定仪器的核心部件：单片机、信号处理器（DSP）、可编程控制器（PLC）或微计算机（MPC）等（2）设计和调试仪器。
智能化仪器的设计与实现
智能化仪器的设计与实现在当今科技飞速发展的时代，智能化仪器已经成为了各个领域不可或缺的重要工具。
从医疗诊断到工业生产，从环境监测到科学研究，智能化仪器以其高效、精确、便捷的特点，为人类的生活和工作带来了巨大的便利。
那么，智能化仪器是如何设计与实现的呢？要设计一款智能化仪器，首先需要明确其应用场景和功能需求。
这就像是为一个房子确定设计方案，得先知道是要建别墅还是公寓，是用于居住还是商用。
比如在医疗领域，一款智能化的血糖仪需要能够快速、准确地测量血糖值，并将数据传输给医生或患者的手机端，以便进行实时监测和分析；而在工业生产中，智能化的温度传感器则需要能够在高温、高压等恶劣环境下稳定工作，同时具备高精度和快速响应的特性。
确定了功能需求后，接下来就是选择合适的传感器和检测技术。
传感器就像是仪器的“眼睛”和“耳朵”，负责感知外界的物理量或化学量，并将其转化为电信号。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光学传感器、生物传感器等。
不同的传感器具有不同的特点和适用范围，需要根据具体的应用场景进行选择。
例如，对于测量微小位移的需求，可以选用电容式传感器；对于检测有毒气体的任务，可能就需要使用化学电阻式传感器。
在传感器的基础上，还需要设计信号调理电路。
这一步就像是对传感器采集到的“原始素材”进行加工和处理，使其变得更加清晰、准确和可用。
信号调理电路通常包括放大、滤波、线性化等功能模块。
通过放大电路，可以将微弱的传感器信号放大到合适的幅度；滤波电路则可以去除信号中的噪声和干扰，提高信号的质量；线性化电路则可以将传感器的非线性输出转化为线性输出，方便后续的数据处理。
有了经过调理的信号，还需要进行数据采集和转换。
这就需要用到模数转换器（ADC），将模拟信号转换为数字信号，以便计算机或微控制器进行处理。
在选择 ADC 时，需要考虑其分辨率、转换速度、精度等参数，以满足系统的要求。
接下来就是核心的控制和处理单元，通常是微控制器或微处理器。
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。
第二章智能仪器仪表设计
五、智能抢答器设计（单片机） 1. 键盘电路设计（AT89S51） 智能抢答器设计（单片机） 键盘电路设计（AT89S51）
键盘电路1设计 （1）.键盘电路 设计 ） 键盘电路 键盘输入-查询 键盘输入 查询 复位电路 时钟电路 ROM电路 电路
原理设计？ 原理设计？ 参数选择？ 参数选择？
参照/自行 参照 自行 经验/计算 经验 计算
....
二、智力抢答器设计
3.方案论证 3.方案论证 智能抢答器：采用单片机完成抢答器设计，特点是显示清晰、 （3）智能抢答器：采用单片机完成抢答器设计，特点是显示清晰、 操作方便、检测精度高、定时精确和智能性强。 操作方便、检测精度高、定时精确和智能性强。
输入按键1 输入按键1 输入按键2 输入按键2 数码显示1 数码显示1
5V 0V
K1 K8 K16
接收状态。 可扩展并入串出键盘接口（ 利用串行口方式 0 接收状态。 可扩展并入串出键盘接口（K1-K16) 74LS165为并入串出芯片，P1.0移位和置位控制端。 为并入串出芯片， 移位和置位控制端。 为并入串出芯片 移位和置位控制端
五、智能抢答器设计（单片机） 1. 键盘电路设计（AT89S51） 智能抢答器设计（单片机） 键盘电路设计（AT89S51）
二、智力抢答器设计
3.方案论证 3.方案论证 （1）模拟抢答器：采用模拟电路完成抢答器设计，特点是电路简单、 ）模拟抢答器：采用模拟电路完成抢答器设计，特点是电路简单、 操作方便，但检测精度差、定时不够精确。 操作方便，但检测精度差、定时不够精确。
输入按钮1 输入按钮1 输入按钮2 输入按钮2
输出显示1 输出显示1
晶闸管
■
叙述抢答电路工作原理并说明电路各个元件作用。 叙述抢答电路工作原理并说明电路各个元件作用。
智能仪器设计基础I正式课件
知识点2
运放的负反馈应用
偏差反馈控制系统，运放电路的控制框图，滤波器，基于运放的电压电流转换，电流-电压转换，恒流源，电荷放大等典型电路
知识点3
A/D的基本原理、分类和非理想特性
逐次逼近型、直接比较型、双积分型，Sigma-Delta，分辨率，量化误 差，积分非线性，微分非线性
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第一讲 绪论
1 智能仪器的重要作用 2 智能仪器的发展过程 3 智能仪器的组成、特点和分类 4 智能仪器的发展方向
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第一讲 绪论
1.1 智能仪器的重要作用（1）
概念1
信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术，而测量技术是关键和 基础。智能仪器是对物质世界的信息进行测量和控制的基础手段和设备 ，使信息产业的源头和组成部分
15/24 ____________
第一讲 绪论
1.2 智能仪器的发展过程（2）
历程4
20世纪70年代以后，随着微处理器的广泛应用，出现了突破传统概念的 新一代仪器，即—智能仪器。这类仪器内置单片机或体积很小的微处理 器，仪器的功能由硬件和软件结合来完成。1974年出现电压电流波形等 间隔采样技术，揭开了智能仪器应用大幕。
20/24 ____________
第一讲 绪论
1.3 智能仪器的特点（2）
特点4
【智能仪器的网络化】配有GPIB、VXI、PXI、RS232、RS485等通讯 接口，具有远程操作能力；具有Ethernet接口，可连接Internet实现网络 化；具备无线传感器网络、蓝牙通讯和GPRS通讯能力。
特点5
克服系统误差的软件算法：利用误差模型修正法，曲线拟合法，校准 数据表修正法
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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。
9、网络化仪器的体系结构包括什么？网络化仪器包括基于计算机总线技术的分布式测控仪器、基于Internet/Intranet的虚拟仪器、嵌入式Internet的网络化仪器、基于IEEE1451标准的智能传感系统以及基于无线通讯网络的网络化仪器系统等。
10、网络化仪器中测量仪器接入网络的方法有哪两种？（1）用计算机做服务器（2）专用接口转换装置做服务器11、智能仪器的数据采集系统包括哪几部分？12、按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每路各用一个，多路模拟输入通道可分为哪两大类型？集中采集式和分散采集式两大类型13、分时集中采集的缺点是什么？怎样克服这样的缺点？多路开关分时切换，轮流选通，相邻两路信号在时间上是依次被采集，不能获得同一时刻的数据，会产生时间偏斜误差。
尽管这种时间偏差很短，但也不能满足同步采集测试的需要。
同步采集14、在智能仪器的数据采集通道中放大器为什么要前置？前置放大器的放大倍数应该如何选择？多数传感器输出信号都比较小，必须选用前置放大器进行放大。
为使小信号不被后续电路的噪声所淹没，在后续电路前端必须加入放大倍数K0>1的放大器，而且加入的放大器必须是低噪声的，即该放大器本身的等效输入噪声必须比其后级电路的等效输入噪声低。
15、仪用放大器的特点是什么？适用于什么样的场合？1.优点：高共模抑制比、高增益、低噪声和高输入阻抗。
2.适用场合：传感器输出信号较弱，且其中包括工频、静电和电磁耦合等共模干扰。
16、如何提高程控增益放大器的放大倍数？程控增益放大器与普通放大器的差别在于反馈电阻网络可变，且受控于控制接口的输出信号。
不同的控制信号，将产生不同的反馈系数，从而改变放大器的闭环增益。
17、什么是隔离放大器？它主要的三种耦合方式是什么？隔离放大器是一种将输入、输出及电源在电流和电阻上进行隔离，使之没有直接耦合的测量放大器。
变压器耦合、光耦合和电容耦合18、如何用两片CD4051组成16路的开关通道？19、在智能仪器的数据采集通道中为什么要利用采样保持电路？模拟信号进行A/D转换时，从启动转换到转换结束输出数字量，需要一定的转换时间。
在这个转换时间内，模拟信号要基本保持不变。
否则转换精度没有保证，特别当输入信号频率较高时，会造成很大的转换误差。
要防止这种误差的产生，必须在A/D转换开始时将输入信号的电平保持住，而在A／D转换结束后又能跟踪输入信号的变化。
能完成这种功能的器件叫采样／保持器。
采样／保持器在保持阶段相当于一个“模拟信号存储器”。
20、结合采样保持器电路图说明采样保持器工作原理？开关S导通，输入模拟信号Vi对保持电容CH充电,当VL=1的持续时间tw远远大于电容CH的充电时间常数时，在tw时间内,CH上的电压Vc跟随输入电压Vi的变化，使输出电压Vo=Vc=-Vi，这段时间为采样时间。
开关S断开，由于运算放大器的输入阻抗很高，存储在上CH的电荷不会泄露，CH上的电压Vc保持不变,使输出电压Vo能保持采样结束瞬时的电压值，这段时间为保持时间。
21、简述AD转换器的主要性能指标？按工作原理划分，A/D转换器分为哪几类？分辨率转换时间转换误差转换速度满刻度范围22、A／D转换器与微处理器连接方式以及智能仪器要求的不同，实现A／D转换软件的控制方式主要有哪几种？23、说明双积分Ａ／D转换器的工作原理？双积分式A／D转换器又称双斜式A/D转换器，其转换过程在逻辑控制电路的控制下按以下三个阶段进行。
1．预备阶段2．定时积分阶段T13．定值积分阶段T224、在智能仪器设计中，一般根据哪两项要求来选择A/D转换器位数？应根据对采集电路转换范围与转换精度两方面的要求选择A/D转换器的位数25、设计AD574与80C51单片机的接口电路，要求采用中断方式控制AD转换，画出接口电路图。
26、设计一个数据采集系统，具体要求为8路模拟量输入（交变信号，f=100Hz），电压范围为0～10V，转换时间小于50μs，分辨率5mV（满量程的0.05%），通道误差小于0.1%。
ADC的选择：选择12位A/D转换器AD574，其转换时间为25μs，分辨率为满量程的0.025%，转换误差为0.05%，输入信号范围为0～10V或0～20V，均满足设计要求。
多路模拟开关：选择8路模拟开关CD4051，开关漏电流约为0.08nA，当信号源内阻为10kΩ时，误差电压是0.8μV，可忽略不计。
开关接通电阻约为200Ω，由于采样保持器的输入电阻一般在10MΩ以上，因此当最大电压为10V时，开关电阻上的压降仅为0.2mV，也可忽略不计。
27、什么是软测量技术？软测量技术一般是根据某种最优准则，通过选择一些容易测量且与主导变量密切联系的二次变量(辅助变量)来预测主导变量，它所建立的软测量模型可以完成一些实际硬件检测仪器所不能完成的测量任务。
28、智能仪器输出通道的信号种类分为几种，分别为什么？模拟量输出信号开关量输出信号数字量输出信号29、模拟量输出通道的组成及结构形式？D/A转换多路模拟开关采样保持一个通路设置一个D/A转换器多个通路共用一个D/A转换器30、D/A转换器的工作原理？权电阻31、在DA转换器中通常用哪两项来描述转换精度，分别描述这两个性能指标？在D/A转换器中通常用分辨率和转换误差来描述转换精度。
分辨率是指输入数字量最低有效位为1时，对应输出可分辩的电压变化量△V与最大输出电压Vm 之比转换器中各元件参数的偏差，基准电压的波动，和运放的零点漂移都可以影响D/A的转换精度。
32、D A转换器的输入输出形式分为哪几种？D/A转换器的数字量输入端有3种情况：不含数据锁存器；含单个数据锁存器；含双数据锁存器。
对于D/A转换器的输出，则又有单极性和双极性之分，以及某些场合下的偏置输出方式。
33、画出DAC0832单极性和双极性输出电路示意图，并分析两种极性的输入和输出关系？34、D AC0832的工作方式有哪几种？每种方式如何实现？双缓冲：由于DAC0832芯片中有两个数据寄存器，可以通过控制信号将数据先锁存在输入锁存器中，当需要D/A转换时，再将锁存器中锁存的数据信号装入DAC 寄存器并进行D/A转换，从而达到两极缓冲工作方式。
直通型：如果使两个寄存器都处于常通状态，这时两个寄存器的输出跟随数字输入变化而变化，D/A 转换器的输出也同时跟着变化，这种情况应用于连续反馈过程控制系统35、继电器的作用是什么？继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
36、电磁继电器的工作原理是什么？当输出回路包含感性负载是为什么要加续流二极管？只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。
这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
当输出回路包含有感性负载导通电流较大时，在触点断开的瞬间有可能在触点间造成高压电弧，以至于烧坏触点或降低触点寿命。
为防止这种情况，如果负载电源是直流的，可以在触点间并联续流二极管；如果负载电源是交流的，可以在触点间并联压敏电阻。
37、光电耦合器的工作原理是什么？输入为低电平时，流过发光二极管的电流为零，光敏三极管截止，输入为高电平时，流过发光二极管发光，光敏三极管因光信号作用而饱和导通，。