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
人机接口实用
智能仪器原理与设计------第8章 人机接口
液晶显示屏有智能型和普通型两种： 智能型液晶显示屏具有一套类似于绘图仪和打印机的接口命令，显示内容的文字部分以文本形式输入显示屏即可，其中汉字以区位码方式传送，并且可以设置字体大小，显示位置等；显示内容的图形部分直接用绘图命令输入，可以指明图形类型和各种坐标参数，用户编程非常简单。 普通型液晶显示屏由用户编程来实现全部显示功能，用户编程任务大，但价格比智能型液晶显示屏要低很多 。
第15页/共117页
智能仪器原理与设计------第8章 人机接口
图8-2 5位LED数码管的串行驱动电路
第16页/共117页
第17页/共117页
LED显示中的几个问题:
为了控制小数点的显示，在笔型码设计时，暂不考虑小数点而另外开辟一个小数点控制单元XSDS，对共阳数码管，应将其取“反”后拼入笔型码中。 为方便讨论，我们假设各位具有相同的笔型码，且小数点均安排在笔型码的D3位。当显示内容为0FH时，对应的笔型码为0FFH，使对应数码管熄灭。 见书上相关程序
第21页/共117页
智能仪器原理与设计------第8章 人机接口
传统的台式计算机的显示器是CRT(Cathode Ray Tube)阴极射线管显示器，其工作原理是以阴极射线管为基础，采用光栅扫描技术，利用高速电子束不断扫描显示器的荧光屏来实现屏幕上的字符和图形的显示。
一.小数点显示
第18页/共117页
整数高位灭零显示处理规则： 整数部分从高位到低位的连续零均不显示，从遇到的第一个非零数值开始均要显示，但从个位开始必须显示 见书上相关程序
二.整数高位灭零控制
第19页/共117页
三.闪烁控制
闪烁显示方式有两种，一种是全闪，即整个内容行闪烁，多用于进行异常状态的提示 ；另一种是单字闪烁，多用于进行定位指示 。 进行闪烁处理的基本方法是：一段时间正常显示，一段时间熄灭显示，互相交替就产生了 闪烁效果。一般每秒闪烁1—2次，闪烁速度可以用系统时钟来控制。 全闪和单字闪的主要区别就是单字闪要提供定位信息，即那一个字闪烁。 见书上相关程序
[精品]智能仪器设计实例
![[精品]智能仪器设计实例](https://img.taocdn.com/s3/m/b07622260b4e767f5acfce6e.png)
测试软件
测试软件
软件调试
初级子程序调试
模块程序调试
不需要调用其 它子程序
监控程序调试
性能测试 整机性能测试，需按照设计任务书规定的设 计要求拟定一个测试方案，对各项功能和指标进 行逐项测试。如果某项指标不符合要求，还得查 明原因，作相应调整；直至完全达到设计要求为 止。
第八章 智能仪器设计实例
第一节 第二节 智能仪器的设计原则及研制 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
第一节
智能仪器的设计原则及研制
智能仪器的研制开发是一个较为复杂的过程。 为完成仪器的功能，实现仪器的指标，提高研 制效率，并能取得一定的研制效益，应遵循正 确的设计原则、按照科学的研制步骤来开发智 能仪器。
2、较高的性能价格比原则
智能仪器的造价，取决于研制成本、生产成本、 使用成本。 设计时不应盲目追求复杂、高级的方案。在满 足性能指标的前提下，应尽可能采用简单成熟的方案， 意味着元器件少，开发、调试、生产方便，可靠性高。 就第一台样机而言，主要的花费在于系统设计、 调试和软件开发，样机的硬件成本不是考虑的主要因 素。当样机投入生产时，生产数量越大，每台产品的 平均研制费就越低，此时，生产成本就成为仪器造价 的主要因素。显然，仪器硬件成本对产品的生产成本 有很大影响。 使用成本，即仪器使用期间的维护费、备件费、 运转费、管理费、培训费等。必须在综合考虑后才能 看出真正的经济效果，从而做出选用方案的正确决策。
软件设计研制：
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
3．仪器综合调试及整机性能测试 系统调试，以排除硬件故障和纠正软件错,并 解决硬件和软件之间的协调问题。
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
智能仪器课程设计题目6
智能仪器课程设计题目6一、课程目标知识目标：1. 学生能理解智能仪器的原理与功能，掌握基本组成和工作方式。
2. 学生能掌握智能仪器在实际应用中的技术参数和操作方法。
3. 学生了解智能仪器在生活中的应用，并能够列举至少三种常见的智能仪器。
技能目标：1. 学生能够独立完成智能仪器的组装和调试。
2. 学生能够运用所学的知识解决智能仪器使用过程中的简单故障。
3. 学生能够通过实际操作，展示智能仪器的功能，提高动手实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对智能仪器产生浓厚的兴趣，培养探索精神和创新意识。
2. 学生在学习过程中，增强团队协作能力，提高沟通表达能力。
3. 学生能够认识到智能仪器在科技发展中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
本课程针对高年级学生的知识深度，结合课程性质、学生特点和教学要求，旨在提高学生的理论知识和实践技能，培养他们独立思考和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够在实际应用中运用智能仪器，为我国科技事业的发展贡献力量。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 智能仪器原理与功能- 理解智能仪器的定义、分类和基本原理。
- 掌握智能仪器的核心组件、功能特点及工作方式。
- 了解智能仪器的发展历程及其在科技领域的应用前景。
教学内容参考教材第3章“智能仪器的原理与功能”。
2. 智能仪器操作与应用- 学习智能仪器的主要技术参数及其影响。
- 掌握智能仪器的操作方法、调试技巧和维护保养知识。
- 分析智能仪器在实际应用中的优缺点，探讨其改进方向。
教学内容参考教材第4章“智能仪器的操作与应用”。
3. 智能仪器实践案例- 介绍三种常见智能仪器（如智能温度控制器、智能测距仪、智能机器人）的组成、原理和操作方法。
- 实践操作智能仪器，进行组装、调试和故障排除。
- 分组讨论并展示智能仪器的实际应用案例，分享学习心得。
教学内容参考教材第5章“智能仪器实践案例”。
三、教学方法针对本章节内容，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与功能等理论性较强的内容，采用讲授法进行教学，为学生系统讲解基本概念、原理和操作方法。
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;
模拟前端AFE设计
硬件定时缺点是定时信号简单
数数据据采采集集与与智智能能仪仪器器——第第八八章章 模模拟拟前前端端（（AAFFEE））设设计计
20
8.5 设计实例和典型芯片级AFE简介
一、用于电网运行参数采集的AFE
对于各级电网（ 三相三线制或三相四线制），为了电 网运行的安全、稳定和高效，必须对电网的各种运行 参数进行实时监测。如：每相的正向或反向电压和电 流、功率因数、视在功率、有功功率、无功功率、有 功电度量、无功电度量、周波、零相电流、以及波形 因数（=50Hz功率/各次谐波功率之和）等等。
3
8.1 概述
模拟前端（AFE-Analog Front End）是包含传感 器接口、模拟信号调理（Conditioning，包括阻 抗变换、程控增益放大、滤波和极性转换等）电 路、模拟多路开关、采样保持器、ADC、数据缓 存以及控制逻辑等部件的集成组件。有些AFE还 带有MCU、DAC和多种驱动电路。
1) 模拟信号特性？最大幅度或动 态范围？信号最高频率?
2) 采集模拟信号所需的通道数？ 选用何种通道配置方案？
考 3) 所要求的分辨率？完成一次转
虑
换所需的时间? 4) 多路通道的切换方式（随机或
顺序），各个通道的采集速率 是否一致，信号帧结构设计。
数数据据采采集集与与智智能能仪仪器器——第第八八章章 模模拟拟前前端端（（AAFFEE））设设计计
9
2）硬件和软件的功能分配
3）确定A／D通道的配置方案
4）确定AFE采集后的数据传输和接口方案
5）系统抗干扰设计
6）其他非功能性需求实现方案设计
4、硬件和软件的设计
硬件设计的主要任务是根据所确定的总体结构、通道 配置方案、抗干扰方案和总线标准等，围绕技术指标 合理选择所需的各类元器件；设计硬件电路，绘出逻 辑图、PCB布线图、工艺和装配图；原理样机的研 制、调试和各项指标验证，以及优化完善。
最新第8章：智能仪器设计实例设计实例课件PPT
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 哪几方面的问题。 9．简述智能仪器软件调试、综合调试、整机性能测 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。
正数和负数（2）
用正负数表示相反意义的量
复习回顾： 1.什么叫做正数？什么叫做负数？
2.0有哪些含义？
3.高于标准水位5米记作+5米，那么-5米表 示___低__于__标__准__水__位_；5米
4.存入3万元记作+3万元，那么支取3万元 应记作__-3_万__元___。
例：（1）一个月内，小明体重增加2千克，
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
L O B(L AB t V 0)2
f 1.84V f1.8 4150H0z30H 00 z
2a 23.1 40.15
漏水声音信号与传感器
3.相关测漏仪硬件设计
（1）.24位A/D CS5360与DSP的接口
意大利 0.2% ， 中国 7.5% ，
注意：写出体重的增长值和进出口的增长率， 就暗示着用正数来表示增长的量。类似的还有 水位上升、收入等。
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。
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。
- 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)。
固体标本在空气中的重量为：P1=Mg 在水中的重量为：P2=（M--M0）g，
0
P1 P2 0 g
则浸没在水中前后的重量差为：P1--P2=M0g，
M 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： M 0 P1 P2
第八章 智能仪器设计实例
第一节 第二节 智能仪器的设计原则及研制 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
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
一、电子自动法测量原理
二、地下管道漏水检测仪设计
1.设计原理
LOA (t V0 LAB ) / 2
LOB ( LAB t V0 ) 2
1.84V 1.84 1500 f f Hz 3000 Hz 2a 2 3.14 0.15
漏水声音信号与传感器
3.相关测漏仪硬件设计
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
平均值（g/cm3） 2.687
均方差（g/cm3） 0.0035
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
一、TMS320VC5402性能特点 及应用开发
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。
2．信号放大电路
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。
V
0
0 g
则不规则固体的密度为：
P/g P ( P P ) /( g ) PP
1 1 0 1 2 0 1 2
式中σ 0 为水的密度，因为σ 0=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 到被测固体的密度值。
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
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。
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。
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。
设固体标本的质量为M、体积为V，测量 密度为σ ，有：σ =M/V
（1）.24位A/D CS5360与DSP的接口
模数转换输出时序图
模数转换器与DSP连接原理图
(2).程序存储空间
DSP与FLASH的连接框图
(3).数据空间的扩展
DSP与SRAM的连接图
(4).通信模块
4．软件设计
数 据 处 理 软 件 流 程
B通道的信号波形
A通道的信号波形
B通道信号滤波前的功率谱
二、硬件电路设计
密度仪组成框图
1、传感器设计
应变片压阻电桥
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。 若 R1 =R3 =R2 =R4=R；ΔR1=ΔR2=ΔR3=Δ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。
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 哪几方面的问题。 9．简述智能仪器软件调试、综合调试、整机性能测 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。