《智能仪器原理》实验指导书
实验四：标度变换(工程量变换)
西华大学实验报告（理工类）电气信息学院 专业实验中心 实验室：6A-222 实验时间 ： 2014年6月20日Nx ——实际测量值所对应的数字量。
式(1)为线性标度变换的通用公式，其中A 0，A m ，N 0，N m 对某一个具体的被测参数与输入通道来说都是常数，不同的参数有着不同的值。
为使程序设计简单，一般把一次测量仪表的下限A 0所对应的A/D 转换值置为0，即N 0=0。
这样式(1)可写成：（2）在多数测量系统中，仪表下限值A0=0，对应的N0=0，则式 （2）可进一步简化为：（3）式（1）、式（2）、式（3）即为在不同情况下的线性刻度仪表测量参数的标度变换公式。
例1：某加热炉温度测量仪表的量程为200 ~ 800℃，在某一时刻计算机系统采样并经数字滤波后的数字量为CDH ，求此时的温度值是多少？(设该仪表的量程是线性的)。
解：根据式(2)已知，A 0 = 200℃, A m = 800℃，N x = CDH = (205)D ，N m = FFH = (255)D 。
所以此时的温度为例2：某压力测量系统中, 压力测量仪表的量程为400～1200Pa,采用8位A/D,设某采样周期计算机中经采样及数字滤波后的数字量为ABH,求此时的压力值。
解：A0=400Pa, A ｍ＝1200Pa,Nx=ABH=171， Nm=FF=255D ，N0=0 则：三、非线性参数标度变换实际上许多智能仪器所使用的传感器是非线性的，则上面的三个线性变换式均不适用。
此时，一般先进行非线性校正，然后再进行标度变换。
但是，如果能将非线性关系表示为以被测量为因变量、传感器输出信号为自变量的解析式时，则一般可直接利用该解析式来进行标度变换。
通过具体实例介绍。
例如，在差压法测流量中，流量与压差之间的关系为（4）式中：Q —— 流体流量；∆P ——节流装置前后的差压；mx0m x )A N N A A A +-(=200255205)200+-(800== 682℃mx0m x )A N NA A A +-(=m xm x N N A A =936Pa400255171400)-(1200 )(00=+⨯=+-=A N N A A A mxm x PK Q ∆=K —— 刻度系数，与流体的性质及节流装置的尺寸有关。
智能化仪器原理及应用(第二版) 第1章
(6) 数据处理。 智能仪器能实现各种复杂运算， 对测 量数据进行整理和加工处理， 例如统计分析、 查找排序、 标度变换、 函数逼近和频谱分析等。
(7) 实现各种控制规律。 智能仪器能实现PID及各种 复杂的控制规律， 例如， 可进行串级、 前馈、 解耦、 非线性、 纯滞后、 自适应、 模糊等控制， 以满足不同 控制系统的需要。
第一代——模拟式电子仪器（又称指针式仪器）。 这一代仪器应用和处理的信号均为模拟量。 如指针式电 压表、 电流表、 功率表及一些通用的测试仪器， 均为典 型的模拟式仪器。 这一代仪器的特点是： 体积大、 功能 简单、 精度低、 响应速度慢。
第二代——数字式电子仪器， 如数字电压表、 数字 式测温仪、 数字频率计等。 它们的基本工作原理是将待 测的模拟信号转换成数字信号并进行测量， 测量结果以 数字形式输出显示。 数字式电子仪器与第一代模拟式电 子仪器相比， 具有精度高， 速度快， 读数清晰、 直观 的特点。 其结果既能以数字形式输出显示， 还可以通过 打印机打印输出。 此外， 由于数字信号便于远距离传输， 因此数字式电子仪器适用于遥测遥控。
单片机自20世纪70年代初期问世后不久， 就被引 进到电子测量和仪器仪表领域， 并作为核心控制部件很 快取代了传统仪器仪表的常规电子线路。 借助单片机强 大的软件功能， 可以很容易地将计算机技术与测量控制 技术结合在一起， 组成新一代的全新的微机化产品， 即 “智能仪器”， 从而开创仪器仪表的一个崭新时代。
智能仪器并不是传统仪器与微处理器的简单结合。 传统观念上的仪器所指的是将大量的分立元件、 中小规 模集成电路用硬接线的方式连接起来， 形成一定的功能。 由于采用的是硬接线， 因此一旦电路定型， 这部分器件 就只能用于某一专门的用途， 如果需要增加功能， 就需 另外增添器件， 修改电路或重新设计， 而且， 仪器要求 的功能越多， 所需的器件数就越多， 设计和制造既费时、 费工， 又容易出错。
智能仪器实验指导书资料
随着微电子技术和通信技术的发展极大的促进了智能仪器仪表的变革，虚拟仪器仪表是仪器技术与计算机技术深层次结合的产物，它的推出又给智能仪器仪表带来了新的活力，使得测量仪器与计算机之间的界限几乎消失，开始了测量仪器的新时代，是仪器领域的一次变革。
它在教学领域中涉及到传感器技术、智能仪器仪表原理、虚拟仪器仪表技术等相关课程，为了迫切的满足各高等院校的教学实验及实践的要求，为此开发了此套智能仪器及虚拟仪器仪表综合实验装置。
本实验装置是集传感器信号调理技术、智能仪器原理及应用技术、虚拟仪器仪表技术的综合实验装置，智能仪器原理及应用部分采用了模块化设计兼单片机总线设计的思想，各个模块代表了智能仪器仪表的典型组成模块；本实验装置既能作模块性实验，又能将某些模块组合起来作综合性实验；虚拟仪器仪表部分采用了PCI数据采集卡，它作为计算机与外围信号之间的接口。
本实验装置备有一个传感器实验箱和七个实验挂箱，它们分别为：THVZ-1型传感器实验箱、信号调理挂箱、外围扩展挂箱（一）、“CPU主挂箱”，“外围扩展挂箱（二）、对象挂箱、信号接口挂箱、传感器挂箱。
传感器部分主要由“THVZ-1型传感器实验箱”及“信号调理挂箱”组成。
智能仪器部分采用了四个实验挂箱，包括“外围扩展挂箱（一）”，“CPU主挂箱”，“外围扩展挂箱（二）”，“对象挂箱”及“打印机对象”，挂箱之间通过总线接口“JP26”，总线接口“JP20”一一对应相连接来进行数据传输。
虚拟仪器仪表部分包括“信号接口挂箱”和“传感器挂箱”，并采用了USB数据采集卡，USB数据采集卡上的各个信号接口可在“信号接口挂箱”上通过电缆线全部引出，此为外部信号与计算机之间的接口。
实验八模拟多路开关实验 (2)实验九可编程增益放大器实验 (5)实验十A/D转换实验 (8)实验十一D/A转换实验 (13)实验十二静态显示实验 (15)实验十三动态显示实验 (18)实验十四液晶显示实验 (20)实验十五键盘实验 (33)实验十六开关量输入输出实验 (39)实验十八PCF8563时钟/日历芯片的应用实验 (41)实验二十一打印机实验 (43)实验二十二RS232通信实验 (46)实验二十三RS485通信实验 (51)实验二十六温度测量实验......................................................................... 错误！未定义书签。
智能仪器原理实训报告
一、实训目的通过本次智能仪器原理实训，了解智能仪器的组成、工作原理以及在实际应用中的操作方法，掌握智能仪器的调试与维护技能，提高对智能仪器系统的理解和应用能力。
二、实训内容1. 智能仪器系统组成智能仪器系统主要由以下几部分组成：（1）传感器：用于检测被测量的物理量，并将其转换为电信号。
（2）信号调理电路：对传感器输出的信号进行放大、滤波、转换等处理，以满足后续处理的要求。
（3）微处理器：对信号进行处理、运算、存储等，实现对仪器的控制和显示。
（4）显示与输出设备：将处理后的结果以图形、数字等形式展示给用户。
（5）电源：为仪器提供稳定的工作电压。
2. 智能仪器工作原理智能仪器的工作原理如下：（1）传感器检测被测物理量，产生相应的电信号。
（2）信号调理电路对传感器输出的信号进行放大、滤波、转换等处理。
（3）微处理器对调理后的信号进行采集、处理、运算、存储等。
（4）处理后的结果显示在显示设备上，或输出到外部设备。
3. 智能仪器调试与维护（1）调试：在仪器安装完成后，对仪器进行调试，确保其正常运行。
（2）维护：定期对仪器进行清洁、检查、更换损坏的部件等，以保证仪器的稳定运行。
三、实训过程1. 实训环境（1）实训设备：智能仪器系统、传感器、信号调理电路、微处理器、显示与输出设备、电源等。
（2）实训软件：智能仪器控制系统软件。
2. 实训步骤（1）连接仪器各部件，检查连接是否正确。
（2）启动仪器控制系统软件，设置参数。
（3）进行传感器标定，确保传感器输出信号的准确性。
（4）进行信号调理电路调试，确保信号处理效果。
（5）进行微处理器调试，确保数据处理正确。
（6）进行显示与输出设备调试，确保数据显示正确。
（7）进行仪器整体调试，确保仪器正常运行。
（8）进行仪器维护，检查各部件是否正常。
四、实训结果与分析1. 实训结果本次实训，我们成功搭建了智能仪器系统，并对仪器进行了调试和维护。
仪器能够正常运行，满足实验要求。
2. 实训分析（1）传感器性能对仪器精度有重要影响，因此传感器标定是保证仪器精度的重要环节。
智能仪器实验指导书
实验一智能数字示波器 S5022ME使用功能一、实验目的1．基本了解《智能仪器与仪表》课程经常使用的测量仪器、仪表并且熟悉常用仪表功能类型、特点及应用范围，掌握安全用电的基础知识。
2．结合对理论知识的理解，观察识别智能仪器外部结构，内部电路组成，电路结构中使用大量元件，器件等，增强学生对电子设备内的感性认识，培养学生的观察能力、培养学生识别电阻与正确使用模拟万用表动手操作能力。
3. 通过现场智能仪器与仪表典型电路分析，实物观察，结合课程理论部分，对照电原理图电路，讲解元件，器件基础知识，增强学生的识别能力与仪表测量能力，能够通过实际测试，掌握识别基础元器件的能力。
通过现场智能仪器典型电路分析，实物观察，结合课程理论部分，对照电原理图电路，讲解元件，器件基础知识，增强学生的识别能力与仪表测量能力，能够通过实际测试，掌握识别基础元器件的能力，掌握基础测量仪表的使用能力，掌握仪器设备安全注意事项，达到增强对电子设备理论与实际结合的感性认识的目的，同时加深对实际操作技能在电子设备维修维护中的重要作用的理解。
二、实验设备1．智能数字示波器S5022ME；（DS5000）2．数字万用表三、实验内容1. 掌握安全用电的基础知识。
智能数字示波器S5022ME；安全用电的重要性分析。
2．熟练掌握智能数字示波器S5022ME的使用方法。
3．拆卸智能数字示波器S5022ME1）观察识别智能数字示波器S5022ME的外部结构，内部电路组成。
2）观察与识别智能数字示波器S5022ME电路中，使用大量元件，器件等名称与起什么作用。
3）能够正确使用智能数字示波器S5022ME，培养学生的动手操作能力。
注意观察智能数字示波器S5022ME的内部结构、安装情况及相互关系，注意部件的位置与固定。
4）通过现场智能数字示波器S5022ME电路分析，实物观察，结合课程理论部分，对照电原理图电路，讲解元件，器件基础知识。
5）增强学生的识别能力与仪表测量能力；6）能够通过实际测试，掌握智能数字示波器S5022ME的能力。
智能仪器实验实验报告
一、实验目的1. 了解智能仪器的原理和功能。
2. 掌握智能仪器的操作方法和使用技巧。
3. 学会使用智能仪器进行实验数据的采集和处理。
4. 提高实验技能和创新能力。
二、实验原理智能仪器是一种集传感器、微处理器、执行器和通信接口于一体的智能化设备。
它能够自动检测、测量、处理和传输信息，实现对各种物理量、化学量、生物量等参数的实时监测和智能控制。
本实验主要介绍智能仪器的原理、操作方法和应用。
三、实验仪器与设备1. 智能仪器：温度传感器、湿度传感器、光照传感器、声波传感器等。
2. 信号采集与处理系统：数据采集卡、计算机等。
3. 电源：直流稳压电源。
4. 其他辅助设备：导线、连接器、实验台等。
四、实验步骤1. 实验准备（1）将智能仪器按照实验要求连接到信号采集与处理系统。
（2）检查电源电压，确保仪器正常工作。
（3）熟悉实验仪器的操作方法和注意事项。
2. 实验操作（1）打开信号采集与处理系统，设置采样频率、采样点数等参数。
（2）启动智能仪器，开始采集实验数据。
（3）观察实验数据的变化，分析实验现象。
（4）根据实验需求，调整智能仪器的参数，进行多次实验。
3. 数据处理（1）将采集到的实验数据导入计算机，进行初步分析。
（2）使用统计软件对实验数据进行处理，求取平均值、方差等统计量。
（3）绘制实验数据的图表，分析实验结果。
4. 实验总结（1）对实验过程进行总结，记录实验数据。
（2）分析实验结果，得出结论。
（3）提出改进意见，为后续实验提供参考。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）通过实验，我们成功采集了温度、湿度、光照和声波等实验数据。
（2）实验数据经过处理，得到了相应的统计量。
（3）绘制了实验数据的图表，直观地展示了实验结果。
2. 实验分析（1）温度、湿度、光照和声波等参数的变化对实验结果有一定影响。
（2）通过调整智能仪器的参数，可以实现对实验数据的精确采集。
（3）实验数据表明，智能仪器在实验过程中具有较好的稳定性和可靠性。
智能仪器实验指导
实验一运放和数字滤波器一．实验目的：1熟悉NI ELVIS 工作环境。
2学习使用NI ELVIS测量电路元件的电学属性。
3 使用NI ELVIS 仪器套件测量运放电路和滤波器的特性。
二．实验元件：●10 kΩ电阻R1●100 kΩ电阻R f●1 μF 电容C1●0.01 μF 电容C f●741 运算放大器三．实验内容：1. 测量元件的电学属性启动NI ELVIS 并选择数字万用表，使用DMM [Ω]测量电阻，使用DMM [C]测量电容，记录实验数据后关闭数字万用表。
R1= __________（标称值10 kΩ）；R f =__________（标称值100 kΩ）C1= __________（标称值1μF）；C f =__________（标称值0.01μF）2. 测量基本运放电路的频率响应根据图1.1和图1.2，在NI ELVIS原型板上构建一个增益为10的741反相比例运放电路并测量其特性。
步骤如下：（1）运算放大器同时使用＋15 V 和－15 V 直流电源。
它们可以在原型板针脚插槽上找到（标记为＋15 V、－15 V 和地）。
（2）将运算放大器输入电压V1 连接至[FUNCOUT]，输出电压V out 连接至示波器输入针脚插槽[CHA＋]和[CHA－]，连接[地]针脚插槽。
（3）从NI ELVIS 仪器启动界面中，选择函数发生器和示波器。
（4）在示波器软件前面板中，将通道A信号源设置为BNC/原型板通道A。
要观察输入信号，将通道B信号源设置为FGEN FUNC -OUT 。
（5）在函数发生器面板上，设置参数如图1.3。
（6）在实验面包板上，按照原理图，构造一个简单的增益为10 的741 反向运算放大器电路。
将运算放大器输入电压V1 连接至[FUNCOUT]，将运算放大器输出电压V out 连接至示波器输入针脚插槽[CHA＋]和[CHA－]。
连接[地]针脚插槽。
（7）从NI ELVIS仪器启动界面中选择函数发生器和示波器。
智能仪器仪表设计技术实验指导书
智能仪器仪表设计技术实验指导书目录1 单片机实验板 (3)1.1 资源介绍 (3)1.2原理图 (5)1.3 PCB丝印图 (7)2 KEIL软件的使用 (8)3 STC-ISP下载软件的使用方法 (16)实验一数据采集系统的设计与实现 (19)实验二键盘及LCD显示 (23)实验三基本数据处理算法 (29)实验四基于单片机的智能仪器综合设计实验 (32)实验五PID温度控制器 (33)1 单片机实验板1.1 资源介绍1）采用STC8952RC（与标准51指令、脚位完全兼容），支持在线串行ISP下载。
2）供电方式：USB供电及下载3）USB转串口RS232 (PL2303芯片)4）4个LED发光管，1个电源指示灯5）四位数码管6）4个独立式键盘（包含外部中断按键），1个复位或下载按键7）DS1302 一片8）AT24C02一片9）热敏电阻1支10) 加热电阻 1个11）12864液晶显示接口12）PCF8573一片13）AD电位器一个14) 蜂鸣器一个15）DS18B20温度传感器（选配件）16）IrDA红外接收头（遥控器为选配件）产品图片：资源分配图如下：1.2原理图USB 电源PL2303 下载芯片红外接收 蜂鸣器 5V GND复位 下载键电源 指示灯四个独立按键MCU ： STC89C52 所有IO 引出24C02 DS130发热电阻 DS18B20接口 热敏电阻 12864液晶接口PCF8573DA 指示加热指示灯 AD 电位器1.3 PCB丝印图2 KEIL软件的使用KEIL是51单片机开发的最常见的开发软件。
成功安装好KEIL软件后，即可看到电脑桌面上Keil软件图标,如下图。
1.双击图标，打开软件，出现如下界面。
在打开的窗口中，选择“Project”菜单：2.点击“New Project”出现一个创建工程对话框，选择工程所建路径，并输入工程的文件名（建议用英文），点击“保存”：3.之后出现芯片选择界面，如下图：4.这里，选取常用51芯片即可，选择“Philips”下的“8Xc51RC+”芯片：5.点击“确定”，在出现如下对话框时，选择“否”：6.至此，已成功建立工程。
智能仪器实验指导书-2011级卓越
《智 能 仪 器》 实验指导书电子工程与自动化学院单片机与EDA实验室二○一四年三月目录实验一 键盘扫描与数码显示 (1)实验二 智能电压表 (5)实验三 D/A转换 (10)实验四 信号发生器设计 (14)实验五 智能频率计 (17)附录一 软件使用向导 (19)实验一 键盘扫描与数码显示一、实验目的1、了解键盘、数码显示器与微处理器的接口方法。
2、理解键盘、显示电路的工作方式及原理。
3、掌握键盘、显示系统的编程方法。
二、实验原理本实验采用4×4矩阵式键盘及4位八段数码显示。
电路如图1―1。
由单片机P0口分时送出段选码至74HC374（1）、位选码至74HC374（2）并经VLN2003反向驱动后，作LED 的位选信号。
位选信号同时也可作为键盘的列扫描码，键盘扫描的行数据从74HC245读回，74HC374输出的列扫描码经74HC245读入后，用来判断是否有键按下，以及按键所在位置。
如果没有键按下，由于上拉电阻的作用，经74HC245读回的值为高。
当有键按下时，74HC374输出的低电平经过该按键接到74HC245的端口上，这时从74HC245读回的数据就会有低电位，根据74HC374输出的列信号和74HC245读回的行信号，即可判断该按键的键号。
键盘和LED 数码管显示电路的地址译码由74LS02、74LS00担任。
当KEY/LED CS 与实验系统的片选地址CS0~CS7中一个端口相连，则可确定键盘和数码管的选通地址。
如选择CS0，则键盘的行总线收发器、列锁存器选通地址分别为8001H 、8002H ，数码管段码锁存器、位选码锁存器选通地址分别为8004H 、8002H 。
输 入输出CLR CLK D QL H H L L L L H/L ╳Q 0H ╳ ╳ Z1、74HC374八D 锁存器引脚功能 及逻辑功能表：CLK （LE ）——时钟输入 CLR （OE ）——输入允许D 0~D 8——数据输入端 Q 0~Q 8——数据输出端当CLR （OE ）为低电平，当有时钟脉冲时，输出信号等于输入信号,即Q n =D n2、74HC245八双向总线收发器① 74HC245的引脚功能及逻辑功能表：E—信号允许端DIR—控制数据信号的收发方向② 74HC245的作用：加强数据总线的驱动能力，提高数据传送的可靠性。
智能仪器课程设计指导书
智能仪器课程设计指导书一、课程设计目的及要求1、目的：通过本课程设计，使学生了解有关智能仪器设计所必需的基础知识；掌握智能仪器设计的方案论证、硬件/软件设计制作和仿真调试的一般方法和过程；提高学生综合应用专业技术的能力；培养学生具有实际动手进行设计和研制开发智能仪器的基本能力。
2、要求：根据课题设计要求，进行方案论证、电路设计、软件编写、电路静态调试、动态调试、实验演示和书写设计报告并准备答辩。
本课程设计时间为一周。
二、课程设计内容及要求（1）基于DS18B20的智能温度计的设计自行进行相关电路设计，实现以下功能：1）用数码管与DS18B20设计智能温度计2）温度检测范围-55.0~125.0℃, 误差小于±0.5℃；3）温度报警上限20℃，温度报警下限 -10℃4）数据存储及显示，用六位数码管显示（±XX.X O C）；5）当温度超过报警温度时，相应LED灯闪烁，同步蜂鸣器报警；6）使用面包板或焊接电路板完成上述功能（2）简易两路数字电压表设计自主进行硬件、软件设计，实现以下功能：1) 使用ADC0809与1602液晶实现同时显示两路模拟电压2）可测量0~5V范围的电压值；3）两路模拟电压用+5V和电阻分压产生（或用稳压源产生）4）使用面包板或焊接电路板完成上述功能（3）数字温度计的制作自主进行硬件、软件设计，实现以下功能：1）使用AD590集成温度传感器和AD转换芯片TLC549实现数字温度信号采集2）使用液晶1602显示温度值3）使用面包板或焊接电路板完成上述功能（4）基于DS1302的可调式电子表自主进行硬件、软件设计，实现以下功能：1）使用时钟芯片DS1302设计可调式电子表2）使用数码管显示时间3）使用按键实现小时与分钟可调4）使用面包板或焊接电路板完成上述功能三、课程设计安排及步骤四、课程设计报告要求1、课程设计封面2、课程设计主要内容；2、总体方案论证；3、硬件电路原理分析；4、完整的电路原理图及软件框图；5、完整的源程序代码；6、程序编译及实验室调试过程；五、说明可在课题任务要求的基础上任意发挥，考核评分已实际做出的实物为参考，及是否实现任务要求。
2012单片机及智能仪器实验指导书
2012单片机及智能仪器实验指导书《单片机及智能仪器》实验指导书杨明亮梁应选编适应专业：测控技术与仪器陕西理工学院机械工程学院2012年4月1前言《单片机及智能仪器》是一门实践性很强的课程。
为了使学生更好的理解和掌握这些知识，灵活应用单片机，使学生熟悉单片机实用技术的开发过程，提高汇编语言的编写能力，提高对汇编语言的编辑、汇编、调试运行等技能，设置了软件类、硬件类和综合应用类实验，通过上机及接口实验，熟练地掌握单片机的编程结构、工作模式、指令系统；学会汇编语言程序设计；掌握微机输入/输出接口的基本概念，主要模式和基本工作方法，掌握并行和串行接口的原理，学会并2行输入/输出口的扩展，并能够进行基本的接口设计，提高其实践能力；并培养学生实事求是、严谨的科学作风和良好的实验习惯，为今后课程学习以及开发应用打下基础。
开设“单片机综合实验”的目的，是总结几年来单片机教学中，用购买的实验箱，虽然功能很齐全，但基本上是黑箱结构，对初学者，不是从最简单的最小系统开始，一步步深入，做完实验后，效果很差，大部分学生对单片机的系统没有感性认识，最后在课程设计和毕业设计中，连最简单的单片机最小系统都不清楚。
因此该实验就是想让学3生从最简单的系统开始，自己搭建，编程，调试和固化程序，循序渐进，逐步深入。
本实验指导书是针对测仪专业《单片机与智能仪器》课程实验设置的，两个2学时的验证实验和一个6学时的综合实验。
4实验一：LED显示实验实验学时：2实验类型：验证实验要求：必做一、实验目的：1、了解MCS51系列单片机汇编语言的设计和调试方法；2、掌握8032单片机通过8155扩展I/O接口时，LED显示的连接方法和编程方法。
3、了解LED动态显示原理及汇编语言编程。
二、实验内容：1、观察单片机实验系统（实验箱）结构与原理；52、看懂附录1中的程序，将程序输入并调试；编译、调试、运行该程序，显示结果应为“123456”；3、修改该程序，让LED交替显示“123456”和“654321”，注意交替变化中间要有明显的保持时间；也可以显示任意两个六位数字或字符（用七断数码管可以显示的字符，如“H”、“L”等）。
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》课程设计指导书
《智能仪器》课程设计指导书一.课程设计的目的：本课程是电子信息工程技术专业的专业基本能力训练课程，其目的是通过本课程设计，使学生掌握智能仪器的一般设计方法，熟悉系统硬件和软件的一般开发环境和开发流程，为设计和开发智能仪器打下坚实的基础。
培养学生基于单片机应用系统的分析和设计能力和专业知识综合应用能力，同时提高学生分析问题和解决问题的能力以及实际动手能力，为日后工作奠定良好的基础。
二.设计题目：1.智能型温度测量仪的设计2.智能型DVM的设计3.智能频率测试仪的设计三.内容和要求1.掌握运用有关知识①.智能仪器典型处理功能及实现方法；②.智能型温度测量仪电路结构以及各主要功能部件的电路原理、软件结构和各功能软件的作用、仪表误差处理的方法；③.智能型DVM的组成原理及实现的基本方法；④.通用计数器的测量原理，包括测频法、测周法、多周期同步测量技术等；智能仪器软、硬件抗干扰的基本原理及实用方法；⑤.智能仪器软、硬件抗干扰的基本原理及实用方法；学生应掌握上述第①、⑤项和②～④项中的一项。
2.基本操作技能①.对常用电子仪器的熟练操作能力；②.对智能仪器简单故障的诊断与调试能力；③.对单片机开发工具的熟练操作使用能力；④.电子CAD工具的操作能力四.组织方式学生2人一组，每组选择一设计题目。
每个课题组应根据课题的任务和功能，完成系统方案论证，系统硬件框图设计，并设计绘制电气原理图：系统程序设计（含程序流程图，源程序）；面板设计，操作方法说明文档的编写等。
分组独立完成设计任务及文档资料，每个学生设计完成后交一份课程设计报告。
系统方案论证，系统硬件设计，原理图绘制：系统程序设计（含程序流程图，源程序）；面板设计，操作方法说明文档的编写等在教室进行。
软、硬件调试在单片机实验室，每组一套设备单独进行。
五.课程设计报告书应包括的内容：1．设计题目2．设计任务和设计要求3．总体方案论证与选择（设计2~3个可以实现设计要求的总体方案，简要说明各方案的工作原理和优缺点，简要说明被选中方案的特点）。
《智能仪器》实验指导书及报告
《智能仪器》实验指导书及实验报告班级：课程：姓名：学号：南京工程学院自动化学院测控技术与仪器教研室2012.3目录实验一多路巡回数据数据采集实验 (1)实验二温度测量实验 (7)实验三转速测量实验 (11)实验四自动量程切换实验 (13)实验一多路巡回数据数据采集实验一、实验目的1、了解AD774 A/D芯片转换性能。
2、了解AD774 A/D转换器等芯片与单片机的接口方法。
3、掌握用单片机、AD774以及多路模拟开关MPC508等芯片构建多路巡回数据采集系统方法及编程方法。
二、实验要求利用实验板上的AD774 A/D转换器、多路模拟开关MPC508和可编程增益放大器AD526搭建8路数据采集系统，并用实验板上的电位器提供多路模拟量输入，通过消化相关程序（“实验程序/C8051实验程序/多路开关”文件夹下SWITCH.wsp项目文件；实验程序/C8051实验程序/可编程增益放大器”文件夹下GAIN.wsp项目文件；实验程序/C8051实验程序/外部12位AD转换”文件夹下“Exte_ad.wsp”项目文件）编制采集程序，每路模拟量采集10个样点，并按顺序存放在以20H为首地址的表格中（若采用c语言编程，将数据放在ADdata[8][10]的二维数组中，8为采集路数，10为每路采集样点数）。
三、实验内容及说明放大器AD526A/D转换器AD774BC8051单片机输入电压1多路模拟开关MPC508输入电压8图1-1 多路巡回数据数据采集系统框图系统实验原理图如图1-2所示，图1-2（a）为多路模拟开关MPC508电路，图1-2（b）为可编程增益放大器AD526电路，图1-2（c）为AD774模数转换电路。
(a) 多路模拟开关MPC508电路（b）可编程增益放大器AD526电路（c）AD774模数转换电路。
图1-2 多路巡回数据采集系统实验原理图1．多路开关MPC508MPC508（U1）为8通道多路开关，其引脚图如图1-3。
智能仪器实验指导书样本
《智能仪器》实验报告实验项目实验时间同组同学班级学号姓名4月实验一多路巡回数据数据采集系统一、实验目的1．学习模/数( A/D) 转换的工作原理。
2．掌握芯片ADC0809与微控制器接口电路的设计方法。
3．掌握芯片ADC0809的程序设计方法。
二、实验设备1．实验用到的模块有”SMP-201 8051模块”、”SMP-204 译码模块”、”SMP-101 8位A/D模块”、”SMP-401 静态显示模块”。
2．短的20P、 40P数据线各一根。
3．长的一号导线3根, 转接线一根。
三、实验原理ADC0809芯片是一种8位采用逐次逼近式工作的转换器件。
它带有8路模拟开关, 可进行8路模/数转换, 经过内部3-8译码电路进行选通。
启动ADC0809的工作过程: 先送信道号地址到A、 B、 C三端, 由ALE信号锁存信道号地址, 选中的信道的模拟量送到A/D转换器,执行语句 MOVX ＠DPTR, A产生写信号, 启动A/D转换。
当A/D转换结束时, ADC0809的EOC端将上升为高电平, 执行语句MOVX A, ＠DPTR产生读信号, 使OE有效, 打开锁存器三态门, 8位数据就读到CPU中, A/D转换结果送显示单元。
编程时能够把EOC信号作为中断请求信号, 对它进行测试, 用中断请求或查询法读取转换结果。
实验原理参考图1-1。
图1-1 多路巡回数据数据采集系统实验原理图本实验中ADC0809的8位模拟开关译码地址为:IN0= 8800H IN1= 8801HIN2= 8802H IN3= 8803HIN4= 8804H IN5= 8805HIN6= 8806H IN7= 8807H四、实验内容步骤1．将”SMP-201 8051模块”和”SMP-204 译码模块”分别插放到”SMP-2 主控制器单元”挂箱的CPU模块接口和译码模块接口上, 将”SMP-101 8位并行AD模块”插放到”SMP-1 信号转换单元”挂箱的A/D转换模块接口上, 将”SMP-401 静态显示模块”插放到”SMP-4键盘与显示单元”的显示模块接口上。
《智能仪器设计基础》实验指导书
目录实验一 8255输入、输出实验 (2)实验二 A/D转换实验 (5)实验三液晶显示控制实验 (8)实验四主从式多机通信实验 (11)实验一8255 输入、输出实验一．实验目的1．了解8255芯片结构及编程方法。
2．了解8255输入/输出实验方法。
二．实验内容利用8255 可编程并行口芯片，实现输入/输出实验，实验中用8255PA 口作输出，PB口作输入。
三．实验设备及仪器1．伟福Lab2000P单片机仿真实验系统。
2．WAVE6000软件平台。
3．计算机一台。
四. 实验线路及原理8255的CS/接地址译码/CS0，则命令字地址为8003H，PA口地址为8000H，PB口地址为8001H，PC 口地址为8002H。
PA0-PA7（PA 口）接LED0-LED7（LED）PB0-PB7（PB口）接K0-K7（开关量）。
数据线、读/写控制、地址线、复位信号板上已接好。
五. 实验说明可编程通用接口芯片8255A有三个八位的并行I/O口，它有三种工作方式。
本实验采用的是方式0：PA，PC口输出，PB口输入。
很多I/O实验都可以通过8255来实现。
六. 实验报告要求要求用C语言写出实现本实验说明中方式0：PA输出，PB口输入的程序代码，并说明是如何指定8255芯片PA口、PB口地址的？实验二A/D转换实验一．实验目的1．掌握A/D转换与单片机的接口方法。
2．了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程。
3．通过实验了解单片机如何进行数据采集。
二．实验内容利用实验板上的ADC0809做A/D转换器，实验板上的电位器提供模拟量输入，编制程序，将模拟量转换成二进制数字量，用8255的PA口输出到发光二极管显示。
三．实验设备及仪器1．伟福Lab2000P单片机仿真实验系统。
2．WAVE6000软件平台。
3．计算机一台。
四. 实验线路五. 实验说明A/D 转换器大致有三类：一是双积分A/D 转换器，优点是精度高，抗干扰性好；价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近A/D转换器，精度，速度，价格适中；三是并行A/D 转换器，速度快，价格也昂贵。
《智能仪器设计基础》实验资料PPT课件
16 OUT1 15 OUT2 14 OUT3 13 12 11 10 +15
OUT1
K1 D1
8 GND COM 9
ULN20 0 3A
R6 R4
R5 OUT3
K3 D3
K2 D2
OUT2
+15
（3/4）PCB图/电路板
（5）、焊接
a.元器件组织
b．烙铁作业：焊接的概念/步骤 按IPC-610D电子产品工艺规范，将元器件焊接到线 路板上。
结果分析： 该量程切换电路是否达到原设计功能要求，并分析其相关 性能。
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/30
实验二 外设与控制实验……………………….………… …… ……18 实验三 输出通道实验………….…………………………… … ……24 实验四 自动校准实验………………...………………………… ....…26 实验五 采集系统实验………………………….……………...…....…29 实验六 综合系统实验…………………………………………………32
3. 在整个实验过程中要应用到一些基本的工具和仪器：函数信号发生器、模拟 电压表/电流表、LED数字电压表、LCD数字电压表、频率计、频谱分析仪、模 拟式示波器、数字式示波器、模拟式万用表、数字式万用表、直流电源、信 号源。制作工具如：电烙铁、镊子等。制作辅料：焊锡丝、助焊剂等。以及 实验对象用的元器件材料如：电阻、电容、晶体管、集成电路、电线等。
-
R4 100K
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K3
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K2 D R1 1K
K2
K3
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R
驱动电路
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《智能仪器原理》实验指导书本课程是一门理论联系实际，它涉及到机、电、磁、光、单片机等方面的知识。
本课程的任务是综合运用以前所学习的知识，了解智能仪器的原理及设计过程。
培养学生综合、灵活运用已学知识，进行仪器设计的能力。
学生通过实验了解智能仪器仪表的基本组成及仪器的核心：单片微型计算机及系统；掌握单片机应用系统设计基础、基本系统设计、系统译码电路、常用接口芯片的使用；掌握智能仪器的弱信号转换技术；掌握A/D 转换技术及智能仪器中常用的其他信号转换技术；掌握了解智能仪器的人机对话通道技术，通讯技术及串行接口的使用；掌握简单智能仪器的设计、调试过程。
实验一 A/D 转换技术A/D 转换技术是智能仪器中最基本的部件，用于将模拟信号输入到计算机中处理，本实验内容是设计软件，实现A/D 转换。
（一）ICL7135 214位双积分A/D 转换器。
1．ICL7135简介ICL7135（国产有5G7135）采用CMOS 工艺制作，为位双积分式A/D 转换器，满量程达±2.0000V ，最大显示读数19999，分辨率为0.1mV 。
其主要特性如下：（1）在±20000字范围内，转换误差±1字。
（2）电路内部自动调零，保证0信号输入时，输出读数为零。
（3）输入电流典型值可达1pA 。
（4）测量电压时，能自动进行极性转换并指示出极性。
（5）提供过量程（OR ）与欠量程（UR ）信号。
（6）所有输入、输出端信号能直接和TTL 兼容。
（7）动态扫描输出BCD 码。
（8）ICL7135电参数（极限参数）ICL7135内部模拟部分主要由三个运放和若干开关组成。
CAL ，CR ，CINT 和一个电阻RINT 就能完成双积分和自动调零功能。
VINH0应取满量程电压2V 。
R/H=“1”时，7135处于连续转换状态，每4002个周期完成一次A/D 转换。
若R/H 由“1”变为“0”，则7135在完成本次A/D 转换后进入保持状态。
若把R/H 端用作启动功能时，只要在该端输入一宽度大于300ns 正脉冲，转换器就可开始进行A/D 转换。
ST 每次A/D 转换周期结束后，ST 端输出五个负脉冲，其输出时间对应在每个周期开始时五个位选信号正脉冲的中间。
BUSY 此信号在双积分阶段为高电平，其余时间为低电平。
OR 超量程信号。
UR 欠量程信号。
POL 输入信号极性指示。
D5，D4，D3，D2，D1 位驱动信号。
B8，B4，B2，B1 BCD码输出信号。
2．实验参考电路3．实验内容（1）与单片机接口：a）采用程序查询，可利用D5～D1，ST信号，比较用ST与不用ST的结果。
b）用ST作为中断，利用8031的INT0和INT1实现中断采集。
（2）利用8255实现程序查询和中断方式采集数据。
（3）利用8155实现程序查询和中断方式采集数据。
（二）AD574 12位A/D转换器1．AD574简介（1）AD574A的特性与引脚功能1）分辨率及精度为12位。
2）转换12位时速度为25μs，8位时速度为16μs。
3）带有时钟电路和参考电压基准。
4）转换结果通过内部三态缓冲器，总线取数时间为250ns。
5）模拟信号输入范围允许0～＋10V，0～＋20V以及±5V或±10V。
AD574A为DIP28脚封装。
12/8：输出数据方式选择。
A0：转换数据长度选择。
CS：片选信号，低电平有效。
R/C：读或转换选择。
CE：芯片允许信号。
VCC：正电源，其范围为0～＋16.5V。
REFOUT：＋10V参考电压输出。
AC：模拟信号公共端。
DC：数字信号公共端。
REFIN：参考电压输入。
VEE：负电源。
BIPOFF：双极性偏移。
10VIN：单极性输入0～＋10V范围输入端。
20VIN：单极性输入0～＋20V范围输入端。
STS：状态输出信号。
D0～D11：12位转换数据的输出线。
（2）读转换数据：在CS=0和CE=1且R/C为高时，才能读数据，由12/8决定是12位并行读出，还是两次读出。
（三）ADC 0809TDN86/51教学实验系统的A/D单元，地址为7FF8H 7FFFH，分别对应8个模拟输入通道。
参考电路如下：参考程序：MAIN：MOV R0，#30HMOV P2，#7FHMOV R1，#F8HL1：MOVX @R1，ALCALL DALL YL2：JNB P3.3，L2MOVX A，@R1MOV @R0，AINC R0CJNE R0，#40H，L1 L3：SJMP L3NOPNOPNOPDALL Y：MOV R2，#10HL4：DJNZ R2，L4RETEND实验二智能仪器常用信号转换技术（一）采用NE555实现V/F转换。
输入0～5V信号，转换为0～10kHz信号。
1．NE555的性能NE555为单定时器电路，基本单元包括两个电压比较器、一个RS触发器、放电场效应管和输出反相器。
（1）电源电压：4.5～16V。
（2）触发电压：电源电压5V时典型值为1.67V。
（3）阈值电压：2/3电源电压。
（4）触发电流典型为0.5μA。
（5）输出低电平：5V电源电压，吸收电流5mA.（6）输出高电平：5V电源电压，驱动能力为100mA。
（7）输出上升，下降时间典型值都为100ms。
2．用NE555构成V/F转换电路NE555的应用很广，如图所示的电路，它可以把0～－5V电压变换成0～4kHz脉冲频率输出，线性误差仅0.2%左右。
输出频率f0可用下式计算：f0=（V IN/V H）/R1C（二）用运算放大器组成V/I转换电路。
实验三智能仪器中弱信号放大技术（一）运算放大器7650的使用。
设计放大100倍电路，测试其性能：带宽、频响、零漂、噪声等。
（二）运算放大器保持电路实验。
抑制共模干扰、差模干扰、工频干扰、输出幅度的控制。
实验四智能仪器D/A转换技术（一）DAC 0832 D/A转换器与8031接口设计。
1．DAC0832输入工作方式（2）用运算放大器组成I/V转换。
1）输入输出直通方式将WR2及XFER接地，ILE接高电平，CS及WR接地，输入数据便可直接送D/A转换器进行电流转换。
2）单缓冲寄存器工作方式将WR和XFER接地，则DAC寄存器为不锁存状态，ILE接高电平，CS和WR信号有效时（低电平有效），输入数据就输入寄存器，当WR信号变为高电平时，数据就被锁存到输入寄存器。
3）双缓冲寄存器工作方式2．DAC0832的模拟输出方式1）单极性输出UREF可以是稳定的直流电压，也可以是从－10～＋10V之间的可变电压。
2）双极性输出（二）采用脉宽调制原理的D/A转换。
提示：利用8031 T0、T1及P1.0实现。
（三）采用MCS-2型A/D和D/A转换接口板在8088系统上实验。
实验D/A转换实验研究一、实验目的1．掌握DAC0832的使用方法。
2．掌握DAC0832在51系列单片机系统中的使用方法。
二、实验内容及提示实验电路如图所示，同中当WR和P2.7有效时选中该片，因此可取7FFFH为片选地址。
1．产生锯齿波，要求周期为2mSMAIN：MOV DPTR，#7FFFHCLR AA1：MOVX @DPTR，AINC ASJMP A1END2．产生三角波，要求周期为4mSMAIN：DPTR，#7FFFHCLR AL1：MOVX @DPTR，AINC ACJNE A，#0FFH，L1DEC AL2：MOVX @DPTR，ADEC ACJNE A，#00H，L2SJMP L1END3．产生阶梯波，要求周期为30mSMAIN：MOV DPTR，#7FFFHCLR AL2：MOVX @DPTR，AADD A，#10HACALL L1SJMP L2L1：PUSH 0E0HPUSH 0F0HMOV A，#02HL4：MOV 0F0H，#0F AHL3：DJNZ 0F0H，L3DEC AJNZ L4POP 0F0HPOP 0E0HRETEND实验步骤（1）按图接线。
（2）输入程序并检查无误，经汇编、连接后装入系统。
（3）运行程序，用示波器观察波形是否正确。
实验五智能仪器的人机对话通道技术（一）BCD码拨盘电路与软件设计。
（二）行列式键盘使用编程的设计。
（三）LED动态显示。
采用串行与并行输入两种方式的设计。
（四）8279实验设计。
（五）8155键盘及显示接口实验设计采用8155接口电路实现键盘及显示接口的设计。
实验内容及提示1．线路原理图图中画圈的线需用导线或排针在线路板上连接，其它的线在板子上均已连接。
2．实验参考程序MAIN：MOV 52H，#00HMOV 53H，#00HMOV 51H，#00HMOV 50H，#00HMOV R5，#53HKEY：MOV A，#03HMOV DPTR，#7F00HMOVX @DPTR，ABEGIN：ACALL DISACALL CLEARACALL CCSCAJNZ INK1AJMP BEGININK1：ACALL DISACALL DL1MSACALL DL1MSACALL CLEARACALL CCSCAJNZ INK2AJMP BEGININK2：MOV R2，#0FEHMOV R4，#00H COLUM：MOV DPTR，#7F01HMOV A，R2MOVX @DPTR，AINC DPTRINC DPTRMOVX A，@DPTRJB ACC.0，LONEMOV A，#00HAJMP KCODE LONE：JB ACC.1，NEXTMOV A，#04H KCODE：ADD A，R4ACALL PUTPUSH ACCKON：ACALL DISACALL CLEARACALL CCSCAJNZ KONPOP ACCNEXT：INC R4MOV A，R2JNB ACC.3，KERRRL AMOV R2，AAJMP COLUM KERR：AJMP BEGIN CCSCA：MOV DPTR，#7F01HMOV A，#00HMOVX @DPTR，AINC DPTRINC DPTRMOVX A，@DPTRCPL AANL A，#03HRETCLEAR：MOV DPTR，#7F02HMOV A，#00HMOV @DPTR，ARETDIS：PUSH ACCPUSH 00HPUSH 03HMOV A，#03HMOV DPTR，#7F00HMOVX @DPTR，AMOV R0，#50HMOV R3，#0F7HMOV A，R3 AGAIN：MOV DPTR，#7F01HMOVX @DPTR，AMOV A，@R0MOV DPTR，#DSEGMOVC A，@A+DPTRMOV DPTR，#7F02HMOVX @DPTR，AACALL DL1MSINC R0MOV A，R3JNB ACC.0，OUTRR AMOV R3，AAJMP AGAIN OUT：POP 03HPOP 00HPOP ACCRETDSEG：DB 3FH，06H，5BHDB 4FH，66H，6DHDB 7DH，07HDL1MS：MOV R7，#01HDL0：MOV R6，#0FFHDL1：DJNZ R7，DL0RETPUT：PUSH 00HPUSH ACCMOV A，R5MOV R0，APOP ACC实验六串并转换接口实验设计采用74LS164串并转换接口实现灯光设计及接口设计设计（一）发光二极管电路设计1．参考图2．参考程序MAIN：MOV SCON，#00HMOV R0，#00HMOV R1，#30HNOPL4：MOV A，R0MOV SBUF，AL1：JNB TI，L1CLR TIMOV R2，#0FFHL3：MOV R3，#0FFHL2：DJNZ R3，L2DJNZ R2，L3MOV @R1，AL5：INC R1INC R0CJNE R0，#10H，L4SJMP L5END实验步骤（1）接好电路。