课程名称:智能仪器 英文名称: Intelligent instrument 课程类型:必修 学时:48学时(理论与实验学时比为10:2) 学分:3 适用对象:测控技术与仪器专业本科生 先修课程:微机原理及接口技术、数字信号处理、传感器技术 使用教材:微型计算机卡式仪器原理、设计与应用(林君程德福编著) 参考书:微型机在仪器、测控和高速信号处理中的应用与实例(林君编著) 智能仪器设计基础(赵新民主编) 智能仪器(程德福邱春玲编著) ※理论讲授部分 课程性质、目的和任务 本课程是为测控技术与仪器专业的本科生而设置的专业基础课。通过本课程的学习,使学生掌握智能仪器、 虚拟仪器的基本工作原理和设计方法,培养学生的系统设计思想和工程实践能力 二、课程基本要求 1、掌握智能仪器的输入、输出通道及接口技术的基本设计方法。 2、掌握智能仪器外设接口技术的基本设计方法。 3、学习智能仪器的自动校准和自诊断技术。 4、学习智能仪器的软件基本编制方法—模块化设计。 、学习数据处理与信号分析的基本原理与方法。如:抑制或消除系统误差和随机误差的基本数据处理方法。 6、掌握智能仪器的基本抗干扰设计方法(包括软件和硬件两方面措施)
课程名称: 智能仪器 英文名称：Intelligent Instrument 课程类型：必修 学 时：48 学时 （理论与实验学时比为 10：2） 学 分：3 适用对象：测控技术与仪器专业本科生 先修课程：微机原理及接口技术、数字信号处理、传感器技术 使用教材：微型计算机卡式仪器原理、设计与应用（林君 程德福 编著） 参 考 书：微型机在仪器、测控和高速信号处理中的应用与实例 （林君编著） 智能仪器设计基础 （赵新民 主编） 智能仪器 （程德福 邱春玲 编著） ※ 理论讲授部分 一、 课程性质、目的和任务 本课程是为测控技术与仪器专业的本科生而设置的专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握智能仪器、 虚拟仪器的基本工作原理和设计方法，培养学生的系统设计思想和工程实践能力。 二、 课程基本要求 1、 掌握智能仪器的输入、输出通道及接口技术的基本设计方法。 2、 掌握智能仪器外设接口技术的基本设计方法。 3、 学习智能仪器的自动校准和自诊断技术。 4、 学习智能仪器的软件基本编制方法——模块化设计。 5、 学习数据处理与信号分析的基本原理与方法。如：抑制或消除系统误差和随机误差的基本数据处理方法。 6、 掌握智能仪器的基本抗干扰设计方法（包括软件和硬件两方面措施）
7、了解虚拟仪器的特点、学会用 Labview虚拟仪器软件开发工具进行虚拟仪器设计。 三、教学内容及要求 第一章绪论(2学时) 第二章智能仪器的数据采集技术(8学时 2.1数据采集系统的组成 2AD转换器及接口技术 3程控放大及量程自动切换技术 2.4浮点数据采集技术 2.5数据采集系统的设计 6多通道并行采集技术 2.7数据采集系统的误差分析 第三章智能仪器外设及其接口技术(3学时) 3.1键盘设计 3.2显示系统 3.3输出通道及接口技术 第四章智能仪器软件设计(6学时) 4.1软件设计方法学概述 4.2微处理器为核心的智能仪器嵌入式操作系统软件设计 4.3PC机为核心的智能仪器系统软件设计 4.4多处理器的智能仪器系统软件设计 第五章数据处理与信号处理技术(8学时) 5.1系统误差的软件校正技术
7、 了解虚拟仪器的特点、学会用 Labview 虚拟仪器软件开发工具进行虚拟仪器设计。 三、 教学内容及要求 第一章 绪论 （2 学时） 第二章 智能仪器的数据采集技术 （8 学时） 2．1 数据采集系统的组成 2．2 A/D 转换器及接口技术 2．3 程控放大及量程自动切换技术 2．4 浮点数据采集技术 2．5 数据采集系统的设计 2．6 多通道并行采集技术 2．7 数据采集系统的误差分析 第三章 智能仪器外设及其接口技术 （3 学时） 3．1 键盘设计 3．2 显示系统 3．3 输出通道及接口技术 第四章 智能仪器软件设计 （6 学时） 4．1 软件设计方法学概述 4．2 微处理器为核心的智能仪器嵌入式操作系统软件设计 4．3 PC 机为核心的智能仪器系统软件设计 4．4 多处理器的智能仪器系统软件设计 第五章 数据处理与信号处理技术 （8 学时） 5．1 系统误差的软件校正技术
5.2随机误差的软件处理技术 5.3信号处理技术 第六章自动校准和自动诊断技术(3学时) 6.1非线性自校正 6.2自校零与自校准 第七章智能仪器抗干扰技术(4学时) 7.1噪声和干扰的基本性质 7.2串模干扰及其抑制 7.3共模干扰及其抑制 7.4电气隔离技术 7.5接地方法 7.6软件抗干扰技术 第八章智能仪器工程设计(6学时) 8.1智能仪器工程设计方法 8.2便携式智能仪器设计实例 8.3多传感器智能仪器设计实例 ※实习实验部分 模拟信号调理实验(有源滤波器的设计) 1.熟悉运算放大器和电阻电容构成的有源波器。 2.掌握有源滤波器的调试 D/A转换实验
5．2 随机误差的软件处理技术 5．3 信号处理技术 第六章 自动校准和自动诊断技术 （3 学时） 6．1 非线性自校正 6．2 自校零与自校准 第七章 智能仪器抗干扰技术 （4 学时） 7．1 噪声和干扰的基本性质 7．2 串模干扰及其抑制 7．3 共模干扰及其抑制 7．4 电气隔离技术 7．5 接地方法 7．6 软件抗干扰技术 第八章 智能仪器工程设计 （6 学时） 8．1 智能仪器工程设计方法 8．2 便携式智能仪器设计实例 8．3 多传感器智能仪器设计实例 ※ 实习实验部分 一、模拟信号调理实验(有源滤波器的设计) 1. 熟悉运算放大器和电阻电容构成的有源波器。 2. 掌握有源滤波器的调试。 二、D/A 转换实验
1.了解DA转换的基本原理 了解DA转换芯片0832的性能及编程方法 3.了解单片机系统中扩展DA转换的基本方法 、A/D转换实验 1.掌握AD转换与单片机的接口方法 了解AD转换芯片ADCO809转换性能及编程。 通过试验了解单片机如何进行数据采集。 四、8279键盘显示试验电子秒表试验) 1.进一步掌握8279键盘显示电路的编程方法 进一步掌握定时器的使用和编程方法。 3.进一步掌握中断处理程序的编程方法。 五、数字信号处理实验 1.学习掌握数字滤波器设计方法。 应用频谱知识和滤波器设计知识,对信号进行滤波。 虚拟仪器设计综合实验 学习和掌握信号发生卡的性能、基本原理; 学习和掌握基于 Lab view开发环境的编程技术; 3.了解基于自行研制信号发生卡的虚拟仪器系统的组建原理及编程技巧; 4.学习和掌握LabⅤIEW中信号发生节点的使用。 〔遇回 ※教学安排和学时分配
1. 了解 D/A 转换的基本原理。 2. 了解 D/A 转换芯片 0832 的性能及编程方法。 3. 了解单片机系统中扩展 D/A 转换的基本方法。 三、A/D 转换实验 1. 掌握 A/D 转换与单片机的接口方法。 2. 了解 A/D 转换芯片 ADC0809 转换性能及编程。 3. 通过试验了解单片机如何进行数据采集。 四、8279 键盘显示试验(电子秒表试验) 1. 进一步掌握 8279 键盘显示电路的编程方法。 2. 进一步掌握定时器的使用和编程方法。 3. 进一步掌握中断处理程序的编程方法。 五、数字信号处理实验 1. 学习掌握数字滤波器设计方法。 2. 应用频谱知识和滤波器设计知识，对信号进行滤波。 六、虚拟仪器设计综合实验 1. 学习和掌握信号发生卡的性能、基本原理； 2. 学习和掌握基于 LabVIEW 开发环境的编程技术； 3. 了解基于自行研制信号发生卡的虚拟仪器系统的组建原理及编程技巧； 4. 学习和掌握 LabVIEW 中信号发生节点的使用。 ※ 教学安排和学时分配
课堂讲授 实践、实验课 作业测验 其他 周次 题目名 题目名称和内容 题目名称和内容 题目名称和内容 称和内学时 容 第一章绪论 能仪器的简史 智能仪器的现状与未来 智能仪器结构特点及发展 智能仪器的设计要点 总线技术 2‖基本概念 BMPC系列总线标准 BIB总线协议 3‖总线扩展、译码、驱动与控制技术及应用中洋4 意事项 第三章数据采集技术 数据采集基础 pCAT、DMA高速、多通道并行和浮点数 写出各种数据采集技术的特点 采集技术 第四章数据处理技术 常用数据处理算法 克服误差方法 何出各种数据处理方法的特点及 信号处理技术 应用场合 第五章可靠性设计 基本概念 硬件可靠性设计 软件可靠性设计 故障检测与诊断 简述仪器可靠性设计的重要性 可靠性的总体考虑 传感器及信号放大、滤波 六章仪器系统的调试与维护 12调试仪器简介 卡式仪器调试 仪器故障的调试过程 何出仪器故障的调试过程 仪器故障的维护方法 虚拟仪器的体系结构 虚拟仪器的常用软件 平台 虚拟仪器的性能、特点 2说明虚拟仪器的性能和特点 掌握该软件开发平台使用
周次 课 堂 讲 授 实 践、实 验 课 作 业 测 验 其 他 题目名称和内容 学 时 题目名称和内容 学 时 题目名称和内容 学 时 题目名 称和内 容 学时 1 第一章 绪论 智能仪器的简史 智能仪器的现状与未来 智能仪器的设计要点 4 智能仪器结构特点及发展 2 第二章 总线技术 基本概念 IBM-PC 系列总线标准 2 3 GBIB 总线协议 总线扩展、译码、驱动与控制技术及应用中注 意事项 4 4 第三章 数据采集技术 数据采集基础 2 5 PC/AT、DMA 高速、多通道并行和浮点数据 采集技术 4 写出各种数据采集技术的特点 6 第四章 数据处理技术 常用数据处理算法 2 7 克服误差方法 信号处理技术 4 写出各种数据处理方法的特点及 应用场合 8 第五章 可靠性设计 基本概念 硬件可靠性设计 2 9 软件可靠性设计 故障检测与诊断 可靠性的总体考虑 4 简述仪器可靠性设计的重要性 10 温度测试仪 传感器及信号放大、滤波 2 11 A/D、显示及软件编程 4 12 第六章 仪器系统的调试与维护 调试仪器简介 卡式仪器调试 2 13 仪器故障的调试过程 仪器故障的维护方法 4 写出仪器故障的调试过程 14 第七章 虚拟仪器 虚拟仪器的体系结构 2 15 虚拟仪器的常用软件 虚拟仪器的性能、特点 2 Labview 平台 掌握该软件开发平台使用 2 说明虚拟仪器的性能和特点
虚拟仪器的进展 第八章仪器设计实例 16智能仪器设计过程 多功能工程测振仪
虚拟仪器的进展 方法 16 第八章 仪器设计实例 智能仪器设计过程 多功能工程测振仪 2
·新教学大纲(2004年实施) ※理论讲授部分 ※实习实验部分 ※教学安排和学时分配 课程名称智能仪器 英文名称: Intelligent instrument 课程类型:必修 学时:48学时(理论与实验学时比为5:1) 学分: 适用对象 测控技术与仪器专业本科生(必修)、电气工程与自动化等相关专业本科生(选修) 先修课程:微机原理及接口技术(或单片机原理与应用)、数字信号处理、传感器技术 使用教材:智能仪器,程德福主编,机械工业出版社,2004年 参考书: 微型计算机卡式仪器原理、设计与应用(林君程德福编著) 微型机在仪器、测控和高速信号处理中的应用与实例(林君编著) 智能仪器设计基础(赵新民主编) ※理论讲授部分 、课程性质、目的和任务 本课程是为测控技术与仪器专业的本科生而设置的专业基础课。通过本课程的学习,使学生掌握智能仪器的基本 工作原理、主要技术、设计方法,培养学生综合运用所学知识与技术进行仪器设计的能力
● 新教学大纲（2004 年实施） ※ 理论讲授部分 ※ 实习实验部分 ※ 教学安排和学时分配 课程名称: 智能仪器 英文名称：Intelligent Instrument 课程类型：必修 学 时：48 学时 （理论与实验学时比为 5 ：1） 学 分：3 适用对象： 测控技术与仪器专业本科生（必修）、电气工程与自动化等相关专业本科生（选修） 先修课程：微机原理及接口技术（或单片机原理与应用）、数字信号处理、传感器技术 使用教材：智能仪器，程德福主编，机械工业出版社，2004 年 参 考 书： 微型计算机卡式仪器原理、设计与应用（林君 程德福 编著） 微型机在仪器、测控和高速信号处理中的应用与实例 （林君编著） 智能仪器设计基础 （赵新民 主编） ※ 理论讲授部分 一、 课程性质、目的和任务 本课程是为测控技术与仪器专业的本科生而设置的专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握智能仪器的基本 工作原理、主要技术、设计方法，培养学生综合运用所学知识与技术进行仪器设计的能力
、课程基本要求 1、掌握智能仪器数据采集技术。 2、掌握智能仪器外设接口与通信技术的基本设计方法。 3、掌握智能仪器的基本数据处理算法。如:抑制或消除系统误差和随机误差的基本数据处理方法 4、学习智能仪器的软件设计方法 5、掌握智能仪器的基本抗干扰设计方法(包括软件和硬件两方面措施 6、了解智能仪器可测试性原理 7、了解虚拟仪器的特点、学会用 Labview虚拟仪器软件开发工具进行虚拟仪器设计。 三、教学内容及要求 第一章概述(2学时) 第一节仪器仪表概述 、仪器仪表的分类和多样性 、从传统仪器到智能仪器 仪器仪表的重要性 第二节智能仪器的分类、基本结构与特点 、智能仪器的层次分类 、智能仪器的基本结构 智能仪器的特点 第三节推动智能仪器发展的主要技术 、传感器技术 、AD等新器件的发展 DSP的应用
二、 课程基本要求 1、 掌握智能仪器数据采集技术。 2、 掌握智能仪器外设接口与通信技术的基本设计方法。 3、 掌握智能仪器的基本数据处理算法。如：抑制或消除系统误差和随机误差的基本数据处理方法。 4、 学习智能仪器的软件设计方法。 5、 掌握智能仪器的基本抗干扰设计方法（包括软件和硬件两方面措施）。 6、 了解智能仪器可测试性原理 7、 了解虚拟仪器的特点、学会用 Labview 虚拟仪器软件开发工具进行虚拟仪器设计。 三、 教学内容及要求 第一章 概述 （2 学时） 第一节 仪器仪表概述 一、仪器仪表的分类和多样性 二、从传统仪器到智能仪器 三、仪器仪表的重要性 第二节 智能仪器的分类、基本结构与特点 一、智能仪器的层次分类 二、智能仪器的基本结构 三、智能仪器的特点 第三节 推动智能仪器发展的主要技术 一、传感器技术 二、A/D 等新器件的发展 三、DSP 的应用
四、ASIC、FPGA/CPLD技术 五、LabⅤEW等图形化软件技术 六、网络与通信技术 第二章智能仪器的数据采集技术(8学时) 第一节数据采集系统的组成结构 、集中采集式(集中式) 分散采集式(分布式) 第二节模拟信号调理 、传感器的选用 、运用前置放大器的依据 、信号调理通道中的常用放大器 第三节AD转换器及接口技术 、AD转换器概述 、比较型、积分型、VF型ADC的转换原理 Δ-∑型ADC原理与技术 四、常用ADC集成芯片及其与微处理器的接口 第四节数据采集系统设计及举例 、系统设计考虑的因素 、AD转换器的选择要点 采样保持器S/H的选择 四、多路测量通道的串音问题 五、主放大器的设置
四、ASIC、FPGA／CPLD 技术 五、LabVlEW 等图形化软件技术 六、网络与通信技术 第二章 智能仪器的数据采集技术 （8 学时） 第一节 数据采集系统的组成结构 一、集中采集式(集中式) 二、分散采集式(分布式) 第二节 模拟信号调理 一、传感器的选用 二、运用前置放大器的依据 三、信号调理通道中的常用放大器 第三节 A/D 转换器及接口技术 一、A/D 转换器概述 二、比较型、积分型、V/F 型 ADC 的转换原理 三、Δ-Σ 型 ADC 原理与技术 四、常用 ADC 集成芯片及其与微处理器的接口 第四节 数据采集系统设计及举例 一、系统设计考虑的因素 二、A/D 转换器的选择要点 三、采样保持器 S/H 的选择 四、多路测量通道的串音问题 五、主放大器的设置
六、数据采集系统实例 第五节数据采集系统的误差分析 、采样误差 、模拟电路的误差 、A/D转换器的误差 四、数据采集系统误差的计算 五、数据采集系统的误差分配举例 第三章人机对话与数据通信(6学时) 第一节键盘 、键盘简介 、非编码键盘 、编码键盘 第二节LCD显示器 、段码式LCD显示器 字符式LCD显示器 图形式LCD显示器 第三节触摸屏 、触摸屏简介 、触摸屏的种类 、触摸屏控制器ADS7843 第四节标准串行总线数据通信 、RS-232C总线标准及应用
六、数据采集系统实例 第五节 数据采集系统的误差分析 一、采样误差 二、模拟电路的误差 三、A/D 转换器的误差 四、数据采集系统误差的计算 五、数据采集系统的误差分配举例 第三章 人机对话与数据通信（6 学时） 第一节 键盘 一、键盘简介 二、非编码键盘 三、编码键盘 第二节 LCD 显示器 一、段码式 LCD 显示器 二、字符式 LCD 显示器 三、图形式 LCD 显示器 第三节 触摸屏 一、触摸屏简介 二、触摸屏的种类 三、触摸屏控制器 ADS7843 第四节 标准串行总线数据通信 一、RS-232C 总线标准及应用