智能儀器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、智能儀器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書適用專業(yè)：電子信息專業(yè)說明：實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)為8 節(jié)課，可從以下實(shí)驗(yàn)中自行選取8 學(xué)時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一模擬信號(hào)調(diào)理實(shí)驗(yàn) (有源濾波器的設(shè)計(jì) )一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉運(yùn)算放大器和電阻電容構(gòu)成的有源波器。2. 掌握有源濾波器的調(diào)試。二、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)課內(nèi)： 2 學(xué)時(shí)課外： 2 學(xué)時(shí)三、預(yù)習(xí)要求1. 預(yù)習(xí)有源低通、高通和帶通濾波器的工作原理2. 已知上限截止頻率 fH=480Hz ，電容 C=0.01uF,試計(jì)算圖 1 所示電路形式的巴特沃斯二階低通濾波器的電阻參數(shù)，運(yùn)放采用OP-07。3. 將圖 2 中的電容 C 改為 0.033uF,此時(shí)圖 2 所示高通濾波器的下限截止頻率fL=? 。四、實(shí)

2、驗(yàn)原理及參考電路在實(shí)際的電子系統(tǒng)中 輸入信號(hào)往往包含有一些不需要的信號(hào)成份 ,必須設(shè)法將它衰減到足夠小的程度 ,或者把有用信號(hào)挑選出來。為此 ,可采用濾波器?？紤]到高于二階的濾波器都可以由一階和二階有源濾波器構(gòu)成， 下面重點(diǎn)研究二階有源濾波器。1 二階有源低通濾波器二階有源低通濾波器電路如圖1 所示?？梢宰C明其幅頻響應(yīng)表達(dá)式為圖 1 二階有源低通濾波器圖 2 二階有源高通濾波器式中：上限截止頻率當(dāng) Q=0.707 時(shí)，這種濾波器稱為巴特沃斯濾波器。2. 二階有源高通濾波器如果將圖 1 中的 R 和 C 的位置互換，則可得二階高通濾波器電路，如圖2 所示。令和可得其幅頻響應(yīng)表達(dá)式為其下限截止頻率

3、五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 已知截止頻率 fH=200Hz ，試選擇和計(jì)算圖 1 所示電路形式的巴特沃斯二階低通濾波器的參數(shù)。運(yùn)算放大器用 OP-07。2. 按圖 1 接線，測(cè)試二階低通濾波器的幅頻響應(yīng)。測(cè)試結(jié)果記入表1 中。表 1 Vi=0.1V( 有效值 )的正弦信號(hào)信號(hào)頻率 f/Hz501002003004004805506007001k5kVo/V20lg|Vo/Vi|dB3. 按圖 2 接線，測(cè)試二階高通濾波器的幅頻響應(yīng)。測(cè)試結(jié)果記入表2 中。表 2 Vi=0.1V( 有效值 )的正弦信號(hào)信號(hào)頻率 f/Hz501002003004004805506007001k5kVo/V20lg|Vo/Vi

4、|dB4. 將圖 2 中的電容 C 改為 0.033uF，同時(shí)將 1 的輸出與圖 2 的輸入端相連，測(cè)試它們串聯(lián)起來的幅頻響應(yīng)。測(cè)試結(jié)果記入表3 中。表 3 Vi=0.1V( 有效值 )的正弦信號(hào)信號(hào)頻率 f/Hz501002003004004805506007001k5kVo/V20lg|Vo/Vi|dB六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 用表列出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 以頻率的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)， 電壓增益的分貝數(shù)為縱坐標(biāo)， 在同一坐標(biāo)上分別繪出兩種 (低通、高通 )濾波器的幅頻特性。說明二階低通濾波器和高涌濾波器的幅頻特征具有對(duì)偶關(guān)系。2. 畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 3 的幅頻特征，說明它是什么濾波器特征。3. 簡(jiǎn)要說明測(cè)試結(jié)果與

5、理論值有一定差異的主要原因。4. 高涌濾波器的幅頻特征， 為什么在頻率很高時(shí)， 其電壓增益會(huì)隨頻率升高而下降。實(shí)驗(yàn)二基于單片機(jī)的智能儀器綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解智能儀器的硬件組成；2 熟悉智能儀器的各個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)方法；3 掌握 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換的原理；4 掌握標(biāo)定原理和工程量變換方法。二、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)課內(nèi)：6時(shí)課外： 6學(xué)時(shí)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1利用單片機(jī)開發(fā)平臺(tái)，完成具有信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、鍵盤控制、LED 顯示等功能的智能儀器。2編寫 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換的程序并進(jìn)行調(diào)試。3以溫度為測(cè)量對(duì)象，選擇熱敏電阻或AD590 為傳感器，設(shè)計(jì)檢測(cè)電路和信號(hào)調(diào)理電路。4 編寫標(biāo)度變換程序并

6、進(jìn)行調(diào)試。5對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 畫出硬件原理框圖。2. 畫出檢測(cè)電路與信號(hào)調(diào)理電路的硬件電路圖。3. 畫出相關(guān)程序框圖。4寫出實(shí)驗(yàn)的說明文檔并附上程序源代碼實(shí)驗(yàn)三虛擬示波器的使用實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)和掌握虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器的性能、基本原理；1. 學(xué)習(xí)和掌握頻譜分析及邏輯分析的使用；二、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)課內(nèi)： 2 學(xué)時(shí)課外： 2 學(xué)時(shí)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1利用虛擬存儲(chǔ)示波器測(cè)量任意信號(hào)波形，并進(jìn)行頻譜分析。2觀測(cè)低壓直流電源的噪聲。3對(duì)模擬 -數(shù)字電路進(jìn)行混合調(diào)試，顯示電路各部分的波形，分析他們之間的時(shí)序關(guān)系。4捕捉非周期性信號(hào)，并進(jìn)行分析。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1自擬實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)表格。

7、2畫出相關(guān)模擬 -數(shù)字電路的電路圖。3記錄相關(guān)波形，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)四虛擬儀器的開發(fā)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解虛擬儀器的概念及特點(diǎn)。2學(xué)習(xí)和掌握LabVIEW 編程技巧。二、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)課內(nèi)： 8 學(xué)時(shí)課外： 10 學(xué)時(shí)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1軟件平臺(tái)的熟悉（2 學(xué)時(shí)）。2簡(jiǎn)單 VI 的開發(fā)與設(shè)計(jì)（ 2 學(xué)時(shí)）。3波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)與開發(fā)（4 學(xué)時(shí)）。指標(biāo)要求： 實(shí)現(xiàn)正弦波、三角波、方波的選擇，且可以中途刷新；波形的相關(guān)參數(shù)如幅度、初始相位、頻率可調(diào)。每周期波形所取的點(diǎn)數(shù)由用戶確定；在面板上顯示輸出的波形；有關(guān)參數(shù)輸入出錯(cuò)的程序能自動(dòng)彈出提示對(duì)話框，并終止運(yùn)行。能進(jìn)行波形的頻譜分析。四、實(shí)驗(yàn)步驟1編

8、寫設(shè)計(jì)方案根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行VI 總體設(shè)計(jì)，確定功能模塊結(jié)構(gòu)圖和詳細(xì)的流程圖。2設(shè)計(jì)虛擬信號(hào)發(fā)生器前面板參照實(shí)際信號(hào)發(fā)生器的外部操作平臺(tái)，結(jié)合虛擬儀器面板自身的特點(diǎn)及功能要求，在充分考慮操作界面的友好性及美觀的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出虛擬信號(hào)發(fā)生器前面板的大致布局，并在前面板中依次放入所需控件。3設(shè)計(jì)框圖程序設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮如何實(shí)現(xiàn)本虛擬信號(hào)發(fā)生器的功能要求，并使程序簡(jiǎn)潔化，便于閱讀與維護(hù)。4調(diào)試程序程序的調(diào)試應(yīng)分為兩個(gè)部分， 一是在編輯各 SubVI 及某些功能模塊時(shí)， 就進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試；二是整個(gè)程序完成后，進(jìn)行調(diào)試。二是保證程序沒有語法錯(cuò)誤，能夠運(yùn)行。5 進(jìn)一步完善前面板并對(duì)程序?qū)傩赃M(jìn)行設(shè)置。進(jìn)一步對(duì)儀器前面板進(jìn)行布置和美化，同時(shí)要確保面板的易操作性（即對(duì)用戶友好）。6. 生成應(yīng)用程序，編寫說明文檔。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1整理程序和相關(guān)的文檔資料，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2說明任意波形信號(hào)產(chǎn)生的方法。3如何實(shí)現(xiàn)在規(guī)則波形中加入噪聲。參與圖：關(guān)于