智能儀器原理與設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上智能儀器原理與設(shè)計課程教學(xué)大綱課程編碼： 課程類型：專業(yè)課 總學(xué)時：54 學(xué)分：3第一部分 相關(guān)說明一、課程的性質(zhì)和任務(wù)課程的性質(zhì)：智能儀器原理與設(shè)計是電子工程本科專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。智能儀器在通信、家電、自動控制、儀器儀表中得到了廣泛的應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握利用微處理器系統(tǒng)使電子儀器實現(xiàn)智能化的具體方法，包括硬件和軟件兩個方面。課程的任務(wù)：使學(xué)生掌握智能儀器的基本工作原理，具備智能儀器的初步應(yīng)用能力，為將來從事智能儀器的工作打下堅實的基礎(chǔ)。智能儀器課程側(cè)重討論智能儀器實際設(shè)計過程中所涉及的具體方法與技巧。旨在使學(xué)生運用所學(xué)的微型計算機和電子技術(shù)等

2、方面的基礎(chǔ)知識，解決現(xiàn)代電子儀器開發(fā)過程中的實際問題，逐步具備能夠設(shè)計以微型計算機為核心的電子系統(tǒng)的能力。本課程中既有硬件的原理和組成，又有針對硬件的軟件編程，軟件與硬件必須同時兼顧。二、課程的基本要求本課程主要研究智能儀器的基本原理與基本分析方法，以單元電路的分析和設(shè)計為主。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達到下列基本要求：1、對智能儀器各組成單元的基本工作原理、性能指標(biāo)以及它們在整機中的作用形成明確的認(rèn)識。2、掌握這些單元電路的分析、計算和設(shè)計方法，以及實驗操作技能。三、教學(xué)方法與重點、難點教學(xué)方法：針對本課程學(xué)時少，內(nèi)容多，技術(shù)發(fā)展快，實踐性強等的特點，應(yīng)采取探討式和啟發(fā)式教學(xué)；教學(xué)過程以課堂為

3、主。重點：人機接口電路、通信接口電路和軟件編程。難點：智能儀器的應(yīng)用。四、本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系學(xué)習(xí)本課程主要涉及模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及微機原理課程中有關(guān)接口和匯編程序、微機控制方法等方面的有關(guān)知識。因此，應(yīng)當(dāng)盡可能地在先修模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微機原理和微機接口技術(shù)，單片機原理與應(yīng)用等課程，為有關(guān)智能儀器系統(tǒng)設(shè)計方面的課題打下必要的基礎(chǔ)，是該專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)前的綜合性設(shè)計課程。五、學(xué)時分配總學(xué)時：54學(xué)時，其中理論教學(xué)時數(shù)為36學(xué)時，實驗教學(xué)時數(shù)為18學(xué)時。章（節(jié)）內(nèi)容講課學(xué)時實驗學(xué)時總學(xué)時第一章 導(dǎo)論44第二章 智能儀器模擬量輸入/輸出通道66第三章 智能儀器人機接口 44第四

4、章 智能儀器通信接口426第五章 智能儀器典型處理功能 448第六章 基于電壓測量的智能儀器44第七章 信號發(fā)生器448第八章 智能電子計數(shù)器448第九章 數(shù)字示波器246合 計361854六、考核方式1、考核方式：筆試（閉卷）2、成績評定：平時成績（測驗及作業(yè)等）占×30%，期末考試成績占×70%。七、教材與參考書1、使用教材：趙茂泰主編智能儀器原理及應(yīng)用（第三版），電子工業(yè)出版社，2010.2。2、主要參考書：（1）張大彪等主編電子測量技術(shù)與儀器，電子工業(yè)出版社，2010.11第一版第二部分 課程內(nèi)容第一章導(dǎo)論（4學(xué)時)一、本章的教學(xué)目的和要求了解智能儀器及測試系統(tǒng)的發(fā)

5、展；掌握智能儀器的設(shè)計要點；熟悉智能儀器的組成及特點。教學(xué)重點是智能儀器的組成及特點、智能儀器的設(shè)計要點。教學(xué)難點是智能儀器的設(shè)計。二、教學(xué)內(nèi)容1、智能儀器的組成及特點2、智能儀器及測試系統(tǒng)的發(fā)展3、智能儀器設(shè)計的要點第二章 智能儀器模擬量輸入/輸出通道（6學(xué)時）一、本章的教學(xué)目的和要求了解AD轉(zhuǎn)換器概述，積分式AD轉(zhuǎn)換器與微處理器接口；掌握逐次比較式AD轉(zhuǎn)換器與微處理器接口，高速模擬量輸入通道、模擬量輸出通道；熟悉智能儀器模擬量輸入輸出通道的設(shè)計。教學(xué)重點是積分式AD轉(zhuǎn)換器與微處理器接口，逐次比較式AD轉(zhuǎn)換器與微處理器接口。教學(xué)難點是輸入通道、輸出通道的設(shè)計。二、教學(xué)內(nèi)容1、AD轉(zhuǎn)換器概述2

6、、逐次比較式AD轉(zhuǎn)換器與微處理器接口3、積分式AD轉(zhuǎn)換器與微處理器接口4、高速模擬量輸入通道； 模擬量輸出通道5、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)第三章 智能儀器人機接口（4學(xué)時）一、本章的教學(xué)目的和要求了解鍵盤與接口，LED顯示及接口；掌握微型打印機及接口；熟悉鍵盤/LED顯示器接口設(shè)計，CRT顯示及接口連接。教學(xué)重點是鍵盤/LED顯示器接口設(shè)計，CRT顯示及接口。教學(xué)難點是鍵盤/LED顯示器接口設(shè)計。二、教學(xué)內(nèi)容1、鍵盤與接口，LED顯示及接口2、鍵盤/LED顯示器接口設(shè)計，CRT顯示及接口3、微型打印機及接口第四章 智能儀器通信接口（6學(xué)時）一、本章的教學(xué)目的和要求了解GPIB通用接口總線協(xié)議，串行通信總線

7、協(xié)議；掌握GPIB接口電路的設(shè)計，串行通信接口電路的設(shè)計；熟悉串行通信接口電路的設(shè)計。教學(xué)重點是GPIB接口電路的設(shè)計。教學(xué)難點是串行通信接口電路的設(shè)計。二、教學(xué)內(nèi)容1、GPIB通用接口總線2、GPIB接口電路的設(shè)計3、串行通信總線術(shù)4、串行通信接口電路的設(shè)計5、【儀用放大器和濾波電路實驗（訓(xùn)）】（1）實驗（訓(xùn)）項目簡介通過本實驗，使學(xué)生能夠根據(jù)被測對象或傳感器輸出信號的幅度大小、頻率范圍等特性，結(jié)合所設(shè)計儀器采集系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，運用模擬電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)等課程所學(xué)的有關(guān)知識，設(shè)計并實現(xiàn)儀用放大器和抗混疊濾波器。（2）實驗（訓(xùn)）目的選擇合適的運算放大器和阻容器件實現(xiàn)所設(shè)計的電路，掌握電路調(diào)試

8、方法和主要技術(shù)指標(biāo)的測試，比較理論計算和實際電路達到指標(biāo)的差異，分析其原因，提高對信號的濾波處理認(rèn)識。（3）實驗（訓(xùn)）內(nèi)容有源或無源RC濾波電路是常用的電路，本實驗要求在儀用放大器的輸出后，接二階有源RC低通濾波器(壓控電壓源二階濾波器)，要求截止頻率為1kHHz，根據(jù)模擬電路理論初步確定R、C的值，并通過Multisim對設(shè)計的濾波器進行仿真，確定各個元件的參數(shù)。（4）實驗（訓(xùn)）方式與注意事項注意電壓值的大小及電容的極性。（5）實驗（訓(xùn)）預(yù)期效果實現(xiàn)信號的放大及濾波的處理。第五章 智能儀器典型處理功能（8學(xué)時）一、本章的教學(xué)目的和要求了解硬件故障的自檢和儀器測量精度的提高措施；掌握理解測量數(shù)

9、據(jù)的標(biāo)度變換；熟悉自動測量功能的設(shè)計。教學(xué)重點是儀器測量精度的提高措施、自動測量功能實現(xiàn)設(shè)計。教學(xué)難點是測量功能實現(xiàn)設(shè)計。二、教學(xué)內(nèi)容1、硬件故障的自檢，自動測量功能2、儀器測量精度的提高3、干擾與數(shù)字濾波，測量數(shù)據(jù)的標(biāo)度變換4、【鍵盤及LED顯示實驗（訓(xùn)）】（1）實驗（訓(xùn)）項目簡介通過該實驗，掌握并提高智能儀器信號的處理及應(yīng)用（2）實驗（訓(xùn)）目的掌握信號的輸入處理及輸出信號的處理（3）實驗（訓(xùn)）內(nèi)容本實驗采用4×4矩陣式鍵盤及4位八段數(shù)碼顯示。電路如圖11。由單片機P0口分時送出段選碼至74HC374（1）、位選碼至74HC374（2）并經(jīng)VLN2003反向驅(qū)動后，作LED的位選信

10、號。位選信號同時也可作為鍵盤的列掃描碼，鍵盤掃描的行數(shù)據(jù)從74HC245讀回，74HC374輸出的列掃描碼經(jīng)74HC245讀入后，用來判斷是否有鍵按下，以及按鍵所在位置。如果沒有鍵按下，由于上拉電阻的作用，經(jīng)74HC245讀回的值為高。當(dāng)有鍵按下時，74HC374輸出的低電平經(jīng)過該按鍵接到74HC245的端口上，這時從74HC245讀回的數(shù)據(jù)就會有低電位，根據(jù)74HC374輸出的列信號和74HC245讀回的行信號，即可判斷該按鍵的鍵號。鍵盤和LED顯示電路的地址譯碼由74LS02、74LS00擔(dān)任。當(dāng)KEY/LED CS與實驗系統(tǒng)的相應(yīng)地址端CS0相連時，鍵盤行碼地址為8001H、列碼地址為8

11、002H。LED顯示地址為8004H。（4）實驗（訓(xùn)）方式與注意事項熟練掌握管腳極性的處理及各芯片的選取。（5）實驗（訓(xùn)）預(yù)期效果實現(xiàn)輸入信號的處理，并實現(xiàn)程序的應(yīng)用。第六章 基于電壓測量的智能儀器（4學(xué)時）一、本章的教學(xué)目的和要求了解智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 測量儀原理；掌握智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 測量儀原理；熟悉智能化DMM原理。教學(xué)重點是智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 測量儀原理。教學(xué)難點是電壓測量的智能儀器的應(yīng)用。二、教學(xué)內(nèi)容1、智能化DVM原理2、智能化DMM原理3、智能化RLC 測量儀原理第七章 信號發(fā)生器（8學(xué)時

12、）一、本章的教學(xué)目的和要求了解信號發(fā)生器；掌握鎖相頻率合成信號發(fā)生器，直接數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器；熟悉信號發(fā)生器及其應(yīng)用。教學(xué)重點是鎖相頻率合成信號發(fā)生器，直接數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器。教學(xué)難點是信號發(fā)生器的應(yīng)用。二、教學(xué)內(nèi)容1、信號發(fā)生器概述2、鎖相頻率合成信號發(fā)生器3、直接數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器及其應(yīng)用4、【D/A轉(zhuǎn)換實驗（訓(xùn)）】（1）實驗（訓(xùn)）項目簡介通過該實驗，加強對模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的認(rèn)識及其掌握，提高對輸出信號的應(yīng)用能力。（2）實驗（訓(xùn)）目的智能儀器的輸出通道主要任務(wù)是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。（3）實驗（訓(xùn)）內(nèi)容由微處理器8031控制DAC0832進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)運算放大器將

13、模擬電流轉(zhuǎn)換成模擬電壓輸出；利用按鍵可以控制D/A轉(zhuǎn)換的啟停。（4）實驗（訓(xùn)）方式與注意事項注意8031和DAC0832芯片的管腳功能。（5）實驗（訓(xùn)）預(yù)期效果能正確輸出理想的信號，實現(xiàn)負(fù)載的驅(qū)動。第八章 智能電子計數(shù)器（8學(xué)時）一、本章的教學(xué)目的和要求了解典型智能計數(shù)器產(chǎn)品；掌握典型智能計數(shù)器的組成；熟悉智能電子計數(shù)器的設(shè)計。教學(xué)重點是典型部件的分析。教學(xué)難點是智能電子計數(shù)器的設(shè)計。二、教學(xué)內(nèi)容1、電子計數(shù)器測量原理2、典型部件的分析3、智能電子計數(shù)器的設(shè)計4、典型智能計數(shù)器產(chǎn)品介紹5、【智能頻率計實驗（訓(xùn)）】（1）實驗（訓(xùn)）項目簡介該實驗是一個綜合性類實驗，涉及電子測量技術(shù)，單片機語言及智

14、能輸入信號的處理等知識的應(yīng)用，實現(xiàn)學(xué)生的一次綜合的掌握體現(xiàn)，提高學(xué)生的應(yīng)用分析能力。（2）實驗（訓(xùn)）目的了解智能頻率計的工作原理；掌握用單片機進行頻率測量的編程方法。（3）實驗（訓(xùn)）內(nèi)容利用8031定時器1產(chǎn)生定時時間，即門控信號，在門控信號作用期間，8031定時器O對輸入的脈沖進行計數(shù)，并進行數(shù)據(jù)處理后，送LED進行顯示；LED/KEY模塊用于頻率測量的功能設(shè)置及結(jié)果顯示。（4）實驗（訓(xùn)）方式與注意事項對輸入信號進行窄脈沖的處理，注意選擇脈沖開通流過的時間。（5）實驗（訓(xùn)）預(yù)期效果在單位時間內(nèi)，通過主門的脈沖個數(shù)，實現(xiàn)信號的計數(shù)功能的轉(zhuǎn)換。6、【基于單片機的智能儀器綜合設(shè)計-8255A控制交通信號燈實驗（訓(xùn)）】（1）實驗（訓(xùn)）項目簡介該實驗是一個綜合性設(shè)計實驗，主要應(yīng)用單片機語言及智能輸入信號的處理等知識，提高學(xué)生的應(yīng)用分析動手能力，提高學(xué)生的技能水平。（2）實驗（訓(xùn)）目的了解智能儀器的整體設(shè)計；掌握用單片機進行信號燈控制的編程方法。（3）實驗（訓(xùn)）內(nèi)容編寫A/D及D/A轉(zhuǎn)換的程序并進行調(diào)試，以8255A控制交通信號燈為測量對象，設(shè)計檢測電路和信號調(diào)理電路，編寫標(biāo)度變換程序