智能儀器原理與設(shè)計(jì)

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(jì)課程教學(xué)大綱課程編碼： 課程類型：專業(yè)課 總學(xué)時(shí)：54 學(xué)分：3第一部分 相關(guān)說(shuō)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(jì)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(dòng)控制、儀器儀表中得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)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(shí)現(xiàn)智能化的具體方法，包括硬件和軟件兩個(gè)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(lái)從事智能儀器的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。智能儀器課程側(cè)重討論智能儀器實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及的具體方法與技巧。旨在使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的微型計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)等

2、方面的基礎(chǔ)知識(shí)，解決現(xiàn)代電子儀器開(kāi)發(fā)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題，逐步具備能夠設(shè)計(jì)以微型計(jì)算機(jī)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(duì)硬件的軟件編程，軟件與硬件必須同時(shí)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(jì)為主。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到下列基本要求：1、對(duì)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?cè)谡麢C(jī)中的作用形成明確的認(rèn)識(shí)。2、掌握這些單元電路的分析、計(jì)算和設(shè)計(jì)方法，以及實(shí)驗(yàn)操作技能。三、教學(xué)方法與重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)方法：針對(duì)本課程學(xué)時(shí)少，內(nèi)容多，技術(shù)發(fā)展快，實(shí)踐性強(qiáng)等的特點(diǎn)，應(yīng)采取探討式和啟發(fā)式教學(xué)；教學(xué)過(guò)程以課堂為

3、主。重點(diǎn)：人機(jī)接口電路、通信接口電路和軟件編程。難點(diǎn)：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(jī)原理課程中有關(guān)接口和匯編程序、微機(jī)控制方法等方面的有關(guān)知識(shí)。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(jī)原理和微機(jī)接口技術(shù)，單片機(jī)原理與應(yīng)用等課程，為有關(guān)智能儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)課程。五、學(xué)時(shí)分配總學(xué)時(shí)：54學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)時(shí)數(shù)為36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)為18學(xué)時(shí)。章（節(jié)）內(nèi)容講課學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí)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(jī)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(cè)量的智能儀器44第七章 信號(hào)發(fā)生器448第八章 智能電子計(jì)數(shù)器448第九章 數(shù)字示波器246合 計(jì)361854六、考核方式1、考核方式：筆試（閉卷）2、成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)成績(jī)（測(cè)驗(yàn)及作業(yè)等）占×30%，期末考試成績(jī)占×70%。七、教材與參考書(shū)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(shū)：（1）張大彪等主編電子測(cè)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(shí))一、本章的教學(xué)目的和要求了解智能儀器及測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)

5、展；掌握智能儀器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)；熟悉智能儀器的組成及特點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)是智能儀器的組成及特點(diǎn)、智能儀器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)是智能儀器的設(shè)計(jì)。二、教學(xué)內(nèi)容1、智能儀器的組成及特點(diǎn)2、智能儀器及測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展3、智能儀器設(shè)計(jì)的要點(diǎn)第二章 智能儀器模擬量輸入/輸出通道（6學(xué)時(shí)）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(jì)。教學(xué)重點(diǎn)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(diǎn)是輸入通道、輸出通道的設(shè)計(jì)。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(jī)接口（4學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解鍵盤(pán)與接口，LED顯示及接口；掌握微型打印機(jī)及接口；熟悉鍵盤(pán)/LED顯示器接口設(shè)計(jì)，CRT顯示及接口連接。教學(xué)重點(diǎn)是鍵盤(pán)/LED顯示器接口設(shè)計(jì)，CRT顯示及接口。教學(xué)難點(diǎn)是鍵盤(pán)/LED顯示器接口設(shè)計(jì)。二、教學(xué)內(nèi)容1、鍵盤(pán)與接口，LED顯示及接口2、鍵盤(pán)/LED顯示器接口設(shè)計(jì)，CRT顯示及接口3、微型打印機(jī)及接口第四章 智能儀器通信接口（6學(xué)時(shí)）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(jì)，串行通信接口電路的設(shè)計(jì)；熟悉串行通信接口電路的設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn)是GPIB接口電路的設(shè)計(jì)。教學(xué)難點(diǎn)是串行通信接口電路的設(shè)計(jì)。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(jì)3、串行通信總線術(shù)4、串行通信接口電路的設(shè)計(jì)5、【儀用放大器和濾波電路實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）】（1）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）項(xiàng)目簡(jiǎn)介通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠根據(jù)被測(cè)對(duì)象或傳感器輸出信號(hào)的幅度大小、頻率范圍等特性，結(jié)合所設(shè)計(jì)儀器采集系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，運(yùn)用模擬電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)等課程所學(xué)的有關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)儀用放大器和抗混疊濾波器。（2）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）目的選擇合適的運(yùn)算放大器和阻容器件實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的電路，掌握電路調(diào)試

8、方法和主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試，比較理論計(jì)算和實(shí)際電路達(dá)到指標(biāo)的差異，分析其原因，提高對(duì)信號(hào)的濾波處理認(rèn)識(shí)。（3）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）內(nèi)容有源或無(wú)源RC濾波電路是常用的電路，本實(shí)驗(yàn)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(guò)Multisim對(duì)設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行仿真，確定各個(gè)元件的參數(shù)。（4）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）方式與注意事項(xiàng)注意電壓值的大小及電容的極性。（5）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）預(yù)期效果實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(shí)）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(cè)量精度的提高措施；掌握理解測(cè)量數(shù)

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

10、號(hào)。位選信號(hào)同時(shí)也可作為鍵盤(pán)的列掃描碼，鍵盤(pán)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(lái)判斷是否有鍵按下，以及按鍵所在位置。如果沒(méi)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(shí)，74HC374輸出的低電平經(jīng)過(guò)該按鍵接到74HC245的端口上，這時(shí)從74HC245讀回的數(shù)據(jù)就會(huì)有低電位，根據(jù)74HC374輸出的列信號(hào)和74HC245讀回的行信號(hào)，即可判斷該按鍵的鍵號(hào)。鍵盤(pán)和LED顯示電路的地址譯碼由74LS02、74LS00擔(dān)任。當(dāng)KEY/LED CS與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的相應(yīng)地址端CS0相連時(shí)，鍵盤(pán)行碼地址為8001H、列碼地址為8

11、002H。LED顯示地址為8004H。（4）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）方式與注意事項(xiàng)熟練掌握管腳極性的處理及各芯片的選取。（5）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）預(yù)期效果實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的處理，并實(shí)現(xiàn)程序的應(yīng)用。第六章 基于電壓測(cè)量的智能儀器（4學(xué)時(shí)）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(cè)量?jī)x原理；掌握智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 測(cè)量?jī)x原理；熟悉智能化DMM原理。教學(xué)重點(diǎn)是智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 測(cè)量?jī)x原理。教學(xué)難點(diǎn)是電壓測(cè)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(cè)量?jī)x原理第七章 信號(hào)發(fā)生器（8學(xué)時(shí)

12、）一、本章的教學(xué)目的和要求了解信號(hào)發(fā)生器；掌握鎖相頻率合成信號(hào)發(fā)生器，直接數(shù)字頻率合成信號(hào)發(fā)生器；熟悉信號(hào)發(fā)生器及其應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)是鎖相頻率合成信號(hào)發(fā)生器，直接數(shù)字頻率合成信號(hào)發(fā)生器。教學(xué)難點(diǎn)是信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用。二、教學(xué)內(nèi)容1、信號(hào)發(fā)生器概述2、鎖相頻率合成信號(hào)發(fā)生器3、直接數(shù)字頻率合成信號(hào)發(fā)生器及其應(yīng)用4、【D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）】（1）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）項(xiàng)目簡(jiǎn)介通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的認(rèn)識(shí)及其掌握，提高對(duì)輸出信號(hào)的應(yīng)用能力。（2）實(shí)驗(yàn)（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(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。（3）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）內(nèi)容由微處理器8031控制DAC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)運(yùn)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(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）方式與注意事項(xiàng)注意8031和DAC0832芯片的管腳功能。（5）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）預(yù)期效果能正確輸出理想的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)。第八章 智能電子計(jì)數(shù)器（8學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解典型智能計(jì)數(shù)器產(chǎn)品；掌握典型智能計(jì)數(shù)器的組成；熟悉智能電子計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn)是典型部件的分析。教學(xué)難點(diǎn)是智能電子計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)。二、教學(xué)內(nèi)容1、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量原理2、典型部件的分析3、智能電子計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)4、典型智能計(jì)數(shù)器產(chǎn)品介紹5、【智能頻率計(jì)實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）】（1）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）項(xiàng)目簡(jiǎn)介該實(shí)驗(yàn)是一個(gè)綜合性類實(shí)驗(yàn)，涉及電子測(cè)量技術(shù)，單片機(jī)語(yǔ)言及智

14、能輸入信號(hào)的處理等知識(shí)的應(yīng)用，實(shí)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(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）目的了解智能頻率計(jì)的工作原理；掌握用單片機(jī)進(jìn)行頻率測(cè)量的編程方法。（3）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）內(nèi)容利用8031定時(shí)器1產(chǎn)生定時(shí)時(shí)間，即門(mén)控信號(hào)，在門(mén)控信號(hào)作用期間，8031定時(shí)器O對(duì)輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，送LED進(jìn)行顯示；LED/KEY模塊用于頻率測(cè)量的功能設(shè)置及結(jié)果顯示。（4）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）方式與注意事項(xiàng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行窄脈沖的處理，注意選擇脈沖開(kāi)通流過(guò)的時(shí)間。（5）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）預(yù)期效果在單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)主門(mén)的脈沖個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的計(jì)數(shù)功能的轉(zhuǎn)換。6、【基于單片機(jī)的智能儀器綜合設(shè)計(jì)-8255A控制交通信號(hào)燈實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）】（1）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）項(xiàng)目簡(jiǎn)介該實(shí)驗(yàn)是一個(gè)綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，主要應(yīng)用單片機(jī)語(yǔ)言及智能輸入信號(hào)的處理等知識(shí)，提高學(xué)生的應(yīng)用分析動(dòng)手能力，提高學(xué)生的技能水平。（2）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）目的了解智能儀器的整體設(shè)計(jì)；掌握用單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)燈控制的編程方法。（3）實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）內(nèi)容編寫(xiě)A/D及D/A轉(zhuǎn)換的程序并進(jìn)行調(diào)試，以8255A控制交通信號(hào)燈為測(cè)量對(duì)象，設(shè)計(jì)檢測(cè)電路和信號(hào)調(diào)理電路，編寫(xiě)標(biāo)度變換程序