智能仪器教学大纲

1、教学大纲课程编码652022教学单位仪器科学与电气工程学院课程名称智能仪器央义名称IntelligentInstrumentIntelligentInstrument课程学时48课程学分2.5课程类别专业教育课程课程性质必修课开课学期第6学期课内实验学时16适用专业测控技术与仪器、电子信息类等选用教材智能仪器第2版.机械工业出版.程德福、林君主编主要参考书1.智能仪器原理与设计,中国计量出版社,朱欣华,姚天忠.等主编；2.智能仪器原理及应用第2版,电子工业出版社,赵茂泰主编；3.智能仪器设计根底,哈尔滨工业大学出版社,赵新民主编.制定人程德福制定时间2022.11.201、教学目的智能仪器是测

2、控技术与仪器专业本科生必修的专业课,是全国高等学校仪器仪表类专业开设的主干课之一.仪器的智能化已是现代仪器仪表开展的主流方向.在信息技术的高速开展和人工智能应用的推动下,智能仪器必将有更大的进展.因此,学习智能仪器的工作原理、掌握新技术和设计方法无疑是十分重要的.通过本课程的学习,使学生建立仪器整机系统的概念,建立工程化、系统化思想与设计方法,掌握智能仪器软硬件相结合的根本工作原理和主要技术,培养学生具有综合运用电子、传感器、电子测量、信号处理、微机单片机等知识和技术,设计研制智能仪器的水平；培养学生对仪器或测控系统等开展仪器系统工程化测试实验的水平,并能够对实验结果进行分析； 培养追求创新的

3、态度和意识和掌握集成创新等方法,设计过程中建立以可靠性为核心的工程质量观念,并能够综合考虑经济、环境、法律、平安、健康等制约因素.2、教学要求依据本课程知识与技术的综合性和工程实践性强的显著特点以及培养目标要求,必须通过课内外实验与工程实践,才能到达目标.将国际工程教育的“构想一设计一实现一运作CDIOCDIO 思想贯穿教学始终.教学根本要求：使学生完本钱门课程的学习任务之后,能够提出仪器系统的设计思路、 论证设计方案,具备技术实现水平,根本上能够处理实践过程中出现的问题并提出解决方法.1 1掌握微机内嵌式智能仪器和个人计算机仪器的根本结构及工作原理；2 2全面掌握多种类型信号的数据采集方法和

4、系统实现技术； 3 3掌握智能仪器外设接口与通信技术的集成化应用；4 4掌握智能仪器的根本数据处理算法,能够灵活运用；5 5全面了解软件设计方法,学习并掌握典型智能仪器模块化软件设计方法；6 6建立仪器可靠性的概念,掌握智能仪器根本的抗干扰软硬件技术；7 7了解智能仪器可测试性原理；8 8对仪器的高级智能化、自动化、网络化等新开展有一定了解.考核评价方式需要与教学目标相统一.成绩由三局部构成=期末测试 70%70%实验成绩20%20%铲时作业报告10%10%期末测试闭卷笔试,试题不仅包括根本计算和知识概念考核,综合设计类题能够反映水平,还涵盖实验内容和每个人不同选题的设计报告内容,虽然占分值不

5、高,但是能够考核实验真实性和作业独立自主完成情况；实验成绩：按实验工程完成情况和加分内容评分,成绩差异较大,能够反映学生的综合水平.3、预备知识或先修课程要求本课程是测控技术与仪器专业大三下学期开设的专业课,面向有志向将来从事仪器与测控系统研发设计,要求学生较好地学习了|“计算机技术、电子技术、电子测量原理、数字信号处理和传感器技术等多门学科根底课,并通过多门课程实验和有了两个短学期集中实践的初步体验.4、教学方式根据智能仪器课程特点和教学内容具有“知识的广泛性、技术的先进性、软件的灵活性和设计的综合性等较高要求,采用“课堂启发引导、 独立实验扎实练习和自主综合设计三者紧密结合互动的教学方法.

6、注重培养和提升学生的综合集成设计水平,课堂讲述与设计实例紧密结合,主要单元教学内容与实验相结合,单元实验与仪器系统综合设计实现相结合.课堂教学安排 3232 学时,方案内实验 1616 学时.课堂启发引导表达在：教学内容涉及面广,已经学习过紧密相关的多门课程,处理好已有知识的复习总结与新内容的衔接,重点启发引导学生如何深入理解重要根底知识和技术的灵活运用；注意系统性思维练习和综合解决问题的方法培养.自主选题开展仪器设计,提交设计报告和撰写设计任务书,在课堂上进行报告,同学提问,老师点评.安排四个实验工程,每个工程连续半天时间,逐项验收,课外开放实验室.无论是自主设计报告还是实验内容,都在期末测

7、试题中有一定表达.5、实验环境和设备1 1硬件环境：以每个学生一套智能仪器实验开发平台、微型计算机及示波器等测试仪器；2 2软件环境：keilkeil、ProteusProteus 等仿真软件开发软件.6、课程教学内容及学时分配第一章概述2 2 学时1 1、从传统仪器到智能仪器2 2、智能仪器的分类、根本结构与特点3 3、推动智能仪器开展的主要技术第二章智能仪器的数据采集技术重点讲授 8 8 学时第一节数据采集系统的组成结构1 1、集中采集式2 2、分散采集式分布式第二节模拟信号调理1 1、传感器的选用2 2、运用前置放大器的依据关于噪声问题3 3、信号调理通道中的常用放大器第三节传统 A/D

8、A/D 转换器及接口技术1 1、A/DA/D 转换器概述2 2、比拟型、积分型、V/FV/F 型 ADCADC 的转换原理重点比拟三种原理的优势与缺乏3 3、常用 ADCADC 成芯片及其与微处理器的接口自学第四节 2-A2-A 型 ADOADO 理与接口技术1 1、2-A2-A 型 A/DA/D 转换器的理论根底重点讲授2 2、工作原理3 3、2-A2-A 调制器中阶数、过采样与精度的关系4 4、CS5360CS5360 及其与微处理器的接口第五节数据采集系统设计及举例1 1、系统设计考虑的因素重点讲授2 2、A/DA/D 转换器的选择要点3 3、采样保持器 S/HS/H 的选择4 4、多路

9、测量通道的用音问题5 5、主放大器的设置6 6、数据采集系统实例第六节数据采集系统的误差分析结合自主选题设计报告,开展讨论1 1、采样误差2 2、模拟电路的误差3 3、A/DA/D 转换器的误差4 4、数据采集系统误差的计算5 5、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2 2 学时第一节键盘自学第二节 LCDLCD 显示器自学第三节触摸屏概要讲授1 1、触摸屏简介2 2、三类触摸屏原理第四节标准申行总线数据通信自学1 1、RS-232CRS-232C 总线标准及应用2 2、RS-422/485RS-422/485 标准总线第五节 USBUSB 通用串行总线及应用概要介绍第六节 PT

10、RPTR 系列无线数据通信概要引导1 1、调制解调器技术简介2 2、PTPT 繇列无线收发 MODEMMODEM 应用第四章智能仪器的根本数据处理算法重点讲授 6 6 学时第一节克服随机误差的数字滤波算法1 1、克服脉冲干扰的数字滤波法2 2、抑制小幅度高频噪声的平均滤波法3 3、复合滤波法第二节减少系统误差的软件算法1 1、仪器零位误差和增益误差的校正方法2 2、系统非线性校正3 3、系统误差的标准数据校正法4 4、传感器温度误差的校正方法第三节标度变换1 1、线性标度变换2 2、非线性参数的标度变换第五章智能仪器软件设计3 3 学时第一节软件设计方法概述1 1、软件的含义、特点、种类2 2

11、、智能仪器软件的主要功能3 3、模块化与结构化程序设计4 4、面向对象程序设计方法自学第二节基于裸机的软件设计1 1、设计步骤2 2、程序流程图与子程序设计3 3、系统监控程序设计4 4、常用功能模块的设计第三节基于嵌入式操作系统的软件设计1 1、嵌入式操作系统2 2、嵌入式软件开发过程3 3、开发方法简介第五节软件测试1 1、软件测试的根底知识2 2、软件测试方法与步骤3 3、嵌入式软件测试第六章智能仪器抗干扰技术与可靠性1.51.5 学时第一节干扰噪声的熟悉1 1、干扰与噪声及其分类2 2、噪声形成干扰作用的三要素第二节电磁干扰耦合途径第三节电磁干扰抑制技术与举措第四节可靠性概述自学1 1

12、、可靠性的根本概念2 2、可靠性的总体考虑第五节可靠性设计自学1 1、硬件可靠性设计2 2、软件可靠性设计第七章智能仪器可测试性设计引导性讲授 2 2 学时第一节可测试性概述1 1、可测试性与可测试性设计2 2、测试性要求3 3、测试方案4 4、可测试性设计的优点第二节固有测试性设计自学1 1、固有测试性总体设计2 2、测试性通用设计准那么第三节机内测试技术一 BITBIT自学1 1、BITBIT 简介2 2、常规 BITBIT 技术3 3、智能 BITBIT 技术第四节设计实例重点1 1、RAMMRAMM 试2 2、A/DA/D 与 D/AD/A 测试第八章智能仪器的设计实例重点讲授 4 4 学时第一节智能仪器的设计原那么及研制步骤重点1 1、智能仪器设计的根本要求2 2、智能仪器的设计原那么3 3、智能仪器的研制步骤第二节固体密度测试仪的研制可以选其它例子1 1、测量原理2 2、硬件电路设计3 3、软件设计4 4、测试结果分析第三节基于 T