智能仪器技术 课件 2 绪论

智能仪器大揭秘序幕什么是智能仪器？仪器仪表的发展历史？智能仪器的分类、结构和特点？智能仪器发展的推动技术？智能仪器设计的基本流程和任务书撰写？下图属于哪个仪表发展阶段的仪表？模拟式仪器数字式仪器智能化仪器虚拟仪器ABCD提交多选题1分判断下图为智能仪器的主要依据是是否有存储功能是否有通信接口，可以组成测试网络功能是否丰富是否有微处理器ABCD提交单选题1分采用微机内嵌式结构设计一个简易的温度控制系统，温度范围400-800℃，该系统需要与上位机进行通信，按着信号流程顺序，该系统硬件设计方案可以包括：传感器-信号调理-AD-DA-通信接口传感器-信号调理电路-AD-MCU-DA-通信接口-执行机构传感器-信号调理电路-AD-MCU传感器-信号调理-DA-MCU-AD-人机交互-通信接口ABCD提交DA→执行机构通信接口单选题1分智能仪器的结构微机内嵌式一般结构+软件程序=智能仪器智能仪器的结构微机扩展式一般结构A/D转换器D/A转换器输入电路模拟执行器I/O接口被测量微处理器MPU程序存储器(ROM)数据存储器(RAM)标准仪用通讯接口键盘显示接口键盘显示外部仪用标准总线计算机部分测试部分智能仪器的结构微机扩展式一般结构将智能仪器中的测量部分配以相应的接口，制成各种功能的仪器卡，插入到PC机的扩展槽中，而原智能仪器中的微机系统、键盘、显示器、存贮器、电源等均借助于PC机的资源而构成的。计算机仪器卡采用微机外扩式结构设计一个简易的温度控制系统，温度范围400-800℃，下列哪些部分不能由计算机实现：通信部分输入部分输出部分人机交互部分ABCD提交多选题1分智能仪器的应用想一想，你接触过或看过哪些智能仪器？它们都应用在哪些领域？医学领域心电图仪器多普勒超声机CT机全自动生化检测仪智能仪器的应用想一想，你接触过或看过哪些智能仪器？它们都应用在哪些领域？生活中智能仪器的应用想一想，你接触过或看过哪些智能仪器？它们都应用在哪些领域？航空航天领域智能仪器的应用想一想，你接触过或看过哪些智能仪器？它们都应用在哪些领域？环保领域——无处不在的应用智能仪器的特点试着分析一下，智能仪器有哪些特点？功能多样化运算和逻辑判断消除漂移、增益和干扰数据处理和控制量程切换、自动调零、自诊断、自校准智能仪器的特点试着分析一下，智能仪器有哪些特点？集成化、模块化①集成电路使智能仪器体积小、功能强大，集成度高；传统万用表数字万用表智能仪器的特点试着分析一下，智能仪器有哪些特点？集成化、模块化②模块化使仪器更加灵活，硬件组成更灵活。智能仪器的特点试着分析一下，智能仪器有哪些特点？②很多由硬件完成的功能可以由软件完成。柔性化软件程序智能仪器的发展趋势根据前面的分析讲解，想一想哪些技术与智能仪器的发展紧密相关？智能仪器电子学数字信号处理计算机科学嵌入式系统人工智能仪器仪表智能仪器的发展趋势以“电子技术”的发展为例集成电路特征尺寸不断地缩小系统芯片SOC微电子智能仪器的发展趋势系统芯片SOC的优势SoC的最大优势在于芯片的大小。

SoC芯片的高集成度、较短的布线，功耗也相对低的多。很多芯片都集成到一起，不需要单独的配置更多芯片，降低生产成本。智能仪器的发展趋势趋势一：微型化可穿戴的智能仪器可植入身体内的智能仪器智能仪器的发展趋势趋势二：多功能化趋势三：人工智能化智能仪器的发展趋势趋势四：网络化智能仪器的发展趋势趋势四：网络化智能仪器的发展趋势趋势四：网络化科技推动技术进步智能仪器的发展趋势趋势四：网络化“工业4.0”的发展主题“智能”智能物流智能生产智能工厂“工业4.0”的关键技术智能仪器的发展趋势趋势四：网络化中国制造2025“互联网+”智能仪器的发展趋势趋势四：网络化工业4.0和中国制造2025为智能仪器的发展提供怎样的机遇和发展？仪器仪表也开始向网络化突进，比如：仪器仪表自动化，多台仪器联网，多维媒体，虚拟的仪器仪表等等。结合最新的科技设备，通过广域网和局域网直接控制仪器仪表，对公司的管理，经营一体化，应用模式的分析等各大方面产生影响。仪器仪表企业通过网络这个平台与客户直接的交流，突破了世界和空间的限制，专家远程操控对仪器仪表进行维护和分析。

智能仪器作品看看前辈们的本课程作品智能仪器设计的基本流程这么完美的作品怎么设计出来的？回忆一下单片机系统的设计流程!智能仪器设计的基本流程下面介绍AT89S51为核心的水温测控系统的设计。采用3位LED显示器显示水温度，温度控制采用改进的PID数字控制算法。该系统具有如下基本功能：（1）温度控制的范围为25℃～50℃，最小分辨率为0.1℃；（2）偏差≤0.6℃，静态误差≤0.4℃；（3）实时显示当前的温度值；（4）命令按键4个：复位键、功能转换键、加1键和减1键。智能仪器设计的基本流程step1：需求分析，明确设计任务；Step2：根据设计任务，初步拟定设计方案；Step3：根据设计方案，具体设计硬件电路及软件程序；Step4：单片机应用系统的抗干扰与可靠性设计；step5：仿真调试；Step6：系统焊接、样机调试；Step7：编制技术文件基本流程智能仪器设计的基本流程基本流程智能仪器设计的基本原则从整体到局部的设计原则基本思路：把复杂问题简单化，整体问题个别化。实现方法：根据设计任务，硬件→硬件总体框图，软件→主程序流程图；AT89C51单片机电源显示器温度传感器故障报警器恒温阀遥控装置硬件结构框图控制面板智能仪器设计的基本原则从整体到局部的设计原则基本思路：把复杂问题简单化，整体问题个别化。实现方法：根据设计任务，硬件→硬件总体框图，软件→主程序流程图；开始初始化设置初值检测室内温度执行控制策略显示温度值结束主程序流程图智能仪器设计的基本原则性价比的原则基本思路:用最少的钱做最好的产品,降低研制成本、生产成本和使用成本。提高仪器的性价比。实现方法：方案对比分析，选择性价比高的设计方案。想一想：该设计中温度传感器选择哪个比较好？智能仪器设计的基本原则性价比的原则热电偶：优点是检测精度高、测量范围宽，常用的热电偶从-50～1600℃均可连续测量。但需要采用电路或软件等修正方法来补偿冷端温度(t0≠0℃时)对测温的影响,使用不便。热电阻：测量精度高、性能稳定，使用方便，测量范围为-200～600℃，温度范围完全满足设计要求。上述两款温度传感器，价钱较贵，且输出模拟信号，后续电路需要进行信号处理及A/D转换。智能仪器设计的基本原则性价比的原则集成温度传感器(如AD590、DS18B20)的特点：使用方便、信号易于处理，测温范围满足题目要求。AD590精度比DS18B20高，但需要辅助电路、价钱贵、编程复杂。结论：经过以上的分析，选择性价比最高的DS18B20作为温度传感器。智能仪器设计的基本原则易操作性基本思路：使用方便和维修容易实现方法：硬件电路设计尽量简单、操作容易、控制开关尽量少；软件编程尽量采用汇编语言或高级语言；仪器结构尽量规范化、模块化，便于对故障进行定位；智能仪器设计的基本原则通用性原则基本思路：适应不同设备和控制对象的要求，在不必大动的情况下很快适应新情况。实现方法：设计标准化，采用标准的系统总线结构；接口部件的操作功能尽量用软件实现；设计留用余量，便于扩展。智能仪器设计的基本原则软硬件合理配合的原则基本思路：从仪器的功能、产品成本、研制周期和费用等方面综合考虑，合理分配软件和硬件的任务。实现方法：对系统的运行速度和实时性有要求，不计较其成本和灵活性，可以增加硬件比例；对系统的成本和灵活性有要求，不计较系统实时性，可以增加软件比例；运算和控制任务需要软件程序来实现。智能仪器设计的基本原则可靠性原则实现方法：硬件电路，选用优质的器件和严谨可靠的结构工艺；软件尽量采用模块化的设计方法，便于编程和调试。请记住这些原则，智能仪器的设计离不开！！！智能仪器设计课程要求学时：48学时课程性质：专业核心课课程特点:1、知识性和技术性的综合；2.工程性强达到的境界“神”一样的存在“天马行空”的想法都能变成现实，想做啥就做啥！智能仪器设计自主训练计划参加课程项目的方式以小组为单位，填写“智能仪器课程项目申报书”，申报课程项目；

申报成功，按项目书的设计内容和流程进行设计；

课程结束后，上交作品、视频、总结书等相关资料；智能仪器设计自主训练计划

1.做一个完成的智能仪器系统。

以微处理为控制核心，嵌入式单片机、DSP、FPGA等都可以；

设计包括数据采集输入通道、输出通道、人机接口、通讯接口、抗干扰和可靠性等；

数据采集通道的处理最好用模拟信号处理方法；

通信接口最好是串口、USB等通信方式，易扩展2.制作实物

实现预期设定功能；

板子提供，器件组员承担序号类型权重考核形式配分说明1过程考核50%课堂参与10学生参与一次问题讨论，得0.1～0.5分，项目小组每次登台，得1～3分，每名学