智能仪器综合设计实验指导
智能仪器设计课程教学改革与研究
智能仪器设计课程教学改革与研究作者：张春富何坚强来源：《考试周刊》2012年第93期摘要：本文分析了本科生智能仪器设计课程教学的现状和存在问题，结合盐城工学院的实际情况，分别对理论教学及实践教学环节提出改革方案，增强学生的理论知识基础和工程实践意识，培养学生应用系统设计的能力，提高教学质量。
关键词：智能仪器设计理论教学实践教学1.引言智能仪器设计是为高等教育自动化专业本科生开设的一门专业必修课，课程的主要教学内容是智能仪器设计开发方面的专业知识，该课程集理论性、工程性和实践性于一体，是一门涉及传感器、单片机、测控电路、自动控制、信号分析与处理、数据通信、可靠性与抗干扰等多种现代技术的综合学科[1]。
该课程的教学环节分为课堂理论教学及实践环节教学两部分。
课堂教学与实践环节紧密结合，并与其他先修专业基础课的教学内容相互衔接，对该课程教学内容进行深化、延伸、补充，使学生加深对所学理论知识的理解，达到对教学内容的熟练掌握。
通过本课程的学习和实践，可有效地提高学生的动手能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。
本文从课程教学的需要出发，结合我校实际办学特点，开展该课程教学的改革与探索，旨在培养学生分析和解决工程实际问题的能力，掌握工程设计的主要方法，树立正确的设计思想和创新意识。
2.智能仪器设计课程的教学现状及问题分析2.1智能仪器设计课程体系结构《智能仪器设计》课程系统地阐述了智能仪器的体系结构、工作原理、典型模块的技术参数和设计方法，课程体系包括智能仪器的概述、数据采集技术、人机对话与数据通信技术、数据处理技术、智能仪器的可靠性和抗干扰技术等[2]。
课程内容以模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、单片机及嵌入式系统，传感器及检测技术等为基础，从整机的角度阐述智能仪器的设计原理和设计方法。
因此该课程涉及知识面广，综合实践性较强，教学难度较大。
2.2课程教学现状及存在问题首先，在课堂理论教学方面，笔者发现部分学生对于之前所学的专业基础课程掌握不到位，在教学过程中慢慢会跟不上进度，因没有学习的成就感而丧失学习兴趣，最终为了应付考试而被动学习，影响到对该课程的整体掌握；由于课时限制，课堂教学内容覆盖面不广，影响了学生知识面的扩展及对新技术新知识的了解。
智能系统设计实验报告
智能系统设计实验报告一、实验目的本次实验旨在通过设计和实现一个智能系统，来展示学生对于智能系统设计的理解和应用能力。
通过此实验，学生将了解智能系统的基本原理和设计流程，掌握智能系统的设计方法和实现技巧。
二、实验内容1. 确定智能系统的功能和性能要求2. 设计系统结构和模块3. 实现系统功能并进行测试验证4. 分析系统性能并优化改进三、实验步骤1. 确定智能系统的功能和性能要求在实验开始前，首先需要明确智能系统的功能和性能要求。
这包括系统需要实现的具体功能，以及对系统性能的各种指标要求。
2. 设计系统结构和模块根据系统要求，设计系统的整体结构和各个模块之间的关系。
确定各个模块的功能和接口，以及数据传输和处理的方式。
3. 实现系统功能并进行测试验证根据系统设计，编写代码实现系统的各项功能。
在实现过程中，需要进行适时的测试验证，确保系统的各项功能符合要求。
4. 分析系统性能并优化改进完成系统功能实现后，需要对系统性能进行分析评估。
根据评估结果，对系统进行优化改进，提高系统的性能和稳定性。
四、实验结果经过实验设计和实现，我们成功开发了一个智能系统，实现了系统的各项功能和性能要求。
系统能够准确、高效地完成指定任务，并具备良好的稳定性和扩展性。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了智能系统的设计原理和实现方法，掌握了智能系统设计和开发的基本技能。
同时，我们也发现了在系统设计与实现过程中可能存在的问题和挑战，为今后的智能系统设计与开发提供了宝贵的经验和启示。
总之，本次实验不仅加深了我们对智能系统的理解，也提升了我们的动手能力和解决问题的能力。
希望通过持续的实践和学习，我们能够在智能系统设计领域取得更大的进步和成就。
实验四：标度变换(工程量变换)
西华大学实验报告（理工类）电气信息学院 专业实验中心 实验室：6A-222 实验时间 ： 2014年6月20日Nx ——实际测量值所对应的数字量。
式(1)为线性标度变换的通用公式，其中A 0，A m ，N 0，N m 对某一个具体的被测参数与输入通道来说都是常数，不同的参数有着不同的值。
为使程序设计简单，一般把一次测量仪表的下限A 0所对应的A/D 转换值置为0，即N 0=0。
这样式(1)可写成：（2）在多数测量系统中，仪表下限值A0=0，对应的N0=0，则式 （2）可进一步简化为：（3）式（1）、式（2）、式（3）即为在不同情况下的线性刻度仪表测量参数的标度变换公式。
例1：某加热炉温度测量仪表的量程为200 ~ 800℃，在某一时刻计算机系统采样并经数字滤波后的数字量为CDH ，求此时的温度值是多少？(设该仪表的量程是线性的)。
解：根据式(2)已知，A 0 = 200℃, A m = 800℃，N x = CDH = (205)D ，N m = FFH = (255)D 。
所以此时的温度为例2：某压力测量系统中, 压力测量仪表的量程为400～1200Pa,采用8位A/D,设某采样周期计算机中经采样及数字滤波后的数字量为ABH,求此时的压力值。
解：A0=400Pa, A ｍ＝1200Pa,Nx=ABH=171， Nm=FF=255D ，N0=0 则：三、非线性参数标度变换实际上许多智能仪器所使用的传感器是非线性的，则上面的三个线性变换式均不适用。
此时，一般先进行非线性校正，然后再进行标度变换。
但是，如果能将非线性关系表示为以被测量为因变量、传感器输出信号为自变量的解析式时，则一般可直接利用该解析式来进行标度变换。
通过具体实例介绍。
例如，在差压法测流量中，流量与压差之间的关系为（4）式中：Q —— 流体流量；∆P ——节流装置前后的差压；mx0m x )A N N A A A +-(=200255205)200+-(800== 682℃mx0m x )A N NA A A +-(=m xm x N N A A =936Pa400255171400)-(1200 )(00=+⨯=+-=A N N A A A mxm x PK Q ∆=K —— 刻度系数，与流体的性质及节流装置的尺寸有关。
智能仪器试讲教案
智能仪器试讲教案随着科技的不断发展，智能仪器在教育领域中的应用越来越广泛。
智能仪器可以为教学提供更多的可能性，提高教学效率，让学生更加主动地参与学习。
因此，如何合理地利用智能仪器进行教学，成为了教师们需要思考的重要问题。
本文将结合实际教学情境，设计一份智能仪器试讲教案，帮助教师更好地利用智能仪器进行教学。
一、教学内容。
本次试讲的教学内容为《地理-自然灾害》，主要内容包括自然灾害的定义、分类、成因、影响以及预防措施等。
这是初中地理课程中的一个重要内容，也是学生们比较感兴趣的话题之一。
二、教学目标。
1. 知识目标，学生能够了解自然灾害的定义、分类、成因和影响。
2. 能力目标，学生能够运用所学知识，分析某一地区可能发生的自然灾害，并提出相应的预防措施。
3. 情感目标，培养学生的环保意识，增强他们对自然灾害的预防意识。
三、教学准备。
1. 智能仪器，准备一台智能电子白板，用于展示教学内容和多媒体资料。
2. 多媒体资料，收集一些有关自然灾害的图片、视频等资料，以便于更生动地展示教学内容。
3. 教学课件，设计一份精美的教学课件，包括教学内容、案例分析、预防措施等。
四、教学步骤。
1. 导入环节，通过播放一段有关自然灾害的视频，引起学生的兴趣，激发他们对本节课的学习热情。
2. 知识讲解，利用智能电子白板，展示自然灾害的定义、分类、成因和影响等知识点，并结合实际案例进行讲解，让学生更加直观地理解所学内容。
3. 案例分析，选择一个具体的自然灾害案例，例如地震、洪水等，分析其发生的原因和对当地的影响，让学生更加深入地了解自然灾害的具体情况。
4. 预防措施，介绍自然灾害的预防措施，包括个人防护、社会应急措施等，让学生了解如何在面对自然灾害时保护自己。
5. 小结与作业布置，对本节课的重点内容进行小结，并布置相关的作业，以便于巩固所学知识。
五、教学特点。
本节课的教学特点主要体现在以下几个方面：1. 多媒体展示，利用智能电子白板和多媒体资料，可以更加生动地展示教学内容，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
智能仪器实验指导书
智能仪器实验指导书Revised on November 25, 2020《智能仪器》实验报告实验项目实验时间同组同学班级学号姓名2014年4月实验一多路巡回数据数据采集系统一、实验目的1．学习模/数（A/D）转换的工作原理。
2．掌握芯片ADC0809与微控制器接口电路的设计方法。
3．掌握芯片ADC0809的程序设计方法。
二、实验设备1．实验用到的模块有“SMP-201 8051模块”、“SMP-204 译码模块”、“SMP-101 8位A/D模块”、“SMP-401 静态显示模块”。
2．短的20P、40P数据线各一根。
3．长的一号导线3根，转接线一根。
三、实验原理ADC0809芯片是一种8位采用逐次逼近式工作的转换器件。
它带有8路模拟开关，可进行8路模/数转换，通过内部3-8译码电路进行选通。
启动ADC0809的工作过程：先送信道号地址到A、B、C三端，由ALE信号锁存信道号地址，选中的信道的模拟量送到A/D转换器，执行语句 MOVX ＠DPTR，A产生写信号，启动A/D转换。
当A/D转换结束时，ADC0809的EOC端将上升为高电平，执行语句MOVX A，＠DPTR产生读信号，使OE有效，打开锁存器三态门，8位数据就读到CPU中，A/D转换结果送显示单元。
编程时可以把EOC信号作为中断请求信号，对它进行测试，用中断请求或查询法读取转换结果。
实验原理参考图1-1。
图1-1 多路巡回数据数据采集系统实验原理图本实验中ADC0809的8位模拟开关译码地址为：IN0= 8800H IN1= 8801HIN2= 8802H IN3= 8803HIN4= 8804H IN5= 8805HIN6= 8806H IN7= 8807H四、实验内容步骤1．将“SMP-201 8051模块”和“SMP-204 译码模块”分别插放到“SMP-2 主控制器单元”挂箱的CPU模块接口和译码模块接口上，将“SMP-101 8位并行AD模块”插放到“SMP-1 信号转换单元”挂箱的A/D转换模块接口上，将“SMP-401 静态显示模块”插放到“SMP-4键盘与显示单元”的显示模块接口上。
智能仪表设计
内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题目：带有实时曲线的温湿度监测系统学生姓名：xx学号：xx专业：测控技术与仪器班级：xx指导教师：xx由于生产及生活的需要，经常需要对环境中的温湿度进行监测及显示。
液晶是现代电子产品中使用越来越多的一种显示器件，液晶不但用来显示各种文字,还可以动态的显示各种图案及画面。
本设计是一个基于单片机STC89C52的温湿度检测及显示装置。
该装置由温湿度检测模块、液晶显示模块、键盘输入模块及声光报警模块四部分组成，本设计检测模块采用技术成熟的DHT11作为测量温湿度的传感器；控制系统芯片采用功能强大、价位低廉的AT89C52单片机；显示系统采用大屏幕的QC12864B液晶显示屏。
整个电路采用模块化设计，由主程序、DHT11温湿度转换的驱动程序、显示子程序等模块组成。
DHT11温湿度传感器数字信号经单片机综合分析处理，实现温湿度显示以及曲线绘图各种功能。
由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格便宜、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用性。
关键字：温湿度；STC89C51单片机；12864；DHT11第一章绪论1.1 研究背景随着计算机技术的发展,基于微处理器的智能仪表已成为仪表的主体。
越来越多的智能仪表采用图形点阵液晶模块,液晶显示模块提供了丰富灵活的显示内容 ,更符合人性化的特点。
智能仪表的功能是否强大、用户操作性是否方便 ,都必须通过界面友好的外观和可操作性来体现。
可见,人机界面是智能仪表开发中的主要环节,在开发的工作量中占了很大的比例。
目前已有很多文献对液晶显示技术、图形用户界面设计作了研究。
1.2 液晶概述某些固体物质在一定条件下会呈现液态晶体状态,这种状态既不同于各向同性的液体,也不同于在三维空间分子完全规则排列的固体晶体,但又具有液体的流动性、连续性和分子排列的有序性。
这种处于液体和晶体之间过渡相态的物质称为液晶。
液晶分为热致液晶和溶致液晶。
前者是物质在某一温度范围内呈现液晶状态,后者是物质溶于水或有机溶剂而形成的。
YJ-02型医学电子教学仪器综合实验箱实验指导书_A4版
实 验 指 导 书
中国科学院
安徽中科智能高技术有限责任公司
目录
第 一 部 分 综 合 实 验 箱 简 介 ........................................... 2
第 二 部 分 实 验 项 目 .................................................... 4
--------式 2.2
4、表征温度的电压量送入模/数转换电路，MCS-51 内的温度测试功能模块将其转换成数字量，
经过处理换算，在 PC 机上显示其温度值。
四、实验步骤
温度测试电路布局如图 2.2。
图 2.2 温度测试电路布局图 1、 用连接线将主板和模板相连，连接方法是：将扁平连接线两头的插头分别对应的插到主板
实验七
血 氧 饱 和 度 测 试 ........................................................................ 50
实验八
脉 搏 波 波 速 测 试 ........................................................................ 59
图 2.4 调整放大倍数电位器
【注：在测量电阻值时，应将电阻或电位器与电路断开】
由于元器件参数存在差异，最好在测试前，将温度传感器放入恒温液体（如水），用电阻表测量 传感器的电阻值，按照 3.90Ω对应 1℃的关系换算成温度，如果偏离此值，则调整 RW8 。
3、 不接温度传感器,用插线将 PT8 的两端（1000Ω）与 RT 的两端分别相连，如图 2.5。 图 2.5
智能仪器仪表实验教学大纲
《智能仪器仪表》课程实验教学大纲课程名称：智能仪器仪表课程编码：060241003课程类别：专业课课程性质：必修适用专业：测控技术与仪器专业适用教学计划版本：2017课程总学时：48实验（上机）计划学时： 10开课单位：自动化与电气工程学院一、大纲编写依据1.测控技术与仪器专业2006版教学计划；2.测控技术与仪器专业《智能仪器仪表》理论教学大纲对实验环节的要求；3.近年来《智能仪器仪表》实验教学经验。
二、实验课程地位及相关课程的联系1.《智能仪器仪表》是测控技术与仪器专业重要的专业方向课程；2.本实验项目是《智能仪器仪表》课程综合知识的运用；3.本实验项目是理解智能仪表数据处理方法的基础；4.本实验以《微机原理及应用2》、《单片机原理与接口技术》为先修课。
5.本实验为毕业设计等有指导意义。
三、实验目的、任务和要求1.熟悉单片机开发系统的使用，了解仿真器的基本原理及功能；2.培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力；3.掌握采用查表法，线性插值法进行传感器非线性特性校正的软件设计，调试方法；4.熟悉S型热电偶查表法，插值法校正法表格的设计方法；5.熟悉S型热电偶查表法，插值法校正法程序的设计方法；6.培养正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正确书写实验报告的能力。
四、教学方法、教学形式、教学手段的特色重视学生的实际动手能力五、实验内容和学时分配实验一认识实验1、实验目的：（1）熟悉智能仪表的开发过程。
（2）掌握智能仪表试验台的硬件电路，工作原理和特性。
2、实验要求：（1）掌握编程器使用方法。
（2）读取MCU数据的方法。
（3）对实验操作过程中出现的进行分析和总结。
3、实验内容：（1）掌握键入、修改程序的操作（2）熟悉检查有关存储单元内容的方法；掌握程序运行及调试过程。
4、主要仪器设备及试剂：（据实选填）（1）名称·规格型号·数量·设备编号教学用传感器实验仪 10（2）名称·规格·数量·耗材性质实验开发板，电阻箱，并口电缆，14芯扁平电缆连接线万用表实验二A/D转换实验1、实验目的：（1）了解A/D转换的工作原理。
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智能仪器综合设计实验指导
一、实验的目的
《智能仪器》课程是一门综合性和实践性很强的课程。
实验课的目的是把教材、课堂教学以及相关课程知识和技术综合运用，以达到巩固消化课程内容，进一步加强综合应用能力及整机系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，培养学生独立开发产品和科研的能力。
二、基本要求
1．根据课堂学习的仪器总体结构设计方法和构思，自行选题。
2．根据选题要求和储备的元器件，设计硬件系统和软件。
3．应用开发工具对系统进行调试。
三、设计过程
在智能仪器的开发和设计中，首先要明确设计准则及要求，其次制定系统方案，最后是方案的具体实施。
设计准则及要求，就是使设计的智能仪器根据实际的需要采用先进技术，进行标准化、系统化设计，使其具有较完善的操作性能，同时要求智能仪器可靠、安全、实用、性能价格比高。
制定系统方案，是根据设计的任务要求提出几种设想、规划，并且加以比较推敲，选择一种认为是可行、较好的方案作为初步方案，然后对系统的指导思想、技术原则、技术指标、可靠性、性价比进行方案评估，最后根据评价的结果制定系统的设计方案。
方案实施需要对系统的硬件、软件设计部分进行调试，在各部分通过之后，在进行统调，从而完成智能仪器的实际。
下面就系统设计与开发方案实施过程的一些主要步骤加以说明。
1. 确定系统规模大小。
系统总体方案确定之后，则首先要预估系统软、硬件规模的大小，硬件核心部件选型，容量，对外的I/O数，通道数，模块数等。
2. 软、硬件权衡分配。
在既定的总体规模中再进一步权衡。
哪些模块用硬件完成，哪些可以用软件完成，合理调整好硬、软件搭配。
原则上讲，硬件功能软件也可以完成，反之亦然。
但在不同场合，软、硬件将各有特长，要是系统达到较高的性价比，必须使系统有恰当的软、硬件比例。
一般地讲，硬件速度快，但应变灵活性小，扩展功能要另添部件；而软件处理速度慢，但变更灵活性大，添加功能只要对软件作适当修改即可。
至于价格，硬件是需较大投资，软件相对小些。
软件和硬件在逻辑功能上是等效的。
具有相同功能的单片机应用系统，其软、硬件功能分配可以在很宽的范围内变化，系统的软硬件功能分配要根据系统的要求而定。
提高硬件功能的比例可以提高速度，减少所需的存储容量，有利于监测和控
制的实时性，但会增加硬件成本以及降低硬件的利用率和系统的灵活性与实用性。
相反，提高软件功能的比例可以降低硬件的造价，提高灵活性和适应性，但相应速度要下降，软件设计费用和所需存储器容量要增加。
3. 硬件部分调试：解决了软件、硬件分配之后，硬、软件设计可分开进行，但是相互间的联系很多，故也可交叉进行。
硬件先逐个建立，并进行初步调试。
4. 软件模块的调试。
一般要借助于目标系统向同机种的高中档微机系统，后采用专门的微机开发系统作为工具。
将编写好的源程序送入工具微机系统，进行编辑、编译、形成目标程序，以便对软件进行单独初初步调试。
5.联机调试。
将软件、硬件进行联调，最好能使用带有仿真器的微机开发系统，这样可以获得高效率的调试结果，逐步排除故障，完成调试任务。
四、提交报告要求
1．提交设计任务书：包括实现总体目标所经历的研究途径和实施方法；系统的关键技术和采取的方法；一般而言设计报告至少应包括如下内容：
（1）设计方案及其论证：在论证时应通过对多种方案的比较分析，选出其中最适合的一种，对每种方案要准确理解，首先保证方案的正确、优良，如有
可能，还应力争有所创新。
（2）必要的理论计算：无论是方案论证还是元件参数的选取都要有足够的根据，应通过必要的计算确定，而不是模糊地选取。
（3）电路图和有关的设计文件：各级设计结果皆应有相应的图纸和文件。
图纸方面有方框图、流程图。
2．系统功能说明书：应包括如下几部分。
（1）系统名称、用途、特点及简要设计思想；
（2）主要技术指标，包括：精度（灵敏度、线性度、基本误差及环境参数对测量的影响等）、被测参数名称及其测量范围和工作环境（温度、湿度、振动
或腐蚀性等）、稳定性（如连续工作时间）等。
（3）仪器所具备的功能，包括：输出功能（显示方式和输出方式）、人机对话功能（如键盘的操作管理、屏幕的菜单选择和光笔输入等）、运算功能、出错
和超限报警提示功能以及诸如仪器检测状态的自动调整等功能。
（自检）3．系统测试方法及结果。
五、参考题目
1．温度测量
2．超声波测距
3．烟尘浓度测量
4．新型数字化、网络化传感器应用
5．一线式数字温度传感器用于温度检测
6．元件阻抗的测量
7．压力测量
8．电源参数测试与评价
9．分时电能表
10. 光电检测类仪器
六、考核办法及成绩评定
作品50％：根据题目难易成度、工作量、完成情况、实际效果、创新性等方面，对作品验收。
报告50%：含设计书、说明书、测试结果及分析。
（考查点：方案论证、硬件电路图、软件流程框图、算法、结果数据、波形、曲线等。
）
附件：储备元器件清单。