《智能仪器》课程教学大纲
智能仪器原理及应用教学大纲
赵茂泰
电子工业出版社
先修课程： 传感器、电子技术基础、测控电路、 大纲审核人： 专业教学指导组
单片机原理及应用
适ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ专业： 测控技术与仪器
一、课程目标 1. 能画出智能仪器的总体结构框图，并根据实际需求对所需模块做出增减。 在设计、研制智能仪器时能依据其一般过程对智能仪器的开发做出规划， 以便今后能从事智能仪器的设计、研发工作。 2. 能根据设计要求设计适合的数据采集部分（包括信号调理部分、模拟多 路开关、A/D 转换部分），能根据性能要求选取合适的 A/D 转换器、D/A 转换器。 3. 能根据系统对键盘/显示的要求选取合适的键盘、LED 等的驱动方式，能 设计出满足设计要求的键盘/显示系统（显示只包括 LED）。 4. 能分析串行、并行通信的优缺点并选用合适的通讯方式运用到设计中， 能根据串行通讯中数据量的大小、通讯距离、干扰大小以及应用场合等 因数选择合适的串行通讯标准（协议）（只要求在 RS-232C 标准、RS-485 标准中选择）。 5. 能根据设计要求完成自动测量功能的硬件系统设计。能根据实际情况选 用合适的方法对粗大误差、随机误差、系统误差进行处理以提高测量精 度。 6. 能在设计中考虑到不同测量的特殊性，采用高共模抑制比电路、自举电 路、四线法、信号隔离以及其它方法实现高精度测量。
二、教学内容 第一章 导论（支撑课程目标 1） 1. 智能仪器的组成及特点，包括智能仪器的基本结构、智能仪器的主要特
点。 2. 智能仪器及测试系统的发展，包括独立式智能仪器及自动测试系统、个
人仪器系统计 VXI 总线仪器系统、软件技术的高速发展及虚拟仪器系统。 3. 智能仪器的设计要点，包括设计研究智能仪器的一般过程、智能仪器主
GP-IB 接口设计、控制器的 GP-IB 接口设计。 2. 串行通信总线，包括串行通信基本方式、串行通讯协议、RS-232C 标准、
智能仪器原理与设计教学大纲
《智能仪器原理与设计》课程教学大纲课程编码：课程类型：专业课总学时：54 学分：3第一部分相关说明一、课程的性质和任务课程的性质：《智能仪器原理与设计》是电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。
智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。
通过本课程的学习，使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法，包括硬件和软件两个方面。
课程的任务：使学生掌握智能仪器的基本工作原理，具备智能仪器的初步应用能力，为将来从事智能仪器的工作打下坚实的基础。
智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。
旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。
本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。
二、课程的基本要求本课程主要研究智能仪器的基本原理与基本分析方法，以单元电路的分析和设计为主。
通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求：1、对智能仪器各组成单元的基本工作原理、性能指标以及它们在整机中的作用形成明确的认识。
2、掌握这些单元电路的分析、计算和设计方法，以及实验操作技能。
三、教学方法与重点、难点教学方法：针对本课程学时少，内容多，技术发展快，实践性强等的特点，应采取探讨式和启发式教学；教学过程以课堂为主。
重点：人机接口电路、通信接口电路和软件编程。
难点：智能仪器的应用。
四、本课程与相关课程的联系学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。
因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》，《单片机原理与应用》等课程，为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础，是该专业学生的毕业前的综合性设计课程。
五、学时分配总学时：54学时，其中理论教学时数为46学时，实验教学时数为8学时。
《智能仪器课程设计》教学大纲
现创新意识，考虑社会、健康、 设计针对测控领域复杂工程问题的解决
安全、法律、文化及环境等因素。 方案，进行工程技术可行性分析，并在
L
设计中体现创新意识。
5.使用现代工具：掌握文献检索、
资料查询及运用现代信息技术获
取相关信息的基本方法，能够针
对测控领域复杂工程问题，开发、 5.1 掌握文献检索、资料查询及运用现代
2. 能够根据设计题目要求，查阅文献资料，分析问题，获取解决问题的知识和方法。
3. 能够综合运用所学理论知识，针对设计需要和特点提出方案，进行方案论证，最终确定设计方案并 具有一定的创新意识。
4. 知道智能仪器系统的组成，能够根据系统要求绘制系统的结构框图。
5. 能够综合利用专业知识根据设计方案对系统进行软硬件设计，包括：利用编程语言对系统进行软件 设计；利用专业绘图软件绘制系统的硬件电路图。 6. 知道系统的软硬件调试方法，通过实际系统的制作，掌握相关开发工具的使用，掌握智能仪器系统 的实际制作方法，培养学生树立安全意识，在工程实践中，考虑经济与管理因素。 7.能够根据设计过程，按照规范撰写科技论文、掌握论文撰写的一般规范，能够与老师进行有效沟通， 与同学进行有效合作。 8.培养学生解决工程具体问题、动脑动手的技术工作能力，建立科学正确的设计和科研思想，培养良 好的设计习惯，牢固树立实事求是和严肃认真的科学工作态度，为今后的工作学习打下良好的基础。
0.2
教学目标 2
成解决问题的有效结论。
有效结论。
3.1 能够根据用户的特定需求，清晰描 3.设计/开发解决方案：能够设计 述测控系统的设计任务，识别任务面临 0.1 针对测控领域复杂工程问题的解 的各项制约条件，完成系统综合性设计。
决方案，设计满足特定需求的测
智能仪器原理及应用教学大纲
智能仪器原理及应用教学大纲智能仪器原理及应用教学大纲一、课程概述智能仪器原理及应用是一门涉及仪器仪表设计、制造、使用和维修的实用型课程，旨在帮助学生掌握智能仪器的基本原理、设计方法及其在各领域的应用。
本课程结合理论教学和实践操作，培养学生具备设计、制造和使用智能仪器的技能，提高他们在各领域的工作效率。
二、课程目标1、理解智能仪器的原理、设计方法及制造过程。
2、掌握智能仪器的基本组成、各部分作用及工作机制。
3、学习各类智能仪器的应用场景，了解其在工业、农业、医疗等领域的应用。
4、培养学生的实践操作能力，能够独立完成智能仪器的设计、制造和使用。
5、提高学生的创新能力，能够根据实际需求进行智能仪器的优化和改进。
三、教学内容1、智能仪器的基本原理及设计方法。
2、智能仪器的主要组成及工作机制。
3、智能仪器的制造过程，包括材料选择、制造工艺和检验标准。
4、智能仪器在工业、农业、医疗等领域的应用案例分析。
5、实践操作环节，包括智能仪器的设计、制造和使用。
6、创新设计环节，引导学生根据实际需求对智能仪器进行优化和改进。
四、教学方法1、采用多媒体教学，通过图片、视频和动画等多种形式展示智能仪器的结构和工作过程。
2、进行实例分析，结合实际案例讲解智能仪器的设计、制造和应用过程。
3、组织实践操作，让学生在动手实践中深入理解智能仪器的原理和操作方法。
4、鼓励创新设计，激发学生的创造性思维，提高他们的创新能力。
五、评估方式1、课堂表现，包括提问、回答问题和课堂讨论等。
2、作业和小组讨论，考察学生对智能仪器原理和应用的掌握情况。
3、期末考试，全面测试学生对智能仪器原理、设计和应用的理解和掌握程度。
六、教学资源1、教材及参考书：选用优秀的教材和参考书，提供充足的理论基础和实践指导。
2、软件和硬件：提供实验室和实验设备，包括各类智能仪器的原型和相关软件工具，供学生进行实践操作和创新设计。
3、网络资源：提供相关网站和在线资源，包括学术论文、研究报告和先进的技术资料，以拓宽学生的视野和深化学习内容。
智能仪器原理与设计教学大纲
智能仪器原理与设计教学大纲《智能仪器原理与设计》教学大纲课程代码：31040180学位课程/非学位课程：非学位课程学时/学分：46/3（其中实验8学时）先修课程：《电子技术基础》、《传感器原理与应用》、《微机原理与接口技术》适用专业：电子信息工程专业课程简介：本课程是电子信息工程专业的主干专业课。
本课程介绍智能仪器的特点、技术标准、发展概况、基本构成和先进控制技术。
本课程还着重介绍了智能仪器的设计思想和设计方法。
一、教学目标1、知识水平教学目标掌握智能仪器的输入输出通道及接口技术、常用组件的原理及性能指标；理解智能控制系统误差的形成原理及自动校准和自诊断技术、基本抗干扰技术；2、能力培养目标在学习电子技术基础，传感器原理及微机原理等技术基础课程的基础上，了解智能仪器的概念及其设计内容，学会利用单片机设计智能仪器的各种功能模块，了解每个环节上的抗干扰措施。
以便今后能从事智能仪器的设计、研发工作。
3、素质培养目标（1）求实精神：通过本课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。
（2）创新意识：通过学习，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。
二、教学重点与难点1、教学重点：掌握智能仪器的输入输出通道及接口技术、常用组件的原理及性能指标；理解智能控制系统误差的形成原理及自动校准和自诊断技术、基本抗干扰技术；了解智能仪器设计的基本原则、步骤；了解智能控制系统的控制软件的基本结构及设计方法、硬件的基本构成及设计方法以及系统的调试方法。
2、教学难点：智能仪器中的抗干扰技术以及智能仪器系统的设计思想。
三、教学方法与手段四、教学内容、学习目标与学时分配教学内容教学目标课时分配（38学时）1导论了解22智能仪器模拟量输入/输出通道82.1模拟量输入通道掌握22.2高速模拟量输入通道掌握22.3模拟量输出通道掌握22.4数据采集系统掌握23智能仪器人机接口83.1键盘与接口掌握23.2LED显示及接口掌握23.3键盘/LED显示器接口设计掌握23.4CRT显示及接口了解13.5微型打印机及接口掌握14智能仪器通信接口84.1GPIB通用接口总线掌握24.2GPIB接口电路的设计掌握24.3串行通信总线掌握24.4串行通信接口电路的设计掌握25智能仪器典型处理功能65.1硬件故障的自检掌握25.2自动测量功能掌握25.3仪器测量精度的提高掌握15.4干扰与数字滤波掌握16电压测量为主的智能仪器66.1智能化DVM原理掌握26.2智能化DMM原理掌握26.3智能化RLC测量仪原理掌握2实验项目与学时分配表注：实验类型代码为1—演示性；2—验证性；3—综合性；4—设计研究；5—其它五、作业要求1、课外作业：布置与授课知识点相关课后习题2、阅读与自学：自学各种智能仪器的实用电路六、考核方式与考试范围1、考核方式：考试2、考试范围：全部教学内容1、教材。
《智能仪器》实验教学大纲.
《智能仪器》实验教学大纲实验类别：课内实验实验课程名称：智能仪器实验室名称：动态参数校准实验室实验课程编号：03050302总学时：8 学时学分：0.5适用专业：测控技术与仪器专业先修课程：数字电子技术基础模拟电子技术基础微机原理及接口技术 EDA技术一、实验在教学培养计划中地位、作用；智能仪器课程是一门实践性、应用性很强的课程，实验教学在整个教学过程中尤其重要。
在实践性教学环节中，我们始终坚持培养学生的知识的综合应用能力和开拓创新意识。
通过教学实践，不仅同学生传授知识，同时要教书育人，注意培养学生热爱社会主义祖国、热爱专业和遵纪守法的高尚品德，以及理论联系实际、刻苦学习的精神，培养严谨的科学态度。
二、实验内容、基本要求：实验一输入输出实验（ 2 学时）综合性实验内容1、从基本的数字电路设计开始，循序渐进，了解CPLD/FPGA设计的完整过程，同时也熟悉了实验箱的大部分功能，为后面的综合实验和有创意的开发作好准备。
2、通过简单的的2－4译码器、异或门等基本数字电路的设计，让学生掌握MAXPLUSⅡ软件的使用，掌握组合逻辑电路的设计方法；3、掌握组合逻辑电路的静态测试方法；4、掌握用VHDL语言设计组合逻辑电路的方法；基本要求：1、2输入异或门功能的仿真及功能验证。
在MAXPLUSⅡ软件在用原理图输入法或VHDL语言输入法对2输入异或门进行功能仿真，并烧写到实验箱内的主芯片Altera EPF10K10LC84-4，用按扭开关或拨码开关实现输入控制，用LED数码管实现结果的显示输出。
2、组合逻辑2-4译码器的设计、功能仿真及功能验证。
在MAXPLUSⅡ软件在用原理图输入法或VHDL语言输入法对2-4译码器进行功能仿真，并烧写到实验箱内的主芯片Altera EPF10K10LC84-4，用按扭开关或拨码开关实现输入控制，用LED数码管实现结果的显示输出。
此实验涵盖了可编程逻辑器件（如CPLD/FPGA）及应用、VHDL程序设计、可编程逻辑器件软件的使用三个知识点。
智能仪器有课程设计
智能仪器有课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括以下三个方面：1.知识目标：学生需要掌握智能仪器的基本原理、主要组成部分及其功能，了解智能仪器在现代工业和日常生活中的应用，并能够分析简单的智能仪器故障。
2.技能目标：学生能够运用所学知识对智能仪器进行基本的操作和维护，具备使用智能仪器进行数据采集和分析的能力，并能够根据实际需求对智能仪器进行适当的改造。
3.情感态度价值观目标：学生应该认识到智能仪器在现代社会中的重要性，理解科技对人类生活的影响，培养对科技创新的积极态度，同时增强安全意识和责任意识，确保在使用智能仪器过程中的安全。
在制定这些目标时，我们充分考虑了课程性质、学生特点和教学要求，力求使目标具体、可衡量，以便学生和教师能够清晰地了解课程的预期成果。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.智能仪器的基本原理：介绍智能仪器的工作原理、传感器技术、信号处理技术等。
2.智能仪器的组成部分：讲解智能仪器的主要组成部分，如传感器、执行器、控制器等，并阐述各部分的作用和相互关系。
3.智能仪器的功能与应用：介绍智能仪器在工业生产、医疗保健、日常生活等方面的应用案例。
4.智能仪器的操作与维护：教授智能仪器的操作方法、维护技巧和安全注意事项。
5.智能仪器的故障分析与维修：学习如何分析智能仪器的故障原因，并掌握基本的维修方法。
在教学内容时，我们确保了内容的科学性和系统性，制定了详细的教学大纲，以便于教学的安排和进度的控制。
三、教学方法为了提高教学效果，我们将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：教师通过讲解智能仪器的基本原理、功能和应用，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生就智能仪器的操作、维护和故障分析等问题进行讨论，提高学生的思考和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析具体的智能仪器应用案例，使学生更好地理解智能仪器的实际应用。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作智能仪器，提高学生的实践能力。
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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智能仪器教学大纲
适用对象大学四年制本科教研室源自任时间院（部）分管领导时间
智能仪器课程教学大纲
课程名称
中文：智能仪器
英文：Intelligent Instruments
课程编号
34612
开课学期
第7学期
总学时
40
学分
2
教研室
电子信息工程
撰写人
叶英植
职称
教授
一、课程性质、教学目的与要求：
本课程为电子信息工程专业本科生专业课。通过本课程的学习，使学生了解智能仪器的工作原理，掌握智能型仪器仪表的硬件与软件的设计技术，为毕业设计及今后的工作打下较好的基础。
（二）MC68488接口（GPIA）原理
（三）MCS-51单片机与MC68488接口
（四）GP-IB接口管理程序的设计
本章基本要求：掌握GP-IB的基本特性及其总线结构、编码方法，GPIA的功能
以及与单片机接口的硬件设计和接口管理程序设计。
本章的重点：GP-IB的基本特性，GPIA的功能以及与单片机接口。
接口技术及其软件编程。（补充介绍“虚拟仪器”设计）
本章的重点：各种A/D、D/A与CPU的接口技术及其软件编程。
本章的难点是：ICL7135 与单片机的接口及ICL7135与普通PC的ISA总线接口。
第三章测量算法与系统优化设计
（一）测量算法
（二）测量精确度的提高
（三）单片机应用系统的低功耗设计
（四）单片机应用系统的抗干扰设计
应注意的问题。（补充介绍智能仪器当前的科研动向）
本章的重点： 智能仪器设计要点及发展方向。
第二章模拟放大器和ADC、DAC接口
（一）概述
（二）模拟信号放大电路
（三）DAC与微机的接口
（四）ADC与微机的接口
（五）数据采集
本章基本要求：掌握放大电路、多路开关、采保器的设计及各种A/D、D/A与CPU的
本章基本要求：掌握测量数据的处理技术、数字滤波技术以及单片机应用系统的低
功耗设计和提高抗干扰能力的设计技术。
本章的重点：各种数字滤波技术及其编程，单片机应用系统的低功耗设计，抗干扰
设计方法。
本章的难点是：应用系统的低功耗设计和抗干扰设计方法
第四章输入输出的接口技术
（一）键盘接口
（二）LED显示器接口
四、有关说明：（主要填写对本课程的教学建议，如：教材及教学参考书的选用、先修课程、教学组织方式、教学手段等。）
本课程的先修课程：单片机应用技术，电子测量，数字电路
本课程的教材：智能仪器，刘大茂编，机械工业出版社，1998
本课程的参考书：智能仪器原理及设计，赵新民主编，哈尔滨工业大学出版社，1995
微机化仪器设计，夏雪生主编，科学出版社，1992
（三）键盘/显示器接口实例
（四）LCD显示器接口
（五）CRT显示器接口
（六）微型打印机接口
（七）语音输入与输出
本章基本要求：掌握键盘、LED、LCD、CRT显示器和微型打印机与MCS－51单片机
的接口技术。
本章的重点：矩阵式键盘的接口技术及各种显示器的接口技术。
本章的难点是：LCD、CRT与单片机的接口技术，语音输入与输出。
本章的难点是：GP-IB接口管理程序的设计。
三.学时分配
章序
1
2
3
4
5
6
合计
授课学时
2
9
5
6
5
5
32
实验学时
4
4
8
三、课程实验大纲：
序号
实验内容
必开/选开
学时
1
DAC0832与单片机的接口与转换实验
必开
2
2
ADC0809与单片机的接口与转换实验
必开
2
4
8031串行口扩展键盘和LED显示器实验
必开
4
说明：实验内容详见本课程的实验大纲
教学要求：
1．了解智能仪器硬、软件设计的特点及其发展方向；
2．掌握A/D、D/A、键盘、显示器等与微机的接口技术；
3．掌握测试数据的处理技术及提高智能仪器性能的有关技术；
4．掌握GP-IB接口管理程序及监控主程序的设计技术；
二、教学内容：
第一章绪 论
（一）概述
（二）智能仪器设计简介
本章基本要求：了解智能仪器的特点、组成、新发展及智能仪器设计要点和设计中
第五章监控主程序的设计
（一）直接分析法
（二）状态变量法
本章基本要求：掌握直接分析法（包括选择结构法及转移表法）和状态变量法设计
监控主程序的方法。
本章的重点：转移表法和状态变量法设计监控主程序的方法。
本章的难点是：设计状态图和状态表的原则与技巧。
第六章GP-IB及接口管理程序的设计
（一）GP-IB接口概述
实验参考书：《微处理器实验教程》，吴伟力、李克编，厦门大学出版社，1999。
执笔人：叶英植教研室：电子信息工程
2002年11月18日修订