1、 课程名称：智能仪器原理及应用 课程代码： 09280第一部分 课程性质与特点 一、课程性质与特点1课程性质智能仪器是高等教育自学考试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。2课程特点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
2、的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。因此本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点二、课程目标与基本要求1课程目标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。2基本要求掌握智能仪器的结构、设计要点，模拟量输入输出通道，人机接口，通信接口，以及典型处理功能，掌握电压测量为主的智能仪器、智能电子计数器和数字存储示波器的工作原理和结构组成，还要掌握个人仪器和虚拟仪器的基本概念、组成原理和设计方法，了解 VXI 和 LabVIEW 仪器系统的组成原理。三、与本专业其他课程的联系1学习本课程主要
3、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或者学过“电路基础”、“数字电路”、“单片机原理与应用”等课程的基础上进行自学. 2本课程将为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础。第二部分 考核内容与考核目标第一章 导论一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能仪器的组成及特点、智能仪器及测试系统的发展以及智能仪器设计的要点。二、考核知识点与考核目标（一）第一节（重点）识记：智能仪器的组成及特点理解：应用：（二）第二节（
4、次重点）识记：独立式智能仪器、自动测试系统理解：个人仪器系统、VXI 总线仪器系统应用：（三）第三节（一般）识记：设计智能仪器的主要过程理解：设计智能仪器的一般过程的流图应用：智能仪器主机电路的选择第二章 智能仪器模拟量输入输出通道一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能仪器模拟量输入输出通道的设计，ADC0808/0809、AD574 与 8031 单片机的接口设计以及软件编程， DA0832、DAC1208 与 8031 单片机的接口设计以及软件编程。二、考核知识点与考核目标（一）第一节、第三节、（重点）识记：A/D、D/A 转换器的主要技术指标理解：逐次逼近式 A/D 转换器的
5、原理、双积分型 A/D 转换器完成一次模数转换需要三个阶段、D/A 转换器的原理应用：ADC0808/0809、AD574 与 8031 单片机的接口设计以及软件编程DA0832、DAC1208 与 8031 单片机的接口设计以及软件编程（二）第二节（次重点）识记：高速数据采集与数据传输的基本方式理解：高速视频闪烁 A/D 转换器原理(并行比较式）应用：高速数据采集系统设计（三）第四节（一般）识记：数据采集系统的组成理解：模拟信号的采样与保持应用：数据采集系统设计第三章 智能仪器人机接口一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能仪器键盘、显示器、打印机接口的设计。二、考核知识点与考核目
6、标（一）第一节、第二节、第五节（重点）识记：独立式键盘与矩阵式键盘的特点、LED 显示器的特点、TPuP-40B/C 微型打印机接口信号理解：直接分析法和状态分析法的应用应用：独立式键盘与矩阵式键盘的设计与编程、静态和动态显示器的设计与编程、TPuP-40B/C 微型打印机接口设计与编程。（二）第三节（次重点）识记：HD7279A 的功能及结构特点理解：键盘LED 显示器的设计与编程应用：（三）第四节（一般）识记：光栅扫描 CRT 字符显示原理、光栅和随机扫描 CRT 图形显示系统的特点理解：CRT 显示电路的组成应用：第四章 智能仪器通信接口一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能
7、仪器通信接口的组成及特点和智能仪器通信接口电路的设计。二、考核知识点与考核目标（一）第一节、第三节、第四节（重点）识记：GP-IB 标准接口系统的基本特性、三线挂钩原理、串行通信协议、RS-232C 总线标准理解：串行通信的基本方式、GP-IB 标准接口的总线结构应用：串行通信接口电路的设计与编程（二）第二节（次重点）识记：GP-IB 接口芯片理解：智能仪器的 GP-IB 接口设计应用：第五章 智能仪器典型处理功能一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能仪器的典型处理功能及方法，克服随机误差的数字滤波算法、消除系统误差的算法、非线性校正、工程量的标度变换。二、考核知识点与考核目标（一
8、）第一节、第三节、第四节、第五节（重点）识记：智能仪器的自检方式、随机误差、系统误差、数字滤波、标度变换、零位误差、增益误差理解：随机误差、系统误差的处理方法应用：克服随机误差的数字滤波算法、消除系统误差的算法、非线性校正、工程量的标度变换（二）第二节（次重点）识记：自动量程转换、自动触发电平调节的原理理解：自动零点调整、自动校准的原理应用：第六章 电压测量为主的智能仪器一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能 DVM、DMM 的组成原理及特点以及智能 DVM 输入电路的组成与设计。二、考核知识点与考核目标（一）第一节（重点）识记：智能 DVM 的典型结构、智能 DVM 的功能及主要
9、技术指标理解：智能 DVM 中的 AD 转换技术、国产 HG1850 微处理器 DVM 的组成原理及特点应用：1071 型智能 DVM 输入电路的组成与设计。（二）第二节（次重点）识记：DMM 组成框图、平均值转换器和有效值转换器、欧姆转换器和电流转换器理解：71507151 型可程控 DMM 的特点和工作原理应用：（三）第三节（一般）识记：RLC 的测量方法、自由轴法测量原理理解：RLC 测量仪电路、国产 ED2814 RLC 自动测量仪的组成原理及设计要点。应用：第七章 信号发生器一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握信号发生器的种类和性能及指标、各种信号发生器的组成原理，基于 A
10、D9851 信号源的设计。二、考核知识点与考核目标（一）第一节（重点）识记：信号发生器的分类、性能指标、频率合成方法理解：通用和合成信号发生器的组成应用：低频信号发生器的设计（二）第二节（次重点）识记：锁相环的基本形式理解：通用型集成锁相环频率合成器和合成信号发生器频率合成单元的组成应用：（三）第三节（一般）识记：DDS 的基本组成原理、DDS 的技术指标与特点理解：基于 DDS 芯片的频率合成信号发生器的设计应用：基于 AD9851 信号源的设计第八章 智能电子计数器一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握电子计数器的分类、通用计数器和智能频率计的测量功能、主要技术指标、测量原理，掌握
11、测量误差的计算和电子计数器的设计。二、考核知识点与考核目标（一）第一节、第二节（重点）识记：电子计数器的分类、通用计数器的测量功能、主要技术指标、测量原理理解：通用计数器的测量误差、多周期同步测量技术应用：测量误差的计算、电子计数器的设计（二）第三节（次重点）识记：智能频率计的设计思想理解：等精度智能频率计的组成、测量过程应用：频率计的设计（三）第四节（一般）识记：AS3341 的测量功能、理解：AS3341 仪器的键盘操作与分析应用：实现 AS3341 各测量功能的硬件电路和控制程序第九章 数字存储示波器一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握数字存储示波器的组成原理、主要技术指标、数
12、字存储示波器的特点，数字存储示波器的波形参数的测量与处理以及简易数字存储示波器的设计。二、考核知识点与考核目标（一）第一节、第二节、（重点）识记：数字存储示波器的组成原理、数字存储示波器的主要技术指标、数字存储示波器的特点理解：实时取样方式的采集原理、随机取样方式的采集原理应用：数字存储示波器的主要技术指标的计算（二）第三节（次重点）识记：数字存储示波器的一般组成理解：数据采集与存贮电路的设计、数字存储示波器的显示原理和方式应用：数字存储示波器的波形参数的测量与处理（三）第四节（一般）识记：简易数字存储示波器达到的功能和技术指标理解：简易数字存储示波器的设计、顺序采样方式数字示波器的设计应用：
13、数字存储示波器设计时相关参数的计算第十章 智能仪器的新发展一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能仪器的智能仪器的新发展，个人仪器及系统的结构大体、VXI 总线仪器系统的组建以及虚拟仪器及其特点、虚拟仪器的组成。二、考核知识点与考核目标（一）第一节（重点）识记：个人仪器及系统的结构大体理解：PC-DAQ 形式个人仪器的组成原理应用：DVM 个人仪器电路设计（二）第二节（次重点）识记：VXI 总线、VXI 总线仪器系统、VXI 总线仪器系统软件理解：VXI 总线仪器系统的组建应用：（三）第三节（一般）识记：虚拟仪器及其特点、虚拟仪器的组成理解：LABVIEW 虚拟仪器开发系统、LABV
14、IEW 软件的作用和功能应用：虚拟仪器系统的简单设计第三部分 有关说明与实施要求一、考核的能力层次表述识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过多个知识点，分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。二、教材智能仪器原理及应用 ，电子工业出版社，赵茂泰编，第三版三、自学方法指导四、对社会助学的要求1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。2、应掌握各知识点要
15、求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定教材为基础，不要随意删减内容，以免与大纲脱节。5、辅导时，应注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。6、注意对考生能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题、分析问题、作出判断、解决问题。7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中都存在着不同难度的试题。8、助学学时：本课程共 3 学分， 建议总课时 54 学时，其中助学课时分配如下：章次 内 容 学时11）智能仪器的组成及特点；2）智能仪器的设计要点；3）智能
16、仪器的现状及发展。421）模拟量输入通道；2）高速模拟量输入通道；3）模拟量输出通道；4）数据采集系统。631）键盘与接口；2）LED 显示及接口；3）键盘、LED 显示器接口设计；4）CRT 显示及接口；5）微型打印机接口。641）GP-IB 通用接口总线；2）GP-IB 接口电路的设计；3）串行通信总线；4）串行通信接口电路的设计。451）硬件故障的自检；2）自动测量功能；3）仪器测量精度的提高；4）干扰与数字滤波。661）智能化 DVM 原理；2）智能化 DMM 原理；3）智能化 RLC 测量仪原理。671）信号发生器；2）锁相频率合成信号发生器；3）直接数字频率合成信号发生器。681）
17、电子计数器测量原理；2）典型部件的分析；3）智能电子计数器的设计；4）典型智能计数器产品介绍。69 1）数字存储示波器的原理分析；2）数字存储示波器的设计举例。 6101）个人仪器及系统；2）VXI 总线仪器系统；3）虚拟仪器及系统。4合 计 54五、关于命题考试的若干规定2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 25 ，“理解” 为 25 ，“应用” 为 50 。5、试题类型一般分为：单项选择题、填空题、简答题、分析编程题、应用题。六、题型样例一、单项选择题（本大题共 20 小题，每小题 1 分，共 20 分） 【 】1. 智能仪器的核心是A可编程器件 B微处理器 CROM DR
18、AM【 】2. 智能仪器一般都含有 GPIB 接口，其中 GPIB 的中文含义是A串行接口总线 B仪用接口总线 C并行接口总线 D通用接口总线二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分）1. 智能仪器一般都配有 _或 RS232 等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。2. 若智能仪器键盘中的按键都是单义键，键盘分析程序应采用_分析法。三、简答题（本大题共 2 小题，每小题 5 分，共 10 分）1什么是个人仪器？个人仪器相对智能仪器有哪些主要优点？四、分析编程题（本大题共 6 小题，每小题 7 分，共 42 分）1下图某智能仪器中，8031 单片机与 DAC0832
19、转换器的接口电路。现要求要求 DAC0832 按单缓冲接口电路形式连接，8031 单片机采用线译码方式选中DAC0832 转换器。试画出 8031 单片机与 DAC0832 的硬件连线。8031P0.P0.72.0VCWR 0832单 片 机 D/A转 换 器 uo0D7CSXFERW2ILE1VCRRfbIOUT1IOUT2 -+6P0.54P0.321D 65D43D21五、应用题（本大题共 2 小题，每小题 9 分，共 18 分）1某数字存储示波器的垂直分辨率为 3 2 级div，水平分辨率为 100 点div，最快的扫描速度为 1 0sdiv，显示屏的垂直刻度为 8 div，水平刻度为 1 0 div。（1）试确定该数字存储示波器应采用 AD 转换器的级数和位数。（2）记录一帧波形的存储容量应为多少?（3）AD 转换器的最高采样频率为多少？
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