智能仪器设计基础第一章_绪论教材教学课件.ppt

智能仪器设计基础（一） 1 课程大纲 第一章 绪论 1 第三章 智能仪器的软件结构设计基础 3 第四章 智能仪器的保护和抗干扰设计 4 第二章 智能仪器的硬件结构设计基础 2 第五章 智能仪器的通讯及网络化设计 5 《第一章 绪论》 智能仪器的发展历史 智能仪器的组成和特点 智能仪器的发展方向 《第二章 智能仪器的硬件设计基础》 2.1 传感器的基本构成和典型输出信号 知识点2 典型传感器的基本原理以及典型应用 针对传感器的构成方法分别举例，电量：磁平衡电量互感器、霍尔传感器；非电量：热电堆测温、超声传感器无损检测 知识点3 传感器的特性、典型输出信号 特性：线性度、一致性、灵敏度、滞环、重复性 输出信号：电压和电流（幅值、频率或相位）、电荷、电路参数 《第二章 智能仪器的硬件设计基础》 2.2 智能仪器的前向通道设计（1/2） 知识点2 运放的负反馈应用 偏差反馈控制系统，运放电路的控制框图，滤波器，基于运放的电压-电流转换，电流-电压转换，恒流源，电荷放大等典型电路 知识点3 A/D的基本原理、分类和非理想特性 逐次逼近型、直接比较型、双积分型，Sigma-Delta，分辨率，量化误差，积分非线性，微分非线性 《第二章 智能仪器的硬件设计基础》 2.2 智能仪器的前向通道设计（2/2） 《第二章 智能仪器的硬件设计基础》 2.3 智能仪器的微处理器系统设计 典型处理器的介绍：MCS-51，DSP 微处理器与存储器和外围IC的接口技术：SRAM，Flash，EEPROM，A/D和D/A，双口RAM；并行接口，SPI接口，IIC接口，SCI接口 智能仪器的人机接口：LCD显示，LED显示，键盘设计 基于CPLD和FPGA的接口电路设计方法：CPLD和FPGA原理，硬件描述语言，接口设计举例 高速数字电路的信号完整性分析：信号完整性原理，传输线理论基础，信号完整性分析实例 《第二章 智能仪器的硬件设计基础》 2.4 智能仪器的后向通道设计 D/A的基本原理和信号的直接数字合成 D/A的基本原理，性能指标； DDS的技术原理； 输出信号的功率放大技术 信号的线性功放原理； 信号的开关功放原理； 开关量输出 开关量的输出隔离和驱动； 固态继电器 第一讲 绪论 智能仪器的重要作用 1 智能仪器的组成、特点和分类 3 智能仪器的发展方向 4 智能仪器的发展过程 2 第一讲 绪论 1.1 智能仪器的重要作用（1） 概念2 智能仪器是认识世界的工具，是人们对物质实体及其属性进行观察、监视、测定、验证、记录、传输、变换、显示、分析和处理与控制的各种器具与系统的总称。 概念3 智能仪器是集传感器技术、计算机技术、电子技术、现代光学、精密机械等多种高新技术于一体的产品，其用途也从传统仪器的单纯数据采集发展为集数据采集、信号传输、信号处理及控制于一体的测控设备。 第一讲 绪论 1.1 智能仪器的重要作用（2） 概念4 在工业生产中，智能仪器是“倍增器”。美国商务部20世纪90年代的调查表明，4%美国仪器产业的工业总产值，拉动相关经济产值高达66%。现代化大生产，没有各种测量与控制设备，就不能正常安全工作。 概念5 在科学研究中，智能仪器是“先行官”。科学仪器是发展高新技术所必需的基础手段和设备，离开了科学仪器，一切科学研究都无法进行。 概念6 在军事上，智能仪器是“战斗力”。现代战争中，夺取技术优势已成为军事战略的根本目标。主要目标是全球监视与通信和精确打击固定以及瞬变目标。智能仪器的测控精度决定了武器系统的打击精度。 第一讲 绪论 1.1 智能仪器的重要作用（3） 概念7 智能仪器还是当今社会的“物化法官”。在检查产品质量、监测环境污染、检查违禁药物服用、识别指纹和假钞、侦破刑事案件等，无一不依靠仪器进行“判断”。 概念8 智能仪器的发展水平是国家科技水平和综合国力的重要体现，智能仪器的制造水平是国家科技水平的体现。世界发达国家都高度重视和支持仪器的发展。 第一讲 绪论 1.2 智能仪器的发展过程（1） 历程2 20世纪50年代初，仪器的发展取得了重大突破。数字技术的出现使各种数字仪器相继问世。在电测量领域，被测电压先经过整流、滤波，转化为直流量，在经过电压/频率转换后进行计数。典型如数字电压表、数字功率计、数字频率计等，数字显示或打印。 历程3 20世纪60年代中期，仪器技术又一次取得了进展，即计算机的引入使仪器的功能发生了质的变化，从个别参数的测量转变成整个系统特征参数的测量；从单纯接收显示转变为控制、分析、处理、存储与显示输出；从单台仪器进行测量到用测量系统测量。 第一讲 绪论 1.2 智能仪器的发展过程（2） 历程4 20世纪70年代以后，随着微处理器的广泛应用，出现了突破传统概念的新一代仪器，即—智能仪器。这类仪器内置单片机或