智能仪器设计基础课件I(正式).pptVIP

智能仪器设计基础（一） 主讲人：曾翔君 1 课程大纲 《第一章 绪论》 《第二章 智能仪器的硬件设计基础》 《第二章 智能仪器的硬件设计基础》 《第二章 智能仪器的硬件设计基础》 《第二章 智能仪器的硬件设计基础》 《第三章 智能仪器的软件设计基础》 《第四章 智能仪器的保护和抗干扰》 《第五章 智能仪器的通讯和网络化设计》 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 第一讲 绪论 * * * * * * * ____________ * * * 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 知识点 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 知识点 知识点 2.1 传感器的基本构成和典型输出信号 知识点1 传感器的基本构成方法： 基本型、电路参数型、多级变换型、参比补偿型、差动结构型、反馈型 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 2.2 智能仪器的前向通道设计（1/2） 知识点1 运放基本原理、分类和非理想特性： 基本放大电路，镜像电流源，精密运放，差分运放和仪表运放，隔离运放，失调，偏移和噪声，CMRR，PSRR、增益带宽积 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 2.2 智能仪器的前向通道设计（2/2） 知识点4 电路参数的检测和弱信号的放大 电路参数的检测、信号的锁相放大和相敏检波技术 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 知识点1 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 知识点2 智能仪器的人机接口：LCD显示，LED显示，键盘设计 知识点3 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 知识点4 知识点5 《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； 知识点1 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； 知识点2 开关量输出 开关量的输出隔离和驱动； 固态继电器 知识点3 知识点4 克服随机误差的算法：限幅滤波，中值滤波，算术平均滤波，递推平均滤波，加权平均滤波，一阶惯性滤波，复合滤波 知识点2 克服系统误差的软件算法：利用误差模型修正法，曲线拟合法，校准数据表修正法 知识点1 相关消噪和小波去噪技术 知识点3 模糊数学和神经网络技术在智能仪器中的应用 知识点1 公共阻抗耦合干扰及去耦合设计： 数模混合电路的公共耦合干扰原理 印刷板上的去耦合设计 知识点2 信号的隔离： 变压器隔离及高频调制技术 光隔离技术（光耦，光纤） 知识点3 敏感元件或电路的保护： 电路中的浪涌和静电泄放，浪涌的吸收，静电泄放的保护 敏感电路的EMI滤波器 知识点4 电磁屏蔽和接地技术： 电磁屏蔽的电磁场基础，屏蔽的材料因素 一点接地和多点接地，屏蔽的接地 知识点1 并行通讯总线： GPIB总线，VXI总线, PXI总线 知识点2 串行通讯总线： RS-232, RS-422/485, 通用串行总线USB 知识点3 基于工业以太网的通信接口 TCP/IP，开发范例 知识点4 无线传感器网络技术 体系结构，硬件平台，操作系统，开发范例 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 1.1 智能仪器的重要作用（1） 概念1 信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术，而测量技术是关键和基础。智能仪器是对物质世界的信息进行测量和控制的基础手段和设备，使信息产业的源头和组成部分 概念2