智能儀器課程教學方案課程編碼：0x31fx13 課程類型：專業課 總學時：54 學分：3一、課程的性質和任務課程的性質：智能儀器原理與設計是電子工程本科專業必修的專業基礎課程之一。智能儀器在通信、家電、自動控制、儀器儀表中得到了廣泛的應用。通過本課程的學習，使學生掌握利用微處理器系統使電子儀器實現智能化的具體方法，包括硬件和軟件兩個方面。課程的任務：使學生掌握智能儀器的基本工作原理，具備智能儀器的初步應用能力，為將來從事智能儀器的工作打下堅實的基礎。智能儀器課程側重討論智能儀器實際設計過程中所涉及的具體方法與技巧。旨在使學生運用所學的微型計算機和電子技術等方面的基礎知識，解決現代電子儀器開發過程中的實際問題，逐步具備能夠設計以微型計算機為核心的電子系統的能力。本課程中既有硬件的原理和組成，又有針對硬件的軟件編程，軟件與硬件必須同時兼顧。二、學時分配總學時：54學時章（節）內容學時第一章 緒論4第二章 微處理器的選擇8第三章 軟件系統設計 8第四章 開關量信號的輸入/輸出4第五章 模擬量信號的輸入輸出 4第六章 總線與通信系統4第七章 時鐘系統2第八章 人機接口6第九章 常用處理功能4第十章 可靠性設計2第11章 案例分析（一）2第十二章 案例分析（二）2考試4合 計54三、考核方式1、考核方式：筆試（開卷）2、成績評定：平時成績（考勤及作業）占30%，期中考試成績占20%，期末考試成績占70%。 其中平時成績分為考勤10%和作業20%，考勤點名10次，每次1分；作業共4次，每次5分，作業分為A、B、C三等，A為5分，B為4分，C為3分，帶+號可加1分。四、教材與參考書1、使用教材： 智能儀器原理與設計周航慈主編，北航出版社，2005.32、主要參考書：（1）徐愛鈞等主編智能化測量控制儀表原理與設計，北航出版社，2012.第三版五、章節教學目標與主要教學內容第一章導論（4學時)一、本章的教學目的和要求了解智能儀器及測試系統的發展；掌握智能儀器的設計要點；熟悉智能儀器的組成及特點。教學重點：智能儀器的組成及特點、智能儀器的設計要點。教學難點：智能儀器的設計。二、教學內容1、智能儀器的組成及特點2、智能儀器及測試系統的發展3、智能儀器設計的要點第二章 微處理器的選擇（8學時)一、本章的教學目的和要求通過對本章的學習，應對8位、16位、32位MCU的發展現狀有所了解，掌握當前主流MCU的選型方法。教學重點：基于51內核的MCU選型。教學難點：MCU選型的依據、51內核的MCU選型、AVR、PIC微控制器選型。二、教學內容 1、8位、16位、32位MCU的發展現狀 2、MCU選型的依據 3、基于51內核的MCU選型 4、基于ARM核的MPU的發展現狀 5、AVR、PIC微控制器選型 6、DSP微處理器應用背景第三章 軟件系統設計（8學時)一、本章的教學目的和要求通過對本章的學習，應對智能儀器軟件系統有所了解，掌握軟件系統的結構、模塊、分類及設計步驟教學重點：軟件系統設計的常用模塊教學難點：軟件系統的設計步驟2、 教學內容1.開發環境及編程語言2.軟件系統結構分析3.軟件系統的規劃4.軟件設計步驟5.實例分析第四章 開關量信號的輸入/輸出（4學時)一、本章的教學目的和要求通過本章的學習應該掌握常用的開關量輸入輸出通道的工作原理及其設計。教學重點：輸入輸出通道信號的隔離措施；開關量輸入輸出信號的信號調理；掌握開關量輸入信號的獲取；開關量輸出信號的功率驅動。教學難點：輸入輸出通道信號的隔離措施、量輸入輸出信號的信號調理、輸出信號的功率驅動3、 教學內容1、 輸入輸出通道信號的隔離措施。2、 開關量輸入輸出信號的信號調理。3、 開關量輸入信號的獲取。4、 開關量輸出信號的功率驅動。第五章 模擬量信號的輸入/輸出（4學時)一、本章的教學目的和要求通過本章的學習應該模擬輸入信號調理技術，AD器件的分類及選型，AD器件與單片機的接口技術.教學重點：模擬量輸入通道的結構組成；掌握多路開關，前置放大、采樣保持等各環節的功能作用；掌握AD器件的分類及其性能指標；掌握8位A/D轉換器ADC0809芯片及其接口電路；12位A/D轉換器AD574A芯片及其接口電路。教學難點：模擬量輸入通道的結構組成、采樣保持的功能作用；AD器件的分類及其性能指標4、 教學內容1、AD轉換器概述2、逐次比較式AD轉換器與微處理器接口3、積分式AD轉換器與微處理器接口4、高速模擬量輸入通道； 模擬量輸出通道5、數據采集系統第六章 總線與通信系統（4學時)一、本章的教學目的和要求 了解GPIB通用接口總線協議，串行通信總線協議；掌握GPIB接口電路的設計，串行通信接口電路的設計；熟悉串行通信接口電路的設計。教學重點：GPIB接口電路的設計。教學難點：串行通信接口電路的設計。二、教學內容1、GPIB通用接口總線2、GPIB接口電路的設計3、串行通信總線術4、串行通信接口電路的設計第7章 時鐘系統（2學時)一、本章的教學目的和要求 了解時鐘系統的組成及原理，掌握軟件時鐘的設置。教學重點：軟件時鐘的組成。教學難點：軟件時鐘的使用。二、教學內容1、硬件時鐘2、軟件時鐘3、時鐘的使用第八章 人機接口（6學時）一、本章的教學目的和要求了解鍵盤與接口，LED顯示及接口；掌握微型打印機及接口；熟悉鍵盤/LED顯示器接口設計，CRT顯示及接口連接。教學重點是鍵盤/LED顯示器接口設計，CRT顯示及接口。教學難點是鍵盤/LED顯示器接口設計。二、教學內容1、鍵盤與接口，LED顯示及接口2、鍵盤/LED顯示器接口設計，CRT顯示及接口3、微型打印機及接口第九章 常用處理功能（4學時）一、本章的教學目的和要求了解硬件故障的自檢和儀器測量精度的提高措施；掌握理解測量數據的標度變換；熟悉自動測量功能的設計。教學重點：儀器測量精度的提高措施、自動測量功能實現設計。教學難點：測量功能實現設計。二、教學內容1、硬件故障的自檢，自動測量功能2、儀器測量精度的提高3、干擾與數字濾波，測量數據的標度變換第十章 可靠性設計（2學時）一、本章的教學目的和要求 了解可靠性設計方法；掌握硬件抗干擾的方法；掌握軟件抗干擾的方法。教學重點：抗干擾設計、容錯設計。教學難點：軟件抗干擾的設計方法。二、教學內容1、抗干擾設計2、容錯設計第十一章 基于電壓測量的智能儀器（2學時）一、本章的教學目的和要求了解智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 測量儀原理；掌握智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 測量儀原理；熟悉智能化DMM原理。教學重點：智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 測量儀原理。教學難點：電壓測量的智能儀器的應用。二、教學內容1、智能化DVM原理2、智能化DMM原理3、智能化RLC 測量儀原