《智能仪器》课程教学方案
课程编码：0x31fx13
课程类型：专业课
总学时：54 学分：3
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、学时分配
总学时：54学时
章（节）内容 第一章 绪论 第二章 微处理器的选择 第三章 软件系统设计 第四章 开关量信号的输入/输出 第五章 模拟量信号的输入输出 第六章 总线与通信系统 第七章 时钟系统 第八章 人机接口 第九章 常用处理功能 第十章 可靠性设计 第十一章 案例分析（一） 第十二章 案例分析（二） 考试 学时 4 8 8 4 4 4 2 6 4 2 2 2 4 54 合 计 三、考核方式
1、考核方式：笔试（开卷）
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2、成绩评定：平时成绩（考勤及作业）占30%，期中考试成绩占20%，期末考试成绩占70%。 其中平时成绩分为考勤10%和作业20%，考勤点名10次，每次1分；作业共4次，每次5分，作业分为A、B、C三等，A为5分，B为4分，C为3分，带+号可加1分。
四、教材与参考书
1、使用教材：
《智能仪器原理与设计》周航慈主编，北航出版社，2005.3
2、主要参考书：
（1）徐爱钧等主编《智能化测量控制仪表原理与设计》，北航出版社，2012.第三版
五、章节教学目标与主要教学内容
第一章导论（4学时)
一、本章的教学目的和要求
了解智能仪器及测试系统的发展；掌握智能仪器的设计要点；熟悉智能仪器的组成及特点。 教学重点：智能仪器的组成及特点、智能仪器的设计要点。 教学难点：智能仪器的设计。
二、教学内容
1、智能仪器的组成及特点 2、智能仪器及测试系统的发展 3、智能仪器设计的要点
第二章 微处理器的选择（8学时)
一、本章的教学目的和要求
通过对本章的学习，应对8位、16位、32位MCU的发展现状有所了解，掌握当前主流MCU的选型方法。
教学重点：基于51内核的MCU 选型。
教学难点：MCU选型的依据、51内核的MCU 选型、AVR、PIC微控制器选型。
二、教学内容
1、8位、16位、32位MCU的发展现状 2、MCU选型的依据 3、基于51内核的MCU 选型 4、基于ARM核的MPU 的发展现状 5、AVR、PIC微控制器选型 6、DSP微处理器应用背景
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第三章 软件系统设计（8学时)
一、本章的教学目的和要求
通过对本章的学习，应对智能仪器软件系统有所了解，掌握软件系统的结构、模块、分类及设计步骤
教学重点：软件系统设计的常用模块 教学难点：软件系统的设计步骤
二、教学内容
1.开发环境及编程语言 2.软件系统结构分析 3.软件系统的规划 4.软件设计步骤 5.实例分析
第四章 开关量信号的输入/输出（4学时)
一、本章的教学目的和要求
通过本章的学习应该掌握常用的开关量输入输出通道的工作原理及其设计。
教学重点：输入输出通道信号的隔离措施；开关量输入输出信号的信号调理；掌握开关量输入信号的获取；开关量输出信号的功率驱动。
教学难点：输入输出通道信号的隔离措施、量输入输出信号的信号调理、输出信号的功率驱动
三、教学内容
1、输入输出通道信号的隔离措施。 2、开关量输入输出信号的信号调理。 3、开关量输入信号的获取。 4、开关量输出信号的功率驱动。
第五章 模拟量信号的输入/输出（4学时)
一、本章的教学目的和要求
通过本章的学习应该模拟输入信号调理技术，AD器件的分类及选型，AD器件与单片机的接口技术.
教学重点：模拟量输入通道的结构组成；掌握多路开关，前置放大、采样保持等各环节的功能作用；掌握AD器件的分类及其性能指标；掌握8位A/D转换器ADC0809芯片及其接口电路；12位A/D转换器AD574A芯片及其接口电路。
教学难点：模拟量输入通道的结构组成、采样保持的功能作用；AD器件的分类及其性能指
3
标
四、教学内容
1、A／D转换器概述
2、逐次比较式A／D转换器与微处理器接口 3、积分式A／D转换器与微处理器接口 4、高速模拟量输入通道； 模拟量输出通道 5、数据采集系统
第六章 总线与通信系统（4学时)
一、本章的教学目的和要求
了解GPIB通用接口总线协议，串行通信总线协议；掌握GPIB接口电路的设计，串行通信接口电路的设计；熟悉串行通信接口电路的设计。
教学重点：GPIB接口电路的设计。 教学难点：串行通信接口电路的设计。
二、教学内容
1、GPIB通用接口总线 2、GPIB接口电路的设计 3、串行通信总线术 4、串行通信接口电路的设计
第七章 时钟系统（2学时)
一、本章的教学目的和要求
了解时钟系统的组成及原理，掌握软件时钟的设置。
教学重点：软件时钟的组成。 教学难点：软件时钟的使用。
二、教学内容
1、硬件时钟 2、软件时钟 3、时钟的使用
第八章 人机接口（6学时）
一、本章的教学目的和要求
了解键盘与接口，LED显示及接口；掌握微型打印机及接口；熟悉键盘/LED显示器接口设计，CRT显示及接口连接。
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教学重点是键盘/LED显示器接口设计，CRT显示及接口。 教学难点是键盘/LED显示器接口设计。
二、教学内容
1、键盘与接口，LED显示及接口
2、键盘/LED显示器接口设计，CRT显示及接口 3、微型打印机及接口
第九章 常用处理功能（4学时）
一、本章的教学目的和要求
了解硬件故障的自检和仪器测量精度的提高措施；掌握理解测量数据的标度变换；熟悉自动测量功能的设计。
教学重点：仪器测量精度的提高措施、自动测量功能实现设计。 教学难点：测量功能实现设计。
二、教学内容
1、硬件故障的自检，自动测量功能 2、仪器测量精度的提高
3、干扰与数字滤波，测量数据的标度变换
第十章 可靠性设计（2学时）
一、本章的教学目的和要求
了解可靠性设计方法；掌握硬件抗干扰的方法；掌握软件抗干扰的方法。
教学重点：抗干扰设计、容错设计。 教学难点：软件抗干扰的设计方法。
二、教学内容
1、抗干扰设计 2、容错设计
第十一章 基于电压测量的智能仪器（2学时）
一、本章的教学目的和要求
了解智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 测量仪原理；掌握智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 测量仪原理；熟悉智能化DMM原理。
教学重点：智能化DVM原理；智能化DMM原理；智能化RLC 测量仪原理。 教学难点：电压测量的智能仪器的应用。
二、教学内容
1、智能化DVM原理 2、智能化DMM原理
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3、智能化RLC 测量仪原理
第十二章 智能电子计数器（2学时）
一、本章的教学目的和要求
了解典型智能计数器产品；掌握典型智能计数器的组成；熟悉智能电子计数器的设计。 教学重点：典型部件的分析。 教学难点：智能电子计数器的设计。
二、教学内容
1、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
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