spContent=《智能仪器原理及应用》是四川大学机械工程学院测试技术与控制工程系的专业必修课，3学分，48学时。作为“测控”专业的主干课程，课程以专业培养目标“能在以机械工程为主的领域 从事精密仪器及测控技术相关的科学研究、技术开发，具有解决本专业复杂工程问题能力的专业骨干人才”为目标，通过对高精尖仪器设备典型工程案例讲解，强化学生工程伦理教育，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，通过小组研讨培养学生创新思维能力，通过贯穿课程的设计讨论培养学生的科学精神和协同工作的团队精神。同时，本课程还配套了《智能仪器系统综合设计》为后续课程，以提高学生的综合设计与分析能力。
《智能仪器原理及应用》是四川大学机械工程学院测试技术与控制工程系的专业必修课，3学分，48学时。作为“测控”专业的主干课程，课程以专业培养目标“能在以机械工程为主的领域 从事精密仪器及测控技术相关的科学研究、技术开发，具有解决本专业复杂工程问题能力的专业骨干人才”为目标，通过对高精尖仪器设备典型工程案例讲解，强化学生工程伦理教育，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，通过小组研讨培养学生创新思维能力，通过贯穿课程的设计讨论培养学生的科学精神和协同工作的团队精神。同时，本课程还配套了《智能仪器系统综合设计》为后续课程，以提高学生的综合设计与分析能力。
—— 课程团队
课程概述
课程的意义：
智能化是当今仪器发展的趋势，本课程在学习电子技术基础、传感器、测控电路以及单片机等课程的基础上，让学生了解智能仪器的概念及其设计内容，学会设计智能仪器的各种功能模块，了解每个环节上的抗干扰措施，以便今后能从事智能仪器的设计、研发工作。课程主要包括智能化仪器仪表的组成原理、设计技术和应用方法。课程涉及微机接口、标准总线、数据处理方法、测量控制算法、故障诊断、以及智能化仪器仪表的典型实例分析。目的是让学生掌握智能化仪器仪表的设计、开发方法，适应现代测控仪器发展的要求。
课程的特色：
课程通过对高精尖仪器设备典型工程案例讲解，强化学生工程伦理教育，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，通过小组研讨培养学生创新思维能力，通过贯穿课程的设计讨论培养学生的科学精神和协同工作的团队精神。同时，本课程还配套了《智能仪器系统综合设计》为后续课程，以提高学生的综合设计与分析能力。
授课目标
本课程适合三年级以上本科生、研究生以及其它专业技术人员学习。
学习完本课程后，学生应达到以下目标：
1、能画出智能仪器的总体结构框图，并根据实际需求对所需模块做出增减。在设计、研制智能仪器时能依据其一般过程对智能仪器的开发做出规划。
2、能根据设计要求设计适合的仪器功能部件，主要包括数据采集与模拟输出部分（包括信号调理部分、模拟多路开关、A/D转换、D/A转换等）、键盘/显示、串行及并行通信接口等。能根据性能要求（速度、分辨率、精度、抗干扰等）选取实现方式。
3、能根据设计要求完成自动测量功能的硬件系统设计。能根据实际情况选用合适的方法对粗大误差、随机误差、系统误差进行处理以提高测量精度。
4、能在设计中考虑到不同测量的特殊性，采用高共模抑制比电路、自举电路、四线法、信号隔离以及其它方法实现高精度测量。
成绩 要求
课程总成绩包括四个部分：“平时成绩”、“期中成绩”、“期末成绩”和“实验成绩”，“期末成绩”由期末卷面考试成绩决定，按百分制给出，占“总成绩”的40%；“期中成绩”由阶段性考试成绩决定，按百分制给出，占“总成绩”的10%；“平时成绩”由大作业、研讨、spoc成绩确定,，占“总成绩”的35%；“实验成绩”由实验表现和实验报告质量两部分组成，占“总成绩”的15%。
课程大纲
导论
课时目标：能画出智能仪器的总体结构框图，并根据实际需求对所需模块做出增减。在设计、研制智能仪器时能依据其一般过程对设计进行规划。
1.1、 智能仪器的组成及特点，包括智能仪器的基本结构、智能仪器的主要特点。
1.2、 智能仪器及测试系统的发展，包括独立式智能仪器及自动测试系统、个人仪器系统计VXI总线仪器系统、软件技术的高速发展及虚拟仪器系统。
1.3、智能仪器的设计要点，包括设计研究智能仪器的一般过程、智能仪器主机电路的选择。
智能仪器模拟量输入/输出通道
课时目标：能根据设计要求设计适合的数据采集部分（包括信号调理部分、模拟多路开关、A/D转换部分），能根据性能要求选取合适的A/D转换器、D/A转换器。
2.1、信号调理部分要满足的条件及设计方法。
2.2、模拟量输入，包括A/D转换器概述、逐次比较式A/D转换器及器接口、积分式A/D转换器及其接口、Σ-Δ型A/D转换器及其接口。
2.3、高速模拟量输入通道，包括并行比较式A/D转换器原理概述、高速A/D转换器及其接口技术、高速数据采集与数据传输。
2.4、模拟量输出通道，包括D/A转换器概述、D/A转换器与微处理器接口、D/A转换器应用举例。
2.5、数据采集系统，包括数据采集系统的组成、模拟多路开关及接口、模拟信号的采样鱼保存、数据采集系统设计举例。
智能仪器人机接口
课时目标：能根据系统对键盘/显示的要求选取合适的键盘、LED等的驱动方式，能设计出满足设计要求的键盘/显示系统。
3.1、键盘与接口，包括键盘输入基础知识、键盘接口电路及控制程序、键盘分析程序。
3.2、LED显示及接口，包括七段LED显示及接口、点阵LED显示及接口。
3.3、键盘/LED显示接口设计，包括HD7279A的功能及结构特点、键盘/LED显示器接口设计举例。
3.4、微型打印机及接口，包括TPuP-R0B/C微型打印机及其接口、微型打印机接口管理程序。
智能仪器通信接口
课时目标：能分析串行、并行通信的优缺点并选用合适的通讯方式运用到设计中，能根据串行通讯中数据量的大小、通讯距离、干扰大小以及应用场合等因数选择合适的串行通讯标准（协议）。
4.1、GP-IB通用接口总线，包括GP-IB标准接口系统概述、接口功能与接口消息、GP-IB标准接口系统的运行、GP-IB接口芯片简介、智能仪器的GP-IB接口设计、控制器的GP-IB接口设计。
4.2、串行通信总线，包括串行通信基本方式、串行通讯协议、RS-232C标准、RS-485标准。
4.3、串行通信接口电路设计，包括智能仪器串行通信接口的结构、MCS-51系统串行通信接口的结构、PC系统与MCS-51系统的通信。
智能仪器典型处理功能
课时目标：能根据设计要求完成自动测量功能的硬件系统设计。能根据实际情况选用合适的方法对粗大误差、随机误差、系统误差进行处理以提高测量精度。
5.1、硬件故障的自检，包括自检方式、自检算法、自检软件。
5.2、自动测量功能，自动量程转换、自动触发电平调节、自动零点调整、自动校准。
5.3、仪器测量精度的提高，包括随机误差的处理方法、系统误差的处理方法、粗大误差的处理方法。
5.4、干扰与数字滤波，包括中值滤波、平均滤波程序、低通数字滤波。
5.5、测量数据的标度变换，包括线性标度变换、智能仪表中采用的线性标度变换公式、非线性参数的标度变换。
基于电压测量的智能仪表
课时目标：能对DVM输入电路进行分析、并能将其中用到的部分技术应用到电路设计中。能根据设计要求选择合适的欧姆转换器，并能说明该方法的原理及优缺点。
6.1、智能DVM原理，包括智能DVM原理概述、输入电路、智能DVM中的A/D转换技术、典型智能DVM介绍。
6.2、智能DMM原理，包括智能DMM原理概述、交直流转换器、其他模拟转换技术、典型智能DMM介绍。
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预备知识
先修课程：模拟电路、数字电路、电子技术基础、传感器、测控电路、单片机、信号与系统、误差理论等。
参考资料
曾翔君，骆一萍 （编著），汤晓君（审校）智能仪器设计基础[J]. 北京：中国电力出版社，2020年10月第一版
刘君华主编. 智能传感器系统（第2版），西安电子科技大学出版社，2010.
常见问题
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