第一章 1现代设计理论与方法是一门基于思维科学、信息科学、系统工程、计算机技术等学科，研究产品设计规律、设计技术和工具、设计实施方法的工程技术科学。 2设计的概念，广义概念是指对发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节及达到的目标。狭义概念是指将客观需求转化为满足需求的技术系统(或技术过程)的活动。 3设计的含义：为了满足人类与社会的功能要求，将预定的目标通过人们创造性思维，经过一系列规划、分析和决策，产生载有相应的文字、数据、图形等信息的技术文件，以取得最满意的社会与经济效益，这就是设计。 4设计的特征：需求特征、创造性特征、程序特征、时代特征。 5设计的四个发展阶段：直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶、现代设计阶6现代设计与传统设计的区别: 传统设计：以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。传统设计方法基本上是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法。 现代设计：是一种基于知识的，以动态分析、精确计算、优化设计和CAD为特征的设计方法。 7现代设计方法与传统设计方法相比，主要完成了以下几方面的转变： 1）产品结构分析的定量化；2）产品工况分析的动态化；3）产品质量分析的可靠性化；4）产品设计结果的最优化；5）产品设计过程的高效化和自动化。 8现代产品设计按其创新程度可分为：开发性设计、适应性设计、变形设计三种类型。 第二章 1功能分析组合方法：求总功能（黑箱法）分功能求解方法（调查分析法、创造性方法、设计目录法）原理解组合（形态分析法） 第三章 1创造技法：（一）集体激智法：(专题会议法，德尔菲法，635法)通过多人的集体讨论和书面交流，互相启迪，并发灵感，进而引起创造性思维的连锁反应，形成综合创新思路的一种创新技法。（二）提问追溯法：（奥斯本提问法，阿诺尔特提问法，5W-1H提问法）是通过对问题进行分析和推理来扩展思路，或将复杂的问题加以分解，找到各种影响因素，从而扎到问题的解决方案的一种创造性技法。（三）联想类比法：（联想发明发，类比发明发，仿生法，综摄法）通过启发、联想、类比、综合等手段，创造出新的想法，这种创造技法就称联想类比法（四）组合创新法：（性能组合，原理组合，功能组合，结构组合）利用事物间的内在联系，用已有的知识和现有的成果进行新的组合。从而产生新的方案。
《智能仪器原理及应用》测试题 一、填空题（每空1分共25分） 1、模拟量输入通道包括、。 2、为了将A/D转换器中的运算放大器和比较器的漂移电压降低，常采用 技术。 3、克服键抖动常采用的措施、。 4、总线收发器的作用。 5、最基本的平均滤波程序是，改进型 有、、。 6、多斜式积分器有，其优点是，还有一种是，其作用是。 7、在通用计算机上添加几种带共性的基本仪器硬件模块，通过软件来组合成各种功能的仪器或系统的仪器称为 或。 8、ADC0809，假定REF+=+5V，VREF-接地，则模拟输入为1V时，转换成的数字量为，若REF+=+2.5V，VREF-接地则模拟输入为1V时，转换成的数字量为 9、数字存储示波器可预置四种触发方 式、、、。 10、智能仪器自检方式有三种、、。 二、简答（每题5分共35分） 1、简述自由轴法测量原理。 2、系统误差的处理方法。 3、简述三线挂钩过程及作用。 4、智能仪器的设计要点。 5、若示波器屏幕的坐标刻度为8×10div，采用10位A/D，2K 存储器，则该示波器的垂直与水平分辨率各为多少？
6、简述线路反转法原理。 7、简述D/A双极性输出电路原理 三、综合 1、（20分）在一自动控制系统中，有温度、压力、流量三个待测量，试设计一测量电路，要求使用8位A/D，4位LED及相关逻辑电路。 （1）画出硬件连接图 （2）写出器件型号（CPU、A/D） （3）根据连接图，写出三通道的地址。 （4）简述测量过程。 2、（20分）下图为某一通用计数器框图 (1) 要测量10Hz的信号，试计算应选用的时标及闸门时间。 (2) 简述测量过程 (3) 其最大计数误差是多少？ (4)为减小误差，应采用什么方法？ 《智能仪器设计基础》试题 一、判断题（每题 2 分，共 20 分） 1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（） 2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（） 3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（）
《现代电路理论与设计》课程实验报告 实验名称KHN滤波器分析与设计实验日期2015-10-30 班级研15-2班学号2015200236姓名汪瑶 指导老师评分 一、实验内容 1、KHN滤波器电路组成 图8.1原理图 2.KHN滤波器转移函数及设计方程 图8.1所示电路的方程为 从V1处输出时是一个高通滤波器，从V2处输出时是一个带通滤波器，从V3处输出时是一个低通滤波器，其转移函数分别为 它们的极点频率w0和Q值都相同，分别为 各滤波电路的增益分别为 二、实验目的 （1）定性分析KHN滤波器的参数变化对滤波的影响； （2）帮助学生理解滤波器的分析设计过程。
三、实验过程 1、理论计算 为了方便分析计算 ①取C1=C2=C=10nF，R1=R2=R3=R4=R5=R6=R=10。0k ②由计算公式求得，wp=1000rad/s，Q=1， 2、仿真步骤 （1）按照电路图，选好元器件，并按理论计算设定元件值，搭建好仿真电路。如下图8.2 所示： 图8.2仿真电路图 （2）设置仿真参数，如下图8.3所示： 图8.3仿真参数设置 运行仿真，得到如下图8.4所示： 图8.4V1，V2和V3输出波形图 （3）改变C1值。采用参数扫描方式，让C1的值从6n到14n，每2n取一次值。 设置参数扫描后的波形如图8.5所示，
图8.5改变参数C1的波形变化 （4）改变C2值。采用参数扫描方式，让C2的值从6n到14n，每2n取一次值。设置参数扫描后的波形如图8.6所示 图8.6改变参数C2的波形变化 （5）改变R1值。采用参数扫描方式，让R1的值60k到140k，每20k取一次值。设置参数扫描后的波形如图8.7所示 图8.7改变参数R1的波形变化
《智能仪器原理及设计》报告 专业： 学号： 姓名：
目录 1.1 设计要求 (3) 1.2 设计过程 (3) 1.2.1 设计总体方案 (3) 1.2.2 器件的选择 (4) 1.2.3 电路设计 (7) 1.2.4 软件设计 (9) 1.3 总结 (12)
基于单片机的温度传感器设计 1.1 设计要求 实现室温测量，并使用液晶屏显示实时温度。 1.2 设计过程 1.2.1 设计总体方案 根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C52为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。 采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0～100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C52构成的温度装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。 采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的工艺兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数。 该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C52单片机上，经过单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器液晶屏显示实现。检测范围-55摄氏度到125摄氏度。 按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。 数字温度计总体电路结构框图如图1所示 图1 数字温度计总体电路结构框图
单片机技术课程设计说明书智能仪器人机接口电路设计 专业电气工程及自动化 学生姓名 班级BMZ电气081 学号 指导教师周云龙 完成日期2011年6月9 日
摘要 随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。计算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。如何使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器，使其更好的为各个行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。 科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米平方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。 现在应用较广泛的是科学计算器，所谓科学计算器，与我们日常所用的简单计算器有较大差别：只能进行正数加、减、乘、除四则运算的计算器叫做简单计算器；科学计算器是指能兼容正数的四则运算和乘方、开方运算，具有指数、对数、三角函数、反三角函数及存储等计算功能的计算器。 计算器的未来是小型化和轻便化,如使用太阳能提供电池的计算器,使用ASIC设计的计算器,如使用纯软件实现的计算器等,随着社会的发展,知识的更新,各行各业的需要带动了电子产品的发展,未来的智能化计算器将是我们的发展方向,更希望成为现代社会应用广泛的计算工具。 关键词：MCS-51 8051单片机；人机接口扩展4X4按键；计算器；加减乘除；LCD128X64;
目录 第一章绪论 (4) 1.1本课题的研究意义 (4) 1.2设计目的 (4) 设计任务 (4) 第二章计算器系统简介 (3) 2.1单片机发展现状 (3) 2.2计算器系统现状 (4) 第三章主要器件简介 (4) 3.1MCS-51系列单片机简介 (4) 3.2键盘电路的设计 (7) 3.3LCD12864模块介绍 (8) 第四章计算器系统设计 (15) 4.2键盘扫描的程序设计 (15) 4.3显示模块的程序设计 (16) 4.4主程序的设计 (17) 4.5系统调试 (17) 结语 (19) 谢辞 (20) 参考文献 (21) 附录1 系统PCB图............................................................ 错误！未定义书签。 附录2 PROTEUS仿真图 (23) 附录3 程序由于采用的是汇编语言太长，可以在软件KEIL中查阅 (23)
物理学院课程设计任务书 专业：学生姓名：学号：学生班级：题目：二阶带通滤波器的设计 指导教师姓名及职称张晓培 电子线路课程设计 题目: 有源带通滤波器 作者姓名：覃万晴 学号：
学院：机械与船舶海洋工程学院 专业：过程控制自动化 指导教师姓名：张晓培 2016年10月1日 二阶带通滤波器的设计 一、设计要求和意义 1）实验要求：中心频率为1KHZ 2）设计意义：近几年随着冶金、化工、纺织机构等工业使用的各种非线性用电设备而产生的大量的高次谐波，已导致电网上网正常波形发生严重畸变，影响到供电系统的电能质量和用户用电设备的安全经济运行。 3）随着生产技术方式的变化，生产力确实得到较大提高，可同时也受到方方面面的限制。如当人们做出了具体的制度设计需要付诸实践进行试验，试验过程中不可避免地会受到一些偶然随即因素的干扰，为评价新方案的效果，需排除这些随即因素的影响，即需要一个滤波器。经滤波以后对新方案的效果进行检验。 4）有源滤波器一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。 5）利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。 6）若将低通滤波器和高通滤波器串联，并使低通滤波器的通带截止频率fp2大于高通滤波器的通带截止频率fp1，则频率在fp1 第一章医学仪器概述1、人体系统的特征人体是一个复杂的自然系统，分为器官自控制系统、神经控 制系统、内分泌系统和免疫系统。器官自控制系统具有不受神经系统和内分泌系统控制的机制，如心脏的收缩与舒张。神经控制系统是一种由神经进行快速反应的控制调节机制，如人的喜怒哀乐。内分泌系统通过循环系统的路径将信息传到全身细胞进行控制。免疫系统识别异物，排斥异物。 2、人体控制功能的特点负反馈机制、双重支配性、多重层次性、适应性、非线 性。 3、生物信号的基本特性不稳定性、非线性、概率性、信号弱、噪声强、频率范 围低。 4、生物信号类型 电信号生物电电极 利用材料的物理变化物理传感器 非电信号利用化学反应把化学成分、化学传感器 生物传感器 5、医学电子仪器从功能上来说主要有生理信号检测和治疗两大类。 6、医学电子仪器的基本构成 1）生物信号采集系统包括被测对象、传感器或电极 2）生物信号处理系统包括信号与处理和信号处理 预处理一般包括过压保护、放大、识别（滤波）、调制\解调、阻抗匹配 3）生物信号的记录与处理方式有直接描记式记录器（模拟量）、存储记录器(模拟量或数字量)、数字式显示器（数字量） 4）辅助系统包括控制和反馈、数据存储和传输、标准信号产生和外加能量源 控制和反馈分为开环和闭环两种调节控制系统。手动控制、时间程序控制均属开环控制；通过反馈回路对控制对象进行调节的自动控制系统称为闭环系统。 外加能量源是指仪器向人体施加的能量（X射线、超声波等），用其对生物做信息检测，而不是靠活组织自身的能量。 7、医学仪器的主要技术特性 1）准确度---越小越好，不存在准确度为零的仪器，准确度也称为精度准确度=（理论值-测量值）/理论值*100% 是衡量仪器测量系统误差的一个尺度 2）精密度可以表示在相同条件下用同一种方法测量所得数值的接近程度。 3）输入阻抗---越大越好，外加输入变量与相应应变量之比 生物放大电极应大于输入电阻的100倍 电极-皮肤接触电阻 2~150K 引线和保护电阻 10~30K 体表电极10~150K 4）灵敏度输出变化量与引起它变化的输入变化量之比。当输入为单位输入 《智能仪器原理与设计》课程教学大纲 课程编码：课程类型：专业课 总学时：54 学分：3 第一部分相关说明 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、课程的基本要求 本课程主要研究智能仪器的基本原理与基本分析方法，以单元电路的分析和设计为主。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： 1、对智能仪器各组成单元的基本工作原理、性能指标以及它们在整机中的作用形成明确的认识。 2、掌握这些单元电路的分析、计算和设计方法，以及实验操作技能。 三、教学方法与重点、难点 教学方法：针对本课程学时少，内容多，技术发展快，实践性强等的特点，应采取探讨式和启发式教学；教学过程以课堂为主。 重点：人机接口电路、通信接口电路和软件编程。 难点：智能仪器的应用。 四、本课程与相关课程的联系 学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》，《单片机原理与应用》等课程，为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础，是该专业学生的毕业前的综合性设计课程。 五、学时分配 总学时：54学时，其中理论教学时数为36学时， 1、考核方式：笔试（闭卷） 2、成绩评定：平时成绩（测验及作业等）占×30%，期末考试成绩占×70%。 《现代电路理论与设计》课程实验报告 1、KHN滤波器电路组成 图原理图 滤波器转移函数及设计方程 图所示电路的方程为 从V1处输出时是一个高通滤波器，从V2处输出时是一个带通滤波器，从V3处输出时 是一个低通滤波器，其转移函数分别为 它们的极点频率w和Q值都相同，分别为 各滤波电路的增益分别为 二、实验目的 （1 ）定性分析KHN滤波器的参数变化对滤波的影响； （2）帮助学生理解滤波器的分析设计过程。 三、实验过程 1、理论计算 为了方便分析计算 ①取6= C2=C=10nF R仁R2=R3=R4=R5=R6=R=100k ②由计算公式求得，wp=1000rad/s，Q=1, 2、仿真步骤 （1）按照电路图，选好元器件，并按理论计算设定元件值，搭建好仿真电路。如下图所示： 图仿真电路图 （2）设置仿真参数，如下图所示： 图仿真参数设置 运行仿真，得到如下图所示： 图V1 , V2和V3输出波形图 （3）改变C1值。采用参数扫描方式，让C1的值从6n到14n,每2n取一次值。 设置参数扫描后的波形如图所示， 图改变参数C1的波形变化 （4）改变C2值。采用参数扫描方式，让C2的值从6n到14n，每2n取一次值。设置参数扫描后的波形如图所示 图改变参数 C2 的波形变化 （5）改变R1值。采用参数扫描方式，让 R1的值60k 到140k ，每20k 取一次值。设置参数 扫描后的波形如图所示 图改变参数 R1 的波形变化 （6） 改变R2值。采用参数扫描方式，让 R2的值从60k 到140k ，每20k 取一次值。设置参 数扫描后 的波形如图所示 图改变参数 R2 的波形变化 （7） 改变R3值。采用参数扫描方式，让 R3的值从60k 到140k ，每20k 取一次值 设置参数扫描后 的波形如下图所示 图改变参数 R3 的波形变化 （8） 改变R4值。采用参数扫描方式，让 R4的值从60k 到140k ，每20k 取一次值 设置参数扫描后 的波形如下图所示 图改变参数R4的波形变化 （9） 改变R5值。采用参数扫描方式，让 R5的值从60k 到140k ，每20k 取一次值 设置参数扫描后 的波形如下图所示 图改变参数R5的波形变化 设置参数扫描后的波形如下图所示 图改变参数R6的波形变化 四、实验结果分析 由图可看出，KHN 滤波器可以实现高通滤波和带通滤波以及低通滤波三种滤波方式，我 们可以根据需要，选择不同的输出端口，来实现不同的滤波功能。 由图可看出，随着电容 C1的值由小变大，高通功能端口的输出波形， Q 值逐渐增大, 过度带减小明显；带通功能端口的输出波形， 中心频率逐渐减小， 通带宽变窄，且高频段变 化更为明显；低通功能端口的输出波形，截止频率变化不是很大， Q 值逐渐增大，波形的过 渡带明显减小。 由图可看出，随着电容 C2的值由小变大，高通功能端口的输出波形， Q 值逐渐减小, 的过渡带减小，且输出增益也是减小的。 10）改变 R6 值。采用参数扫描方式，让 R6的值从60k 到140k ，每20k 取一次值 过度带随之增大；带通功能端口的输出波形， 化更为明显；低通功能端口的输出波形，截止频率明显减小， 着增大。 由图可看出，随着电阻 化规律同改变 C1 相似。 由图可看出，随着电阻 化规律同改变 C2相似。 由图可看出，随着电阻 中心频率逐渐减小， 通带宽变宽，且低频段变 Q 值也逐渐减小，过渡带也随 R1 的值由小变大，高通，带通， R2的值由小变大，高通，带通, 低通功能端口的输出波形，变 低通功能端口的输出波形，变 R3的值由小变大，高通功能端口的输出波形， Q 值逐渐减小， 中心频率基本不变， 且输 Q 值逐渐减小，波形 过度带减小，且输出增益也逐渐减小；带通功能端口的输出波形， 出增益明显下降；低通功能端口的输出波形，截止频率变化不是很大， 绪论 1、设计的的本质是由功能到结构的映射过程，是技术人员根据需要进行构思、计划并把计划变为现实可行的机械系统的过程。 2、计划具有个性化、抽象化、多解性的基本特征。 3、现代设计方法： 计算机辅助设计概念：计算机辅助设计是利用计算机及其图形设备辅助人们进行设计。优化设计是从多种设计方案中选择最佳方案的方法，它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。 有限元设计就是利用假想的线和面将连续的介质内部和边界分割成有限大小、有限数目、离散的单位来研究。 稳健设计通过质量工程方法在产品设计阶段就要求把产品设计完美、健全，不受或尽量减少生产线波动带来的影响，以保证产品达到预期的质量效果。 虚拟设计是一种新技术，它可以在虚拟环境中用交互手段对在计算机内建立的模型进行修改，缩短了产品开发周期，提高了产品设计质量和一次设计成功率。 创新设计、智能设计、表面设计、绿色设计、动态设计、摩擦设计、协同设计、工业设计等。一 1、计算机辅助设计（简称CAD）：是计算机科学领域的一门重要技术，是集计算、设计绘图、工程信息管理、网络通信等领域知识于一体的高新技术，是先进制造技术的重要组成部分。 2、CAD：（computer aided design）：即计算机辅助设计CAE(computer aided engineering）：即计算机辅助分析，CAM（computer aided manufacture）：即计算机辅助制造，CAPP（computer aided process planning）：即计算机辅助工艺设计，CIMS（computer integrated manufacturing system）：即计算机集成制造系统， 8、CAD的特点：1）规范化、高质量规范设计流程，统一文档格式，提高设计质量。9、CAD发展方向：脱离图版，实现全自动无纸化设计、生产和制造，是CAD发展的最终目标。 10.CAD的基本功能及优点：1）人机交互 2）几何造型 3）计算分析 4）系统仿真 5）工程绘图 6）数据管理 11、CAD系统组成：CAD系统的硬件结构：计算机、图形输入设备、输出设备 CAD系统的软件：软件系统、支撑软件、应用软件。 二 1、优化设计：是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。 2、P49页：例2-1 黄金分割法求函数，3无约束优化方法：坐标轮换法、牛顿法、 约束优化方法：遗传算法、惩罚函数法、复合形法多目标优化方法：多目标优化问题、主要目标法、统一目标法 三 1、有限元法的概念：把复杂的结构看成由有限个单元组成的整体的一种设计方法 2、有限元法的基本思想：化整为零，积零其整，把复杂的结构看成由有限个单元组成的整体 3、弹性力学中的基本假设：连续性假设，完全弹性假设，各向同性假设，均匀性假设，微小性假设，无初应力假设 2、弹性力学的基本方程：平衡方程、几何方程、物理方程、边界条件 现代医学电子仪器原理及设计 实验报告 班级:生医111班 姓名: 学号: 实验时间:11 – 16 周 实验地点:信工楼A303 指导教师: 目录 实验一温度测量 (1) 实验二脉搏测量5 实验三血压测量7 实验四呼吸测量13 实验五心音测量16 实验六心电测试19 实验一温度测量 一、实验目的 掌握温度测量的硬件电路实现方法，以及测量所得信号的微机处理和显示方法。 二、实验内容 利用电阻式温度传感器构成的测温电路及LabJack 硬件接口测量温度信号并传入微机中；利用LabView 软件，设计虚拟仪器面板，将测得的信号通过显示器显示出来。 三、实验原理 1、测温电路图如下图所示： 其中温度传感器可视为电流随温度变化的电流源，电路输出电压及温度成正比。 2、测量电路输出的模拟电压通过labjack 接口转化为数字信号输入微机中，这一AD 转换功能由labjack 硬件平台提供，labview 软件内的labjack 软件功能模块实现硬件接口的驱动和通信及信号处理等基本功能的实现。 3、如图所示，当温度变化时，温度传感器产生一线性电流，在电阻RC1 上形成响应的电压，该电压经过U2 进行一级和二级放大，输出一个正向、及温度变化大小成正比的线性电压。 四、实验步骤 1、接线：将输出端AI1 和GND 用电线连接至labjack 的AI1 和GND 端 2、调节硬件测温电路中的RC8 电位器阻值(顺时针放大)，从而调节输入信号幅度和电路的放大倍数，确定电路的电压输出幅度及温度变化之间的比例关系。 3、最终结果是：当温度升高时，响应的电压显示曲线也响应增大；反之亦然，当温度降低时，响应的电压显示曲线也响应减小。 4、利用labview 软件的设计平台及labjack 提供的功能模块，设计温度监测及显示用虚拟仪器。 五、实验数据处理 测常温得数据：changwen.dat 测手温得数据：shouwen.dat 由matlab编程对数据进行标定，得出温度及电压的关系。程序如下： 一、简答题 第一章 1、简述医疗器械的定义。 指那些单独或组合应用于人体的仪器、设备、器具、材料或其它物品，包括所需要的软件； 2、简述生物医学信号的基本特征。 不稳定性非线性概率性 3、简述医疗仪器的特殊性。 噪声特性、个体差异与系统性、生理机能的自然性、接触界面的多样性 操作与安全性 4、画出医学电子仪器的结构框图，简述各组成部分的作用 （1）被测量（被测对象）：需要医学仪器测量的人体的物理量、化学量、特性和状态等。 （2）传感器：传感器是将一种能量转换成另一种能量的器件。 （3）生物信息的处理：为了从检测到的信号中获得更多的有用信息，同时使信息的特征更明确、更 准确、更直观 （4）生物信息的记录与显示系统：记录显示，供人可直接观察 5、简述医学仪器的主要技术指标。 准确度：衡量仪器测量系统误差的一个尺度 精密度：指仪器对测量结果区分程度的一种度量 输入阻抗：外加稳态作用力输入变量X1 （如电压、力、压强等）与相应稳态流速输入变量X2 （如电流、速度、流量等）之比为仪器的输入阻抗。 灵敏度：指输出变化量与引起它变化的输入变化量之比。 频率响应：仪器保持线性输出时，允许其输入频率变化的范围，它是衡量系统增益随频率变化的一个尺度 信噪比：定义为信号功率PS与噪声功率PN之比 零点漂移：仪器的输入量在恒定不变（或无输入信号）和恒定条件下，输出量偏离原来起始值而上、下漂动、缓慢变化的现象 共摸抑制比：放大差模信号和抑制共模信号的能力为共模抑制比 6、简述医学仪器的设计步骤。 （1）建立生理模型（2）系统设计（3）试验样机设计（4）动物实验研究 （5）临床试验（6）医疗仪器新产品的审批和注册 现代医学电子仪器原理与设计复习指导 目录 绪论阅读材料复习与练习 第一章医学仪器概述 第二章生物信息测量中的噪声和干扰 第三章信号处理 第四章生物电测量仪器 第五章血压测量 第六章医用监护仪器 第七章心脏治疗仪器与高频电刀 第八章医用电子仪器的电气安全 0阅读材料复习与练习 1.（医疗仪器）主要指那些单纯或组合应用于人体，用于生命科学研究和临床诊断治疗的仪器，包括所需的软件。 2.随着当今人类社会的发展和对医学模式认识上的转变，特别是以Internet为代表的信息技术的普及，以医院为中心的模式必然会再次回归到以（社区、家庭医疗为中心，“以人为本”、以预防为主）的医学模式上来。医学仪器的设计应充分认识这一医学发展的必然趋势。 3.以（社区医疗）为中心的医学模式正在崛起，我们从事医学仪器设计应充分认识到这一发展趋势。 4.（生物医学信号检测）技术是对生物体中包含的生命现象、状态、性质及变量和成分等信息的信号进行检测和量化的技术。 5. （生物信息处理）技术即是研究从被检测的湮没在干扰和噪声中的生物医学信号中提取有用的生物医学信息的方法。 6.（专家系统）实质上是某一专门知识，例如某种疾病的诊断、处方，某些矿物的资源勘探数据分析等的计算机咨询系统(软件)。专家系统的基础是（专家知识），一类是已经总结在书本上的定律、定理和公式等，另一类是专家们在实际工作中长期积累的经验、教训。 7.请给出虚拟医学仪器的系统构成，并叙述各模块的功能。 答案要点：虚拟医学仪器通常由通用计算机系统、扩充的硬件模块和软件模块三大部分构成。计算机系统指通用计算机，如PC机或工作站.功能：完成仪器的全套应用软件设计；硬件模块包括接口驱动部件、医学功能部件和传感器或作用部件。功能：接口驱动部件的功能是实现硬件模块与计算机的接口，是使硬件模块与计算机系统能进行有效的通信和数据传输的关键；医学功能部件是硬件模块的核心，该部件进行有关生理信号的放大、滤波、处理，然后经模数转换变为数字信号，由接口驱动部件送计算机系统；传感器或作用部件是硬件模块和虚拟医学仪器最前端的部件，传感器是将所获微弱生命信号转换为电信号，作用部件是用于治疗的各种物理因子发生器；软件模块由计算机的部分系统软件、工具软件和专为虚拟医学仪器设计的医学应用软件组成。功能：一是实现对整个仪器的有效管理，如医学信号的处理分析、存储等；二是提供友好的人机交互界面。 8.请简述应用CMOS电路的注意事项。 1）未用引脚的处理：由于CMOS电路是电压处理器件，输入电阻极大，因而输入引脚不能悬空，否则引起电荷的积累，产生较大的感应电动势，使管子导通，电路功耗大大增加。所以对与非门和与门的多余输入端应接高电平，而或门和或非门则应接至低电平。 2）输入信号幅度：CMOS电路输入信号的幅度应当保持在供电电压范围之内，若超过供电电压容易在输入端形成较大的电流，损坏输入端保护二极管，过大幅度还容易寄生可控硅现象造成电路的损坏。 肺功能仪检测原理与常用仪器 1 肺功能试验的临床意义 肺功能检查是临床上胸肺疾病及呼吸生理的重要检查内容。对于早期检出肺、气道病变，鉴别呼吸困难的原因，诊断病变部位，评估疾病的病情严重度及其预后，评定药物或其它治疗方法疗效，评估肺功能对手术的耐受力或劳动强度耐受力及对危重病人的监护等，肺功能检查均是必不可少的。其结果判断参考同种人群肺功能正常值。 肺功能检查通常包括通气功能、换气功能、呼吸调节功能及肺循环功能。检查项目繁多、临床上最为常用的是通气功能检查，它可对大多数胸肺疾病作出诊断；其它检查如弥散功能测定、闭合气量测定、气道阻力测定、膈肌功能测定、运动心肺功能试验、气道反应性测定等，可对通气功能检查作不同程度的补充。此外，血气分析亦是肺功能检查的一部分。 随着电子计算机技术的发展及临床对肺功能评估认识的不断深入，肺功能检测已成为临床肺部疾病三大诊断之一(另二者为病因诊断和病理诊断)。 2 肺功能仪的组成部分 肺功能的试验仪器主要由肺量计、气体分析仪及压力计组成，通过它们的组合，可测出肺功能的大多数指标，如肺容量、通气、弥散、呼吸肌肉力量、氧耗量、二氧化碳产生量等，其中肺量计在肺功能检测中最为常用。 2.1 肺量计： 肺量计是指用于测定肺容量的容量或流量计的仪器。按物理学定律，设某一瞬间的体积流量为Q，一定时间t内流过的流体的体积为V，则V=∫Qdt或Q=dV/dt；而体积流量是流体流速(V)与流经截面积(A)体的流速及吸/呼气体时间可求出吸/呼气容量；反之亦然。 2.1.1 容量测定型肺量计 容量测定型肺量计先测定流体的体积，而后得出流量。 2.1.1.1 水封式肺量计(water-sealed spirometer)： 这种肺量计结构简单、测量准确，但测量指标较少，不易于自动转换为流速参数，其容量所测为室温容量(ATPS状态)，应将其矫正为体温容积(BTPS状态)。目前已较少使用，仅在一些基层医院或生理实验室中尚有使用，如Collins肺量计。其构造如图1，钠石灰是CO2吸收剂，鼓风机用于减少机器的阻力，容量的变化记录于记纹鼓，这种设备的死腔量较大，一般为6L～8L。 由水将浮筒内外分隔，带有单向阀的管道与盛有CO2吸收剂的容器相连，浮筒内与病者以密封闭回路方式相连。浮筒经一滑轮悬拉，连至另一端与记录笔相连，记录笔可将浮筒位置的改变记录于记纹鼓上。当病人从浮筒中吸气或呼气时记录笔垂直上下移动，移动的幅度取决于吸/呼气的容量大小。 记纹鼓与一电机相连，电机转动时记纹鼓转动的速度恒定，并可选择不同速度，由描记笔水平记录。此为描记图的时间轴，而描记笔的垂直运动为插记图的容量轴，测试中描记出时间—容量曲线，从中可求出多个容量及流速参数。 2.1.1.2 干式滚桶式肺量计(dry-rolling seal spirometer)： 见图2。病人呼出的气体使活塞移动，活塞由滚桶隔样的密封器与圆桶密封。电压计检测活塞的移动，活塞移动时产生的电压信号可反映移动量的大小，间接反映呼吸气体容量。活塞面常较大，以减少活塞运动时的机械阻力。Gould 9000，FUDAC 50，ERS-1000,Ohio 800系列等肺量计属此类型。使用此类型肺功能仪时，病人呼吸为密封式，易发生交叉感染。 2.1.2. 流速测定型肺量计 流速式流量计则先测出流经截面积一定的管路的流体速度，然后求出流量，也称为间接 引言 我国目前中小型企业在整个工业产业中占相当大的比例，这些企业的监控模式主要为模拟控制系统加以常规仪表为主的数据采集系统。这种监控模式存在着检修维护工作量大、没有可靠的历史记录等缺点。而且常规模拟仪表也进入老化淘汰期，设备可靠性明显降低，某些仪表的备品备件也得不到保障，因此中小型企业监控系统的技术改造工作已势在必行。 数据采集系统是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。 数据采集系统可以采集的工业运行数据包括电气参数和非电气参数两类。其中电气参数主要有电流、电压、功率、频率等模拟量，断路器状态、隔离开关位置、继电保护动作信号等开关量以及表示电度的脉冲量等。而非电气参数种类较多，既可以是采集某些工业中的各种温度、压力、流量等热工信号，也可有水电厂中的水位、流速、流量等水工信号，还可以采集诸如绝缘介质状态、气象环境等其它信号。 本次设计中数据采集系统是基于单片机的测量软硬件来实现灵活的测量显示系统，它主要完成数据信息的采集、A/D转换、标度变换、数据显示及实现报警系统。随着计算机技术的飞快发展和普及，以数据采集系统为核心的设备也迅速在国内外得到了广泛的应用，现代工业生产和科学研究对数据采集的要求也越来越高。 第1章数据采集系统概述 1.1 数据采集系统发展概况 数据采集系统起始于20世纪50年代,1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统,目标是测试中不依靠相关的测试文件,由非熟练人员进行操作,并且测试任务是由 测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性,可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大约在60年代后期，国外就有成套的数据采集设备产品进入市场，此阶段的数据采集 民办院校“电路分析”课程教学模式改革过程设计分析 基金项目：本文系河南省教育厅人文科学研究项目（项目编号：2013-GH-190）、黄河科技学院教育教学改革研究项目（项目编号：JM2012007的研究成果。 课程改革是教学工作的落脚点，是大学教学改革过程中的一项重要内容，它是实现大学人才培养目标的知识框架体系。人才培养的规格和模式最终需要通过课程体系的构建和教学来实现。任何一所名牌高校的课程设置，往往都有自己鲜明的特色，民办三本院校要想保有自己的特色，就必须从课程改革做起。“电路分析”课程是黄河科技学院（以下简称“我校”）电类各专业的重要技术基础课程，该课程的教学效果直接影响电类各专业后续课程的进行，进而影响着人才培养目标落实的程度。 “电路分析”是研究电路及其规律的一门学科，是电类各专业的重要技术基础课程，[1] 在我校面向电子信息工程、通信工程、测控技术与仪器和光电信息工程等专业开设，计划学时为84，理论讲授学时为64，实验学时为20。“电路分析”课程不仅是电类各专业学习后继课程的基础，也直接为解决电工电子工程中的实际问题服务，具有基础科学和技术科学的二重性，这种二重性决定了“电路分析”在电类各专业学生知识结构中的重要地位，在人才培养过程中起着十分重要的作用。[2] 一、现行“电路分析”教学中存在的问题现行的“电路分析”课程体系是学科性体系，注重科学化、理论化，分立元件电路系统，在这个体系下实施的课程教学往往只能讲到器件、电路，对电路系统的应用基本不涉及。目前，该课程教学基本能满足人才培养的需求，但对提高学生创新能力、适应快速发展的社会需求方面尚显不足，[3] 主要表现为几个方面。 1.培养实践能力的目标不明确 随着市场经济的建立和发展，社会对人才的要求发生了深刻的变化，高等工程教育也正在以注重专业教学和技能培养转向普遍的工程基础教育和智力开发。显然，过去那种重理论、轻实践的教学方法是适应不了这种新形势的。一个最现实的现象就可以说明这个问题。例如，虽然相关的理论知识是学过了，很多学生在实验中遇到电路问题仍然是无从下手，只能急于问老师。另外，现有的学时分配是理论64 学时，实验20 学时，共84 学时。教材内容多，总体学时少，与实验教学内容联系又不够紧凑，使教师对教材的处理及指导实践过程的难度加大。这些充分说明应该从教学计划、教学内容、教学方法等各方面做深入细致的分析，研究出相应的对策以改变现状。 2.课程内容体系重全面但细节不够突出现行的“电路分析”课程采用的教材是邱关源主编，罗先觉修订的《电路（第五版）》，该教材内容体系的完整性好，系统性强，力求概括现代电路理论的方方面面。但正是这种完整性凸显了该教材在知识点细节的处理上无法很深入，对于我校三本类的学生，使用该教材学习“电路分析”稍显吃 现代设计理论与方法 班级：材控1031 姓名：黄加全 学号：201020607157 反求工程技术 20世纪以来，由于科学和技术的发展与进步，对设计的基础理论研究得到加强，对着设计经验的积累，以及设计和工艺的结合，已经形成了一套半经验半理论的设计方法。依据这套设计方法进行机电产品设计，称为传统设计。 限于历史和科学发展的原因，传统设计方法基本上是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法。显然，随着现代科学技术的飞速发展，生产技术的需要和市场的激烈竞争，以及先进设计科学技术的手段的出现，这种传统设计方法已经很难满足当今时代的需要，从而迫使设计领域不断研究和发展新的设计方法和技术。 现代设计是过去长期的传统设计活动的延伸和发展，它继承了传统设计的精华，吸收了当代科技成果和计算机技术。与传统设计相比，它则是一种以动态分析、精确计算、优化设计和CAD为特征的设计方法。 从20世纪60年代末开始，设计领域中就开始相继出现一系列新兴理论与方法。为了区别过去常用的传统设计理论与方法，把这些新兴的理论与方法称之为现代设计。现代设计理论与方法的内容众多而丰富，它们是功能论、优化论、离散论、对应论、艺术论、系统论、信息论控制论、突变论、智能论和模糊论等方法学构成。 现代设计方法包括可靠性设计方法、化设计方法、并行设计、虚拟设计、绿色设计、动态设计等，这里重点介绍反求工程设计。 1．反求工程技术的基本概述 反求工程(Reverse Engineering，简称：ER) 也称逆向工程，就是针对消化吸收先进技术的系列分析方法和应用技术的综合的一项新技术。反求工程类似 现代医学电子仪器原理与设计 实验报告 班级:生医111班 姓名: 学号: 实验时间:11 – 16 周 实验地点:信工楼A303 指导教师: 目录 实验一温度测量 (1) 实验二脉搏测量 (5) 实验三血压测量 (7) 实验四呼吸测量 (13) 实验五心音测量 (16) 实验六心电测试 (19) 实验一温度测量 一、实验目的 掌握温度测量的硬件电路实现方法，以及测量所得信号的微机处理和显示方法。二、实验内容 利用电阻式温度传感器构成的测温电路及LabJack 硬件接口测量温度信号并传入微机中；利用LabView 软件，设计虚拟仪器面板，将测得的信号通过显示器显示出来。 三、实验原理 1、测温电路图如下图所示： 其中温度传感器可视为电流随温度变化的电流源，电路输出电压与温度成正比。 2、测量电路输出的模拟电压通过 labjack 接口转化为数字信号输入微机中，这一AD 转换功能由 labjack 硬件平台提供，labview 软件内的 labjack 软件功能模块实现硬件接口的驱动和通信及信号处理等基本功能的实现。 3、如图所示，当温度变化时，温度传感器产生一线性电流，在电阻RC1 上形成响应的电压，该电压经过U2 进行一级和二级放大，输出一个正向、与温度变化大小成正比的线性电压。 四、实验步骤 1、接线：将输出端AI1 和GND 用电线连接至labjack 的AI1 和GND 端 2、调节硬件测温电路中的RC8 电位器阻值(顺时针放大)，从而调节输入信号幅度和电路的放大倍数，确定电路的电压输出幅度与温度变化之间的比例关系。 3、最终结果是：当温度升高时，响应的电压显示曲线也响应增大；反之亦然，当温度降低时，响应的电压显示曲线也响应减小。 4、利用labview 软件的设计平台及labjack 提供的功能模块，设计温度监测及显示用虚拟仪器。 五、实验数据处理 测常温得数据：changwen.dat 测手温得数据：shouwen.dat 由matlab编程对数据进行标定，得出温度与电压的关系。程序如下： c=importdata('changwen.dat'); d=importdata('shouwen.dat'); x1=c.data(:,1); y1=c.data(:,2); a=mean(y1) x2=d.data(:,1); y2=d.data(:,2); b=mean(y2) subplot(1,2,1) plot(x1,y1,'b'); title('changwen figure'); xlabel('time'); ylabel('V1'); subplot(1,2,2); plot(x2,y2,'b'); title('shouwen figure'); xlabel('time'); ylabel('V1'); K=tgent(a,15,b,30) B=15-K*a 附：求斜率功能函数 function y=tgent(x1,y1,x2,y2) %求两点连线的斜率 if x1==x2 disp('error:斜率不存在') else y=(y1-y2)./(x1-x2); end 运行结果如下：现代医学电子仪器原理与设计考试重点
智能仪器原理与设计
KHN滤波器分析与设计
现代设计理论与方法重点
医学仪器原理及设计实验报告
医学仪器原理及设计试题库(2016)
现代医学电子仪器原理与设计复习指导
肺功能仪检测原理及常用仪器
智能仪器设计论文
民办院校“电路分析”课程教学模式改革过程设计分析
现代设计理论与方法论文
医学仪器原理及设计实验报告
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