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课程名称：智能仪器原理及应用课程代码： 09280第一部分课程性质与特点一、课程性质与特点1．课程性质《智能仪器》是高等教育自学考试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。
2．课程特点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。
因此本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点二、课程目标与基本要求1．课程目标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。
2．基本要求掌握智能仪器的结构、设计要点，模拟量输入输出通道，人机接口，通信接口，以及典型处理功能，掌握电压测量为主的智能仪器、智能电子计数器和数字存储示波器的工作原理和结构组成，还要掌握个人仪器和虚拟仪器的基本概念、组成原理和设计方法，了解VXI和LabVIEW仪器系统的组成原理。
三、与本专业其他课程的联系1．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》等课程或者学过“电路基础”、“数字电路”、“单片机原理与应用”等课程的基础上进行自学.2．本课程将为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础。
第二部分考核内容与考核目标第一章导论一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能仪器的组成及特点、智能仪器及测试系统的发展以及智能仪器设计的要点。
第一章 智能仪表原理与设计基础Microprocessor-Based InstrumentsSmart InstrumentsIntelligent Instruments1．1 智能仪表与常规仪表对比一、 常规仪表传感器：被测量Æ相应电信号（物理、化学方法）信号变换及运算：放大、滤波、线性化、归一化、远传、各种运算（信号处理、控制算法）显示器：显示被测量数值•模拟指示式（如指针位置）：简单、直观、精度差•数码显示式：精度高、不直观执行器：将控制信号转换为控制动作二、智能仪表•以 MPU实现信号变换及运算；•以 MPU 为主体，以软件代替硬件，优化功能，提高性能及灵活性，改善人机界面；•引入一定的人工智能：如专家系统、神经网络等。
•仪表网络化智能仪表可实现的功能：1．自动调整与自校准：如自调零、自校正、自动变量程、补偿漂移、测量结果校正（如流量的温、压校正）、自检、自诊断等。
2．测量数据处理：如线性化、数字滤波、误差修正、曲线拟合、变换（如FFT，小波变换）、相关分析与统计处理、预测（如化工产品质量）、参数估计、模式识别（如成分分析）、故障诊断（如旋转机械）等。
3．改善人-机界面：如CRT显示：可模拟式、数字式、图形式，可显示多个参数、工艺流程图、历史数据、曲线、直方图、Pie Chart、立体图、动画等。
4．改善控制质量：控制功能为软件模块、软接线组态。
有多种PID、+、-、*、/、√、….可实现参数自整定、自适应控制、模糊控制、多变量控制、神经网络控制等。
5．测量过程的软件控制：功能控制、测量流程控制、人机对话、自动检测等。
6．提高灵活性与可靠性：以软代硬、容错技术、自诊断、软硬件冗余等。
7．通信与网络化：现场总线，ASI总线，I2C，单总线，传感器网络等。
8．虚拟仪器：用计算机＋接口＋软件实现仪表功能。
1．2 智能仪表设计过程一、功能需求分析1．功能要求测量功能：被测量、传感器情况，输出要求（显示、打印、传输等）；控制功能：控制对象，对象模型，控制种类（随动控制，恒值控制，变化曲线控制等）；管理功能：操作要求，数据库要求，报表与决策，统计分析等功能。
第一章1:什么是单片机单片机是一种面向工业的微处理器，它将CPU、RAM、ROM存储器、定时计数器、中断系统、I/O 接口电路集成在一个芯片上，也叫单片微型计算机。
由于体积小、功能强、可靠性高、功耗更低，可以嵌入到任何工业设备和仪器仪表中，被作为嵌入式控制器，被广泛地应用在工业控制领域。
2 单片机有哪些特点答: （1）单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的。
ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。
RAM 则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。
（2）采用面向控制的指令系统。
（3）单片机的I/O 引脚通常是多功能的。
（4）单片机的外部扩展能力强。
（5）单片机体积小，成本低，运用灵活，易于产品化。
（6）面向控制，能有针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比。
（7）抗干扰能力强，适用温度范围宽。
（8）可以方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系统的效率和可靠性大为提高。
3 单片机的应用有哪些答: （1）工业控制。
单片机可以构成各种工业控制系统、数据采集系统等。
如数控机床、自动生产线控制、电机控制、测控系统等。
（2）仪器仪表。
如智能仪表、医疗器械、数字示波器等。
（3）计算机外部设备与智能接口。
如图形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机、智能终端机等。
（4）商用产品。
如自动售货机、电子收款机、电子秤等。
（5）家用电器。
如微波炉、电视机、空调、洗衣机、录像机、音响设备等。
（6）消费类电子产品。
（7）通讯设备和网络设备。
（8）儿童智能玩具。
（9）汽车、建筑机械、飞机等大型机械设备。
（10）智能楼宇设备。
（11）交通控制设4．常见的单片机有哪些类型答: 1．AVR 单片机；2．Motorola 单片机；3．MicroChip 单片机；4．Scenix 单片机；5．EPSON 单片机；7．GMS90 单片机；8．华邦单片机9．Zilog 单片机；10．NS 单片机；11．AX1001 单片机第二章1,MCS-51 单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件答:（1）1 个8 位的微处理器CPU。
工业自动化中的数据采集与处理技术应用教程工业自动化的发展，使得数据采集和处理技术在生产过程中扮演着极为重要的角色。
通过对工业场景中的数据进行采集和处理，企业能够实现生产过程的实时监控和有效控制，提高生产效率和品质。
本文将介绍工业自动化中的数据采集与处理技术的应用，并提供一些技术指导和实际案例，以帮助读者深入了解这一领域。
一、数据采集技术1. 传感器技术传感器是数据采集的重要工具，可以将物理量、化学量或生物量转换为电信号。
在工业自动化中，各种类型的传感器被广泛应用于测量温度、压力、流量、液位等过程变量。
例如，温度传感器可以测量加热炉的温度，压力传感器可以测量管道中的压力变化。
传感器的选择应根据具体的应用和要求进行，确保数据采集的准确性和可靠性。
2. 无线通信技术传统的数据采集系统通常使用有线连接，但由于工业生产环境的复杂性，有时难以布设和维护有线网络。
因此，无线通信技术被广泛应用于工业自动化中的数据采集。
无线传感器网络（WSN）可以实现分散的数据采集，并通过无线通信传输数据至中央服务器。
利用无线通信技术，工业企业可以实现实时的监测和控制，提高生产过程的灵活性和可靠性。
3. 边缘计算技术在大规模数据采集的背景下，传统的数据处理方式已无法满足工业自动化的需求。
边缘计算技术的出现填补了这一空白。
边缘计算将数据处理从中央服务器转移到靠近数据源的边缘设备上，可以实现更快速的数据处理和决策。
例如，在一个工厂的生产线上，通过将传感器数据进行实时分析，边缘设备可以快速检测到异常情况并触发相应的控制措施，从而提高生产效率和品质。
二、数据处理技术1. 数据存储与管理在工业自动化中，大量的数据需要被采集和保存。
数据存储与管理技术是保证数据可靠性和可用性的基础。
传统的数据库系统可以用来存储和查询数据，但在大规模数据采集的场景下，需要更强大和可扩展的存储和管理系统。
近年来，分布式存储系统（如Hadoop和Spark）和云存储技术得到了广泛应用，提供了高性能、可扩展和弹性的存储方案。
G D100(Y D Z-1)通用数据采集仪简明用户手册h t t p://w w w.n s y.c o m.c n水利部南京水利水文自动化研究所T E L:025-********中国·南京声明本手册所述内容不属于承诺范围，内容如有变化不再另行通知。
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版权所有2005-2006水利部南京水利水文自动化研究所南水™是水利部南京水利水文自动化研究所的注册商标我们尽力保证这本手册的正确，如有修改不再另行通知。
前言本手册讲述GD100型通用数据采集仪在目标环境中如何使用及如何优化设置，使得其处于最佳运行状态。
在使用本仪器以前，请详细阅读本手册，以避免由于误操作，导致仪器的损坏或部分、全部功能的丧失。
本用户手册由下面的章节和附录组成：第一章：概述第二章：产品的适用范围第三章：产品技术参数第四章：产品的功能第五章：安装与操作第六章：维护与安全使用说明第七章：全套仪器及附件第八章：产品生产与保修附录目录1.产品概述 (4)2.适用范围 (5)3、技术指标 (6)3.1 数据采集接口 (6)3.2 标准通讯接口 (6)3.3 通讯协议 (6)3.4 数据存储 (6)3.5 数据传输信道接口 (6)3.5.1 与数字超短波通讯机接口 (6)3.6 电源 (7)3.7 实时显示、参数设置 (7)3.8 工作环境 (7)4.主要功能 (8)4.1 具有多参数数据采集功能 (8)4.2具有多参数的数据存储能力 (8)4.3具有多通道数据通讯能力 (9)5.安装与操作 (10)5.1 仪器的安装 (10)5.2 键盘、屏幕的使用 (12)5.3 参数设置功能的使用 (12)6、维护与安全使用 (14)7、全套仪器及附件 (15)8产品生产与保修 (16)9、附录一：南京水利水文自动化研究所.水生态监测事业部简易通讯协议 (21)附录二：南京水利水文自动化研究所·水生态监测事业部D E B U S通讯协议 (22)10、附录三：G D100主模块板图 (23)10、附录四：G D100主板示意图 (24)1.产品概述GD100型通用数据采集仪（简称GD100）是一种先进计算机技术、工业控制技术和网络通信技术紧密结合的产物，是体现当代技术先进性和安全可靠性的水利水文自动化系统的优选产品，实现远程和本地实时水文数据采集与监测。
仪器仪表行业智能化仪器仪表开发方案第一章概述 (2)1.1 项目背景 (2)1.2 项目目标 (2)1.3 技术路线 (3)第二章智能化仪器仪表发展现状与趋势 (3)2.1 国内外发展现状 (3)2.1.1 国际发展现状 (3)2.1.2 国内发展现状 (3)2.2 行业发展趋势 (4)2.2.1 技术创新不断突破 (4)2.2.2 产品多样化与个性化 (4)2.2.3 产业链整合与协同发展 (4)2.2.4 绿色环保与可持续发展 (4)2.2.5 跨界融合与创新 (4)第三章需求分析 (5)3.1 市场需求 (5)3.2 用户需求 (5)3.3 技术需求 (5)第四章系统架构设计 (6)4.1 总体架构 (6)4.2 硬件架构 (6)4.3 软件架构 (7)第五章关键技术研究 (7)5.1 传感器技术 (7)5.2 数据处理与分析技术 (7)5.3 通信技术 (8)第六章硬件开发 (8)6.1 传感器选型与设计 (8)6.1.1 传感器选型原则 (8)6.1.2 传感器设计 (9)6.2 控制器设计 (9)6.2.1 控制器选型 (9)6.2.2 控制器设计 (9)6.3 电源管理 (10)6.3.1 电源需求分析 (10)6.3.2 电源设计 (10)第七章软件开发 (10)7.1 操作系统选择 (10)7.2 应用程序开发 (11)7.3 界面设计 (11)第八章集成与测试 (12)8.1 硬件集成 (12)8.2 软件集成 (12)8.3 测试与验证 (12)第九章市场推广与运营 (13)9.1 市场策略 (13)9.1.1 市场定位 (13)9.1.2 产品差异化 (13)9.1.3 品牌建设 (13)9.1.4 价格策略 (14)9.2 销售渠道 (14)9.2.1 直接销售 (14)9.2.2 代理商合作 (14)9.2.3 渠道拓展 (14)9.2.4 跨界合作 (14)9.3 售后服务 (14)9.3.1 售后服务体系建设 (14)9.3.2 24小时客服 (14)9.3.3 定期回访 (14)9.3.4 售后服务培训 (14)9.3.5 售后服务承诺 (15)第十章项目管理与风险控制 (15)10.1 项目进度管理 (15)10.2 质量管理 (15)10.3 风险评估与控制 (15)第一章概述1.1 项目背景科技的飞速发展，智能化技术已渗透至各个行业，成为推动社会进步的重要力量。
智能仪器考试题型：名词解释、简答、简述、综合没有给重点，但是老师说考题都是由课后习题凝练出来的，所以我将大部分课后习题答案整理出来，仅供参考。
难免有错误，望大家谅解并指出。
课后习题参考第一章1-1 你在学习和生活中，接触、使用或了解了哪些仪器仪表？它们分别属于哪种类型？指出他们的共同之处与主要区别。
选择一种仪器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想（课堂作业）。
解：就测量仪器而言，按测量各种物理量不同可划分为八种：几何量计量仪器、热工量计量仪器、机械量计量仪器、时间频率计量仪器、电磁计量仪器、无线电参数测量仪器、光学与声学测量仪器、电离辐射计量仪器。
1-2 结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化”的层次。
解：P2 智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量（或检测）仪器。
由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。
P5- P6 智能仪器的四个层次：聪敏仪器、初级智能仪器、模型化仪器和高级智能仪器。
聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础（也可能计算机技术和信号处理技术）。
特点是通过巧妙的设计而获得某一有特色的功能。
初级智能仪器除了应用电子、传感、测量技术外，主要特点是应用了计算机及信号处理技术，这类仪器已具有了拟人的记忆、存储、运算、判断、简单决策等功能。
模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建模技术和方法，这类仪器可对被测对象状态或行为作出评估，可以建立对环境、干扰、仪器参数变化作出自适应反映的数学模型，并对测量误差（静态或动态误差）进行补偿。
高级智能仪器是智能仪器的最高级别，这类仪器多运用模糊判断、容错技术、传感融合、人工智能、专家系统等技术。
有较强的自适应、自学习、自组织、自决策、自推理能力。
1-3 仪器仪表的重要性体现在哪些方面？P3-5解：（1）仪器及检测技术已经成为促进当代生产的主流环节，仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一（2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主题内容之一和创新成就得重要体现形式，科学仪器的创新是知识创新和及时创新的组成部分。
