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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。
智能仪器课后习题答案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，提出改进设想参考：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。
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（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。
《智能仪器设计》课程教学大纲Design of intelligent Instrument一、课程教学目标1、任务和地位：没有测量就没有鉴别，科学技术就不能前进。
要测量就必须有正确的测量方法和先进的仪器仪表。
随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片微机的出现和发展，使传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都不得发生了巨大变化，形成一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能仪器。
现在很多厂商、研究所以及高等院校都在研制开发各种智能化测量控制仪表，广大的仪表设计、生产和使用人员都不得迫切希望了解和掌握单片机在测量控制仪表中的应用技术。
为了跟上时代的步伐，本课程是测控专业学生必不可少的一门技术基础课。
2、知识要求：要求必须具备电路、电子仪器与测量技术、汇编原理及单片机原理的学习知识，通过本课程的学习为以后学生出去工作打下基础。
3、能力要求：系统地阐述基于单片机的智能化测量控制仪表的基本原理与设计方法，智能化测量控制仪表的人机接口、过程通道接口、串行和并行通讯接口、硬件和软件抗干扰技术、数据处理技术、仪表硬件及软件的设计方法。
通过课程设计加强学生综合知识的应用能力和设计动手能力。
二、教学内容的基本要求和学时分配2、具体要求：第一章绪论[目的要求]让学生了解智能化测量控制仪表的功能特点、智能化测量控制仪表的设计方法[教学内容]学习智能化测量控制仪表的基本与发展、智能化测量控制仪表的功能特点、智能化测量控制仪表的设计方法[重点难点]智能化测量控制仪表的功能特点[教学方法]板书，以教、学相结合来进行讲解。
[作业]课后复习思考题[课时]0.5学时第二章智能化测量控制仪表中专用微处理机[目的要求]让学生掌握MCS－51系列单片机的结构、MCS－51单片机的指令系统[教学内容]介绍了MCS－51系列单片机的特点、 MCS－51系列单片机的结构、CHMOS型单片机的节电工作方式、MCS－51单片机的指令系统[重点难点]MCS－51系列单片机的结构、CHMOS型单片机的节电工作方式、MCS －51单片机的指令系统[教学方法]板书，以教、学相结合来进行讲解。
智能仪器设计实例课程设计方案一、课程目标知识目标：1. 学生能理解智能仪器的基本原理，掌握其设计流程和关键参数。
2. 学生能掌握至少一种智能仪器（如温度控制器、压力传感器等）的工作原理及使用方法。
3. 学生了解智能仪器在现实生活中的应用，并能结合实际情境进行分析。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的智能仪器系统，具备初步的创新能力。
2. 学生能通过查阅资料、团队协作等方式，解决智能仪器设计过程中遇到的问题。
3. 学生能熟练使用相关软件和工具，进行智能仪器的仿真与测试。
情感态度价值观目标：1. 学生对智能仪器产生兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。
2. 学生在团队合作中学会相互尊重、倾听他人意见，培养良好的沟通能力和团队精神。
3. 学生了解智能仪器在国家和产业发展中的重要性，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在培养学生的动手能力、创新能力和实际应用能力。
学生特点：高中生具有一定的物理、数学和电子基础知识，思维活跃，好奇心强，对实际操作和设计有较高的兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践和自主探究，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 智能仪器概述：介绍智能仪器的定义、分类、发展历程及发展趋势。
教材章节：第一章 智能仪器概述2. 智能仪器原理：讲解智能仪器的核心组成部分、工作原理及性能指标。
教材章节：第二章 智能仪器原理3. 智能仪器设计流程：阐述智能仪器设计的基本步骤，包括需求分析、方案设计、硬件选型、软件开发等。
教材章节：第三章 智能仪器设计流程4. 常见智能仪器应用实例：分析温度控制器、压力传感器、流量计等智能仪器的实际应用案例。
教材章节：第四章 常见智能仪器应用实例5. 智能仪器设计实践：指导学生进行智能仪器设计，包括选题、方案论证、硬件搭建、软件编程等。
教材章节：第五章 智能仪器设计实践6. 智能仪器调试与优化：介绍智能仪器调试的基本方法、技巧以及优化策略。
大学生智能仪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解智能仪器的原理、结构与分类，掌握常见智能仪器的功能与应用。
2. 学生能够掌握智能仪器设计的基本流程与方法，具备分析、解决实际问题的能力。
3. 学生能够了解智能仪器在工程领域的应用现状及发展趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的智能仪器系统，具备实际操作与调试的能力。
2. 学生能够运用相关软件工具，对智能仪器进行仿真与优化，提高系统性能。
3. 学生能够通过团队协作，完成具有一定难度的智能仪器项目设计，提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到智能仪器在现代科技领域的重要性，激发对相关领域的学习兴趣。
2. 学生能够树立创新意识，勇于尝试新方法，培养解决复杂问题的自信心。
3. 学生能够遵循工程伦理，关注智能仪器在生活中的应用，具备社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在培养学生的动手能力、创新意识和团队合作精神。
学生特点：大学生具备一定的理论基础，具有较强的学习能力和探索精神，对实际操作和项目设计有较高的兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 智能仪器原理与结构- 智能仪器的定义、特点与分类- 智能仪器的核心部件及功能- 智能仪器的工作原理与性能指标2. 常见智能仪器及其应用- 数据采集与处理仪器的应用- 控制器与执行器的工作原理及选型- 网络化智能仪器的发展与现状3. 智能仪器设计方法与流程- 系统需求分析- 硬件设计原理与电路图绘制- 软件设计方法与编程实践4. 智能仪器仿真与优化- 常用仿真软件的使用方法- 智能仪器性能指标仿真分析- 系统优化方法与策略5. 智能仪器项目实践- 项目设计与实施流程- 团队协作与沟通技巧- 项目成果展示与评价教学内容安排与进度：1. 第1-2周：智能仪器原理与结构2. 第3-4周：常见智能仪器及其应用3. 第5-6周：智能仪器设计方法与流程4. 第7-8周：智能仪器仿真与优化5. 第9-12周：智能仪器项目实践教材章节关联：1. 第1章：智能仪器概述2. 第2章：智能仪器硬件设计3. 第3章：智能仪器软件设计4. 第4章：智能仪器系统仿真与优化5. 第5章：智能仪器项目实践与案例分析三、教学方法本课程将采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：- 对于智能仪器的原理、结构与分类等基础理论知识，采用讲授法进行教学，使学生在短时间内掌握基本概念和原理。
智能仪器学习指南智能仪器是计算机化的测量（检测）仪器。
仪器的智能化已是现代仪器仪表发展的主流方向。
因此，学习智能仪器的工作原理、掌握新技术和设计方法无疑是十分重要的。
由于智能仪器课程性质是专业课，有两个显著地特点：一是知识与技术的综合性——电子、传感器、信号采集处理等多门前导课程知识和多种技术的综合运用及系统设计；二是工程实践性强，必须通过课内外实验与项目实践，才能达到目标。
在课程的学习全过程中，国际工程教育的基本模式：“构想—设计—实现—运作”（CDIO）思想贯穿始终。
培养综合运用电子、传感器、电子测量、信号处理、微机（单片机）等知识和技术，设计研制智能仪器。
掌握智能仪器系统原理与特点，建立工程化、系统化思想与设计方法，学习“信号采集、信号处理、软硬件软件集成”等共性技术。
根据智能仪器具有“知识与技术的综合性、工程实践性强”的课程特点，教学内容具有“知识的广泛性、技术的先进性、软件的灵活性和设计的综合性”等较高要求，应采用“课堂启发引导、自主学习、独立实验扎实训练和自主综合设计”三者紧密结合互动的学习方法。
学习内容涉及面广，已经学过紧密相关的多门课程，处理好已有知识的复习总结与新内容的衔接，重点在于如何深入理解重要基础知识和技术的灵活运用；注意系统性思维和综合解决问题的方法培养。
教材及主要参考书：[1]程德福，林君主编.《智能仪器》（第2版）.北京：机械工出版社，2009；[2]林君等编著.《虚拟仪器原理及应用》.北京：科学出版社，2006；[3]赵茂泰．智能仪器原理及应用（第２版）．北京：电子工业出版社，2004；[4]朱欣华等．智能仪器原理与设计．北京：中国计量出版社，2002；[5]林君，程德福．微型计算机卡式仪器原理、设计与应用．北京：国防工业出版社，1996；[6]赵新民．智能仪器设计基础．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999；[7]马明建，周长城．数据采集与处理技术，陕西：西安交通大学出版社，1998。
