智能仪器量程转换系统设计

智能仪器实验指导书Revised on November 25, 2020《智能仪器》实验报告实验项目实验时间同组同学班级学号姓名2014年4月实验一多路巡回数据数据采集系统一、实验目的1．学习模/数（A/D）转换的工作原理。

2．掌握芯片ADC0809与微控制器接口电路的设计方法。

3．掌握芯片ADC0809的程序设计方法。

二、实验设备1．实验用到的模块有“SMP-201 8051模块”、“SMP-204 译码模块”、“SMP-101 8位A/D模块”、“SMP-401 静态显示模块”。

2．短的20P、40P数据线各一根。

3．长的一号导线3根，转接线一根。

三、实验原理ADC0809芯片是一种8位采用逐次逼近式工作的转换器件。

它带有8路模拟开关，可进行8路模/数转换，通过内部3-8译码电路进行选通。

启动ADC0809的工作过程：先送信道号地址到A、B、C三端，由ALE信号锁存信道号地址，选中的信道的模拟量送到A/D转换器，执行语句 MOVX ＠DPTR，A产生写信号，启动A/D转换。

当A/D转换结束时，ADC0809的EOC端将上升为高电平，执行语句MOVX A，＠DPTR产生读信号，使OE有效，打开锁存器三态门，8位数据就读到CPU中，A/D转换结果送显示单元。

编程时可以把EOC信号作为中断请求信号，对它进行测试，用中断请求或查询法读取转换结果。

实验原理参考图1-1。

图1-1 多路巡回数据数据采集系统实验原理图本实验中ADC0809的8位模拟开关译码地址为：IN0= 8800H IN1= 8801HIN2= 8802H IN3= 8803HIN4= 8804H IN5= 8805HIN6= 8806H IN7= 8807H四、实验内容步骤1．将“SMP-201 8051模块”和“SMP-204 译码模块”分别插放到“SMP-2 主控制器单元”挂箱的CPU模块接口和译码模块接口上，将“SMP-101 8位并行AD模块”插放到“SMP-1 信号转换单元”挂箱的A/D转换模块接口上，将“SMP-401 静态显示模块”插放到“SMP-4键盘与显示单元”的显示模块接口上。

《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。

KWZ-2000型宽量程微照度计系统操作手册济南福来斯光电技术有限公司2009年2月一、仪器简介KWZ-2000宽量程微照度计系统属于智能型测试仪表，适用于军用夜视试验，逆反射材料试验，车灯检测等应用场合。

其响应速度快，灵敏度高。

通过国家计量院直接定标，量值准确、量程宽、分辨率高，使用可靠。

二、性能指标1、测量范围：10-7～103 lx2、测量准确度：±5%3、V(λ)匹配误差：f1＇＜5.0% 。

4、探测器类型：光电倍增管。

5、照度测量孔径：Ф30mm。

6、仪器显示器(LCD)：128×64 。

7、供电电压：220V,50HZ。

8、仪器额定功率：15W。

9、仪器尺寸：长350mm×宽258mm×高90mm三、快速使用指南1、接通仪器电源，将探测器用仪器出厂附带的信号线及高压供电线和仪器后面板的“Input”和“HV”插座进行连接（如果探测器为硅光电二极管HV插座不用接）。

2、按下仪器前面板的黑色“Power”开关，仪器LCD显示测量主界面，遮光后，按下清零键，扣除背景光及暗信号。

3、记录仪器读数时，如显示“7.1234 E-3”那么实际照度即为7.1234×10-3lx。

4、如果被测照度超过该量程的最大值，那么仪器会显示“overload”，仪器会自动转换为auto状态进行正常测量。

使用过程中如果发现仪器零点过大，可按清零键再次清零。

但是注意清零时必须将探测器遮住，否则会出现错误。

四、按键及操作说明仪器前面板示意图：仪器显示的测量主界面示例：9.1234 E-3unit:lx HV1stat:local/autogain 4 NF-off按键功能介绍：清零：功能为清除仪器本底信号。

当用户发现在将探测器遮光盖盖上后仪器显示不为零，按下此键后仪器自动将信号清零，并且在屏幕上显示如下信息：Zero now，wait...当清零动作完成后仪器自动返回正常测量状态。

高精度自动化测量仪器的设计与实现在当今科技飞速发展的时代，高精度自动化测量仪器在各个领域中发挥着至关重要的作用。

从工业生产中的质量控制，到科学研究中的数据采集，再到航空航天等高端领域的精密测量，都离不开高精度自动化测量仪器的支持。

本文将详细探讨高精度自动化测量仪器的设计与实现。

一、高精度自动化测量仪器的需求分析在设计高精度自动化测量仪器之前，首先需要对其应用场景和需求进行深入分析。

不同的领域和任务对测量仪器的精度、速度、量程、稳定性等方面都有着不同的要求。

例如，在工业生产中，对于零部件的尺寸测量，可能需要达到微米级甚至纳米级的精度，同时能够快速完成大量样本的测量，以提高生产效率。

而在科学研究中，对于一些物理量的测量，如微弱电流、微小位移等，可能更注重测量的灵敏度和分辨率，以及对复杂环境的适应能力。

此外，还需要考虑测量仪器的使用便捷性、可维护性和成本等因素。

只有充分了解这些需求，才能为后续的设计工作提供明确的方向。

二、高精度自动化测量仪器的关键技术（一）传感器技术传感器是测量仪器的核心部件，其性能直接决定了测量的精度和可靠性。

目前，常用的高精度传感器包括激光位移传感器、电容传感器、电感传感器等。

这些传感器具有高分辨率、高灵敏度和良好的线性度等优点。

同时，为了进一步提高传感器的性能，还需要采用先进的制造工艺和材料，如微纳加工技术、新型敏感材料等。

此外，多传感器融合技术也是提高测量精度和可靠性的有效手段，通过将不同类型的传感器组合使用，可以充分发挥各自的优势，弥补单一传感器的不足。

（二）数据采集与处理技术高精度测量往往会产生大量的数据，如何快速、准确地采集和处理这些数据是一个关键问题。

数据采集系统需要具备高速采样、高精度模数转换和强大的数据传输能力。

在数据处理方面，采用数字滤波、误差补偿、信号分析等算法，可以有效地去除噪声、提高测量精度和稳定性。

同时，利用人工智能和机器学习技术，对测量数据进行智能分析和预测，也能够为测量过程提供更好的支持。

《智能仪器》复习参考题及答案一、填空题1.在电子设备的抗干扰设计中，接地技术是一个重要环节，高频电路应选择（多）点接地，低频电路应选择（单）点接地。

2.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构，有独立式键盘和（矩阵）式键盘，若系统需要4个按键，应采用（独立式）键盘结构。

大于8个时采用矩阵式键盘3.智能仪器的显示器件常用（LED ）数码管或液晶显示器，其中（LED数码管）更适合用于电池供电的便携式智能仪器。

4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（放大器）、滤波器、（采样保持器）和A/D转换器等几个主要部分所组成。

5.对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即( 干扰源)、（传输或耦合的通道）和对干扰敏感的接收电路。

6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（传导）耦合、公共阻抗耦合、静电耦合和（电磁）耦合。

7.RS-232C标准串行接口总线的电气特性规定，驱动器的输出电平逻辑“0”为（+5 ～+15 ）V, 逻辑“1”为（-5 ～-15 ）V。

8.智能仪器的随机误差越小，表明测量的（精确）度越高；系统误差越小，表明测量的（准确）度越高。

9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、（周期性）自检和键控自检三种方式。

10.双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（较慢），抗干扰能力（强）。

11.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种：即利用（误差模型）、（校正数据表）或通过曲线拟合来修正系统误差。

12.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、（隔离变压器）、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。

13.为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算数平均）滤波法，当系统要求测量速度较高时，可采用（递推平均）滤波法。

14.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成的（个人）仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。

15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（显示器和键盘）、（模拟量I/O通道）、总线和接插件等的检查。

智能型温度测量仪报告题目：智能型温度测量仪院别：机电工程与自动化专业：生产过程自动化技术班级： xxx姓名： xxxXxxXxx指导老师： xxx目录引言................................................. 错误！未定义书签。

一、系统设计任务及要求........................................... - 2 -1.1系统设计任务 (2)1.2系统设计的基本要求 (2)1.3系统概述 (2)二、系统总体设计................................................. - 2 -整体设计方案的确定 (2)三、硬件电路设计及工作原理....................................... - 3 -3.1参数采集模块设计 (3)3.2显示温度模块和显示时钟介绍 (3)3.3具体硬件电路原理分析 (4)四、软件设计...................................................... - 7 -4.1主程序流程图 (7)4.2DS18B20温度读取程序（如图9） (8)4.3DS18B20温度传感器初始化 (8)4.4读出温度子程序 (9)4.5DS18B20的读写时序 (10)4.6按键流程图 (12)五、主要技术指标的测量........................................... - 12 -六、结论......................................................... - 13 -结束语........................................................... - 14 -附录:硬件原理图.................................................. - 15 -引言：温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量，也是工业控制中主要的被控参数之一。

轰委Ⅵ涨嚣l i E||一种基于虚拟仪器的功放测试系统的设计王亮张春雷张石磊(91245部队辽宁葫芦岛125001)[摘要]为了能够对功放单元的故障进行高效准确地定位和诊断，基于运用智能仪器和虚拟仪器技术设计了一种功放测试诊断系统。

[关键词】功放故障诊断量程切换霍尔电流传感器中圈分类号：I N7文献标识码：A文章编号：1671--7597(2008)0610020--01●*i、系统结构本功放测试诊断系统以某设备功放为研究样本。

该系统测试原理简图如图l所示。

由系统主机、功放电源、模拟负载和报表输出部分组成。

系统主机，是测试系统的核心，负责根据测试过程需要向被测功放提供各种激励信号，包括给功放输入端的提供激励信号和给功放内部各测试点提供激励信号，同时测试功放的激励输出响应，而后根据测试的响应信号进行分析，得到测试分析报告，若诊断功放出现故障，系统则提供相应的维修方案，并打印测试报告等。

负载能力也是功放的重要指标，所以本系统根据功放的应用制作了模拟负载，模拟负载的测试点输出，也是系统需要采集的响应之一。

功放电源，也是根据样本系列功放的特性和需求制作，能够提供功放所需电压和动态功率需求。

=、系统功能与指标描述根据样本功放的特点和系统诊断的需要，赋予系统有如下测量功能：①脉冲波形的捕捉、采样和存储；②波形的观察和波形参数测量；⑨单频脉冲频率的精确测量；④调频脉冲频率分析；⑤脉冲宽度的精确测量；⑥脉冲幅值测量；⑦脉冲电流测量；⑧响应信号韵相位测量。

系统完成的分析功能为：①波形参数分析；②功放故障诊断；③功放故障维护方案提供。

根据开发单位的要求，系统主要指标为：电压通道输入阻抗>IMQ；电流通道输入阻抗<O．2o；脉冲频率测量范围为1～20kH z；脉冲电压测量范围5～i kV；脉冲电流测量范围1～50A：采样频率范围32～1024kH z可编程：幅度分辨率12bi t；单频脉冲频率测量精度0．5％；脉冲宽度测量精度为1％±I m s；脉冲电压、电流测量精度±0．5dB：脉冲相位测量精度±1。

基于单片机的智能电子秤设计在现代社会，电子秤作为一种重要的测量工具，广泛应用于商业、工业、农业以及日常生活等各个领域。

随着科技的不断发展，人们对电子秤的功能和性能提出了更高的要求，智能电子秤应运而生。

智能电子秤不仅能够准确测量物体的重量，还具备了数据处理、存储、传输以及智能化控制等功能，为人们的生产和生活带来了极大的便利。

本文将介绍一种基于单片机的智能电子秤设计方案。

一、系统总体设计本智能电子秤系统主要由称重传感器、信号调理电路、单片机、显示模块、键盘模块以及通信模块等部分组成。

称重传感器负责将物体的重量转换为电信号，信号调理电路对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量。

单片机作为系统的核心，负责对处理后的信号进行采集、计算和处理，并控制其他模块的工作。

显示模块用于实时显示物体的重量和相关信息，键盘模块用于输入操作指令，通信模块则用于将测量数据传输到上位机或其他设备。

二、硬件设计1、称重传感器称重传感器是电子秤的关键部件，其性能直接影响测量精度。

本设计选用电阻应变式称重传感器，该传感器具有精度高、稳定性好、结构简单等优点。

电阻应变式称重传感器的工作原理是基于电阻应变效应，当传感器受到外力作用时，其弹性体发生变形，从而导致粘贴在弹性体上的电阻应变片的电阻值发生变化。

通过测量电阻应变片电阻值的变化，即可得到外力的大小。

2、信号调理电路由于称重传感器输出的信号非常微弱，通常只有几毫伏到几十毫伏，且含有大量的噪声和干扰，因此需要经过信号调理电路进行放大、滤波等处理。

信号调理电路主要由放大器、滤波器和基准电源等组成。

放大器采用高精度仪表放大器，能够将传感器输出的微弱信号放大到适合单片机处理的范围。

滤波器采用低通滤波器，用于滤除信号中的高频噪声和干扰。

基准电源为整个电路提供稳定的参考电压，以保证测量精度。

3、单片机单片机是整个系统的控制核心，本设计选用 STM32F103 系列单片机。

STM32F103 系列单片机具有高性能、低功耗、丰富的外设资源等优点，能够满足智能电子秤的设计要求。