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智能仪器设计课程教学改革与研究作者：张春富何坚强来源：《考试周刊》2012年第93期摘要：本文分析了本科生智能仪器设计课程教学的现状和存在问题，结合盐城工学院的实际情况，分别对理论教学及实践教学环节提出改革方案，增强学生的理论知识基础和工程实践意识，培养学生应用系统设计的能力，提高教学质量。
关键词：智能仪器设计理论教学实践教学1.引言智能仪器设计是为高等教育自动化专业本科生开设的一门专业必修课，课程的主要教学内容是智能仪器设计开发方面的专业知识，该课程集理论性、工程性和实践性于一体，是一门涉及传感器、单片机、测控电路、自动控制、信号分析与处理、数据通信、可靠性与抗干扰等多种现代技术的综合学科[1]。
该课程的教学环节分为课堂理论教学及实践环节教学两部分。
课堂教学与实践环节紧密结合，并与其他先修专业基础课的教学内容相互衔接，对该课程教学内容进行深化、延伸、补充，使学生加深对所学理论知识的理解，达到对教学内容的熟练掌握。
通过本课程的学习和实践，可有效地提高学生的动手能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。
本文从课程教学的需要出发，结合我校实际办学特点，开展该课程教学的改革与探索，旨在培养学生分析和解决工程实际问题的能力，掌握工程设计的主要方法，树立正确的设计思想和创新意识。
2.智能仪器设计课程的教学现状及问题分析2.1智能仪器设计课程体系结构《智能仪器设计》课程系统地阐述了智能仪器的体系结构、工作原理、典型模块的技术参数和设计方法，课程体系包括智能仪器的概述、数据采集技术、人机对话与数据通信技术、数据处理技术、智能仪器的可靠性和抗干扰技术等[2]。
课程内容以模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、单片机及嵌入式系统，传感器及检测技术等为基础，从整机的角度阐述智能仪器的设计原理和设计方法。
因此该课程涉及知识面广，综合实践性较强，教学难度较大。
2.2课程教学现状及存在问题首先，在课堂理论教学方面，笔者发现部分学生对于之前所学的专业基础课程掌握不到位，在教学过程中慢慢会跟不上进度，因没有学习的成就感而丧失学习兴趣，最终为了应付考试而被动学习，影响到对该课程的整体掌握；由于课时限制，课堂教学内容覆盖面不广，影响了学生知识面的扩展及对新技术新知识的了解。
仪器培训心得体会篇一：原子荧光仪器学习心得体会原子荧光仪器学习心得体会由于今年我单位工作人员调动比较大，先后有四位师傅调离，使得本来就人员紧张的环境科研监测站更加雪上加霜。
而这就让我在准备不充分的情况下走上原子荧光的岗位上。
虽然有作业指导书和工程师的远程协助，但是对于没有参加过培训的我来说原子荧光仪器在使用方面还是较为生疏的。
在我使用原子荧光的半年时间里，自己积攒了一定的使用经验和技巧，同时也发现不少的问题，例如：荧光强度不够，实验数值重复性较差，报告编写不详细等。
当我正苦于难以解决这些问题的时候，XX年10月24日，根据单位安排，我有幸参加了为期一周的北京吉天公司XX年第三期原子荧光培训班。
培训的第一天，常务副总经理王安邦代表公司为大家致辞、国家环境监测总站环保专家齐文启教授、北京市疾控中心专家刘丽萍老师倾情授课，和大家分享宝贵的环境监测、食品分析等多方面的原子荧光及形态应用实例。
在接下来的几天里，更有吉天公司多位项目负责人、高级研发工程师为学员们讲解原子荧光技术的应用和相关技术延伸，以及原子荧光仪器的维修要点和上机实训。
将实例介绍和上机培训相结合，为我们这些学员得心应手地应用仪器提供便利。
为期一周的培训很快就结束了，对于学习的不断追求却并没有止步，知识总是需要不断探索，在探索中成功，在失败中前进，人总是在知道的越多，才发现自己了解的越少。
通过一个星期的培训学习，无论是在理论知识方面还是实际操作的技能方面我都有了很大的收获。
通过这次学习，我对我站原子荧光仪器设备及技术的问题收获如下。
首先，我站于XX年年底购置的原子荧光仪，仪器相对近年来高速发展的环境监测设备相比较为落后。
其中仪器中的氢气发生器反应效率较低，故而使实验数据不稳定。
吉天公司工程师知道我站仪器的情况后，作出了一套仪器升级的方案，通过更换新型的氢气发生器来改变试验中氢化反应效率低的问题。
其次，由于设备购置早，仪器中配置的应用软件也相对落后，有些应用都无法实现，主要体现在无法从软件中对空心阴极灯进行预热、报告的编写不够完善、软件操作不够直观等。
数据通信基础知识
嘿，朋友们！今天咱就来讲讲这超有意思的数据通信基础知识。
你想啊，数据通信就像是人体内的血液循环系统一样重要！咱每天说话、做事，不就跟各种信息传递似的。
比如你给朋友发个消息说“晚上一起吃饭呀”，这就是数据在通信呢！
数据通信可不简单，它有好多关键的部分。
就拿传输介质来说吧，就像公路一样，有不同的类型呢。
双绞线，就好比是乡村小道，能传输数据，但速度一般；而光纤，那简直就是高速公路，传输速度超级快！你说神奇不神奇？
还有啊，协议就像我们玩游戏的规则一样。
TCP/IP 协议，那可是数据
通信里大名鼎鼎的存在！没有它，那网络世界还不得乱套呀。
数据通信的应用那可太多啦！你在网上看视频、听音乐，这不都是数据通信在默默工作嘛。
就好像一场精彩的演出，我们只看到了舞台上的精彩，却不知道背后有多少人在努力呀。
咱再想想，要是没有数据通信，我们的生活得变成啥样？哎呀呀，简直不敢想！所以说，数据通信真的是超级重要呀！它让我们的世界变得更小，让我们能随时随地和别人联系、分享。
总之，数据通信就是我们生活中不可或缺的一部分，它就像魔法一样，让一切都变得那么便捷、有趣！大家一定要好好了解它呀，以后肯定能用得上呢！。
3．2．1段码式LCD显示1．LCD显示的原理：液晶是特殊的有机物质，它在外加电场条件下，在电场作用下具有各向导性、双折射性、二色性等。
其光学性质发生改变的现象叫“电光效应”。
利用液晶材料的“电光效应”可以做成具有平面显示结构的数字及图形显示。
2．段码式LCD显示的驱动：段码式LCD每个显示位的电极配置与七段数码管相似，通常有多位字符构成一块液晶显示片。
其驱动方式有静态驱动和时分割驱动两种。
（1）静态驱动方式：LCD静态驱动方式中驱动某一段的驱动原理图和波形图如下图所示。
A端接交变的方波信号，B端接控制该段显示状态的信号。
从图中可看出，当该段两个电极上的电压相同时，电极间的相对电压为0，该段不显示；当两极上的电压相位相反时，两电极间的相对电压为两倍幅值方波电压，该段显示，即呈黑色的显示状态。
（2）迭加驱动方式：迭加驱动方式通常采用电压平均法。
其占空比有1/2、1/8、1/12、1/16、1/32、1/64等，偏比有1/2、1/3、1/5、1/7、1/9等。
不同的驱动方式对应不同的电极引线连接方式，因此，一旦选择了LCD显示器件后，其驱动方式也就相应的确定了。
（3）硬件译码的LCD驱动接口：LCD显示的驱动电路较多。
这里以MAXIM公司生产的用于段码式液晶驱动的专用芯片ICM7211AMIPL为例。
它具有与微机良好的接口，内置有“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“-”、“E”、“H”、“L”、“P”、“—”16个字母，功耗较小，有方波驱动输出（通过外首先介绍各引脚的功能为：∙VCC：模块+5V电源输入端。
∙GND：地线输入端。
∙VO：显示亮度调节。
∙CSA、CSB：芯片选择控制。
其值为00时选通HD61202（1），即选择左屏有效；值为01时选通HD61202（2），即选择中屏有效；值为10时选通HD61202（3），对应的选择右屏有效。
∙D/I：数据、指令选择。
D/I=1时进行数据操作；D/I=0时写指令或读状态。
∙R/W：读写选择信号。
R/W=1为读选通；R/W=0为写选通。
∙E：读写使能信号。
在E的下降沿，数据被写入HD61202；在E高电平期间，数据被读出。
∙DB0~DB7：数据总线。
2．控制信号的时序：3．HD61202显示RAM的地址结构：整个显示屏的64行分成8页。
因HD61202模块中有三个列驱动器，因此该显示器分成了左、中、右三个显示屏。
三个显示屏唯一的不同就是每屏的有效地址不同。
显示屏是按页显示的。
每次从数据总线上送来的数据对应显示屏的8行、1列，这种显示方式与微机上显示汉字的格式相差90度，这需要特别注意。
4．图形式LCD模块的指令简介（1）显示开关命令：0 0 1 1 1 1 1 I/O（2）显示起始行（ROW）设置指令：1 1 显示起始行（0~63）（3）页（PAGE）设置指令：1 0 1 1 1 页号（0~7）（4）列地址设置命令：0 1 显示列地址（0~63）（5）读状态指令：BUSY 0 ON/OFF RESET 0 0 0 01．触摸屏简介2．触摸屏的种类3．触摸屏控制器ADS7843三、参考章节3．3．1 触摸屏简介触摸屏是一种新型的电脑输入设备, 使用者仅需以手指触摸计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作,方便、快捷地查询想要的信息或资料，简单、直观地实现人与复杂机器的交流。
1．触摸屏的发展：触摸屏的发展经历了从低档向高档发展的历程。
从红外屏、四线电阻屏到电容屏，现在又发展到声波触摸屏、五线电阻触摸屏，性能越来越可靠，技术越来越先进。
触摸屏在国内的应用可以追述到二十世纪80年代末。
2．触摸屏的技术特性（1）透明性能：衡量触摸屏透明性能不仅要从它的视觉效果来衡量，还应该包括透明度、色彩失真度、反光性和清晰度这四个特性。
（2）绝对坐标系统：绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标，不管在什么情况下，触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。
（3）检测与定位：3．3．2 触摸屏的种类1．电阻式触摸屏（1）电阻式触摸屏的工作原理：电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面紧密配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，在两层导电层之间有许多细小的透明隔离点把它们隔开绝缘。
当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了一个接触，控制器检测到这个接通点并计算出X、Y轴的位置，这就是所有电阻技术触摸屏共同的最基本原理。
（2）电阻式触摸屏的优缺点：电阻式触摸屏的优点：它最大的优点是不怕油污，灰尘，水。
电阻式触摸屏的经济性很好，供电要求简单，非常容易产业化，而且适应的应用领域多种多样。
例如现在常用的PDA等手持设备，基本上都是采用电阻式触摸屏。
电阻触摸屏的缺点：因为复合薄膜的外层采用塑胶材料,太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。
2．红外式触摸屏（1）红外式触摸屏的原理：红外触摸屏以光束阻断技术为基本原理，在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的由红外线组成的栅格。
当有任何物体进入这个栅格的时候，就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，在红外线探测器上会收到变化的信号，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。
（2）红外式触摸屏的优缺点：红外线式触摸屏的主要优点是价格低廉、安装方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各档次的计算机上。
完全透光，不影响显示器的清晰度。
发光二极管寿命比较短，影响了整个触摸屏的寿命；靠感应红外线运作，外界光线变化均会影响其准确度；3．电容式触摸屏（1）电容式触摸屏的原理：电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，是利用人体的电流感应进行工作的。
（2）电容式触摸屏的优缺点：电容式触摸屏是众多触摸屏中最可靠、最精确的一种。
电容屏反光严重，而且电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀，存在色彩失真的问题，电容屏更主要的缺点是漂移。
4．表面声波式触摸屏（1）表面声波式触摸屏的原理：超声波触摸屏通过屏幕纵向和横向边缘的压电换能器发射超声波来实现，在各自对面的边缘上装有超声波传感器，这样就在屏幕表面形成一个纵横交错的超声波栅格。
当手指或者其他柔性触摸笔接近屏幕表面时，接收波形对应手指挡住部位信号衰减了一个缺口，计算缺口位置即得触摸坐标。
（2）表面声波式触摸屏的优缺点：表面声波触摸屏是众多触摸屏中较可靠、较精确的一种。
它的抗刮伤性良好，不受温度、湿度等环境因素影响，寿命长；透光率高，能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应。
表面声波屏也有不足之处，它需要经常维护，因为灰尘等会阻塞触摸屏表面的导波槽，使波不能正常发射，或使波形改变而控制器无法正常识别，从而影响触摸屏的正常使用。
通过各种触摸屏的介绍，可对它们做一性能比较，并列出比较表。
3．3．3 触摸屏控制器ADS78432RXD PC 机←仪器 P C 机接收数据 3TXD PC 机→仪器 P C 机发送数据 4DTR PC 机→仪器 P C 机准备就绪 5GND - 信号地 6DSR PC 机←仪器 仪器准备就绪 7RTS PC 机→仪器 P C 机请求发送数据 8CTS PC 机←仪器 仪器已切换到接收状态（清除发送） 9 RI PC 机←仪器 通知PC 机，线路正常（振铃指示）2．RS-232的电器特性特性参数 不带负载时驱动器输出电平U0-25V ～+25V 负载电阻RL 范围3～7k Ω 驱动器输出电阻R0<300Ω 负载电容（包括线间电容）CL<2500pF 逻辑“0”时驱动器输出电平5～15V 逻辑“0”时负载端接收电平>+3V 逻辑“1”时驱动器输出电平-15～-5 V 逻辑“1”时负载端接收电平<-3V 输出短路电流<500mA 驱动器转换速率 30V/μs3．电平转换芯片：RS-232C 使用的是负逻辑。
其逻辑电平与TTL 电平显然是不匹配的，为了实现RS-232C 电平与TTL 电平的连接，必须进行信号电平转换。
实现RS-232C 标准电平与TTL 电平间相互转换的接口芯片，目前常用的一种是MAX232。
管脚说明如下：①C0+、C0-、C1+、C1-是外接电容端；②R1IN、R2IN 是2路RS-232C 电平信号接收输入端；RS-232C、RS-422A、RS485的性能比较见表接口RS-232C RS-422A RS-485性能操作方式单端差动方式差动方式最大距离/m 15(24kb/s) 1200(100kb/s) 1200(100kb/s)最大速率200kb/s 10Mb/s 10Mb/s最大驱动器数目 1 1 32最大接收器数目 1 10 32接收灵敏度±3V±200mV±200mV驱动器输出阻抗300Ω60kΩ120kΩ接收器负载阻抗3～7kΩ>4kΩ>12kΩ负载阻抗3～7kΩ100Ω60 Ω对共用点电压范围/ V ±25-0.25～+6 -7～12§3-5 USB通用串行总线及应用一、教学目的：在USB已逐渐成为PC必需的接口之一时，各种PC的电子消费产品也逐渐配置这种标准的接口。
在理解USB协议的基础上，掌握USB的基本特性以及USB Host功能的实现。
二、本节目录1．USB的特点及基本特性2．USB传输主机和设备3．主机如何通信4．USB接口三、参考章节3．5．1 USB的特点及基本特性1．USB特点：（1）USB接口统一了各种接口设备的连接头，如通信接口，打印机接口，显示器输出，存储设备等，都采用相同的（2）自我供电集线器（3）低功耗总线供电设备（4）高功率总线供电设备（5）自我供电设备3．5．2USB传输主机和设备1．传输基础：（1）配置通信（2）应用通信（3）管理总线上的数据2．设备端点：在USB规范中，定义了端点的概念。
每个接口设备都具有“端点”，可以将USB设备看成是端点的集合。
而主机与端点的通信，是经过“管线”来完成的。
这种端点（或微虚拟管线）的概念非常重要。
3．设备列举：为了说明设备列举的全过程，首先要介绍一下USB设备描述符的概念。
①设备描述符―――设备描述符是主机向设备请求的第一个描述符。
②配置描述符―――配置描述符是针对设备给予配置的信息。
③接口描述符―――接口描述符用来描述每一个设备的接口特性。
④端点描述符―――端点描述符用来描述端点的属性以及各个端点位置。
设备列举的过程如下：①设备插入PC主机的根集线器或USB集线器的端口。
②集线器不断地轮询端口的状态，一旦检测到电位改变后，Hub就会通知主机。
③主机得到响应后，以预设的地址响应这个新接上的设备，并取回设备描述符，以确认此设备是何种驱动程序。
