成信工智能仪器设计教案

PAGE课程教案（2020—2021学年第2学期）课程名称：智能仪器仪表设计课程学时：32授课班级：测控18级任课教师：邓昌建教师职称：副教授教师所在单位：控制工程学院成都信息工程大学教务处课程总体教学方案

学时分配课堂讲授实验或上机实习实训自学指导其它248使用教材名称主编出版社出版时间获奖情况《智能仪器》第3版程德福机械工业出版社2017.8参考书目《智能仪器理论、设计和应用》傅林西南交通大学出版社2014.9《智能仪表开发技术实例解析》张元良等机械工业出版社2009.4考核方式闭卷和上机成绩评定方法平时20%，上机30%，闭卷50%课程总的教学目的要求本课程主要介绍基于现代电子与计算机技术的智能仪器的软、硬件设计基础与方法；通过本课程的学习，学生应具备设计出基于FPGA或其它微处理的常用智能仪器的能力。教学重点难点重点：智能仪器的设计理论、方法；智能仪器硬件和软件设计；总线、信号检测、数据分析难点：智能仪器的数据采集、智能分析与处理主要教学方法基于问题的教学；启发式教学；课堂讲授；讨论；答辩等备注第17页

周次第2周章节名称概述第一节测量0.5

第二节仪器0.5第三节智能仪器的分类、基本结构与特点1授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生了解和掌握智能仪器的概念、组成，应用及发展趋势；教学重点、难点重点：测量的概念、要素、限制、特点；仪器的概念；智能仪器的概念、组成。难点：智能仪器的发展趋势，测量、仪器的分类。教学基本内容与教学设计（含时间分配）1测量0.5学时测量的概念、要素、限制、基准、特点、分类、电子测量与设备2仪器0.5学时仪器的概念、地位、发展趋势、分类3智能仪器的分类、基本结构与特点1学时智能仪器的分类、定义、主要特点、技术、发展趋势、关键技术、主要作用采用多媒体教学，从项目出发引导学生掌握智能仪器的概念、组成。讨论、思考题、作业及课后参考资料作业：无教学后记

周次第3周章节名称第二章智能传感器与微弱信号处理1智能传感器与数据采集系统

授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生掌握智能传感器与数据采集系统的组成、模拟信号调理。教学重点、难点重点：智能传感器，模拟信号的调理电路；难点：分布式数据采集系统的组成。教学基本内容与教学设计（含时间分配）第一节智能传感器0.8学时一、定义二、特点第二节模拟信号调理1.3学时一、放大器三、A/D转换器采用多媒体教学，以例题讲解方式帮助学生对模拟信号调理概念的理解。讨论、思考题、作业及课后参考资料作业：PPT中的作业1，2，3教学后记

周次第4周章节名称第二章智能传感器与微弱信号检测（2）3智能传感器标准4微弱信号检测包括：Σ-Δ型ADC原理授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生掌握微弱信号检测与Σ-Δ型ADC转换器原理教学重点、难点难点：Σ-Δ型ADC。教学基本内容与教学设计（含时间分配）第三节智能传感器标准0.7学时第四节微弱信号检测1概念0.3学时Σ-Δ型ADC原理与接口技术0.7学时一、Σ-Δ型A/D转换器的理论基础二、工作原理2锁相放大和取样积分0.2采用多媒体教学，以例题讲解方式帮助学生对A/D转换器原理与接口的理解。讨论、思考题、作业及课后参考资料作业：P58，3，4，5（后两题下次）教学后记

周次第5周章节名称第二章微弱信号检测（3）1传统方法6现代方法授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生掌握在智能仪器设计中微弱信号检测的作用。教学重点、难点重点：传统和现代微弱信号检测。难点：现代微弱信号检测。教学基本内容与教学设计（含时间分配）1传统微弱信号检测设计及举例1学时锁定放大取样积分

2现代微弱信号检测设计及举例1学时自适应滤波随机共振以例题讲解为主讨论、思考题、作业及课后参考资料作业：书第2章作业5、4、3教学后记

周次第6周章节名称第三章智能数据处理1误差2不确定度3反问题授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生掌握基于误差或不确定度的智能仪器设计理论。教学重点、难点难点：不确定度的确定。教学基本内容与教学设计（含时间分配）第一节误差0.8学时一、误差的作用二、实例第二节不确定度0.5学时一、不确定度的确定二、实例第三节反问题0.5学时采用多媒体教学，以例题讲解方式帮助学生理解。讨论、思考题、作业及课后参考资料无教学后记

周次第7周章节名称第三章智能数据分析与处理（2）4单片机数据处理5小波变换授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生掌握单片机的常见数据处理算法，理解小波变换。教学重点、难点重点：USB通用串行总线、触摸屏原理。难点：USB通用串行总线。教学基本内容与教学设计（含时间分配）4单片机常见数据处理算法1.4学时

一、滤波算法二、PID控制5小波变换0.6学时

一、小波变换

以例题讲解为主讨论、思考题、作业及课后参考资料作业：书第3章作业4、5、6教学后记

周次第8周章节名称第三章智能数据分析与处理（3）与第四章（1）1人工神经网络2PSO现代设计理论与方法1现代设计2先进的设计技术3TRIZ授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生掌握人工神经网络、PSO基本概念。掌握TRIZ基本概念，理解现代设计方法与技术教学重点、难点难点：现代设计方法与技术教学基本内容与教学设计（含时间分配）第四章智能数据分析与处理1课时1人工神经网络2PSO第五章现代设计理论与方法1课时1现代设计2先进的设计技术3TRIZ采用多媒体教学，以例题讲解方式帮助学生理解。讨论、思考题、作业及课后参考资料无教学后记

周次第9周章节名称第四章智能仪器的现代设计理论（2）1智能仪器产品--键盘、触摸屏2智能仪器现代设计理论3智能仪器的现代设计方法授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生掌握智能仪器的现代设计理论和方法，掌握键盘、触摸屏原理。教学重点、难点重点：智能仪器的现代设计理论，键盘、触摸屏。难点：智能仪器的现代设计方法。教学基本内容与教学设计（含时间分配）第1节智能仪器产品0.5学时

1、概念

2、键盘、触摸屏第2节智能仪器现代设计理论0.8学时第3节智能仪器现代设计方法0.7学时1优化设计2可靠性设计3模块化设计以例题讲解为主讨论、思考题、作业及课后参考资料作业：PPT书上的要求教学后记

周次第10周章节名称第五章智能仪器性能设计（1）5．3可靠性设计授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生掌握可靠性设计和工作的内容。教学重点、难点难点：可靠性设计的基本定义、方法。教学基本内容与教学设计（含时间分配）第一节概述（0.1学时）第二节可靠性基本术语（0.3学时）第三节可靠性设计基础（0.8学时）第四节可靠性设计工作（0.8学时）一、可靠性预计

二、可靠性分配

三、可靠性分析

采用多媒体教学，以例题讲解方式帮助学生对可靠性设计的理解。讨论、思考题、作业及课后参考资料无教学后记

周次第11周章节名称第六章智能仪器总线1IIC总线2SPI总线3CAN总线4Ethercat总线5EAP总线6RS485总线授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生掌握IIC编程、SPI编程（触摸屏）、单总线（DS18B20）、RS485编程教学重点、难点重点：SPI编程（触摸屏）、单总线（DS18B20）、RS485编程难点：CAN。教学基本内容与教学设计（含时间分配）第一节内总线（0.7学时）

一、IIC总线二、SPI总线第二节外总线（1.3学时）CAN总线Ethercat总线RS485总线与EAP总线以例题讲解为主讨论、思考题、作业及课后参考资料无教学后记

周次第12周章节名称第九章智能仪器硬件系统设计（一）1ARM处理器2可编程控制器3开发平台4控制器设计授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数2教学目标及基本要求让学生掌握ARM基础。掌握现代硬件设计的技术基础：冯.偌伊曼结构、哈佛结构、指令流水线、工作模式、常见指令教学重点、难点重点：数字系统、PLD、FPGA、硬件基础难点：数字系统、指令系统。教学基本内容与教学设计（含时间分配）第一节智能仪器的基本处理器（1.2学时）一、ARM处理器二、可编程控制器第二节开发平台（0.3学时）第三节控制器设计（0.5学时）以例题讲解为主讨论、思考题、作业及课后参考资料无教学后记

周次第13周章节名称第十章智能仪器软件系统设计1智能仪器的软件框架设计2智能仪器的存储器软件设计3智能仪器的通信与网络软件设计授课方式理论课（√）实验课（）