spContent=本课程主要为一年级硕士研究生讲授基于嵌入式微处理器的智能仪器系统设计方法的课程，其内容包括智能仪器的输入、前向通道设计、微处理器系统设计、后向通道的设计以及仪器的保护和抗干扰技术等。该课程面向工程实际，把电路、电磁场、电子学、自动控制以及嵌入式微处理器原理、信号与系统等专业基础内容有机融合，注重介绍这些理论在智能仪器设计的工程实践中如何综合进行应用，为研究生的研究工作和课题开发打下坚实基础。
本课程主要为一年级硕士研究生讲授基于嵌入式微处理器的智能仪器系统设计方法的课程，其内容包括智能仪器的输入、前向通道设计、微处理器系统设计、后向通道的设计以及仪器的保护和抗干扰技术等。该课程面向工程实际，把电路、电磁场、电子学、自动控制以及嵌入式微处理器原理、信号与系统等专业基础内容有机融合，注重介绍这些理论在智能仪器设计的工程实践中如何综合进行应用，为研究生的研究工作和课题开发打下坚实基础。
—— 课程团队
课程概述
课程的意义：
1. 通过课程的学习，使学生系统化了解智能仪器硬件组成原理以及相关设计方法，综合应用在电类相关课程中学习过的各种知识，达到学以致用的目的。
2. 该课程对于增强研究所对电路、电子、电磁场以及控制系统等基础课程知识点的理解和领悟，对其科研素养的培养具有重要的意义
3. “智能仪器”的研发是当前信息化和智能化时代大学生创新创业的热点领域，因此，开设“智能仪器设计”线上课程会满足大学生创新创业的旺盛需求。
课程的特色：
1. 围绕“智能仪器硬件设计”这条主线，分别介绍了智能仪器的传感器基础、前向通道设计、微处理器系统设计、后向通道设计、供电和抗干扰设计等内容
2. 作为一本定位为应用基础类教材，本书对器件原理的介绍占用了大量的篇幅，例如，运放的电子学基础、ADC和DAC原理以及存储器的结构和原理等内容。
3. 教材的编写以内容的实用性为基本出发点，对于电路分析，重在解释其提出背景、作用和特点，至于所依据的公式一般均简化或直接给出，不做详细推导。另外，教材中援引了很多科研中总结的工程实例。
课程大纲
绪论
课时目标：了解什么是智能仪器，智能仪器的重要作用，不同结构的智能仪器的基本构成原理，智能仪器的发展历史和趋势。
§1-1 智能仪器的基本结构和特点
§1-2 智能仪器的历史和发展现状
§1-3 基于不同微处理器系统的智能仪器结构
§1-4 智能仪器的发展趋势
智能仪器的输入—传感器基础
课时目标：了解一些传感器的基本原理，传感器的构成方式，静态和动态特性以及建模方法，等效电路与接口原则等内容。
§2-1 物性型传感器原理
§2-2 结构型传感器原理
§2-3 传感器的构成方式
§2-4 传感器的静态特性及建模
§2-5 传感器的动态特性
§2-6 传感器的输出等效电路
智能仪器的前向通道——基于理想运算放大器的调理电路设计
课时目标：了解运算放大器的构成原理，掌握基于理想运放的调理电路分析和设计方法。
§3-1 运算放大器的电子学基础
§3-1 对传感器不同输出信号的调理电路设计
§3-2 模拟乘法器原理
§3-3 通用阻抗的产生
§3-4 模拟乘法器原理
§3-5 有源滤波器的设计
智能仪器的前向通道——运算放大器的非理想特性及噪声
课时目标：了解运放的非理想特性以及它们在实际设计中对调理电路的影响，了解电路噪声的一些基本知识。
§4-1 运算放大器的静态非理想特性
§4-2 运算放大器的动态性能限制
§4-3 电路的噪声
微弱信号的放大和去噪技术
课时目标：了解微弱信号的放大和处理中的硬件与软件方法
§5-1 调制解调放大技术和锁相放大器
§5-2 取样积分技术
§5-3 数值滤波和消噪技术
DAC和ADC的原理
课时目标：了解DAC和ADC的构成原理以及非理想特性
§6-1 信号采集与量化的基本理论
§6-2 DAC的构成原理
§6-3 ADC的构成原理
§6-4 DAC与ADC的非理想特性
§6-5 带隙基准
智能仪器微处理器系统—数字电路基础和通用数字电路设计
课时目标：掌握通用数字电路设计方法以及基于FPGA的电路设计方法
§7-1 数字电路基础
§7-2 通用数字电路设计
§7-3 FPGA的构成原理及基于IP核的数字逻辑电路设计
智能仪器的微处理器系统—微处理器的系统设计与外部设备接口技术
课时目标：掌握微处理器的最小系统设计以及与外设的并行和串行接口技术，了解微处理器的通讯总线
§8-1 微处理器系统的设计和并行接口技术
§8-2 基于FPGA的微处理器接口电路设计
§8-3 微处理器系统的串行接口技术—串行外部设备总线
§8-4 微处理器系统的串行接口技术—点对点串行通讯总线
§8-5 微处理器系统的串行网络通讯总线—CAN总线
§8-6 其它网络总线和无线通讯网络
高速数字电路信号完整性分析
课时目标：了解信号完整性的基本概念以及在高速数字电路布线中如何确保信号完整性的基本方法
智能仪器的后向通道和抗干扰与保护技术
课时目标：了解智能仪器后向通道的功率放大技术，供电技术；了解仪器抗干扰和防护的一些基本措施及其原理。
§10-1 信号的功率放大技术
§10-2 智能仪器的分布式供电技术
§10-3 智能仪器的抗干扰设计
§10-4 智能仪器的瞬态防护
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浙公网安备 33010802012594号
