《智慧型儀器設計基礎》
2010實驗指導書
青島科技大學
自動化與電子工程學院
測控教研室
2010-12-11
目錄智慧型儀器設計基礎實驗說明1
實驗一輸入通道實驗3
1.1多檔程式控制同相放大器實驗3
1.2 t型反饋電阻網路同相放大器實驗6
1.3反t型網路程式控制衰減放大器實驗10
1.4程式控制指數增益儀用放大器實驗12
1.5量程轉換電路實驗15
實驗二外設與控制實驗18
實驗三輸出通道實驗24
實驗四自動校準實驗26
實驗五採集系統實驗29
實驗六綜合系統實驗32
智慧型儀器設計基礎
實驗說明
本實驗系統的指導思想，不侷限於學生對所學知識的認識和理解，更重要的是培養學生的工作技能，側重於培養學生對知識的實際應用，使學生走向社會後能直接勝任本專業工作。
實驗從學生自己用元器件製作實驗物件開始，進而對自己製作的成果進行測試和實驗分析。從而大大強化了學生的動手能力，對電子元器件和電子製造業有了更深的理解和掌握。而且使學生了解乙個專案從原理到產品的全部工程過程，樹立起工程思想。
為了讓學生實現從課本上的原理示意圖到工程實施圖的過度，本實驗系統同時為學生提供了原理圖、用protell軟體設計的電路圖和pcb板圖。
在整個實驗過程中要應用到一些基本的工具和儀器：函式訊號發生器、模擬電壓表/電流錶、led數字電壓表、lcd數字電壓表、頻率計、頻譜分析儀、模擬式示波器、數字式示波器、模擬式萬用表、數字式萬用表、直流電源、訊號源。製作工具如：
電烙鐵、鑷子等。製作輔料：焊錫絲、助焊劑等。
以及實驗物件用的元器件材料如：電阻、電容、電晶體、積體電路、電線等。
多數實驗中用到微處理器，對此我們已將微處理器系統做成乙個單獨的模組，當實驗需要使用時可以通過介面直接連線即可。為了學生對微處理器的更深刻理解，我們在實驗中選擇了4位和8位兩種微處理器，其中一種是基於51核心的at89c51，另外一種是中穎4位微處理器sh69p55/032ku,它們的電路圖和pcb圖分別如下：
at89c51原理圖
at89c51的pcb圖
中穎sh69p55/032ku原理圖
中穎sh69p55/032ku的pcb
實驗一輸入通道實驗
1-5 量程轉換電路實驗
一、實驗目的：
通過學生親自動手設計量程轉換電路，使學生充分掌握量程轉換的基本原理，以及其組成部分衰減器、放大器、介面和開關驅動的實現方法和工作原理。
二、實驗裝置與部件：
1、裝置：
訊號發生器dg1022 示波器ds1201 萬用表直流電源
2、工具：電烙鐵（包括烙鐵架、海綿）
3、輔助材料：松香焊錫絲水
4、元器件：如表所示
三、實驗步驟：
1、目標板製作
（1）原理圖：
圖1-5-1
（2）根據原理圖畫電路連線圖，參考電路圖如下：
看考圖1
看考圖2
（3）、根據電路圖劃出pcb圖，參考pcb圖如下：
圖1-5-3
（4）、根據pcb圖製作出電路板（略）；
（5）、焊接
a.元器件組織
b．烙鐵作業：焊接的概念/步驟
按ipc-610d電子產品工藝規範，將元器件焊接到線路板上。
c．外觀檢查
2、電氣效能檢查
a. 接入±15v電源，觀察電路有無異常，用萬用表測試輸入輸出，觀察有無異常電壓。
b.接入+5v電源，觀察電路有無異常；在in1,in2，in3分別接入高電平，感覺繼電器是否有動作跡象；
c．關掉±15v電源，在in1,in2，in3分別接入高低電平用萬用表測試個繼電器觸點電阻變化情況，看是否可靠通斷。
d.若繼電器不動作，檢查電路，排查故障至問題解決；若繼電器正常，進入下一步。
3、量程切換電路功能測試
a.開啟訊號發生器，並將其訊號發生器設定為直流輸出狀態，設定輸出為1v，暫不要開放輸出，接至實驗板輸入；
b．實驗板輸出接示波器和數字萬用表；
c．開啟數字萬用表和示波器，觀察輸出，若輸出不為零電平，檢查問題並排查。
d．按下錶設定輸入和記錄計算結果
1000v量程激勵碼：000b 理論增益：1/1000
200v量程激勵碼：001b 理論增益：1/100
20v量程激勵碼：011b 理論增益：1/10
2v量程激勵碼：101b 理論增益：1
200mv量程激勵碼：111b 理論增益：10
e. 用訊號發生器在2v量程下分別輸入1khz 1mhz正弦波，在示波器下觀察波形，調節訊號發生器輸出頻率，直到20mhz，觀察量程轉換電路輸入輸出波形變化；改用方波重複上述實驗。
結果分析：
該量程切換電路是否達到原設計功能要求，並分析其相關效能。
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