2020年天津1118智能仪器自考考试大纲

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本大纲对应教材版本：《智能仪器设计基础》赵新民编写哈尔滨工业大学出版社1999年版

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天津市高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：智能仪器

课程代码：1118（理论）

4877（实践）

第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点：

《智能仪器》是高等教育自学考试电子信息工程（本科）专业的专业基础课。这门课程主要介绍了智能仪器仪表的基本组成、功能特点和发展趋势，重点讲解了智能仪器仪表的总体设计方法。

在讲解智能仪器仪表中常用的最新微处理器后（ADI和CYGNAL公司的微处理器），着重讲解智能仪器仪表在设计中常用的硬件接口技术（键盘、LED／LCD、模数转换、通讯接口等）及智能仪器仪表的设计。在软件方面重点介绍了C51，如何在一个特定的硬件平台上通过C51进行软件的编写，介绍了数据处理技术（重点浮点数运算程序）、常用测量和控制算法（数字滤波、线性修正、量程切换及标度变换、PID控制算法等）以及抗干扰、自诊断等方面知识，同时结合智能仪器仪表的设计实例详细介绍了设计流程及各种技术的综合运用。因此，这是一门理论与实践紧密结合且实践性很强的课程。

二、课程目标与基本要求：

设置这门课程，主要目的是使考生在了解传统仪器仪表的原理及应用基础上，理解智能仪器仪表的功能特点、构成形式及发展，掌握智能仪器仪表设计中常用的软、硬件技术，把握当今最新仪器仪表的发展方向。同时了解虚拟仪器，熟悉NI公司的LabView和LabWindows等最新技术。为进一步学习掌握电子信息工程专业课程打下良好的基础。

通过学习，要求考生全面了解、掌握智能仪器仪表的设计方法及各种技术的综合运用，并会用于设计实践。

三、与本专业其他课程的关系：

本课程为电子信息工程专业本科学生必修的一门重要课程，对单片机接口技术及应用和虚拟仪器的设计起到承前启后的相互联系作用。本课程的学习对全面掌握电子专业各学科起到非常重要的作用。

第二部分理论内容与考核目标

第一章绪论

一、学习的目的与要求

了解智能仪器的发展概况；熟悉智能仪器的特点及基本结构；了解虚拟仪器的发展；掌握智能仪器的软件和硬件的设计方法。

二、考核的知识点与考核目标

（一）智能仪器的发展概况（一般）

理解：发展概况。

应用：智能仪器设计。

（二）智能仪器的特点及基本结构（次重点）

理解：智能仪器的特点及基本结构。

应用：智能仪器设计。

（三）虚拟仪器的发展（一般）

识记：虚拟仪器的发展。

应用：智能仪器设计。

（四）智能仪器的软件和硬件的设计方法（重点）

理解：智能仪器的软件和硬件的设计方法。

应用：智能仪器设计。

第二章智能仪器的总体设计方法

一、学习的目的与要求

熟练掌握C51的程序结构，熟练掌握C51的编程思想，能够运用C51进行仪器的软件开发；熟练掌握一种硬件的开发工具；掌握智能仪器的设计原则和设计思想；了解智能仪器的调试过程；了解智能仪器的抗干扰技术。

二、考核的知识点与考核目标

（一）C51的程序结构，熟练掌握C51的编程思想，能够运用C51进行仪器的软件开发（重点）

理解：C51的程序结构，C51的编程思想。

应用：智能仪器软件设计。

（二）掌握一种硬件的开发工具（重点）

理解：熟悉Protel99。

应用：智能仪器硬件设计。

（三）智能仪器的设计原则和设计思想（重点）

理解：设计原则和设计思想。

应用：智能仪器设计。

（四）智能仪器的调试过程（一般）

理解：调试过程。

应用：智能仪器设计。

（五）智能仪器的抗干扰技术（一般）

理解：抗干扰技术。

应用：智能仪器设计。

第三章智能仪器的输入通道及接口技术

一、学习的目的与要求

智能仪器的数据采集的效率和精度是仪器设计好坏的关键因素，模拟信号的数据采集也是当今仪器的一种主要采集方式。所以掌握并行输出A/D转换器接口；了解串-并行输出A/D转换器接口；了解串行输出A/D转换器接口。要求学生熟练掌握用C51进行A/D转换程序的编写；能够进行智能仪器输入硬件接口电路硬件的设计。

二、考核的知识点与考核目标

（一）并行输出A/D转换器接口（重点）

理解：并行输出A/D转换器接口。

应用：智能仪器输入出通道接口设计。

（二）串-并行输出A/D转换器接口（一般）

理解：串-并行输出A/D转换器接口。

应用：智能仪器输入通道接口设计。

（三）串行输出A/D转换器接口（一般）

理解：串行输出A/D转换器接口。

应用：智能仪器输入通道接口设计。

（四）用C51进行A/D转换程序的编写（重点）

理解：C51进行A/D转换程序的编写。

应用：智能仪器输入通道接口设计。

（五）智能仪器输入硬件接口电路硬件的设计（重点）

理解：智能仪器输入硬件接口电路硬件的设计。

应用：智能仪器输入通道接口设计。

第四章智能仪器输出通道及数据通信接口技术

一、学习的目的与要求

了解智能仪器输出通道信号种类；掌握DAC工作原理及主要技术指标，数字波形合成与V/I转换电路，开关量输出方法。要求学生熟练掌握用C51进行D/A转换程序的编写；掌握能够进行智能仪器输出通道接口电路硬件的设计。

二、考核的知识点与考核目标

（一）智能仪器输出通道信号种类（一般）

理解：智能仪器输出通道信号种类。

应用：智能仪器输出通道接口设计。

（二）DAC工作原理及主要技术指标，数字波形合成与V/I转换电路，开关量输出方法（重点）

理解：DAC工作原理及主要技术指标，数字波形合成与V/I转换电路，开关量输出方法。

应用：智能仪器输出通道接口设计。

（三）用C51进行D/A转换程序的编写（重点）

理解：C51进行D/A转换程序的编写。

应用：智能仪器输出通道接口设计。

（四）智能仪器输出通道接口电路硬件的设计（重点）

理解：智能仪器输出通道接口电路硬件的设计。

应用：智能仪器输出通道接口设计。

第五章智能仪器键盘显示技术

一、学习的目的与要求

了解键盘系统设计要点、键盘监测方法；掌握键盘的三种扫描方法；熟悉8279可编程键盘/显示器接口芯片；熟悉LED、LCD数码显示技术，点阵打印技术，绘图打印技术；要求学生熟练掌握用C51进行键盘显示程序的编写；能够进行智能仪器键盘显示接口电路的硬件设计。

二、考核的知识点与考核目标

（一）了解键盘系统设计要点、键盘监测方法（一般）

理解：键盘系统设计要点、键盘监测方法。

应用：智能仪器键盘显示接口设计。

（二）键盘的三种扫描方法（重点）

理解：键盘的三种扫描方法。

应用：智能仪器键盘显示接口设计。

（三）8279可编程键盘/显示器接口芯片（次重点）

理解：8279可编程键盘/显示器接口芯片。

应用：智能仪器键盘显示接口设计。

（四）LED、LCD数码显示技术，点阵打印技术，绘图打印技术（次重点）

理解：LED、LCD数码显示技术，点阵打印技术，绘图打印技术。

应用：智能仪器键盘显示接口设计。

（五）用C51进行键盘显示程序的编写（重点）

理解：C51进行键盘显示程序的编写。

应用：智能仪器键盘显示接口设计。

（六）智能仪器键盘显示接口电路的硬件设计（重点）

理解：智能仪器键盘显示接口电路的硬件设计。

应用：智能仪器键盘显示接口设计。

第六章智能仪器数据传输技术

一、学习目的与要求

当今仪器通讯方式的发展也是越来越快，传统的数据传输方式RS232、RS485、RS422依然广泛存在；最新的仪器数据传输总线方式如USB、CAN、TCP/IP运用的也越来越广泛。要求学生熟练掌握用C51进行传统总线的程序开发，能够进行硬件电路的设计；了解最新总线的协议；了解最新总线的开发过程。

二、考核知识点与考核目标

（一）用C51进行传统总线的程序开发，能够进行硬件电路的设计（重点）

理解：C51进行传统总线的程序开发，能够进行硬件电路的设计。

应用：智能仪器数据传输接口设计。

（二）最新总线的协议（了解）

理解：最新总线的协议。

应用：智能仪器数据传输接口设计。

（三）最新总线的开发过程（次重点）

理解：最新总线的开发过程。

应用：智能仪器数据传输接口设计。

第七章智能仪器的运算程序及数据处理

一、学习的目的与要求

掌握两种常用函数算法：三角函数的计算、平方根的计算；熟悉测量数据的非数值处理；熟悉系统误差的数据处理；了解随机误差的数据处理。

二、考核的知识点与考核目标

（一）两种常用函数算法：三角函数的计算、平方根的计算（重点）

理解：三角函数的计算、平方根的计算。

应用：智能仪器算法设计。

（二）测量数据的非数值处理（次重点）

理解：测量数据的非数值处理。

应用：智能仪器算法设计。

（三）系统误差的数据处理（次重点）

理解：系统误差的数据处理。

应用：智能仪器算法设计。

（四）随机误差的数据处理（一般）

理解：随机误差的数据处理。

应用：智能仪器算法设计。

第八章智能仪器中的自动校准和自诊断技术

一、学习的目的与要求

掌握误差校准和故障诊断；熟悉智能仪器的内部自动校准；了解智能仪器的外部自动校准；了解智能仪器中数字电路故障自检；了解智能仪器中模拟电路故障测试。

二、考核的知识点与考核目标

（一）误差校准和故障诊断（重点）

理解：误差校准和故障诊断。

应用：智能仪器算法设计。

（二）智能仪器的内部自动校准（次重点）

理解：随机智能仪器的内部自动校准。

应用：智能仪器算法设计。

（三）智能仪器的外部自动校准（了解）

理解：智能仪器的外部自动校准。

应用：智能仪器算法设计。

（四）智能仪器中数字电路故障自检（一般）

理解：智能仪器中数字电路故障自检。

应用：智能仪器算法设计。

（五）智能仪器中模拟电路故障测试（一般）

理解：智能仪器中模拟电路故障测试。

应用：智能仪器算法设计。

第九章智能仪器最新技术

一、学习的目的与要求

最新智能仪器微处理器的讲解，最新智能仪器总线的设计方法，软件和硬件的设计。了解虚拟仪器的结构的特点；熟悉NI公司的LabView和LabWindows等最新技术。

二、考核的知识点与考核目标

（一）虚拟仪器的结构的特点（一般）

理解：虚拟仪器的结构的特点。

应用：虚拟仪器设计。

（二）NI公司的LabView和LabWindows等最新技术（次重点）

理解：NI公司的LabView和LabWindows等最新技术。

应用：虚拟仪器设计。

第三部分实践环节

实验一C51软件上机

一、目的和要求

1、掌握C51语言语法结构。

2、能够进行程序的编写

二、实验内容

在计算机上编写和调试一个简单的C51程序。

实验二智能仪器A/D转换技术

一、目的和要求

1、掌握A/D的基本原理。

2、用C51能够进行A/D程序的编写。

二、实验内容

1、在硬件平台上调试编写的A/D程序。

实验三智能仪器D/A转换技术

一、目的和要求

1、掌握D/A的基本原理。

2、用C51能够进行D/A程序的编写。

二、实验内容

在硬件平台上调试编写的D/A程序。

实验四液晶显示技术

一、目的和要求

1、掌握液晶的基本原理。

2、用C51能够进行液晶程序的编写。

二、实验内容

在硬件平台上调试编写的液晶程序。

实验五USB总线技术

一、目的和要求

1、掌握USB的基本原理。

2、用C51能够进行USB程序的编写。

二、实验内容

在硬件平台上调试编写的USB程序。

实验六智能仪器设计综合实验

一、目的和要求

1、掌握智能仪器的综合设计方法。

2、用C51能够进行智能仪器的程序的编写和设计。

二、实验内容

在硬件平台上设计一个智能仪器，并编写程序进行调试。

实践环节考核方式与环境要求

一、考核环境

1、硬件环境：奔腾处理器133主频以上、内存64M以上，50M以上可用硬盘空间、256色显示器、800*600以上分辩率、3.5英寸软驱一个、配有鼠标等。

2、软件环境：Windows98以上操作系统，Turbo2.0，Foxpro2.5或VisualFoxpro6.0。

二、考核方式

本课程实践环节采用上机操作考核。成绩评定采取等级分制，分为优、良、中、及格和不及格五个等级。考试时间180分钟。

第四部分有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次表述

本课程的考核目标共分为三个能力层次：识记、理解和应用，他们之间是递进等级的关系，后者必须建立在前者基础上。其具体含义为：

识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是最低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法分析和解决有关的理论问题和实际问题。“应用”一般分为“简单应用”和“综合应用”，其中“简单应用”指在理解的基础上能用学过的一两个知识点分析和解决简单的问题；“综合应用”指在简单应用的基础上能用学过的多个知识点综合分析和解决比较复杂的问题，是最高层次的要求。

二、指定教材

《智能仪器设计基础》赵新民编写哈尔滨工业大学出版社1999年版

三、自学方法指导

1、考生自学时，应先仔细阅读本大纲。明确大纲规定的课程内容和考试目标及所列各章中考核的知识点和考核要求，以便突出重点，有的放矢地掌握课程内容。

2、在了解考试大纲内容的基础上，根据考核知识点和考核要求，认真阅读教材，把握各章节的具体内容，吃透每个知识点，对基本概念和基本原理必须深刻理解，对基本方法牢固掌握，并融会贯通，在头脑中形成完整的内容体系。

3、在自学各章节内容时，能够在理解的基础上加以记忆，切勿死记硬背；同时在对一些知识内容进行理解把握时，联系实际问题思考，从而达到深层次的认识水平。

4、为了提高自学效果，应结合自学内容，尽可能的多看一些例题和动手做一些练习。在指定教材中，每张中均提供了例题，这些例题多为实际应用的例子，具有代表性，考生应在自学过程中仔细阅读，从而帮助理解概念和应用知识；此外，在各章末均附有丰富的习题，动手做练习是达到理解、记忆、应知应会的好办法。

四、社会助学的要求

1、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

2、辅导时，应以考试大纲为依据，制定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

3、辅导时，应对学习方法进行指导。提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

4、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

5、注意对应考者能力的培养，特别是对自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，解决问题的能力。

6、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在不同难度的试题。

7、助学学时：本课程共4学分，其中理论课3学分，实践课1学分，建议总课时不少于72学时，其中助学学时分配如下：

五、关于命题考试的若干规定

1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。

2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为10%、“理解”为30%、“应用”为60%。

3、试题难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为：2：3：3：2。

4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。

5、本课程命题采用的基本题型包括单项填空题、选择题、简答题、设计接口电路图与程序编程等。

6、考试采用闭卷笔试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60为及格。

六、题形示例（样题）

1、填空题

智能仪器包括、、和的四个特点。

2、选择题

智能仪器常用的数据传输方式包括的是（）。

(A)USB(B)RS232(C)RS485(D)RS422

3、简答题

简述一个小型智能仪器的设计思想。

4、综合设计题

请设计一个家用手持遥控器的键盘电路（包括24个键）

（1）手持遥控器键盘电路的总体设计思想。

（2）完整接口电路图。

（3）用C51进行软件的程序编写。

（4）画出软件流程图。

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