智能仪器原理与设计技术实验指导书东南大学仪器科学与工程学院2007年1
1 智能仪器原理与设计技术 实 验 指 导 书 东南大学仪器科学与工程学院 2007 年
前言“XYZ22型综合实验仪”适用于测控类及弱电类专业大学本科生以下课程的实验和实践教学：《MCS-51单片机原理、接口及应用》、《检测（测控）技术及系统设计》、《智能仪器原理与设计技术》等：也适用于测控类及弱电类专业硕士研究生以下课程的实验和实践教学：《智能仪器设计》、《智能测控系统设计》等；也可以被相关专业的大专生选用。本实验装置采用模块化设计，将有相互联系的各专业课程的实验组合起来，包含这些专业课程要求的若干单个实验，最后形成“从传感器→前置调理、接口电路一→A/D转换电路→计算机（单片机→后置接口电路→测控对象”接近实际应用系统的软硬件设计调试综合实验。训练和提高学生在检测（测控）技术及智能技术应用系统方面的设计调试能力。同时，帮助学生将各专业课程内容综合起来，融会贯通，形成系统的概念，迅速迈过从理论到实际的门槛。大多数实验的实验内容都设置了基本要求和高级要求，能够满足不同层次学生的需要。仪器仪表的发展可以简单的划分为三代：第一代为指针式仪器仪表，如指针式万用表、功率表等。它们的基本结构是电磁式的，基于电磁测量原理使用指针来显示最终的测量结果。第二代为数字式仪器仪表，如数字电压表、数字功率计、数字频率计等。它们的基本结构中离不开模/数转换环节，并以数字方式显示或打印测量结果。第二代仪表响应速度较快、测量精度较高。第三代就是智能式仪器仪表，这类仪器仪表的主要特征是内含微处理器，因此，通常具有信息采集、数据处理、输出控制以及自动进行测试过程和测试结果显示、记录、传输等功能。有的智能仪器还能辅助专家进行推理、分析或决策。祝学云2
2 前 言 “XYZ22 型综合实验仪”适用于测控类及弱电类专业大学本科生以下课程 的实验和实践教学：《MCS-51 单片机原理、接口及应用》、《检测（测控）技术 及系统设计》、《智能仪器原理与设计技术》等；也适用于测控类及弱电类专业硕 士研究生以下课程的实验和实践教学：《智能仪器设计》、《智能测控系统设计》 等；也可以被相关专业的大专生选用。 本实验装置采用模块化设计，将有相互联系的各专业课程的实验组合起来， 包含这些专业课程要求的若干单个实验，最后形成“从传感器→前置调理、接口 电路→A/D 转换电路→计算机（单片机）→后置接口电路→测控对象”接近实际 应用系统的软硬件设计调试综合实验。训练和提高学生在检测（测控）技术及智 能技术应用系统方面的设计调试能力。同时，帮助学生将各专业课程内容综合起 来，融会贯通，形成系统的概念，迅速迈过从理论到实际的门槛。 大多数实验的实验内容都设置了基本要求和高级要求，能够满足不同层次学 生的需要。 仪器仪表的发展可以简单的划分为三代：第一代为指针式仪器仪表，如指针 式万用表、功率表等。它们的基本结构是电磁式的，基于电磁测量原理使用指针 来显示最终的测量结果。第二代为数字式仪器仪表，如数字电压表、数字功率计、 数字频率计等。它们的基本结构中离不开模/数转换环节，并以数字方式显示或 打印测量结果。第二代仪表响应速度较快、测量精度较高。第三代就是智能式仪 器仪表，这类仪器仪表的主要特征是内含微处理器，因此，通常具有信息采集、 数据处理、输出控制以及自动进行测试过程和测试结果显示、记录、传输等功能。 有的智能仪器还能辅助专家进行推理、分析或决策。 祝学云
目录第一章实验设备介绍，、实验设备的联接：二、伟福（WAVE）G6W型单片机仿真开发器介绍2三、XYZ22型综合实验仪介绍第二章显示器及键盘实验11实验一显示器及键盘实验1116第三章程控放大器及程控信号发生器实验16实验二程控放大器实验18实验三程控信号发生器实验23第四章键盘键值远距离传输实验，23实验四键盘键值远距离传输实验28第五章四位半数字电压表实验实验五四位半数字电压表实验28第六章数字滤波程序设计实验，3333实验六数字滤波程序设计实验39第七章非线性校正及标度变换程序设计实验39实验七非线性校正及标度变换程序设计实验3
3 目 录 第一章 实验设备介绍. 1 一、实验设备的联接 . 1 二、伟福（WAVE）G6W 型单片机仿真开发器介绍. 1 三、XYZ22 型综合实验仪介绍. 2 第二章 显示器及键盘实验. 11 实验一 显示器及键盘实验 . 11 第三章 程控放大器及程控信号发生器实验 . 16 实验二 程控放大器实验 . 16 实验三 程控信号发生器实验 . 18 第四章 键盘键值远距离传输实验. 23 实验四 键盘键值远距离传输实验 . 23 第五章 四位半数字电压表实验. 28 实验五 四位半数字电压表实验 . 28 第六章 数字滤波程序设计实验. 33 实验六 数字滤波程序设计实验 . 33 第七章 非线性校正及标度变换程序设计实验 . 39 实验七 非线性校正及标度变换程序设计实验 . 39
第一章实验设备介绍，实验设备的联接XYZ22型单片机仿测量控制PC机综合实验对象真开发器仪图1设备联接二：伟福（WAVE）G6W型单片机仿真开发器介绍G6W型单片机仿真开发器含有WINDOWS、DOS版本双平台；可选择不同配置的仿真头（仿真不同的CPU）；仿真头上有一个晶振跳线器（选用内、外晶振），出厂设置选用内晶振：打开电源时，先接通仿真器电源，再接通外部用户板（实验仪）的电源。防止CMOS型的CPU芯片过流，造成芯片温度过高。1.安装及基本参数设置1）安装进入C:I盘符下，建立子目录C:151,将编译器安装到C151目录下即可。基本参数设置2)选择伟福汇编器；选择G6W及POD-51型仿真头、8031CPU选择程序空间在仿真器上、数据空间在用户板上：选择仿真器与PC机连接的串行端口。2．编辑、编译、执行及修改文件1）编辑及修改新建一个文件或打开一个文件，对此文件进行编辑及修改，最后将其保存。汇编文件的文件名后缀为ASM。2）编译对当前窗口文件进行编译、校验，如果程序文件有错，信息窗口将提示出错信息，以便用户修改。3）执行与退出包括全速、跟踪、单步、执行到光标处等几种程序执行方式。4
4 第一章 实验设备介绍 一． 实验设备的联接 图 1 设备联接 二． 伟福（WAVE）G6W 型单片机仿真开发器介绍 G6W 型单片机仿真开发器含有 WINDOWS、DOS 版本双平台； 可选择不同配置的仿真头（仿真不同的 CPU）； 仿真头上有一个晶振跳线器（选用内、外晶振），出厂设置选用内晶振； 打开电源时，先接通仿真器电源，再接通外部用户板（实验仪）的电源。防 止 CMOS 型的 CPU 芯片过流，造成芯片温度过高。 1． 安装及基本参数设置 1） 安装 进入 C:\ 盘符下，建立子目录 C:\51,将编译器安装到 C:\51 目录下即可。 2) 基本参数设置 选择伟福汇编器； 选择 G6W 及 POD-51 型仿真头、8031 CPU； 选择程序空间在仿真器上、数据空间在用户板上； 选择仿真器与 PC 机连接的串行端口。 2． 编辑、编译、执行及修改文件 1）编辑及修改 新建一个文件或打开一个文件，对此文件进行编辑及修改，最后将其保存。 汇编文件的文件名后缀为 .ASM。 2） 编译 对当前窗口文件进行编译、校验，如果程序文件有错，信息窗口将提示出 错信息，以便用户修改。 3） 执行与退出 包括全速、跟踪、单步、执行到光标处等几种程序执行方式。 PC机 单 片 机 仿 真 开 发 器 XYZ22型 综 合 实 验 仪 测 量 控 制 对 象
3．在窗口中检查RAM及特殊功能寄存器的内容全速运行程序后，要先“暂停”再检查存储器内容。CPU窗口包含源程序的反汇编代码、特殊功能寄存器状态等。数据窗口包含内部RAM和外部RAM的状态等。三.XYZ22型综合实验仪介绍一）面板功能块分布图BC4B定S0/ : (2) SS28（）定路>E（）9传6713E002VC单LE43/c020100申O移率路入S(UxO(-1+)"OL招输电频电输N/ONLA~AUNOO普按甲入(-/+)mO)输极控出118T~IT16080光到57100"NIYTO"Sa路O电器*a~sSEE大on不/OM放宣路彩输输AS-"AZI-A0'AZI+"AS+"AS'2+电源S0/用#/关AmOA 器800桥开XHa电子衰电啡入纽压H3输输丽电输输图2面板功能块分布图5
5 3． 在窗口中检查 RAM 及特殊功能寄存器的内容 全速运行程序后，要先“暂停”再检查存储器内容。 CPU 窗口包含源程序的反汇编代码、特殊功能寄存器状态等。 数据窗口包含内部 RAM 和外部 RAM 的状态等。 三．XYZ22 型综合实验仪介绍 一）面板功能块分布图 图 2 面板功能块分布图