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'第8章：智能仪器设计实例设计实例 实例1：固体密度测试仪的研制测量原理硬件电路设计软件设计测试结果分析三种固体密度测试法:有天平法、机械法、电子自动法。 一、电子自动法测量原理电子自动法是一种基于阿基米德浮力定律实现对固体的密度测试的方法。物理学中密度的定义为物体单位体积的质量数。在测量密度时，首先测量固体标本在空气中的重量，再将固体标本浸没在装有水的容器中，测量固体受水浮力后的重量，根据阿基米德浮力定律可求出固体的体积，计算密度值。 1、传感器设计应变片压阻电桥 固体密度测量系统中传感器由四片性能完全相同的压阻式应变片组成，通过压阻效应实现重力到电阻的转换，再由电桥将电阻的变化转换为电压。其中，应变片R1、R3是受压电阻，应变片R2、R4是受拉电阻。若R1=R3=R2=R4=R；ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4=ΔR则　　U01=EΔR/R=KP式中：K—重力到电压的转换系数；P—电阻传感器所受到的重力；U01—传感器桥路输出电压；E—电桥电源电压。对应0-450克的重量范围，本传感器的输出电压0-10mv。 2．信号放大电路由于传感器输出信号较弱，为了进行有效放大，提高抗干扰能力，信号放大电路中采用了仪用放大器AD620。 3．数字信号处理电路数字信号处理电路由AT89C51单片机及外围电路组成 三、软件设计软件主要包括上电自检、逻辑判断初始化、数据存储、测试计算、出错处理五大模块。 四、测试结果1．主要技术指标测量密度范围：1—7.5g/cm3；均方误差<0.01；测量体积范围：（50—300）cm3；体积分辨率：0.1cm3；测量重量范围：<500g。 2.6892.6902.6892.6892.6912.6782.6882.6862.6872.688测试数据（g/cm3）平均值（g/cm3）2.687均方差（g/cm3）0.0035 实例2：基于DSP的地下管道漏水检测仪设计相关检测漏水原理 一、TMS320VC5402性能特点及应用开发 二、地下管道漏水检测仪设计1.设计原理 漏水声音信号与传感器 3.相关测漏仪硬件设计 （1）.24位A/DCS5360与DSP的接口模数转换输出时序图 模数转换器与DSP连接原理图 (2).程序存储空间DSP与FLASH的连接框图 (3).数据空间的扩展DSP与SRAM的连接图 (4).通信模块 4．软件设计 数据处理软件流程 B通道的信号波形A通道的信号波形 B通道信号滤波前的功率谱B通道信号滤波后的功率谱 思考题与习题1．简述智能仪器设计的基本要求。2．智能仪器设计时一般应遵循的基本原则。怎样理解“组合化与开放式设计思想”。3．智能仪器中微机系统有哪几种构成方式，分别适用于哪些场合？4．总结目前市场流行的单片机型号、特点。 5．TMS320系列DSP中，有哪些芯片适合智能仪器，概括其主要性能特点。6．简述《仪器设计任务书》的主要内容、主要作用和编写注意事项。7．智能仪器设计时如何考虑硬件和软件之间的关系。8．简述微处理器内嵌式智能仪器硬件设计时应注意哪几方面的问题。9．简述智能仪器软件调试、综合调试、整机性能测试的一般方法。10．画出相关处理的快速算法流程。概述相关检测的主要应用。11．自选仪器设计题目，能较充分体现你的设计能力、综合所学知识、展示创新性构想，提出设计方案，论证充分。 正数和负数（2）用正负数表示相反意义的量 复习回顾：1.什么叫做正数？什么叫做负数？2.0有哪些含义？3.高于标准水位5米记作+5米，那么-5米表示______________；4.存入3万元记作+3万元，那么支取3万元应记作________。低于标准水位5米-3万元 例：（1）一个月内，小明体重增加2千克，小华体重减少1千克，小强体重无变化。写出他们这个月的体重增长值；（2）2001年下列国家的商品进出口总额比上年的变化情况是：美国减少6.4%，德国增长1.3%，法国减少2.4%，英国减少3.5%，意大利增长0.2%，中国增长7.5%，写出这些国家2001年商品进出口总额的增长率。想一想：1.负与正相对，增长-1就是减少1，增长-6.4%是什么意思？2.什么情况下，增长率是0？ 解：（1）这个月小明体重增长2千克，小华体重增长-1千克，小强体重增长0千克；（2）六个国家这一年商品进出口总额的增长率：美国-6.4%，德国1.3%，法国-2.4%，英国-3.5%，意大利0.2%，中国7.5%，注意：写出体重的增长值和进出口的增长率，就暗示着用正数来表示增长的量。类似的还有水位上升、收入等。课本第3页练习 总结：在同一个问题中，分别用正数和负数表示的量具有＿＿＿的意义.相反请同学们再举出一些具有相反意义的词语。常见的一些具有相反意义的词语：1向东与向西；2水面上升与水面下降；3超出与不足；4高于与低于；5盈利与亏损；6前进与后退；7浪费与节约；8减少与增加；9存入与取出；10流进与流出；11公元与公元前… 1.如果节约用水30吨记作+30吨，那么浪费20吨记为________；2.如果4年后记为+4，那么8年前记为______；3.如果运出货物70吨记作-70吨，那么+100吨表示_______________；4.下列语句正确的是（）A.“向北45米”与“向南8米”是具有相反意义的量；B.“快”与“慢”是具有相反意义的量；C.“黑色”与“白色”是具有相反意义的量；D.“+15”是表示向北走了15米。-20吨-8运进货物100吨A练习： 广东省怀集县洽水镇初级中学练一练：5.月球表面的白天平均温度是零上126℃，记作________，夜间平均温度零下150℃，记作________.6．若书店在学校的东面500米记作+500米，则超市的位置记作-600米，表示________________7.如果收入50元记着+50元，那么—60元表示_____________.8.如果向北行走8km记作+8km，那么向南行走5km记作____________________+126℃-150℃在学校的西面600米支出60元-5km 例2：图纸上注明某一个零件直径是φ30;φ表示直径，单位是毫米。请回答：(1)此零件直径的标准尺寸是______;(2)此零件直径实际尺寸最大可以是________此零件直径实际尺寸最小可以是________(3)如果一个零件直径是29.97毫米，它合格吗？+0.03-0.02注意：填空时要化到最简。30毫米30.03毫米29.98毫米不合格 练习：1.图纸上注明某一个零件直径是φ40，φ表示直径，单位是毫米。请回答：(1)此零件直径的标准尺寸是______；(2)此零件直径实际尺寸最大可以是_______；此零件直径实际尺寸最小可以是_______；(3)如果一个零件直径是39.97毫米,它合格吗？2.某种药品的说明书上标明保存温度是(20±2)℃，由此可知，在_____℃~_____℃范围内保存才合适；3.一个食品包装袋标有“20±5克”，那么食品重量范围是_____________;4.某食品的包装袋标有“净含量385±5克”，这包食品的合格净含量是_________________。+0.02-0.0340毫米40.02毫米39.97毫米合格182215g~25g380g~390g 巩固练习：1.指出下列各题的实际意义：(1)向南走-10米(2)盈利-300元(3)排球比赛胜-1场2.小华向北走-5米，实际表示__________；3.高于标准水位5米记作+5米,那么-5米表示___；4.+8米表示高于水平面8米,那么-8米表示____；5.若+5圈表示沿逆时针方向转了5圈，那么-12圈表示___________；6.小明的妈妈在银行工作，她把存入2万元记作+2万元，那么支取3万元应记作________；7.一潜水艇所在高度是-80米，如果它下潜10米,所在高度为________。 广东省怀集县洽水镇初级中学练一练：1.下列说法中，具有相反意义的量是（）A.体重减少5千克与身高增加2厘米B.气温降低2度又降低4度C.向东行走2千米与向南行走3千米D.浪费10度电与节约3度电D 广东省怀集县洽水镇初级中学练一练：2.下列说法错误的是（）A.0是自然数B.0是整数C.0是偶数D.海拔是0表示没有海拔3.收入-200元的实际意义是________D支出200元 广东省怀集县洽水镇初级中学练一练：(2)水面低于标准水位0.1m和高于标准水位0.23m各怎样表示____________________________________6.如果把一个物体向后移动5m记作移动-5m，那么这个物体又移动了+5m是什么意思？这时物体离它两次移动前的位置多远？____________________________________-0.1米和+0.23米向前移动了5m，最后停在原来位置 广东省怀集县洽水镇初级中学练一练：4．一潜水艇所在的高度为-100米，如果它再下潜20米，则高度是_________，如果在原来的位置上再上升20米，则高度是__________5.某蓄水池的标准水位记为0m，如果用正数表示水面高于标准水位的高度，那么(1)0.08和-0.2m各表示什么？____________________________________-120米-80米高于标准水位0.08米和低于标准水位0.2米 广东省怀集县洽水镇初级中学归纳小结1.大于0的数叫做___数；在正数前加上符号“—”（负）的数叫做___数。2.如果一个问题中出现相反意义的量，我们可以用___数和___数分别表示它们.3.数___既不是正数，也不是负数.___是正数和负数的分界.4.正数、负数前的“+”“－”号是表示量的性质相反，这种符号叫做_________正负正负00性质符号'