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第一章 绪论 1

1.1　智能仪器的发展概况 1

1.2　智能仪器的特点 4

1.3　智能仪器的基本结构 6

1.4　虚拟仪器 7

1.5　自动测试系统 9

第二章　智能仪器的输入通道及接口技术 13

2.1　程控放大器及接口 13

一、程控同相放大器 13

二、程控反相放大器 16

三、仪用放大器 18

2.2　量程自动转换技术 22

一、一般要求 22

二、转换电路及接口 23

三、量程自动转换电路的控制 24

四、量程自动转换电路的保护 28

2.3　A/D转换器接口技术 29

一、并行输出A/D转换器接口 30

二、串-并行输出A/D转换器接口 42

三、串行输出A/D转换器接口 46

一、键盘系统设计要点 50

3.1　非编码键盘系统 50

第三章　智能仪器外设及控制技术 50

二、键盘检测与可靠性技术 52

三、键盘扫描技术 53

3.2　编码键盘系统 58

一、8279可编程键盘／显示器接口芯片 58

二、编码键盘系统举例 61

3.3　数码显示技术 64

一、LED数码显示技术 64

二、LCD数码显示技术 72

3.4　打印记录技术 77

一、点阵打印记录 78

二、绘图打印记录 80

第四章　智能仪器输出通道及数据通信接口技术 85

4.1　智能仪器输出通道信号种类 85

一、模拟量输出信号 85

二、开关量输出信号 85

三、数字量输出信号 86

4.2　DAC工作原理及主要技术指标 86

一、DAC工作原理 86

二、DAC主要技术指标 87

一、电流输出型DAC连接成电压输出电路 88

4.3　DAC接口技术 88

二、DAC芯片与微型计算机接口 89

4.4　数字波形合成与V/I转换电路 93

一、数字波形合成 93

二、V/I转换电路 95

4.5　开关量输出 96

一、开关量输出隔离 97

二、开关量输出驱动 98

三、固态继电器（SSR） 99

4.6　串行数据通信接口 101

一、串行通信的基本概念 102

二、RS-232C标准串行接口总线 103

三、RS-422A与RS-423A标准串行接口总线 105

四、RS-485标准串行接口总线 106

第五章　智能仪器的运算程序及数据处理 109

5.1　常用函数算法 109

一、三角函数的计算 109

二、平方根的计算 111

5.2　测量数据的非数值处理 112

一、数据结构 112

二、线性表查找技术 113

三、链表的插入、删除和查找 118

四、排序 119

5.3　系统误差的数据处理 122

一、系统误差模型的建立 122

二、系统误差的标准数据校正法 126

三、非线性校正 126

四、零位误差和增益误差的校正 129

五、温度误差的补偿 130

5.4　随机误差的数据处理 131

一、限幅滤波 131

二、中位值滤波 132

三、算术平均滤波 133

四、递推平均滤波 134

五、加权递推平均滤波 134

第六章 自动校准和自诊断技术 136

6.1　误差校准和故障诊断 136

一、仪器的系统误差及其校准 136

二、仪器故障的检测和诊断 137

三、仪器故障的自检 138

6.2　仪器的内部自动校准 139

一、模拟量测量通道的零点漂移和倍率变化 139

二、零点漂移的内部自动校准 142

三、倍率偏移的内部自动校准 143

四、内部自动校准的程序流程 144

6.3　仪器的外部自动校准 144

一、有关IEEE-488接口的几个基本概念 146

二、自动校准系统的工作过程 147

6.4　仪器中数字电路故障自检 150

一、常用的自检技术 150

二、数字电路各组成部分的故障检测 157

一、模拟电路故障测试的困难 162

6.5　仪器中模拟电路故障测试 162

二、利用环绕技术进行模拟量通道的自检 163

6.6　仪器的自检安排 164

第七章 HE9701型多功能电量测试仪 165

7.1　HE9701型多功能电量测试仪的总体设计 165

一、概述 165

二、整机框图 165

7.2　HE9701型多功能电量测试仪的输入回路 166

一、电流输入回路 166

二、电压输入回路 170

一、采样电路 175

7.3　HE9701型多功能电量测试仪的采样电路 175

二、整形二分频电路 177

三、超量限判断电路 177

7.4 HE9701型多功能电量测试仪的测量算法 178

一、复化数值求积公式 178

二、电压、电流采样测量的算法 179

三、电压、电流采样测量算法的误差 181

四、有功功率采样测量的算法 182

五、有功功率采样测量算法的误差 183

7.5 HE9701型多功能电量测试仪的软件流程图 184

二、电压测量程序流程图 185

一、整机工作程序流程图 185

三、有功功率测量程序流程图 186

7.6 HE9701型多功能电量测试仪的自动量程转换与自校准技术 187

一、自动量程转换 187

二、自校准技术 188

第八章 数据采集系统 189

8.1 数据采集系统的组成 189

一、数据采集系统的组成 189

二、采样定理 190

一、采样／保持器的工作原理 192

二、采样／保持器的主要参数 192

8.2 采样／保持器 192

三、集成采样／保持器 193

8.3 模拟开关 194

一、模拟开关的主要参数 194

二、多路模拟开关的结构 195

三、集成模拟开关 195

四、模拟开关的通道扩展 196

8.4 数据采集系统设计 197

一、系统设计考虑的因素 197

二、数据采集系统结构形式的确定 198

三、数据采集系统实例 199

四、用多路模数转换器芯片组建数据采集系统 201

8.5　数据采集系统的误差分析 204

一、采样误差 204

二、模拟电路的误差 205

三、A/D转换器的误差 206

四、数据采集系统误差的计算 207

第九章　智能仪器设计 208

9.1　智能仪器设计方法概述 208

一、智能仪器的设计原则 208

二、智能仪器的设计思想 208

三、智能仪器的设计、研制步骤 209

一、微计算机 210

9.2　智能仪器硬件设计 210

二、A/D转换器 213

三、可编程逻辑器件 214

9.3　智能仪器软件设计 215

一、结构化程序设计 215

二、基本程序结构 215

三、智能仪器的软件结构 216

9.4　智能仪器的调试 217

一、调试的方法 217

三、软件调试 218

二、硬件静态调试 218

四、动态在线调试 219

9.5　智能仪器抗干扰技术 221

一、噪声与干扰的基本特性 221

二、串模干扰及其抑制 222

三、共模干扰及其抑制 224

四、模拟电路和数字电路的隔离 226

五、接地方法 226

六、软件的抗干扰技术 227

主要参考文献 232