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第1章 绪论 1

1.1测量仪器的发展概况 1

1.2智能仪器的发展趋势 3

1.3智能仪器的分类、组成和特点 3

1.3.1智能仪器的分类 3

1.3.2智能仪器的组成 4

1.3.3智能仪器的特点 4

1.4智能仪器中微处理器的选择 5

1.4.1单片机概述 5

1.4.2基于8051内核的单片机 6

1.4.3 MSP430系列单片机 7

1.4.4 PIC系列单片机 7

1.4.5基于ARM内核的单片机 8

1.4.6基于AVR系列的单片机 8

1.4.7数字信号处理器DSP 9

习题1 9

第2章 智能仪器输入通道及接口技术 10

2.1模拟量输入通道概述 10

2.2传感器 11

2.2.1传感器的分类 11

2.2.2传感器的选用原则 11

2.3放大器 12

2.3.1程控放大器 13

2.3.2仪用放大器 16

2.3.3隔离放大器 18

2.4模拟多路开关 22

2.4.1模拟多路开关的性能指标 23

2.4.2集成模拟多路开关 23

2.4.3模拟开关的通道扩展 25

2.5采样/保持器 26

2.5.1采样/保持器的原理 26

2.5.2集成采样/保持器 27

2.5.3采样/保持器的主要性能指标 28

2.6 A/D转换器 28

2.6.1并联比较型A/D转换器 29

2.6.2逐次逼近型A/D转换器 30

2.6.3双积分型A/D转换器 30

2.6.4 Σ-△调制型A/D转换器 32

2.6.5 A/D转换器的主要技术指标 34

2.7 A/D转换器与微处理器的接口 36

2.7.1并行输出ADC与微处理器的接口 36

2.7.2串行输出ADC与微处理器的接口 41

2.8开关量输入通道 47

习题2 48

第3章 智能仪器输出通道及接口技术 49

3.1模拟量输出通道 49

3.1.1 D/A转换原理 49

3.1.2 D/A转换器的主要技术指标 51

3.2 D/A转换器与微处理器的接口 52

3.3 DAC的应用 58

3.4开关量输出通道 62

3.4.1小功率驱动接口电路 62

3.4.2中功率驱动接口电路 63

3.4.3固态继电器输出接口电路 63

习题3 65

第4章 智能仪器人机交互接口 66

4.1键盘与接口 66

4.1.1键盘概述 66

4.1.2键盘工作原理与接口电路 67

4.1.3键值分析程序 72

4.2 LED显示与接口 76

4.2.1段码式LED显示原理与接口 76

4.2.2点阵式LED显示原理与接口 79

4.3键盘/显示器接口设计 81

4.3.1 ZLG7290芯片介绍 81

4.3.2 ZLG7290接口芯片的连接方法和程序设计 84

4.4 LCD显示及接口 87

4.4.1 LCD显示器的结构和工作原理 87

4.4.2笔段式LCD显示器 88

4.4.3点阵式LCD显示器的接口 91

4.5触摸屏 97

4.5.1触摸屏简介 97

4.5.2触摸屏的分类 98

4.5.3触摸屏的控制 101

4.6打印记录技术 105

4.6.1 RD系列热敏微型打印机的接口信号 106

4.6.2 RD系列热敏微型打印机的打印命令 107

4.6.3汉字打印技术 108

4.6.4 RD系列打印机与单片机接口及编程 110

习题4 111

第5章 智能仪器的典型数据处理功能 112

5.1概述 112

5.2测量结果的非数值处理 113

5.2.1查表 113

5.2.2排序 113

5.3随机误差处理与数字滤波 114

5.3.1数字滤波的特点 114

5.3.2数字滤波算法 115

5.4系统误差的处理 119

5.4.1利用误差模型校正系统误差 119

5.4.2利用离散数据建立模型校正系统误差 120

5.4.3利用标准数据校正系统误差 124

5.4.4传感器的非线性校正 125

5.5粗大误差的处理算法 128

5.5.1判断粗大误差的准则 128

5.5.2测量数据的处理步骤 129

5.6温度误差的校正方法 130

5.7测量数据的标度变换 130

5.7.1线性标度变换 130

5.7.2非线性参数的标度变换 131

习题5 132

第6章 智能仪器自动测量和自检技术 133

6.1概述 133

6.2仪器的自动校准 133

6.2.1内部自动校准 134

6.2.2外部自动校准 135

6.3仪器的自动测量 136

6.3.1量程自动转换 136

6.3.2触发电平自动调节 138

6.4硬件故障自检 139

6.4.1 RAM的自检 139

6.4.2 ROM的自检 140

6.4.3键盘与显示器的自检 141

6.4.4输入通道的自检 142

6.4.5输出通道的自检 143

6.4.6总线的自检 144

习题6 144

第7章 智能仪器抗干扰技术与可靠性设计 146

7.1智能仪器的干扰问题 146

7.1.1干扰的定义与来源 146

7.1.2干扰的分类 147

7.1.3干扰的耦合通道 149

7.2从耦合通道抑制干扰的主要技术 150

7.2.1隔离技术 151

7.2.2滤波技术 153

7.2.3屏蔽技术与双绞线传输 153

7.2.4接地技术 157

7.3抗干扰的其他技术与措施 160

7.3.1电源系统的抗干扰措施 160

7.3.2静电放电干扰和漏电干扰的抑制 162

7.3.3线间窜扰的抑制 163

7.4智能仪器可靠性概述 164

7.4.1可靠性的基本概念 164

7.4.2影响可靠性的主要因素 165

7.5可靠性设计 165

7.5.1硬件可靠性设计 165

7.5.2软件可靠性设计及软件抗干扰措施 167

习题7 174

第8章 总线和数据通信技术 175

8.1概述 175

8.2内总线 175

8.2.1 I2C总线概述 176

8.2.2 I2 C总线的术语 177

8.2.3器件与I2 C总线的连接 177

8.2.4 I2C总线数据的传送 177

8.2.5 I2C总线器件与CPU的连接 180

8.2.6 I2 C总线应用实例 181

8.3通用接口总线 182

8.3.1协议中用到的术语 182

8.3.2仪器功能与接口功能 183

8.3.3 GPIB接口系统结构 184

8.3.4 GPIB接口工作过程 185

8.3.5 GPIB接口芯片 186

8.4串行通信接口 186

8.4.1 RS-232C串行总线标准 188

8.4.2 RS-422标准 192

8.4.3 RS-485通信接口标准 193

8.4.4通用串行总线（USB） 194

8.5现场总线 199

8.5.1现场总线概述 200

8.5.2 CAN总线的发展与特点 201

8.5.3 CAN的分层结构 201

8.6蓝牙技术 205

8.6.1蓝牙技术概述 205

8.6.2蓝牙技术原理 205

8.7 ZigBee技术 208

8.7.1 ZigBee技术概述 208

8.7.2 ZigBee技术原理 209

8.8工业以太网 211

8.9电力线载波通信 214

习题8 215

第9章 智能仪器设计 216

9.1智能仪器的设计要求、原则及步骤 216

9.1.1智能仪器的设计要求 216

9.1.2智能仪器的设计原则 216

9.1.3智能仪器的设计步骤 217

9.2数据采集系统设计 219

9.2.1数据采集系统的组成与结构 220

9.2.2数据采集系统设计考虑的因素 220

9.2.3心电数据采集系统设计 221

9.3简易单回路温度控制器 226

9.3.1功能需求和总体思路 227

9.3.2温度测控电路设计 228

9.3.3 PID控制算法的实现 229

9.3.4控制器和PC之间的数据通信 230

9.3.5温度控制器软件流程 230

习题9 233

第10章 智能仪器设计工程实例 234

10.1需求分析 234

10.2双通道电子皮带秤的功能说明 234

10.3双通道电子皮带秤的原理 235

10.3.1双通道电子皮带秤的组成 235

10.3.2双通道电子皮带秤的原理 235

10.4系统硬件设计 236

10.4.1硬件体系结构设计 236

10.4.2硬件电路设计 238

10.5软件系统设计 244

10.5.1软件设计分析 245

10.5.2软件模块设计 246

10.6系统调试 252

第11章 智能仪器新发展 254

11.1个人仪器及系统 254

11.1.1个人仪器概述 254

11.1.2个人仪器的结构和特点 254

11.2 VXI总线仪器 256

11.2.1 VXI总线仪器系统概述 257

11.2.2 VXI总线仪器系统的组建 262

11.3虚拟仪器 263

11.3.1虚拟仪器的特点与构成 264

11.3.2虚拟仪器的硬件结构 265

11.3.3虚拟仪器的软件结构 267

11.3.4虚拟仪器的软件开发平台 268

11.3.5虚拟仪器的发展与应用 270

11.4网络化仪器 272

11.4.1网络化仪器概述 272

11.4.2基于Web的虚拟仪器 274

11.4.3嵌入式Internet的网络化智能传感器 275

11.4.4 IEEE 1451网络化智能传感器标准 277

11.4.5物联网概述 278

11.5多传感器数据融合技术 280

11.5.1概述 280

11.5.2数据融合的原理和结构 281

11.5.3数据融合的基本方法 283

11.5.4数据融合技术在智能仪器中的应用 283

习题11 284

参考文献 285