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第Ⅰ部分 智能理论与智能仪器 2

绪论 2

0.1 仪器分类及其特点 2

0.1.1 根据用途分类 2

0.1.2 根据仪器构造和机电性能特征分类 3

0.2 智能仪器电路结构 6

0.3 智能仪器的发展方向 7

0.4 本书各章节内容安排 8

第1章 信号处理与智能理论概要 9

1.1 信号的测试与分析基础 9

1.1.1 信号的分类 9

1.1.2 信号的采集 10

1.1.3 信号的预处理 12

1.1.4 信号的分析 17

1.1.5 信号的数字滤波 21

1.2 智能信息理论概要 25

1.2.1 模糊信息理论 25

1.2.2 人工神经网络 32

思考题与习题 41

第2章 智能仪器的处理器 42

2.1 单片机概述 42

2.1.1 单片机特点 42

2.1.2 8位单片机系列产品简介 43

2.2 8051单片机 46

2.2.1 8051单片机的基本结构与功能 46

2.2.2 8051封装与引脚功能 48

2.2.3 时钟电路 51

2.2.4 复位和复位电路 52

2.2.5 存储器结构 54

2.2.6 指令部件 56

2.2.7 特殊功能寄存器 57

2.2.8 布尔处理器 60

2.2.9 8051的机器周期与指令周期 60

2.2.10 8051访问片外存储器的时序 61

2.2.11 8051的系统扩展 64

2.2.12 8051的中断系统 67

2.2.13 8051的定时器／计数器 69

2.2.14 8051的串行接口 70

2.3 16位单片机 73

2.3.1 MCS96单片机系列简介 73

2.3.2 HSIO系列 73

2.4 C8051F系列与STC系列多功能单片机 76

2.4.1 C8051F特性简介 76

2.4.2 C8051F指令集 83

2.4.3 C8051F的中断系统 85

2.4.4 C8051F的电源管理方式 90

2.4.5 STC系列多功能单片机简介 92

2.5 DSP器件 94

2.5.1 DSP应用特点与分类 94

2.5.2 DSPTMS320VC5402 98

2.6 ARM器件 112

2.6.1 片内资源 112

2.6.2 ARM920T特性 113

思考题与习题 116

第3章 智能仪器常用通信技术 118

3.1 USB接口 118

3.1.1 USB概述 118

3.1.2 USB系统 120

3.1.3 总线拓朴 124

3.1.4 USB通信端点与管道 126

3.1.5 USB总线协议 128

3.1.6 USB接口器件介绍 131

3.2 RS-232C接口 135

3.2.1 RS-232C传递信息的格式标准 136

3.2.2 RS-232C标准的信号线定义 136

3.2.3 信号线的连接和使用 139

3.2.4 RS-232C电气特性 141

3.2.5 机械特性 143

3.3 RS-423A/422A/485接口 144

3.3.1 RS-423A接口 145

3.3.2 RS-422A接口 145

3.3.3 RS-485接口 147

3.3.4 RS-423A/422A/485接口性能比较 149

3.4 CAN总线接口 150

3.4.1 CAN总线特点 150

3.4.2 标准CAN总线和扩展CAN总线 151

3.4.3 总线仲裁 152

3.4.4 出错处理 153

3.4.5 CAN控制器与收发器 153

3.5 并行接口 154

3.6 计算机通信小结 159

思考题与习题 160

第4章 数据采集技术 161

4.1 集成运算放大器与信号调理 161

4.2 采样保持电路 168

4.3 采样偏差的校正技术 170

4.4 信号隔离与选通技术 173

4.5 数据采集中的抗干扰技术 176

4.5.1 干扰因素与抗干扰基本方法 177

4.5.2 若干特殊滤波技术 179

4.5.3 A/D转换过程中的抗干扰技术 181

4.6 D/A转换技术与应用电路 183

4.6.1 R-2RT形电阻网络型DAC的工作原理 184

4.6.2 权电阻型DAC的工作原理 186

4.6.3 DAC的性能指标 187

4.6.4 DAC0832及其与计算机的接口 188

4.6.5 8位以上DAC及其与微机的连接 191

4.7 A/D转换技术与应用电路 199

4.7.1 逐位逼近式ADC的结构及工作原理 200

4.7.2 双积分式ADC的结构及工作原理 201

4.7.3 ∑-△模数转换器结构及工作原理 204

4.7.4 AD574系列A/D转换器及其与计算机接口技术 212

4.7.5 12位串行A/D转换器MAX186/MAX188 220

4.7.6 使用处理器内带的A/D转换器 229

思考题与习题 230

第5章 仪器的人机交互部件 232

5.1 仪器的键盘 232

5.1.1 单触点接地式键盘电路 232

5.1.2 扫描式键盘电路 234

5.2 数码管LED常用接口电路 237

5.2.1 LED显示器结构与原理 237

5.2.2 键盘／显示器专用接口芯片8279 241

5.3 液晶显示器常用接口电路 246

5.3.1 三位半数码液晶显示器 246

5.3.2 字符液晶显示器 248

5.3.3 图形液晶显示器 251

5.3.4 图形液晶显示器的程序编制方法 265

5.4 声响器件接口电路 270

思考题与习题 271

第6章 智能理论应用与仪器设计实例 272

6.1 智能理论应用实例1 太阳能与热泵联合集热系统的模糊控制 272

6.1.1 热泵开关控制系统的分析 272

6.1.2 水阀控制系统的分析 275

6.1.3 热循环泵控制系统的分析 275

6.1.4 MATLAB模糊逻辑工具箱介绍 276

6.1.5 热泵开关控制系统的设计 277

6.1.6 水阀控制系统的设计 281

6.1.7 热循环泵控制系统的设计 282

6.1.8 MATLAB模糊逻辑工具箱的C语言接口 282

6.1.9 系统运行效果分析 284

6.2 智能理论应用实例2 基于BP神经网络的回转窑温度控制系统设计 284

6.2.1 回转窑温度控制系统的分析 285

6.2.2 网络结构设计 285

6.2.3 MATLAB中BP神经网络的实现 287

6.3 智能仪器设计开发流程 291

6.4 智能仪器设计实例 铁轨参数检测仪设计 293

6.4.1 铁轨参数检测仪功能要求与方案设计 293

6.4.2 铁轨参数检测仪机械结构设计与电路设计 294

6.4.3 仪器软件设计 312

6.4.4 现场软硬件统调及实测数据分析 323

6.4.5 设计总结与资料整理 326

思考题与习题 327

第Ⅱ部分 实验指导 329

实验1 并行接口的存储器读写实验 329

实验2 I2C串行接口的存储器读写实验 333

实验3 RS-232C通信实验 339

实验4 键盘输入实验 344

实验5 液晶图形与字符显示实验 347

实验6 开关量输入与输出实验 349

实验7 定时器／计数器中断实验 351

实验8 用ADC0809进行A/D转换实验 354

实验9 用V/F变换方法进行A/D转换数据采集实验 357

实验10 大量数据存储与保存实验 359

附录 C51程序设计语言简介 363

参考文献 370