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第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.1.1 智能仪器及其特点 1

1.1.2 智能仪器的组成 4

1.1.3 智能仪器的工作原理 5

1.1.4 智能仪器的新发展 7

1.2 智能仪器设计简介 10

1.2.1 设计要点 10

1.2.2 监控程序的结构 11

1.2.3 程序设计技术 11

1.2.4 智能仪器的研制步骤 13

1.2.5 智能仪器设计中应注意的问题 16

习题与思考题 19

第2章 智能仪器的标准数据通信接口 20

2.1 RS-232标准串行接口总线 20

2.2 SPI总线标准 26

2.2.1 SPI总线标准介绍 26

2.2.2 利用模拟SPI扩展串行E2PROM 28

2.3 I2C标准总线 37

2.3.1 I2C标准总线介绍 37

2.3.2 80C51单片机模拟I2C总线应用实例 40

2.4 USB总线标准 46

2.4.1 USB总线标准介绍 46

2.4.2 应用实例 49

2.5 CAN总线 55

2.5.1 CAN通信总线原理 56

2.5.2 常用的CAN通信总线芯片 60

2.5.3 CAN通信总线硬件设计 61

2.6 GP-IB接口总线 62

2.6.1 接口功能要素 62

2.6.2 接口的基本特性 63

2.6.3 总线结构 63

2.6.4 消息及其编码 64

2.6.5 三线挂钩过程 65

2.6.6 接口功能设置 66

2.7 无线数据传输和PTR2000的应用 66

2.7.1 调制解调器技术简介 67

2.7.2 PTR2000无线收发MODEM的应用 68

习题与思考题 71

第3章 预处理电路及数据采集 72

3.1 概述 72

3.2 传感器及其应用 73

3.2.1 传感器基础知识 73

3.2.2 几种常用或新型传感器简介 75

3.2.3 传感器应用实例 79

3.3 模拟信号放大电路 83

3.3.1 模拟信号放大及集成运放简介 83

3.3.2 放大电路实例 85

3.4 DAC接口 89

3.4.1 DAC芯片与微机接口的一般方法 90

3.4.2 DAC芯片与80C51单片机接口举例 93

3.5 ADC接口 97

3.5.1 ADC芯片与微机接口的一般方法 97

3.5.2 常用的ADC芯片与80C51单片机接口举例 101

3.6 数据采集系统 125

3.6.1 数据采集系统结构 125

3.6.2 模拟开关 126

3.6.3 采样保持电路 128

3.6.4 单片数据采集系统 130

习题与思考题 133

第4章 人机接口技术 134

4.1 键盘接口 134

4.1.1 键盘简介 134

4.1.2 非编码键盘 136

4.1.3 编码键盘 143

4.1.4 触摸屏技术 145

4.2 LED显示器接口 147

4.2.1 七段LED显示器 147

4.2.2 点阵式LED显示器 151

4.3 键盘／显示器接口实例 153

4.3.1 用8155H芯片实现键盘／显示器接口 153

4.3.2 用51单片机的串行口实现键盘／显示器接口 156

4.3.3 利用8279专用接口芯片实现键盘／显示器接口 158

4.3.4 利用7289串行接口芯片实现键盘／显示器接口 169

4.4 LCD显示器接口 179

4.4.1 LCD显示器的基本结构及工作原理 179

4.4.2 LCD显示器与单片机接口 181

4.4.3 液晶显示模块的应用 187

4.5 CRT显示器接口 200

4.5.1 CRT显示原理 200

4.5.2 字符显示终端 203

4.6 微型打印机接口 205

4.6.1 8051与GP16微型打印机的接口 205

4.6.2 8051与PP40绘图打印机的接口 210

习题与思考题 221

第5章 测量算法与系统优化设计 222

5.1 测量算法 222

5.1.1 量程选择 222

5.1.2 极限判断与越限报警 223

5.1.3 自检算法 224

5.1.4 标度变换 224

5.1.5 智能仪器的软件主流程实例 227

5.2 测量精确度的提高 229

5.2.1 随机误差与数字滤波 229

5.2.2 系统误差的处理 237

5.3 智能仪器的低功耗设计 246

5.3.1 低功耗设计概述 246

5.3.2 51系列单片机的低功耗运行 247

5.3.3 存储器的低功耗运行 250

5.3.4 智能仪器的低功耗设计方案 252

5.4 智能仪器的抗干扰设计 253

5.4.1 主要干扰源及相应的抗干扰措施 253

5.4.2 印制电路板及电路的抗干扰设计 257

5.4.3 软件抗干扰设计 258

习题与思考题 265

第6章 监控主程序的设计 266

6.1 直接分析法 266

6.1.1 用选择结构设计监控主程序 266

6.1.2 用转移表法设计监控主程序 267

6.2 状态变量法 271

6.2.1 状态变量法的实质 271

6.2.2 状态变量法设计步骤 273

6.2.3 设计状态图和状态表的原则与技巧 276

6.2.4 用状态变量法设计监控主程序实例 281

习题与思考题 284

第7章 接口管理程序的设计 285

7.1 MC68488接口（GPIA）原理 285

7.1.1 GPIA引出线功能 285

7.1.2 GPIA内部寄存器功能 289

7.2 80C51单片机与MC68488接口电路设计 295

7.2.1 时钟信号的产生 295

7.2.2 读写控制信号 296

7.2.3 芯片选通控制 296

7.3 接口管理程序的设计 297

7.3.1 概述 297

7.3.2 接口启动程序 297

7.3.3 接口管理主程序 298

习题与思考题 300

第8章 智能仪器设计实例 301

8.1 数字频率计的设计 301

8.1.1 系统组成与设计方案 301

8.1.2 频率计程序设计 302

8.2 超声波测距仪的设计 306

8.2.1 SB5227型超声波测距专用集成电路 306

8.2.2 超声波测距仪的设计 308

8.2.3 超声波测距网络系统的构成 312

8.3 数字多用表的设计 312

8.3.1 设计任务及要求 312

8.3.2 设计思路与方案 313

8.3.3 系统硬件设计 313

8.3.4 软件设计 316

8.4 智能型出租车计价器的设计 318

8.4.1 设计任务与要求 318

8.4.2 设计方案 319

8.4.3 系统设计 320

8.4.4 硬件开发 321

8.4.5 软件设计 323

8.4.6 系统调试 328

8.4.7 指标测试与软件固化 329

习题与思考题 329

参考文献 330