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第1章 绪论1

1.1智能仪器的诞生1

1.2智能仪器的结构及特点2

1.2.1智能仪器的结构2

1.2.2智能仪器的特点3

1.3智能仪器的发展4

1.3.1独立式智能仪器及GP-IB自动测试系统4

1.3.2个人仪器系统5

1.3.3 VXI总线仪器系统6

1.3.4虚拟仪器7

1.3.5网络化仪器8

思考题与习题8

第2章 智能仪器的主机电路9

2.1单片机概述9

2.1.1单片机的总线结构9

2.1.2指令系统及CPU架构10

2.1.3几类应用广泛的单片机10

2.2基于80C51内核的单片机11

2.3基于ARM内核的单片机15

2.3.1 ARM简介15

2.3.2 ARM内核的单片机16

2.4 DSP型单片机18

2.5带有不同专用接口的单片机20

2.5.1具有USB接口的单片机20

2.5.2具有以太网接口的单片机20

2.5.3具有CAN接口的单片机21

2.6 80C51单片机构成的主机电路22

2.6.1主机电路概述22

2.6.2 80C51系列单片机构成的主机电路23

思考题与习题24

第3章 智能仪器的信号输入输出通道25

3.1测量放大器25

3.1.1测量放大器原理25

3.1.2测量放大器的使用26

3.1.3集成测量放大器28

3.2程控增益放大器29

3.2.1基本程控增益放大器29

3.2.2应用测量放大器实现的程控增益放大器30

3.2.3集成程控增益放大器31

3.3模拟量输入通道32

3.3.1模拟量输入通道的结构32

3.3.2 A／D转换器的性能指标34

3.3.3逐次比较型ADC与微机的接口35

3.3.4积分式ADC与微机的接口39

3.3.5∑-△型ADC及其与微机的接口42

3.3.6模拟量输入通道的其他器件47

3.3.7模拟量输入通道设计51

3.4模拟量输出通道53

3.4.1模拟量输出通道的结构53

3.4.2 D／A转换器的特性53

3.4.3 D／A转换器与微机的接口55

3.4.4数字波形合成技术59

3.5数据采集系统61

3.5.1数据采集系统集成电路61

3.5.2高速数据缓存技术65

3.6开关量输入通道70

3.6.1开关量输入通道的结构70

3.6.2开关量输入信号的调理70

3.7开关量输出通道71

3.7.1开关量输出通道的基本组成71

3.7.2开关量输出驱动电路72

思考题与习题74

第4章 智能仪器人-机接口技术76

4.1键盘接口技术76

4.1.1键抖动、键连击及串键的处理76

4.1.2键盘的结构及控制方式78

4.1.3非编码式键盘接口80

4.1.4编码式键盘接口84

4.2 LED显示器接口技术84

4.2.1七段LED显示器及接口85

4.2.2点阵式LED显示器及接口88

4.3可编程键盘／显示器接口电路89

4.3.1可编程键盘／显示器接口电路827989

4.3.2串行接口LED驱动器MAX721996

4.4 LCD显示器接口技术102

4.4.1液晶显示器的原理及驱动方式102

4.4.2段式LCD显示器接口104

4.4.3点阵式LCD显示器接口105

4.5微型打印机接口技术114

4.5.1 TPμP-40B的性能及接口信号114

4.5.2 TPμP-40B字符代码及打印命令代码115

4.5.3 TPμP-40B接口方法及管理程序116

4.6触摸屏技术119

4.6.1触摸屏的结构及特点119

4.6.2触摸屏控制器ADS7843及其与微机的接口123

思考题与习题126

第5章 智能仪器的标准数据通信接口128

5.1 GP-IB通用并行接口总线128

5.1.1 GP-IB接口总线概述128

5.1.2总线结构129

5.1.3三线联络过程130

5.1.4基本接口功能131

5.1.5接口消息及其编码132

5.2 GP-IB接口设计134

5.2.1可编程GP-IB接口芯片TMS-9914A134

5.2.2应用TMS-9914A进行接口设计138

5.3 PXI总线技术140

5.3.1 PXI总线概述140

5.3.2 PXI总线系统的规范141

5.4串行通信总线144

5.4.1串行通信的基本方式144

5.4.2 RS-232C串行通信总线标准145

5.5串行通信接口设计148

5.6其他总线技术151

5.6.1以太网接口151

5.6.2现场总线CAN152

5.6.3蓝牙技术153

5.6.4 USB总线153

思考题与习题155

第6章 智能仪器抗干扰技术156

6.1干扰的来源及分类156

6.1.1干扰的来源156

6.1.2干扰的传播途径157

6.2串模及共模干扰的抑制158

6.2.1串模及共模干扰158

6.2.2串模干扰的抑制160

6.2.3共模干扰的抑制161

6.3信号输入输出通道干扰的抑制163

6.3.1干扰隔离器件163

6.3.2信号输入输出的隔离164

6.4电源系统干扰的抑制及仪器接地技术167

6.4.1电源所致干扰的抑制167

6.4.2接地技术168

6.5CPU抗干扰技术169

6.5.1软件陷阱技术169

6.5.2“看门狗”技术170

思考题与习题172

第7章 智能仪器的数据处理与自动化技术173

7.1随机误差的校正173

7.1.1消除脉冲干扰的数字滤波法174

7.1.2抑制小幅度高频噪声的数字滤波法176

7.1.3复合滤波法178

7.1.4数字低通滤波法180

7.1.5自相关滤波及互相关滤波182

7.2系统误差的校正183

7.2.1利用误差模型校正系统误差184

7.2.2利用校准数据表校正系统误差185

7.2.3利用校正函数校正系统误差186

7.2.4利用代数插值法校正系统误差186

7.2.5利用最小二乘法校正系统误差189

7.3量程自动转换技术191

7.3.1量程自动转换原理192

7.3.2量程上、下限的确定193

7.3.3量程自动转换性能的提高193

7.4测量数据的标度变换195

7.4.1线性标度变换195

7.4.2非线性标度变换196

7.5故障自检技术196

7.5.1故障自检方式196

7.5.2自检项目197

7.5.3自检软件201

思考题与习题203

第8章 智能仪器的设计204

8.1智能仪器的设计原则204

8.1.1智能仪器设计的基本要求204

8.1.2智能仪器的设计原则205

8.2智能仪器的研制步骤206

8.2.1确定设计任务、拟定设计方案206

8.2.2硬件和软件的设计208

8.2.3系统调试和性能测试208

8.3智能仪器的软件设计209

8.3.1智能仪器的软件设计方法209

8.3.2智能仪器的软件结构211

8.3.3监控主程序212

8.3.4键盘管理程序213

8.4智能仪器的调试223

8.4.1调试过程223

8.4.2硬件静态调试224

8.4.3软件调试224

8.4.4动态在线调试224

8.5智能仪器设计实例226

8.5.1检测系统总体设计226

8.5.2硬件电路设计227

8.5.3软件设计230

思考题与习题232

第9章 基于电压和频率测量的智能仪器233

9.1智能数字电压表的结构及实例233

9.1.1智能数字电压表的结构及技术指标233

9.1.2智能数字电压表实例237

9.2智能数字多用表原理240

9.2.1智能数字多用表的结构240

9.2.2交流／直流转换器241

9.2.3欧姆转换器及电流转换器244

9.3智能数字多用表设计245

9.3.1智能数字多用表组成结构246

9.3.2电压、电流、电阻量程转换电路246

9.3.3软件流程247

9.4智能RLC测量仪原理及实例249

9.4.1自由轴法测量原理250

9.4.2正弦信号源与相敏检波器252

9.4.3智能RLC测量仪实例253

9.5通用电子计数器测量原理及组成256

9.5.1通用电子计数器测量原理256

9.5.2通用电子计数器的基本组成258

9.6提高频率测量精度的方法261

9.6.1多周期同步测量技术262

9.6.2内插扩展技术263

9.7智能电子计数器的设计264

9.7.1 ICM7226芯片介绍264

9.7.2应用ICM7226设计智能频率计267

思考题与习题269

第10章 虚拟仪器及网络化仪器271

10.1虚拟仪器概述271

10.1.1虚拟仪器的基本概念271

10.1.2虚拟仪器的发展过程272

10.1.3虚拟仪器的特点273

10.2虚拟仪器的组成273

10.2.1虚拟仪器的硬件273

10.2.2虚拟仪器的软件275

10.3应用LabVIEW进行虚拟仪表设计276

10.3.1 LabVIEW基本概念276

10.3.2 LabVIEW的数学分析与信号处理277

10.3.3虚拟仪器设计实例278

10.4网络化仪器282

10.4.1网络化仪器的诞生282

10.4.2网络化仪器的体系结构282

10.4.3网络化仪器的两种组建模式284

10.4.4网络化虚拟仪器的开发实例286

思考题与习题289

参考文献290