智能传感器系统设计与应用PDF电子书下载

第1章 智能传感器系统概述 1

1.1 智能传感器系统的基本概念及构成 1

1.1.1 智能传感器系统基本概念 1

1.1.2 智能传感器系统的基本构成及应用 1

1.2 智能传感器系统新技术与发展趋势 3

1.3 智能传感系统的总线接口 6

1.3.1 智能传感器系统常用的串行总线 6

1.3.2 基于HART协议的现场总线 8

1.4 集成化智能传感器系统的产品分类 9

1.4.1 传感器信号调理器及信号处理系统 9

1.4.2 单片数据采集系统 10

1.4.3 单片检测系统 10

1.4.4 单片设备 11

1.5 单片智能传感器系统典型产品的技术指标 11

第2章 传感器信号调理器的原理与应用 13

2.1 UZZ9000/9001型角度传感器信号调理器 13

2.1.1 UZZ9000型电压输出式角度传感器信号调理器 13

2.1.2 UZZ9001型电压输出式角度传感器信号调理器 16

2.2 CS2001型电容式传感器信号调理器 18

2.2.1 CS2001的工作原理 18

2.2.2 CS2001的典型应用 20

2.3 1B31型宽带应变信号调理器 20

2.3.1 1B31的性能特点 21

2.3.2 1B31的工作原理 21

2.3.3 1B31的典型应用 27

2.4 1B32型桥式传感器信号调理器 29

2.4.1 1B32的工作原理 29

2.4.2 1B32的典型应用 31

2.5 AD22055型桥式传感器信号放大器 32

2.5.1 AD22055的性能特点 32

2.5.2 AD22055的原理与应用 32

2.6 MAX1459型模拟传感器信号调理器 34

2.6.1 MAX1459的性能特点 34

2.6.2 MAX1459的工作原理 35

2.6.3 MAX1459的典型应用 39

第3章 传感器信号处理系统的原理与应用 42

3.1 TSS400-S1/S2型低功耗可编程传感器信号处理系统 42

3.1.1 TSS400-S1/S2的性能特点 42

3.1.2 TSS400-S1/S2的工作原理 43

3.1.3 TSS400-S1/S2的典型应用 50

3.2 MAX1460型智能化传感器信号处理系统 52

3.2.1 MAX1460的性能特点 52

3.2.2 MAX1460的工作原理 53

3.2.3 MAX1460的典型应用 55

3.3 MAX1463型双通道智能化传感器信号处理系统 57

3.3.1 MAX1463的性能特点 57

3.3.2 MAX1463的工作原理 57

3.3.3 MAX1463的典型应用 64

3.4 AD7714型5通道低功耗可编程传感器信号处理系统 64

3.4.1 AD7714的性能特点 64

3.4.2 AD7714的引脚功能 65

3.4.3 AD7714的工作原理 66

3.4.4 AD7714的典型应用 70

第4章 基于网络的智能传感器系统的设计 74

4.1 网络测控系统发展概述 74

4.1.1 网络测控系统发展概述 74

4.1.2 网络化测控系统的体系结构 75

4.2 基于以太网的嵌入式单片机网络系统的设计 76

4.2.1 嵌入式单片机网络系统的设计方案 76

4.2.2 嵌入式单片机网络系统的电路设计 78

4.2.3 网卡的配置 80

4.2.4 系统参数的自定义设置 80

4.3 网络传感系统的程序设计及应用 83

4.3.1 程序设计 83

4.3.2 应用实例 85

4.4 单片机应用层软件设计 85

4.4.1 AT24C02读、写程序的设计 85

4.4.2 串行口程序的设计 85

第5章 单片数据采集系统的原理与应用 89

5.1 TC534型可编程数据采集系统 89

5.1.1 TC534的性能特点 89

5.1.2 TC534的工作原理 90

5.1.3 编程方法 92

5.1.4 四通道数据采集系统的设计 93

5.2 ADuC824型高精度单片数据采集系统 94

5.2.1 ADuC824的性能特点 95

5.2.2 ADuC824的工作原理 95

5.2.3 ADuC824的典型应用 102

5.3 VERSA1型具有DSP功能的单片数据采集系统 106

5.3.1 VERSA1的性能特点 106

5.3.2 VERSA1的工作原理 107

5.3.3 VERSA1的典型应用 113

第6章 HP34970A型16通道高速数据采集系统 116

6.1 HP34970A型数据采集系统性能特点 116

6.1.1 HP34970A型数据采集系统的性能特点 116

6.1.2 HP34970A型数据采集系统的操作面板 116

6.2 HP34970A型数据采集系统的电路结构 119

6.2.1 HP34970A多通道数据采集系统的框图 119

6.2.2 HP34970A多通道数据采集系统的结构原理 121

6.3 HP34970A型数据采集系统的测量原理 126

6.3.1 HP34970A的测量原理 126

6.3.2 HP34970A的多路切换技术 131

6.4 HP34970A型数据采集系统软件的汉化 133

6.5 HP34970A型数据采集系统的软件 135

6.5.1 Agilent Bench Link Data Logger软件的使用方法 135

6.5.2 高级任务 140

6.6 HP34970A型数据采集系统的应用 141

6.6.1 利用HP34970A实现多点测温的方法 141

6.6.2 测量低阻值电阻的方法 144

6.7 HP34970A型数据采集系统的使用注意事项 144

第7章 单片射频真有效值功率测量系统的设计 150

7.1 射频功率测量技术 150

7.1.1 现代通信系统的构成 150

7.1.2 功率测量的基本概念 150

7.1.3 功率测量技术 152

7.2 AD8362型单片真有效值功率测量系统 158

7.2.1 AD8362的性能特点 158

7.2.2 AD8362的工作原理 158

7.2.3 AD8362的典型应用 161

7.3 LT5504/5507型单片射频功率测量系统 164

7.3.1 LT5504型射频功率测量系统 164

7.3.2 LTC5507型射频功率测量系统 167

第8章 相位差测量系统的设计原理与应用 169

8.1 AD8302型单片宽频带相位差测量系统的原理 169

8.1.1 AD8302的性能特点 169

8.1.2 AD8302的工作原理 170

8.2 AD8302的基本接线方式 172

8.2.1 工作模式的选择 172

8.2.2 输入通道的接口 174

8.2.3 修改灵敏度和中心点的方法 175

8.3 AD8302型单片宽频带相位差测量系统的应用 176

8.3.1 AD8302的典型应用 176

8.3.2 宽频带相位差/频率测量系统 178

8.3.3 AD8302的特殊应用 178

8.4 基于FPGA和单片机的低频数字式相位差测量系统 180

8.4.1 设计方案 180

8.4.2 系统框图 180

8.4.3 电路及程序设计 181

8.4.4 测量数据及测试结果分析 183

第9章 单片电子称重系统的设计原理与应用 187

9.1 应变式称重传感器的测量原理 187

9.1.1 电阻应变片的性能特点及产品分类 187

9.1.2 电阻应变片的工作原理 188

9.1.3 应变式称重传感器的技术指标 189

9.2 单片电子称重系统的电路设计 190

9.2.1 由ZEM系列构成的单片电子称重系统 190

9.2.2 由S8、S9构成的单片电子计价秤 193

9.3 数字式电子秤的电路设计 194

9.3.1 称重传感器及A/D转换器 194

9.3.2 外围电路的设计 198

第10章 单片电能计量系统的设计原理与应用 199

10.1 AD7751型单相电能计量系统 199

10.1.1 AD7751的性能特点 199

10.1.2 电能计量的基本原理 200

10.1.3 AD7751的工作原理 200

10.1.4 AD7751的典型应用 205

10.2 SM9903型单相电能计量系统 206

10.2.1 SM9903的工作原理与典型应用 206

10.2.2 SM9913的工作原理与典型应用 209

10.3 ADE7752型三相电能计量系统 211

10.3.1 ADE7752的性能特点 211

10.3.2 ADE7752的工作原理 212

10.3.3 ADE7752的典型应用 217

第11章 单片彩色扫描仪的设计原理与应用 221

11.1 彩色扫描仪的产品分类及基本原理 221

11.1.1 扫描仪的产品分类 221

11.1.2 扫描仪的主要技术指标 224

11.1.3 平板式扫描仪的基本原理 225

11.2 单片彩色扫描仪的性能特点 226

11.2.1 LM9832的性能特点 227

11.2.2 单片彩色扫描仪系列产品的性能比较 227

11.3 LM9832型单片彩色扫描仪的工作原理 228

11.3.1 LM9832型单片彩色扫描仪的引脚功能 228

11.3.2 LM9832型单片彩色扫描仪的工作原理 230

11.4 LM9832型单片彩色扫描仪的应用电路 236

11.4.1 单片彩色扫描仪的应用电路 336

11.4.2 单片彩色扫描仪的工作流程 237

第12章 智能传感器系统的总线及接口技术 239

12.1 USB总线接口与应用 239

12.1.1 USB总线接口简介 239

12.1.2 USB系统的结构 240

12.1.3 USB总线接口在智能传感器系统中的应用 241

12.2 IEEE1451通用网络化智能传感器接口标准 243

12.2.1 IEEE1451智能传感器接口标准 243

12.2.2 基于IEEE1451.2标准的智能压力变送器 244

12.3 单线总线接口与应用 245

12.3.1 单线总线接口的通信协议 246

12.3.2 单线总线接口的应用 248

12.4 I2C总线接口与应用 249

12.4.1 I2C总线的特点 249

12.4.2 I2C总线的信号定义及数据传输过程 250

12.4.3 I2C总线接口的应用 252

12.5 SMBus总线接口与应用 255

12.5.1 SMBus总线接口 255

12.5.2 SMBus总线接口的应用 255

12.6 SPI总线接口与应用 256

12.6.1 SPI总线接口概述 256

12.6.2 SPI总线接口的应用 258

第13章 智能传感器系统外围电路设计 261

13.1 数字电位器 261

13.1.1 数字电位器的主要特点 261

13.1.2 数字电位器的产品分类及工作原理 262

13.1.3 数字电位器的误差分析 264

13.1.4 数字电位器的典型应用 265

13.2 高精度实时日历时钟电路 266

13.2.1 产品分类及性能特点 267

13.2.2 SD2001系列产品的工作原理 267

13.2.3 SD2001系列产品的典型应用 271

13.3 基准电压源 273

13.3.1 基准电压源的特点与产品分类 273

13.3.2 带隙基准电压源的基本原理 274

13.3.3 基准电压源的应用 275

13.4 集成恒流源 277

13.4.1 恒流源的特点与产品分类 277

13.4.2 恒流二极管的原理与应用 278

13.4.3 恒流三极管的原理与应用 280

13.4.4 可调精密集成恒流源的原理与应用 281

13.5 单片精密U-f、f-U转换器 282

13.5.1 AD650的性能特点 283

13.5.2 U-f转换器的原理与应用 283

13.5.3 f-U转换器的原理与应用 288

13.6 真有效值数字电压及电平转换电路 289

13.6.1 真有效值数字仪表的基本原理 289

13.6.2 单片真有效值/直流转换器的产品分类 290

13.6.3 多量程真有效值数字电压表 291

13.6.4 多量程真有效值数字电压/电平表 292

13.7 带串行接口的多为译码/驱动器 293

13.7.1 MAX7219的性能特点 293

13.7.2 MAX7219的工作原理 294

13.7.3 MAX7219的典型应用及多片级联方法 296

13.8 单片多位计数/锁存/译码/驱动器 297

13.8.1 ICM7217A的性能特点 297

13.8.2 ICM7217A的工作原理 297

13.8.3 ICM7217A的典型应用 299

13.9 在线测量电路的设计 302

13.9.1 在线测量直流电流 302

13.9.2 在线测量电阻 304

13.9.3 在线测量晶体管的hFE 306

13.10 数字音频电压放大器的设计 307

13.10.1 TAS3004型数字音频处理器 308

13.10.2 TAS3001C型数字音频处理器 309

13.10.3 数字音频系统的电路设计 310

13.11 数字立体声功率放大器的设计 312

13.11.1 TAS5000和TAS5100的性能特点 312

13.11.2 数字音频功率放大器的工作原理 313

13.11.3 数字音频功率放大器的电路设计 316

13.12 适配微处理器的单片开关电源 318

13.12.1 TOPSwitch-GX的工作原理 318

13.12.2 适配微处理器的多路输出式单片开关电源 319

13.13 带串行接口的41/2位LCD显示数字电压表 321

13.13.1 MAX1494的性能特点 321

13.13.2 MAX1494的工作原理 322

13.13.3 MAX1494的典型应用 326

第14章 智能显示技术 330

14.1 显示器简介 330

14.2 LED点阵显示器 331

14.2.1 LED点阵显示器 331

14.2.2 字符编码方式 333

14.3 4位5×7 LED点阵驱动器 334

14.3.1 MAX6952的性能特点 335

14.3.2 MAX6952的工作原理 335

14.3.3 MAX6952的典型应用 341

14.4 LCD点阵显示器 342

14.4.1 液晶显示器的性能特点与工作原理 342

14.4.2 液晶点阵显示器 343

14.5 大屏幕智能显示技术 344

14.5.1 大屏幕智能显示屏 344

14.5.2 扫描方式与显示方式的设计 345

14.5.3 灰度屏、彩色屏及多媒体彩色屏 346

14.5.4 汉字点阵芯片 347

14.6 大屏幕LED智能显示屏的设计 348

14.6.1 主机电路设计 348

14.6.2. 主机程序及计算机控制程序的设计 352

14.7 由像元管或磁翻板构成的大屏幕智能显示屏 354

14.7.1 像元管智能显示屏 354

14.7.2 磁翻板智能显示屏 355

14.8 多重显示仪表的电路设计 357

14.8.1 多重显示仪表专用集成电路的分类 357

14.8.2 ICL7182型高分辨率液晶条图A/D转换器 358

14.8.3 LED条图驱动器及条图显示扫描器 359

14.8.4 多重数字/液晶条图显示仪表的电路设计 362

第15章 智能传感器系统的抗干扰措施 364

15.1 电磁兼容性的设计与测量 364

15.1.1 电磁兼容性的研究领域 364

15.1.2 电磁兼容性的设计与测量 366

15.2 ENS-24XA型高频噪声模拟发生器的原理与应用 369

15.2.1 高频噪声模拟器的性能特点 369

15.2.2 高频噪声模拟器的工作原理 370

15.2.3 高频噪声模拟器的应用 372

15.3 电磁干扰滤波器的构造原理与应用 374

15.3.1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用 374

15.3.2 电磁干扰滤波器的技术参数及测试方法 377

15.4 抑制开关电源的电磁干扰 378

15.4.1 单片开关电源的基本电路 379

15.4.2 单片开关电源电磁干扰的波形分析 380

15.4.3 造成电磁干扰的电路模型 380

15.5 抑制开关电源的瞬态干扰及音频噪声 382

15.5.1 抑制瞬态干扰 382

15.5.2 抑制音频噪声 383

15.5.3 抑制其他干扰 384

15.6 智能传感器系统的接地 386

15.6.1 接地的作用及方式 387

15.6.2 智能传感器系统的接地 389

15.7 智能传感器系统的屏蔽 392

15.7.1 屏蔽的分类 392

15.7.2 静电屏蔽 392

15.7.3 磁屏蔽 394

15.8 智能传感器系统的抗干扰措施 395

15.8.1 干扰的成因及后果 395

15.8.2 电路设计中的抗干扰措施 396

15.9 利用软件来提高抗干扰能力 400

15.9.1 数字滤波器 400

15.9.2 其他软件抗干扰技术 403

15.10 系统的安全性 406

15.10.1 安全标准 407

15.10.2 安全认证 408

参考文献 409