数据采集技术与系统设计PDF电子书下载

第1章 数据采集与系统设计基础 1

1.1数据采集系统概述 1

1.2数据采集与处理技术 3

1.3数据采集系统的结构形式 3

1.3.1微型计算机数据采集系统 3

1.3.2集散型数据采集系统 3

1.3.3分布式数据采集系统 3

1.4数据采集信号处理基础 5

1.4.1信号分类 5

1.4.2信号分析 7

1.4.3傅里叶变换 14

1.4.4拉普拉斯变换和Z变换 22

1.4.5短时傅里叶变换和小波变换 23

1.4.6采样定理 24

1.5数据采集技术与系统的发展方向 26

1.6习题 27

第2章 传感器技术 28

2.1传感器概述 28

2.1.1传感器的组成 28

2.1.2传感器的分类 28

2.1.3传感器的一般特性 29

2.2温度传感器 35

2.2.1温度与温标 35

2.2.2金属热电阻 35

2.2.3半导体热敏电阻 38

2.2.4热电偶 40

2.2.5AD590电流集成型温度传感器 46

2.2.6DS18B20数字温度传感器 46

2.3其他传感器 51

2.3.1力传感器 51

2.3.2位移传感器 54

2.4习题 55

第3章 模拟信号处理技术 56

3.1模拟多路开关 56

3.1.1常见模拟多路开关及其工作原理 56

3.1.2模拟多路开关的主要技术指标 56

3.1.3常用的模拟多路开关集成芯片 57

3.1.4模拟多路开关的选用 59

3.2测量放大器 60

3.2.1测量放大器的原理 60

3.2.2测量放大器的主要技术指标 61

3.2.3集成测量放大器 62

3.3程控增益放大器 62

3.4采样／保持器 63

3.4.1模拟信号的采样 63

3.4.2采样／保持器原理 68

3.5有源滤波器 71

3.5.1RC有源低通滤波器 71

3.5.2RC有源高通滤波器 72

3.5.3RC有源带阻滤波器 73

3.5.4RC有源带通滤波器 73

3.5.5微处理器程控有源滤波器 74

3.6习题 76

第4章 模数转换技术 77

4.1A／D转换器的主要技术指标 78

4.2A／D转换器的主要类型 83

4.2.1并行比较型A／D转换器 84

4.2.2逐次逼近型A／D转换器 88

4.2.3积分型A／D转换器 91

4.2.4压频变换型A／D转换器 96

4.2.5Σ-Δ型A／D转换器 98

4.2.6流水线型A／D转换器 102

4.2.7光学模数转换器 106

4.2.8视频解码器 109

4.3习题 116

第5章 数模转换技术 117

5.1D／A转换器接口的技术性能指标 117

5.2D／A转换器 117

5.2.1DAC0832简介 117

5.2.2AD5424简介 120

5.2.3TLC5615位串行D／A转换器及应用程序 121

5.2.4音频D／A转换器 125

5.2.5数字电位器 128

5.2.6视频编码器 132

5.3习题 138

第6章 人机接口技术 139

6.1键盘接口技术 139

6.1.1独立式键盘 139

6.1.2行列式键盘 140

6.1.3PC键盘接口技术 144

6.1.4鼠标接口技术 150

6.2显示电路接口技术 152

6.2.1LED显示及显示器接口 152

6.2.2LED显示器与显示方式 153

6.2.3硬件译码显示器接口 154

6.2.4专用显示与键盘管理芯片 156

6.2.5ET6202串行接口LED数码管及键盘管理器件 164

6.2.6LED点阵模块显示器 170

6.2.7LCD显示器及其接口 171

6.3打印机接口技术 172

6.3.1TPμP-40A主要性能、接口要求及时序 173

6.3.2字符代码及打印命令 173

6.3.3TPμP-40A／16A与MCS-51单片机接口 174

6.3.4打印程序实例 175

6.4拨码盘及语音接口技术 175

6.4.1拨码盘接口及应用实例 175

6.4.2ISD1420语音接口芯片及其应用 176

6.5习题 178

第7章 数据采集系统的抗干扰技术 179

7.1硬件抗干扰技术 179

7.1.1硬件干扰的形成因素和传播途径 179

7.1.2硬件抗干扰的主要方法 180

7.2软件抗干扰技术 182

7.2.1数字滤波 182

7.2.2单片机执行过程中的软件抗干扰措施 185

7.3习题 191

第8章 数据分析与处理 192

8.1数据检验与预处理 192

8.1.1数据检验 192

8.1.2数据预处理 193

8.2随机信号去误差处理 196

8.2.1测量误差的分类 197

8.2.2系统误差的消除 197

8.2.3非线性补偿处理 207

8.3习题 212

第9章 总线技术 214

9.1ISA总线 214

9.2EISA总线 214

9.3VL总线 215

9.4PCI总线 215

9.4.1PCI总线的主要特点 215

9.4.2PCI总线接口芯片 216

9.4.3CH365的应用 225

9.5USB总线 232

9.5.1USB总线的特点 232

9.5.2USB总线接口 233

9.5.3FT245BM USB接口芯片及其应用 233

9.5.4CH372 USB接口芯片及其应用 235

9.6GPIB总线技术 244

9.7习题 248

第10章 ADuC812高性能数据采集系统芯片 249

10.1概述 249

10.2ADuC812的基本工作原理 251

10.2.1CPU时序 251

10.2.2存储器组织 252

10.3中断系统 257

10.4片内外围设备 258

10.4.1并行I／0端口0～3 258

10.4.2UART串行口 259

10.4.3串行外围设备接口SPI 260

10.4.4I2C兼容的串行接口 261

10.4.5定时／计数器 262

10.4.6硬件看门狗 263

10.4.7电源监视器 264

10.5特殊功能寄存器小结 264

10.6ADuC812设计与应用 265

10.6.1上电初始化子程序 265

10.6.2微转换器的D／A转换器问题 265

10.6.3闪速／电擦除存储器的擦除、编程时间 266

10.6.4ADuC812的主时钟 266

10.6.5ADuC812的基准电压 266

10.6.6ADuC812的A／D转换器 267

10.6.7抗干扰和接地问题 268

10.7ADuC812在远程环境监测信息系统中的应用 268

10.7.1下位机硬件电路设计 268

10.7.2下位机软件设计 269

10.8习题 271

第11章 基于ZigBee无线传感器网络的数据采集 272

11.1ZigBee无线传感器网络简介 272

11.2ZigBee无线传感器网络节点的设计 275

11.2.1无线传感器节点的特点 276

11.2.2传感器节点的类型 276

11.2.3无线传感器节点的系统构架设计 276

11.2.4处理器模块的设计 277

11.2.5无线通信模块的设计 277

11.3ZigBee无线传感器网络的系统设计 278

11.3.1星形网络形成 279

11.3.2点对点网络形成 280

11.3.3无线传感器网络协议 280

11.3.4无线传感器网络的安全性问题 281

11.4ZigBee无线通信模块的介绍 282

11.5习题 285

第12章 虚拟仪器技术 286

12.1引言 286

12.2LabVIEW 286

12.2.1LabVIEW应用程序的构成 286

12.2.2LabVIEW在数据采集领域的应用 288

12.3LabWindows简介 293

12.3.1LabWindows开发思想 293

12.3.2LabWindows开发环境 293

12.3.3LabWindows数据采集实例 294

12.4MATLAB DAQ工具箱简介 299

12.4.1MATLAB DAQ工具箱组成 299

12.4.2MATLAB DAQ工具箱函数简介 300

12.4.3基于MATLAB的实时采集系统 301

12.5习题 304

第13章 数据采集系统设计 305

13.1数据采集系统设计的基本原则 305

13.2ECG心电信号采集系统设计 310

13.2.1设计的要求 310

13.2.2系统要解决的问题 310

13.2.3系统结构框图 310

13.2.4系统设计原理 310

13.2.5模拟电路的设计 311

13.2.6数字电路的设计 315

13.2.7系统软件设计 318

13.2.8系统的测试结果 320

13.3智能RLC数字电桥的设计 321

13.3.1测量原理 321

13.3.2系统设计 322

13.4基于LabWindows／CVI的温室数据采集系统 325

13.4.1系统总体结构方案 325

13.4.2上位机软件设计方案 326

13.4.3下位机软件设计方案 326

13.4.4系统详细设计与实现 327

13.4.5系统数据采集模块 328

13.4.6下位机通信软件设计 332

13.4.7上位机通信软件设计 333

13.4.8系统参数设置模块 334

13.4.9系统数据显示模块 335

13.4.10系统数据库管理模块 338

13.4.11温室环境控制管理 340

13.5数字程控电源设计 342

13.5.1系统框图与原理 342

13.5.2系统设计 345

附录 铜热电阻Cu50-Cu100分度表（ITS-90） 350

参考文献 351