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第1章 绪论 1

1.1 智能仪器的结构及特点 1

1.1.1 智能仪器概述 1

1.1.2 智能仪器的结构 1

1.1.3 智能仪器的特点 3

1.2 智能测试技术的发展 4

1.2.1 智能仪器的发展趋势 4

1.2.2 虚拟仪器 5

1.2.3 网络化仪器 6

1.2.4 仪器总线技术 6

1.2.5 基于智能理论的高级智能仪器 7

1.3 智能仪器常用微处理器 8

1.3.1 智能仪器中的微处理器 8

1.3.2 MCS-51系列单片机 9

1.3.3 PIC系列单片机 10

1.3.4 Motorola公司68系列单片机 11

1.3.5 MSP-430系列单片机 11

1.3.6 基于ARM内核的单片机 12

1.3.7 ARM单片机的选择 13

1.3.8 AVR系列单片机 14

1.3.9 数字信号处理器 14

思考题与习题 16

第2章 数据采集技术 17

2.1 概述 17

2.2 测量放大器 19

2.2.1 基本要求 19

2.2.2 通用测量放大器 19

2.2.3 可编程测量放大器 21

2.2.4 隔离放大器 23

2.2.5 运用前置放大器的依据 24

2.3 模拟多路开关（MUX） 26

2.3.1 模拟多路开关的功能 26

2.3.2 模拟多路开关的配置 27

2.3.3 常用的半导体多路开关芯片 28

2.3.4 多路测量通道的串音问题 29

2.4 采样保持电路 30

2.4.1 采样保持器设置原则 30

2.4.2 采样保持器工作原理 31

2.4.3 常用采样保持器芯片 33

2.4.4 保持电容器的选择 34

2.5 A/D转换器及其接口设计 35

2.5.1 A/D转换器的主要技术指标 36

2.5.2 A/D的类型及比较 37

2.5.3 ADC与单片机接口 39

2.5.4 A/D的选择 39

2.5.5 抑制系统误差的方法 41

2.6 逐次逼近型A/D转换器及其接口 42

2.6.1 逐次逼近型A/D转换器的原理简介 42

2.6.2 TLC2543简介 43

2.7 双积分A/D转换器及其接口 48

2.7.1 双积分A/D的原理 48

2.7.2 ICL7135介绍 50

2.7.3 ICL7135与MCS-51单片机I/O直接连接接口 52

2.8 ∑-△型A/D转换器及其接口 54

2.8.1 ∑-△型A/D转换器的工作原理 55

2.8.2 ∑-△型AD7703简介 58

2.8.3 AD7703与单片机的接口 61

2.9 数据采集系统设计 63

2.9.1 数据采集系统的特性 63

2.9.2 数据采集系统误差分析 64

2.9.3 数据采集系统的误差分配举例 66

思考题与习题 70

第3章 模拟量与开关量信号输出系统 71

3.1 概述 71

3.1.1 输出通道的结构 71

3.1.2 输出通道的特点 72

3.2 模拟量输出与接口 72

3.3 集成DAC及其应用 74

3.3.1 DAC的分类 74

3.3.2 单片集成DAC举例 75

3.3.3 DAC的应用 80

3.4 数字量输出与接口 82

3.4.1 光电耦合器及其接口 82

3.4.2 继电器及其接口 86

3.5 脉冲宽度调制输出 89

思考题与习题 92

第4章 智能仪器外设处理技术 94

4.1 键盘处理技术 94

4.1.1 按键类型 94

4.1.2 键抖动、键连击及串键的处理 94

4.1.3 键盘处理步骤 96

4.1.4 键盘的组织形式和工作方式 96

4.1.5 非编码键盘的处理 96

4.1.6 编码键盘的处理 101

4.2 LED显示处理技术 102

4.2.1 LED数码显示器的结构与原理 102

4.2.2 硬件译码与软件译码 103

4.2.3 静态显示与动态显示 104

4.3 通用键盘／显示器接口芯片HD7279A 106

4.3.1 引脚功能、串行接口及其电特性 107

4.3.2 HD7279A的时序 108

4.3.3 HD7279A的控制指令 110

4.3.4 HD7279A的应用 115

4.3.5 HD7279A的接口程序设计实例 116

4.4 LCD显示处理技术 120

4.4.1 LCD显示器的结构及其原理 120

4.4.2 LCD显示器驱动方式 121

4.4.3 段码式LCD显示器的静态和动态驱动接口 122

4.4.4 字符点阵式LCD显示器接口 124

4.5 触摸屏处理技术 136

4.5.1 触摸屏的结构及特点 136

4.5.2 电阻触摸屏控制器ADS7843 142

4.5.3 电容触摸屏控制器ST1332 146

思考题与习题 155

第5章 智能仪器中的通信接口技术 156

5.1 串行通信接口 156

5.1.1 串行通信的基本概念 156

5.1.2 RS-232C标准串行接口 157

5.1.3 RS-422A与RS-423A标准串行接口 160

5.1.4 RS-485标准串行接口 161

5.1.5 智能仪器间串行通信实例 163

5.2 通用串行总线USB 166

5.2.1 USB的特点 166

5.2.2 USB的系统描述 167

5.2.3 USB总线协议 168

5.2.4 USB数据流 168

5.2.5 USB的容错性能 169

5.2.6 USB设备 169

5.2.7 USB系统设置 170

5.2.8 USB系统中的主机 170

5.2.9 基于USB总线的数据采集设备的设计实例 170

5.3 GP-IB总线 172

5.3.1 GP-IB总线结构 173

5.3.2 GP-IB接口评价 174

5.4 以太网接口技术 174

5.4.1 TCP/IP协议概述 174

5.4.2 协议与标准 174

5.4.3 以太网接口模块 175

5.5 其他通信接口技术 178

5.5.1 现场总线CAN 178

5.5.2 蓝牙接口技术 178

思考题与习题 179

第6章 数据处理及程序设计 180

6.1 测量数据的非数值处理 180

6.1.1 线性表查表技术 180

6.1.2 链表的插入、删除和查找 181

6.1.3 排序 185

6.2 系统误差的数据处理 186

6.2.1 系统误差模型的建立 187

6.2.2 系统误差的标准数据校正法 191

6.2.3 非线性校正 192

6.2.4 温度误差的补偿 195

6.3 随机信号的处理与分析 196

6.3.1 限幅滤波 196

6.3.2 中位值滤波 197

6.3.3 算术平均滤波 198

6.3.4 滑动平均值滤波 198

6.3.5 低通数字滤波 199

6.4 标度变换 200

6.4.1 线性参数标度变换 201

6.4.2 非线性参数标度变换 201

6.5 智能仪器系统软件的组成与设计 202

6.5.1 监控主程序 202

6.5.2 键盘管理 203

6.5.3 中断管理及处理 208

6.5.4 子程序模块 210

思考题与习题 211

第7章 智能仪器的自检、自校准和自动测量技术 212

7.1 智能仪器的自检技术 212

7.1.1 自检内容 212

7.1.2 自检方式 212

7.1.3 自检实例 213

7.2 智能仪器的自校准技术 215

7.2.1 仪器的系统误差及其校准 215

7.2.2 仪器内部自动校准 217

7.2.3 仪器外部自动校准 218

7.3 智能仪器的自动测量技术 219

7.3.1 基本要求 219

7.3.2 量程自动转换电路举例 220

7.3.3 量程自动转换电路的控制 221

思考题与习题 222

第8章 智能仪器的抗干扰技术 224

8.1 常见干扰源分析 224

8.1.1 干扰的来源 224

8.1.2 串模干扰与共模干扰 224

8.1.3 电源干扰 226

8.1.4 数字电路的干扰 226

8.2 智能仪器硬件抗干扰技术 228

8.2.1 串模干扰的抑制 228

8.2.2 共模干扰的抑制 230

8.2.3 输入／输出通道干扰的抑制 231

8.2.4 总线的抗干扰设计 233

8.2.5 电源系统干扰的抑制 235

8.2.6 地线干扰的抑制 237

8.3 智能仪器软件抗干扰技术 239

8.3.1 CPU抗干扰技术 240

8.3.2 输入／输出的抗干扰技术 242

8.3.3 系统的恢复与复位 242

思考题与习题 244

第9章 智能仪器设计 245

9.1 智能仪器设计原则及方法 245

9.1.1 智能仪器设计的基本要求 245

9.1.2 智能仪器的设计思想 245

9.1.3 智能仪器的研制过程 247

9.2 智能工频电参数测量仪的设计 248

9.2.1 总体设计及系统工作原理 248

9.2.2 输入电路设计及误差分析 252

9.2.3 CPU的选择及采样保持、A/D转换电路设计 254

9.2.4 自动量程转换电路设计 257

9.2.5 锁相倍频电路 259

9.2.6 RS-485串行通信接口电路设计及通信协议 262

9.2.7 电磁兼容设计 262

9.3 谐波测试仪的设计 264

9.3.1 总体设计及工作原理 264

9.3.2 硬件与软件设计 266

思考题与习题 267

参考文献 268

名词索引 269