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第1章　绪论 1

1.1　智能仪器的发展概况 1

1.2　智能仪器的发展趋势 3

1.3　智能仪器的分类、组成和特点 3

1.3.1　智能仪器的分类 3

1.3.2　智能仪器的组成 4

1.3.3　智能仪器的特点 4

1.4　智能仪器的设计要求、原则及步骤 5

1.4.1　智能仪器的设计要求 5

1.4.2　智能仪器的设计原则 6

1.4.3　智能仪器的设计步骤 6

习题1 9

第2章　智能仪器输入／输出通道及接口技术 10

2.1　模拟量输入通道概述 10

2.2　传感器 11

2.2.1　传感器的分类 11

2.2.2　传感器的选用原则 12

2.3　放大器 13

2.3.1　程控放大器 13

2.3.2　仪用放大器 17

2.3.3　隔离放大器 19

2.4　模拟多路开关 24

2.4.1　模拟多路开关的性能指标 24

2.4.2　集成模拟多路开关 25

2.4.3　模拟开关的通道扩展 27

2.5　采样／保持器 28

2.5.1　采样／保持器的原理 28

2.5.2　集成采样／保持器 29

2.5.3　采样／保持器的主要性能指标 30

2.6　A/D转换器 31

2.6.1　并联比较型A/D转换器 31

2.6.2　逐次逼近型A/D转换器 32

2.6.3　双积分型A/D转换器 33

2.6.4　∑-△调制型A/D转换器 34

2.6.5　A/D转换器的主要技术指标 37

2.7　A/D转换器与微处理器的接口 38

2.7.1　并行输出ADC与微处理器的接口 39

2.7.2　串行输出ADC与微处理器的接口 44

2.8　开关量输入通道 51

2.9　模拟量输出通道 52

2.9.1　D/A转换原理 53

2.9.2　D/A转换器的主要技术指标 55

2.9.3　D/A转换器与微处理器的接口 56

2.9.4　DAC的应用 62

2.10　开关量输出通道 67

2.10.1　小功率驱动接口电路 67

2.10.2 中功率驱动接口电路 67

2.10.3　固态继电器输出接口电路 68

习题2 70

第3章　常见模拟量信号的检测方法 71

3.1　概述 71

3.2　电压类信号的检测 71

3.2.1　对电压测量的基本要求 72

3.2.2　交流电压的测量 72

3.3　电流类信号的检测 73

3.3.1　手动分挡测量法 73

3.3.2　自动分挡测量法 73

3.4　相位型信号的检测 74

3.4.1　软件分析法 74

3.4.2　过零比较器法 74

3.5　时间型信号的检测 75

3.6　频率及周期型信号的检测 77

3.6.1　频率及周期型信号的特点 77

3.6.2　频率测量基本电路 78

3.6.3　周期测量基本电路 79

3.6.4　通用频率计（计数器）的基本电路 80

3.7　电阻型信号的检测 80

3.7.1　恒流法测电阻 80

3.7.2　恒压法测电阻 81

3.7.3　恒阻法测电阻 81

3.7.4　积分法测电阻 82

3.8　电容型信号的检测 82

3.8.1　积分法测电容 82

3.8.2　相位法测电容 82

3.8.3　频率法测电容 83

习题3 84

第4章　智能仪器人机交互接口 85

4.1　键盘与接口 85

4.1.1　键盘概述 85

4.1.2　键盘工作原理与接口电路 87

4.1.3　键值分析程序 91

4.2　LED显示与接口 96

4.2.1　段码式LED显示原理与接口 96

4.2.2　点阵式LED显示原理与接口 99

4.3　键盘／显示器接口设计 101

4.3.1　ZLG7290芯片介绍 101

4.3.2　ZLG7290接口芯片的连接方法和程序设计 104

4.4　LCD显示及接口 108

4.4.1　LCD显示器的结构和工作原理 108

4.4.2　笔段式LCD显示器 108

4.5　CRT显示及控制 117

4.5.1　CRT显示器概述 117

4.5.2　字符显示原理 119

4.5.3　图形及汉字显示原理 121

4.6　触摸屏 122

4.6.1　触摸屏简介 123

4.6.2　触摸屏的分类 124

4.6.3　触摸屏的控制 127

4.7　打印记录技术 132

4.7.1　RD系列热敏微型打印机的接口信号 132

4.7.2　RD系列热敏微型打印机的打印命令 133

4.7.3　汉字打印技术 135

4.7.4　RD系列打印机与单片机接口及编程 136

习题4 138

第5章　智能仪器的典型数据处理功能 139

5.1　概述 139

5.2　测量结果的非数值处理 140

5.2.1　查表 140

5.2.2　排序 142

5.3　测量结果的数值处理 144

5.3.1　随机误差处理与数字滤波 144

5.3.2　系统误差的处理和传感器的非线性校正 150

5.3.3　粗大误差的处理算法 160

5.4　测量数据的标度变换 162

5.4.1　线性标度变换 162

5.4.2　非线性参数的标度变换 163

习题5 164

第6章　智能仪器自动测量和自检技术 165

6.1　概述 165

6.2　仪器的自动校准 166

6.2.1　内部自动校准 166

6.2.2　外部自动校准 168

6.3　仪器的自动测量 168

6.3.1　触发电平自动调节 168

6.3.2　量程自动转换 169

6.4　硬件故障自检 171

6.4.1　RAM的自检 171

6.4.2　ROM的自检 172

6.4.3　键盘与显示器的自检 173

6.4.4　输入通道的自检 174

6.4.5　输出通道的自检 175

6.4.6　总线的自检 176

习题6 177

第7章　智能仪器可靠性与抗干扰技术 178

7.1　可靠性概述 178

7.1.1　可靠性的基本概念 178

7.1.2　可靠性的总体考虑 179

7.2　可靠性设计 180

7.2.1　硬件可靠性设计 180

7.2.2　软件可靠性设计 181

7.3　智能仪器抗干扰技术 186

7.3.1　干扰的产生与分类 186

7.3.2　干扰的耦合方式 188

7.3.3　抑制干扰的主要技术及措施 189

7.3.4　抗干扰的其他措施 198

习题7 202

第8章　总线和数据通信技术 203

8.1　概述 203

8.2　内总线 203

8.2.1　I2C总线概述 204

8.2.2　I2C总线的术语 204

8.2.3　器件与I2C总线的连接 205

8.2.4　数据的传送 205

8.3　通用接口总线 209

8.3.1　协议中用到的术语 209

8.3.2　仪器功能与接口功能 210

8.3.3　GPIB接口系统结构 211

8.3.4　GPIB接口工作过程 212

8.3.5　GPIB接口芯片 213

8.4　串行通信接口 213

8.4.1　RS-232C串行总线标准 215

8.4.2　RS-422标准 220

8.4.3　RS-485通信接口标准 221

8.4.4　通用串行总线（USB） 223

8.5　现场总线 228

8.5.1　现场总线的特点与优点 229

8.5.2　CAN总线的发展与特点 231

8.5.3　CAN的分层结构 232

8.6　蓝牙技术 238

8.6.1　蓝牙技术的产生与概况 239

8.6.2　蓝牙技术的原理 242

8.7　工业以太网 250

8.8　电力线载波通信 253

习题8 254

第9章　智能仪器设计实例 256

9.1　数据采集系统设计 256

9.1.1　数据采集系统的组成与结构 256

9.1.2　数据采集系统设计考虑的因素 257

9.1.3　心电数据采集系统设计 258

9.2　简易单回路温度控制器 266

9.2.1　功能需求和总体思路 266

9.2.2　温度测控电路设计 267

9.2.3　PID控制算法的实现 269

9.2.4　控制器和PC之间的数据通信 269

9.2.5　温度控制器软件流程与参考程序 270

9.3　简易单回路温度控制器电路图 277

习题9 278

第10章　智能仪器新发展 279

10.1　个人仪器及系统 279

10.1.1　个人仪器概述 279

10.1.2　个人仪器的结构和特点 279

10.2　VXI总线仪器 281

10.2.1　VXI总线仪器系统概述 282

10.2.2　VXI总线仪器系统的组建 287

10.3　虚拟仪器 288

10.3.1　虚拟仪器的特点与构成 289

10.3.2　虚拟仪器的硬件结构 291

10.3.3　虚拟仪器的软件结构 293

10.3.4　虚拟仪器的软件开发平台 294

10.3.5　虚拟仪器的发展与应用 296

10.4　网络化仪器 298

10.4.1　网络化仪器概述 298

10.4.2　基于Web的虚拟仪器 300

10.4.3　嵌入式Internet的网络化智能传感器 301

10.4.4　IEEE 1451网络化智能传感器标准 303

10.5　多传感器数据融合技术 305

10.5.1　概述 305

10.5.2　数据融合的原理和结构 306

10.5.3　数据融合的基本方法 308

10.5.4　数据融合技术在智能仪器中的应用 308

习题10 309

参考文献 310