智能仪器原理与设计PDF电子书下载

1 概述 1

1.1智能仪器的结构与特点 1

1.1.1智能仪器的结构 1

1.1.2智能仪器的特点 2

1.2智能仪器的发展 3

1.2.1信号检测与处理技术正在推动智能仪器的发展 3

1.2.2数据域测试仪器的兴起 4

1.2.3总线制仪器向个人仪器发展 4

1.2.4虚拟仪器的出现和快速发展 5

1.2.5ASIC、FPGA/CPLD技术在智能仪器中的广泛使用 6

1.2.6仪器的网络化测试技术受到广泛关注 8

1.2.7其他 8

1.3智能仪器实例简介 9

1.3.1IC卡煤气表 9

1.3.2多点分布式尘埃粒子计数控制与测试系统 10

思考题 10

2.1.1开关量输入 11

2 智能仪器中数字量的输入、输出 11

2.1开关量输入、输出 11

2.1.2开关量输出 12

2.2脉冲量输入、输出 16

2.2.1常用的数字化测频方法 17

2.2.2脉冲宽度调制（PWM） 20

思考题 21

3 智能仪器中模拟量的输入、输出 23

3.1信号调理 23

3.1.1信号放大 23

3.1.2信号滤波 25

3.2模／数转换器 26

3.2.1概述 26

3.2.2常用ADC集成芯片及其与智能仪器中微处理器的接口 33

3.3采样保持器和模拟多路开关 40

3.3.1采样保持器 40

3.3.2模拟多路开关 42

3.4数据采集系统的配置方案 45

3.4.1多路数据采集系统常见的几种配置方案 45

3.4.2采用数据采集芯片 45

3.5数／模转换器 48

3.5.1概述 48

3.5.2DAC集成芯片系列及其与微处理器的接口 53

思考题 61

4 智能仪器的人机对话通道 63

4.1键盘 63

4.1.1按键抖动的消除 63

4.1.2独立式键盘和矩阵式键盘 64

4.1.3键盘信号的获取 65

4.1.4键盘接口设计 66

4.2LED显示器 67

4.2.1LED显示器的基本结构和工作原理 67

4.2.2七段LED数码显示器接口设计实例 69

4.2.3点阵LED字符显示器接口 73

4.3LCD显示器 76

4.3.1LCD的驱动方式 76

4.3.2LCD显示组件的应用 78

4.4打印机接口 83

4.4.1TPμP-T微型点阵式打印机 83

4.4.28031与TPμP-T的接口 84

4.5数字语音提示接口 85

4.5.1SR9F26语音处理电路的主要功能和特点 85

4.5.2SR9F26的引脚功能 87

4.5.38031与SR9F26的接口设计 88

思考题 89

5 智能技术 91

5.1标度变换 91

5.1.1标度变换的原理 91

5.1.2非线性参数的标度变换 92

5.2非线性校正 92

5.2.1校正函数法 93

5.2.2代数插值法 94

5.2.3曲线拟合法 97

5.3自动测量补偿 101

5.3.1零位补偿（自校零技术） 101

5.3.2零漂的补偿 102

5.3.3标度漂移补偿 103

5.3.4传感器的温度补偿 105

5.4.1程序判别法（限幅滤波法） 106

5.4数字滤波技术 106

5.4.2莱特准则法（剔除粗大误差） 107

5.4.3中值滤波法 107

5.4.4算术平均滤波法 108

5.4.5去极值平均滤波法 109

5.4.6滑动平均滤波法 110

5.4.7加权滑动平均滤波 111

思考题 112

6.1.1数据通信的基础知识 113

6 智能仪器中的通信技术 113

6.1数据通信基础 113

6.1.2差错控制技术 116

6.1.3通信规程与同步技术 118

6.2串行通信几种常用的总线标准及应用 119

6.2.1RS-232标准及应用 119

6.2.2RS-422标准及应用 125

6.2.3RS-422标准应用举例——主从式多机通信 126

6.3智能仪器中数据的并行通信 128

6.3.1通过并行接口实现CPU间数据的并行通信 128

6.3.2通过双口RAM实现CPU间数据并行通信的技术（之一） 132

6.3.3通过双口RAM实现CPU间数据并行通信的技术（之二） 137

6.4现场总线技术 141

6.4.1现场总线系统的技术特点及优越性 142

6.4.2现场总线网络通信协议模型及特点 143

6.4.3现场总线测控网络CANbus简介 145

思考题 147

7 智能仪器的抗干扰技术 148

7.1概述 148

7.1.1干扰的定义和分类 148

7.1.2干扰的传播途径 150

7.1.3抗干扰的基本思路 152

7.2数字量输入、输出通道的电气隔离 152

7.2.1光电耦合器的特性及应用 152

7.2.2电磁式继电器的特性及应用 155

7.2.3固态继电器的原理、特性及应用 156

7.3模拟量输入、输出通道的电气隔离 159

7.3.1信号隔离设置在模拟量输入、输出通道的数字部分 160

7.3.2信号隔离设置在模拟输入的入口处 161

7.4电源干扰及抑制 164

7.4.1电源干扰 164

7.4.2电源干扰的抑制 164

7.5.1数字电路中瞬态尖峰电流的抑制 168

7.5数字系统的干扰和抑制 168

7.5.2微处理器监控定时器、电源监控电路和微处理器监控电路 169

思考题 176

8 智能仪器的系统设计 178

8.1智能仪器中微机系统的构成方式 178

8.1.1采用单片机构成智能仪器中的微机系统 178

8.1.2采用PC/104嵌入式工业pC机构成智能仪器中的微机系统 181

8.2.2直接分析法设计键盘管理程序 186

8.2.1概述 186

8.2智能仪器监控程序设计 186

8.3智能仪器的研制步骤及设计准则 191

8.3.1智能仪器的研制步骤 191

8.3.2智能仪器的设计准则 197

8.4智能仪器设计实例 198

8.4.1尘埃粒子计数器的设计原理及设计要求 198

8.4.2尘埃粒子计数器的组成和工作原理 199

思考题 207

参考文献 208