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第1章　绪论 1

1.1　仪器仪表的发展 1

目录 1

1.2　智能仪器的基本组成 2

1.3　智能仪器的特点 3

1.4　智能仪器的研制步骤 4

1.4.1　确定任务、拟制设计方案 4

1.4.2　硬件、软件研制及仪器结构设计 5

1.4.3　仪器总调、性能测定 6

思考与练习题1 7

2.1　最小微机系统 8

第2章　微机系统设计 8

2.2　微机系统存储器扩展技术 9

2.2.1　概述 9

2.2.2　存储器的扩展 9

2.3　基本的I/O口扩展技术 13

2.3.1　用74LS244扩展8位并行输入口 13

2.3.2　用74LS373扩展8位并行输入口 14

2.3.3　用74LS377扩展8位并行输出口 15

2.3.4　用74LS273扩展8位并行输出口 15

2.4.1 　8255A的结构 16

2.4 　8255可编程I/O接口及扩展技术 16

2.4.2 　8255A的工作方式 18

2.4.3　8255A与89C51单片微机的接口及应用 19

2.5 8155可编程I/O接口及扩展技术 20

2.5.1 8155芯片的结构 21

2.5.2 RAM和I/O口寻址方法 22

2.5.3 8155寄存器的功能 23

2.5.4 8155定时器 25

2.5.5 89C51和8155的接口方法 27

思考与练习题2 27

3.1.1　LED显示器结构 28

3.1.2　LED显示器工作原理 28

第3章　人-机接口技术 28

3.1　显示器及其接口 28

3.1.3 LED显示器接口实例 29

3.2 LCD显示器及其接口 31

3.2.1 LCD显示器的工作原理 31

3.2.2 LCD显示器的驱动方式 31

3.2.3 LCD显示器与单片机的接口 33

3.2.4 LCD显示模块及应用 35

3.3.1　键盘结构和类型 42

3.3　键盘及其接口 42

3.3.2　抖动和串键 43

3.3.3　非编码式键盘接口电路 43

3.3.4　编码式键盘接口电路 45

3.4　打印机及其接口 54

3.4.1　打印原理 54

3.4.2　GP-16微型打印机接口 54

3.5　拨盘及其接口 57

3.5.1　BCD码拨盘 57

3.5.2　BCD码拨盘与89C51的接口 58

思考与练习题3 60

第4章　数据采集系统设计 61

4.1　概述 61

4.2　测量放大器 62

4.2.1　基本要求 62

4.2.2　通用测量放大器 63

4.2.3　可编程测量放大器 64

4.2.4　测量放大器的技术指标 64

4.3　模拟多路开关（MUX） 65

4.3.1　模拟多路开关的功能 65

4.3.3　器件实例 66

4.3.2　模拟多路开关的配置 66

4.3.4　多级使用 69

4.3.5　模拟多路开关对系统精度的影响 71

4.4　采样保持电路 71

4.4.1　采样保持电路功能及原理 71

4.4.2　采样保持电路在数据采集系统中的应用 73

4.5　A/D转换器接口设计 74

4.5.1　A/D转换器的主要技术指标 75

4.5.2　与单片机接口考虑 76

4.5.3　抑制系统误差的方法 76

4.6.1 ADC0809及其接口 78

4.6　逐次比较式A/D转换器及其接口 78

4.6.2 A/D574及其接口 82

4.7 双积分A/D转换器及其接口 87

4.7.1 5G14433及其接口 87

4.7.2 ICL7135及其接口 89

4.8 单片数据采集系统的原理与应用 99

4.8.1 TC534的性能特点 100

4.8.2 TC534的工作原理 100

4.8.3　编程方法 102

4.8.4　四通道数据采集系统的设计 103

思考与练习题4 104

5.1.2　输出系统的结构 105

5.1.1　模拟量输出系统的特点 105

第5章　输出及执行装置的接口技术 105

5.1　概述 105

5.1.3　输出系统应解决的向题 106

5.2　D/A转换器及其接口 106

5.2.1　D/A转换器主要性能指标 106

5.2.2　DAC0832及其接口 107

5.2.3　DAC1208及其接口 116

5.3.1　继电器工作原理 119

5.3.2　继电器控制接口及应用 119

5.3　继电器控制接口技术 119

5.4　步进电机控制接口技术 122

5.4.1　步进电机的工作原理 122

5.4.2　步进电机控制系统 123

5.4.3　步进电机控制程序的设计 129

思考与练习题5 132

第6章　通信接口技术 134

6.1　串行通信接口 134

6.1.1　串行通信基本方式 134

6.1.2　串行通信协议 135

6.1.3　RS-232、RS-485通信标准接口 136

6.1.4　智能仪器与计算机通信实例 142

6.2　I2C总线 143

6.2.1　I2C总线的常用术语 144

6.2.2　位传送及数据的有效性 145

6.2.3　开始和结束信号 146

6.2.4 I2C总线数据传送 146

6.2.5 I2C总线和时钟同步 147

6.2.6 I2C总线竞争 147

6.2.7 I2C数据格式 148

6.2.8 I2C总线寻址 148

6.2.9 I2C总线定时 150

6.3.2　单总线命令序列 151

6.3　单总线 151

6.3.1　单总线的电路接法 151

6.3.3　单总线信号方式 153

6.3.4　单总线ROM搜索实例 156

6.4　USB总线 158

6.4.1 USB的特点与基本特性 158

6.4.2　USB通信流 160

6.4.3　USB的传输方式 161

6.4.4　USB交换的包格式 162

6.5 HART协议 164

6.5.2 HART协议数据链路层协议规范 165

6.5.1 HART协议的物理层技术规范 165

6.5.3 HART协议应用层规范 167

6.6　并行通信接口 167

6.6.1　IEEE-488标准 167

6.6.2　并行通信接口器件 173

思考与练习题6 174

第7章　智能化技术 175

7.1　故障自动检测及诊断 175

7.1.1　常用的自检方式 175

7.1.2　自检项目 176

7.1.3　自检软件 178

7.2　克服随机误差的数字滤波法 180

7.2.1　程序判断法 180

7.2.2　中位值滤波法 181

7.2.3　算术平均滤波法 182

7.2.4　递推平均滤波法 182

7.2.5　加权递推平均滤波法 183

7.2.6　一阶惯性滤波法 184

7.2.7　复合滤波法 185

7.3　消除系统误差的软件算法 186

7.3.1　系统误差的模型校正法（非线性校正） 186

7.3.2　系统误差的标准数据校正法 193

7.3.3　仪器零位误差和增益误差的校正方法 194

7.3.4　传感器温度误差的校正方法 195

7.4　消除粗大误差的软件算法 195

思考与练习题7 196

第8章　智能仪器设计实例 197

8.1　数字频率计的设计 197

8.1.1　系统组成与设计方案 197

8.1.2　频率计程序框图 197

8.1.3　频率计程序设计 199

8.2　糖化试验器的设计 202

8.2.1　系统的硬件组成 202

8.2.2　系统的控制方法 205

8.2.3　系统软件设计 206

8.3　校准源的设计 207

8.3.1　校准源 207

8.3.2　SFX-2000型双通道直流校准源 208

8.3.3　SFX-2000的模块化结构软件 214

8.4　超声波测距仪的设计 218

8.4.1　SB5227型超声波测距专用集成电路 218

8.4.2　超声波测距仪的设计 220

8.4.3　超声波测距网络系统的构成 224

思考与练习题8 224

参考文献 225