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第一章 智能仪器的发展概述 1

第一节 智能仪器的特点 1

一、智能仪器的定义 1

二、智能仪器的特点 1

第二节 微型计算机对仪器发展的影响 2

一、提高了仪器的测量精度 3

二、能够自动校准 3

三、具有修正误差的能力 4

四、能够进行间接测量 4

七、允许灵活地改变仪器的功能 5

六、能实现复杂的控制功能 5

五、具有自检自校正能力 5

八、便于通过标准总线组成一个多仪器的复杂控制系统 6

九、智能仪器可实现专家系统技术 6

第三节 智能仪器的新发展 6

一、智能化的自动检测系统 6

二、增加人工智能能力的装置 7

第二章 微型计算机 11

第一节 单片微型计算机 11

一、单片机简介 11

二、MCS-51系列单片机 12

一、MCS-51单片机的片脚配置及内部结构 13

第二节 MCS-51单片机的硬件结构和指令系统 13

二、单片机的存储空间 16

三、MCS-51单片机的指令系统 20

四、MCS-51单片机的低功耗操作方式 26

第三节 MCS-51单片机的初始化设定 27

一、并行口输入输出方向的设定 27

二、定时器／计数器的设定 29

三、串行接口的设定 33

四、中断控制的设定 37

一、程序存储器的扩展 41

第四节 MCS-51单片机的扩展技术 41

二、数据存储器的扩展 42

三、扩展接口电路设计 44

四、中断功能的扩展 46

第五节 应用程序设计 46

一、智能仪器的典型软件结构 46

二、MCS-51系统中的典型程序设计 48

第三章 输入输出通道 58

第一节 概述 58

第二节 数字量输入／输出通道 59

一、数字量输入／输出通道 59

二、数字信号调理电路 60

一、信号放大 61

第三节 模拟信号调理电路 61

二、信号变换 64

三、信号滤波 65

第四节 D/A转换器及其接口 66

一、D/A转换器 66

二、D/A转换器与CPU的接口 69

第五节 A/D转换器及其接口 71

一、A/D转换器 71

二、A/D转换器与CPU的接口 75

一、采样／保持器 78

第六节 采样／保持器和多路切换器 78

二、模拟多路切换器 79

第七节 模拟量输入／输出通道 81

一、模拟量输入／输出通道基本结构 81

二、模拟量输入／输出通道举例 83

第四章 智能仪器输入输出接口技术 87

第一节 键盘接口输入 87

一、键盘输入的特点 87

二、键盘输入的处理 88

三、非编码键盘 89

四、编码键盘 92

一、七段LED显示器 94

第二节 发光二极管（LED）显示器 94

二、点阵式LED显示器 97

第三节 CRT显示器 99

一、荧光屏上显示字符的过程 99

二、字符和图形显示格式 100

第四节 点阵针式打印机接口 103

一、点阵针式打印原理 103

二、点阵针式打印控制 104

三、微型打印机应用实例 105

一、键盘显示器与MCS-51接口实例 111

第五节 键盘显示器与MCS-51接口举例 111

二、Intel8279接口芯片及其与MCS-51的接口实例 113

第六节 语音输入／输出 117

一、语音输入 118

二、语音输出 120

三、语音接口举例 120

第五章 智能仪器的典型功能 123

第一节 智能仪器量程的自动选择 123

一、量程自动选择的原理 123

二、量程自动选择的基本方法 124

二、数字通道增益的自动转换 129

第二节 增益的自动转换 129

一、模拟通道增益的自动转换 129

第三节 零点漂移和增益的自校正 131

一、智能仪器的自调零 132

二、增益的自校正 133

第四节 被测信号的检测、监测与报警 135

一、叠加平均原理 136

二、Boxcar平均器 137

三、时域的多点平均 138

四、参数上、下限监视与报警 140

一、数字信号处理概述 142

第五节 测量数据的处理与分析 142

二、线性化处理 143

三、动态处理 147

四、随机信号处理 151

第六节 智能仪器的自诊断和容错技术 155

一、可靠性的定义与定量表示 155

二、容错技术 158

三、自检和故障诊断 164

第七节 测量过程自动化和实时控制 167

一、测量过程自动化 167

二、实时控制 169

第一节 干扰的产生与耦合 171

一、干扰源 171

二、干扰窜入的途径 171

第六章 智能仪器的抗干扰技术 171

第二节 抗干扰措施 173

一、共模干扰与串模干扰 173

二、干扰的抑制 174

第三节 硬件电路及软件的抗干扰设计 179

一、印刷电路板及电路的抗干扰设计 179

二、软件的抗干扰设计 181

第二节 转移表法 185

一、单转移表法 185

第七章 监控主程序的设计 185

第一节 概述 185

二、多转移表法 188

第三节 状态变量法 190

一、状态与状态矩阵 190

二、状态变量法设计步骤 191

三、状态变量法监控主程序设计简例 195

三、总线的作用 198

一、内总线与外总线 198

二、并行总线与串行总线 198

第一节 概述 198

第八章 总线标准及实现方法 198

第二节 八位微机STD总线 199

一、STD总线规范 199

二、STD总线中断系统设计 204

三、STD总线I/O地址选择设计 205

四、STD总线靠挂的微处理器 206

第三节 EIA-RS-232C串行接口总线 206

一、串行通信的基本概念与技术 207

二、总线描述 210

三、RS-232C标准接口的系统连接 212

四、RS-232C接口实现方法 213

五、RS-422A、RS-423A及RS-449接口 215

六、20mA电流环路串行接口 217

第四节 IEC-625通用接口总线 218

一、IEC-625总线产生及其发展 218

二、接口功能要素 218

三、总线描述 219

四、接口信号线功能 221

五、数据传送的三线互锁联络 222

六、接口基本功能 223

八、命令和数据 226

七、设备地址与听、讲地址 226

九、设备信息的代码与格式 228

十、IEC-625总线接口芯片 231

十一、用软件实现总线控制 231

第九章 智能仪器的设计与调试 233

第一节 智能仪器设计前的准备 233

一、编写设计任务书 233

二、微型计算机机型的选择 233

第二节 智能仪器的研制步骤 235

一、硬件和软件的划分 235

三、软件设计 236

二、硬件设计 236

第三节 软件和硬件的综合调试 238

一、概述 238

二、在ICE-5100/252上的软件开发及硬件、软件综合调试 239

三、在DSG-51上的软件开发和软、硬件综合调试 241

第四节 智能仪器的设计实例 243

一、概述 243

二、颜色识别装置的结构设计 244

三、系统的功能设计 251

四、系统软件设计 254

参考文献 257