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

1.2.5　ASIC、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

1.3.1　IC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　智能仪器中数字量的输入、输出 11

2.1　开关量输入、输出 11

2.1.1　开关量输入 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

3.5.2　DAC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

4.2　LED显示器 67

4.2.1　LED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

4.3　LCD显示器 76

4.3.1　LCD的驱动方式 76

4.3.2　LCD显示组件的应用 78

4.4　打印机接口 83

4.4.1　TPμP-T微型点阵式打印机 83

4.4.2　8031与TPμP-T的接口 84

4.5　数字语音提示接口 85

4.5.1　SR9F26语音处理电路的主要功能和特点 85

4.5.2　SR9F26的引脚功能 87

4.5.3　8031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　数字滤波技术 106

5.4.1　程序判别法（限幅滤波法） 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　智能仪器中的通信技术 113

6.1　数据通信基础 113

6.1.1　数据通信的基础知识 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

6.2.1　RS-232标准及应用 119

6.2.2　RS-422标准及应用 125

6.2.3　RS-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　数字系统的干扰和抑制 168

7.5.1　数字电路中瞬态尖峰电流的抑制 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　智能仪器监控程序设计 186

8.2.1　概述 186

8.2.2　直接分析法设计键盘管理程序 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