第1章 绪论 1
1.1智能仪器的诞生 1
1.2智能仪器的结构及特点 2
1.2.1智能仪器的结构 2
1.2.2智能仪器的特点 3
1.3智能仪器的发展 4
1.3.1独立式智能仪器及GP-IB自动测试系统 4
1.3.2个人仪器系统 5
1.3.3 VXI总线仪器系统 6
1.3.4虚拟仪器 7
1.3.5网络化仪器 8
思考题与习题 8
第2章 智能仪器的主机电路 9
2.1单片机概述 9
2.1.1单片机的总线结构 9
2.1.2指令系统及CPU架构 10
2.1.3几类应用广泛的单片机 10
2.2基于80C51内核的单片机 11
2.3基于ARM内核的单片机 15
2.3.1 ARM简介 15
2.3.2 ARM内核的单片机 16
2.4 DSP型单片机 18
2.5带有不同专用接口的单片机 20
2.5.1具有USB接口的单片机 20
2.5.2具有以太网接口的单片机 20
2.5.3具有CAN接口的单片机 21
2.6 80C51单片机构成的主机电路 22
2.6.1主机电路概述 22
2.6.2 80C51系列单片机构成的主机电路 23
思考题与习题 24
第3章 智能仪器的信号输入输出通道 25
3.1测量放大器 25
3.1.1测量放大器原理 25
3.1.2测量放大器的使用 26
3.1.3集成测量放大器 28
3.2程控增益放大器 29
3.2.1基本程控增益放大器 29
3.2.2应用测量放大器实现的程控增益放大器 30
3.2.3集成程控增益放大器 31
3.3模拟量输入通道 32
3.3.1模拟量输入通道的结构 32
3.3.2 A／D转换器的性能指标 34
3.3.3逐次比较型ADC与微机的接口 35
3.3.4积分式ADC与微机的接口 39
3.3.5∑-△型ADC及其与微机的接口 42
3.3.6模拟量输入通道的其他器件 47
3.3.7模拟量输入通道设计 51
3.4模拟量输出通道 53
3.4.1模拟量输出通道的结构 53
3.4.2 D／A转换器的特性 53
3.4.3 D／A转换器与微机的接口 55
3.4.4数字波形合成技术 59
3.5数据采集系统 61
3.5.1数据采集系统集成电路 61
3.5.2高速数据缓存技术 65
3.6开关量输入通道 70
3.6.1开关量输入通道的结构 70
3.6.2开关量输入信号的调理 70
3.7开关量输出通道 71
3.7.1开关量输出通道的基本组成 71
3.7.2开关量输出驱动电路 72
思考题与习题 74
第4章 智能仪器人-机接口技术 76
4.1键盘接口技术 76
4.1.1键抖动、键连击及串键的处理 76
4.1.2键盘的结构及控制方式 78
4.1.3非编码式键盘接口 80
4.1.4编码式键盘接口 84
4.2 LED显示器接口技术 84
4.2.1七段LED显示器及接口 85
4.2.2点阵式LED显示器及接口 88
4.3可编程键盘／显示器接口电路 89
4.3.1可编程键盘／显示器接口电路8279 89
4.3.2串行接口LED驱动器MAX7219 96
4.4 LCD显示器接口技术 102
4.4.1液晶显示器的原理及驱动方式 102
4.4.2段式LCD显示器接口 104
4.4.3点阵式LCD显示器接口 105
4.5微型打印机接口技术 114
4.5.1 TPμP-40B的性能及接口信号 114
4.5.2 TPμP-40B字符代码及打印命令代码 115
4.5.3 TPμP-40B接口方法及管理程序 116
4.6触摸屏技术 119
4.6.1触摸屏的结构及特点 119
4.6.2触摸屏控制器ADS7843及其与微机的接口 123
思考题与习题 126
第5章 智能仪器的标准数据通信接口 128
5.1 GP-IB通用并行接口总线 128
5.1.1 GP-IB接口总线概述 128
5.1.2总线结构 129
5.1.3三线联络过程 130
5.1.4基本接口功能 131
5.1.5接口消息及其编码 132
5.2 GP-IB接口设计 134
5.2.1可编程GP-IB接口芯片TMS-9914A 134
5.2.2应用TMS-9914A进行接口设计 138
5.3 PXI总线技术 140
5.3.1 PXI总线概述 140
5.3.2 PXI总线系统的规范 141
5.4串行通信总线 144
5.4.1串行通信的基本方式 144
5.4.2 RS-232C串行通信总线标准 145
5.5串行通信接口设计 148
5.6其他总线技术 151
5.6.1以太网接口 151
5.6.2现场总线CAN 152
5.6.3蓝牙技术 153
5.6.4 USB总线 153
思考题与习题 155
第6章 智能仪器抗干扰技术 156
6.1干扰的来源及分类 156
6.1.1干扰的来源 156
6.1.2干扰的传播途径 157
6.2串模及共模干扰的抑制 158
6.2.1串模及共模干扰 158
6.2.2串模干扰的抑制 160
6.2.3共模干扰的抑制 161
6.3信号输入输出通道干扰的抑制 163
6.3.1干扰隔离器件 163
6.3.2信号输入输出的隔离 164
6.4电源系统干扰的抑制及仪器接地技术 167
6.4.1电源所致干扰的抑制 167
6.4.2接地技术 168
6.5CPU抗干扰技术 169
6.5.1软件陷阱技术 169
6.5.2“看门狗”技术 170
思考题与习题 172
第7章 智能仪器的数据处理与自动化技术 173
7.1随机误差的校正 173
7.1.1消除脉冲干扰的数字滤波法 174
7.1.2抑制小幅度高频噪声的数字滤波法 176
7.1.3复合滤波法 178
7.1.4数字低通滤波法 180
7.1.5自相关滤波及互相关滤波 182
7.2系统误差的校正 183
7.2.1利用误差模型校正系统误差 184
7.2.2利用校准数据表校正系统误差 185
7.2.3利用校正函数校正系统误差 186
7.2.4利用代数插值法校正系统误差 186
7.2.5利用最小二乘法校正系统误差 189
7.3量程自动转换技术 191
7.3.1量程自动转换原理 192
7.3.2量程上、下限的确定 193
7.3.3量程自动转换性能的提高 193
7.4测量数据的标度变换 195
7.4.1线性标度变换 195
7.4.2非线性标度变换 196
7.5故障自检技术 196
7.5.1故障自检方式 196
7.5.2自检项目 197
7.5.3自检软件 201
思考题与习题 203
第8章 智能仪器的设计 204
8.1智能仪器的设计原则 204
8.1.1智能仪器设计的基本要求 204
8.1.2智能仪器的设计原则 205
8.2智能仪器的研制步骤 206
8.2.1确定设计任务、拟定设计方案 206
8.2.2硬件和软件的设计 208
8.2.3系统调试和性能测试 208
8.3智能仪器的软件设计 209
8.3.1智能仪器的软件设计方法 209
8.3.2智能仪器的软件结构 211
8.3.3监控主程序 212
8.3.4键盘管理程序 213
8.4智能仪器的调试 223
8.4.1调试过程 223
8.4.2硬件静态调试 224
8.4.3软件调试 224
8.4.4动态在线调试 224
8.5智能仪器设计实例 226
8.5.1检测系统总体设计 226
8.5.2硬件电路设计 227
8.5.3软件设计 230
思考题与习题 232
第9章 基于电压和频率测量的智能仪器 233
9.1智能数字电压表的结构及实例 233
9.1.1智能数字电压表的结构及技术指标 233
9.1.2智能数字电压表实例 237
9.2智能数字多用表原理 240
9.2.1智能数字多用表的结构 240
9.2.2交流／直流转换器 241
9.2.3欧姆转换器及电流转换器 244
9.3智能数字多用表设计 245
9.3.1智能数字多用表组成结构 246
9.3.2电压、电流、电阻量程转换电路 246
9.3.3软件流程 247
9.4智能RLC测量仪原理及实例 249
9.4.1自由轴法测量原理 250
9.4.2正弦信号源与相敏检波器 252
9.4.3智能RLC测量仪实例 253
9.5通用电子计数器测量原理及组成 256
9.5.1通用电子计数器测量原理 256
9.5.2通用电子计数器的基本组成 258
9.6提高频率测量精度的方法 261
9.6.1多周期同步测量技术 262
9.6.2内插扩展技术 263
9.7智能电子计数器的设计 264
9.7.1 ICM7226芯片介绍 264
9.7.2应用ICM7226设计智能频率计 267
思考题与习题 269
第10章 虚拟仪器及网络化仪器 271
10.1虚拟仪器概述 271
10.1.1虚拟仪器的基本概念 271
10.1.2虚拟仪器的发展过程 272
10.1.3虚拟仪器的特点 273
10.2虚拟仪器的组成 273
10.2.1虚拟仪器的硬件 273
10.2.2虚拟仪器的软件 275
10.3应用LabVIEW进行虚拟仪表设计 276
10.3.1 LabVIEW基本概念 276
10.3.2 LabVIEW的数学分析与信号处理 277
10.3.3虚拟仪器设计实例 278
10.4网络化仪器 282
10.4.1网络化仪器的诞生 282
10.4.2网络化仪器的体系结构 282
10.4.3网络化仪器的两种组建模式 284
10.4.4网络化虚拟仪器的开发实例 286
思考题与习题 289
参考文献 290