第一章 概述 1
1.1引言 1
1.2智能系统的结构特征 2
1.3智能系统的基本功能及发展趋势 10
一、基本功能 10
二、发展趋势 10
三、个人（专家）系统 12
1.4智能系统的设计开发过程 17
习题 21
第二章 智能系统的信号获取方法 22
2.1获取信号敏感器件的物理特性 22
2.2位移信号获取方法 27
一、直线位移信号获取方法 27
（一）差动变压器式 27
（二）差动电容器式 28
（三）霍尔效应式 29
（四）超声波式 30
（五）感应同步器式 30
二、角位移信号获取方法 31
（一）自整角机式 31
（二）光学编码式 32
2.3速度和加速度信号获取方法 32
一、线速度信号获取方法 32
（一）电磁式 32
（二）光电式 32
（三）多普勒效应式 33
二、转速信号获取方法 33
（一）测速发电机式 33
（二）电磁式 33
（三）光电式 34
三、加速度信号获取方法 34
（一）压电式 34
（二）电阻应变片式 34
2.4压力信号获取方法 35
一、金属电阻应变片式 35
二、半导体应变片式 35
三、压电晶体器式 35
2.5流量信号获取方法 36
一、涡轮式 36
二、电磁式 36
三、半导体式 37
2.6温度信号获取方法 37
一、热电阻式 37
二、热电偶式 38
三、PN结式 38
四、红外线式 39
2.7光敏信号获取方法 39
一、光敏电阻式 39
二、光电二极管式 40
三、光电三极管式 40
四、光电倍增管式 41
五、光电池式 41
六、光电耦合式 42
七、光纤式 43
2.8 CCD图像信号获取方法 44
一、CCD线性图像变换式 45
二、CCD面积图像变换式 46
三、通用型CCD图像变换式 48
四、CCD应用举例 49
（一）CCD图像扫描 49
（二）CCD工件尺寸检测 50
（三）CCD物体缺陷检查 51
（四）CCD安全监测 51
2.9气敏信号获取方法 53
一、二氧化锡（SnO2）类 54
二、氧化锌（ZnO）类 55
三、三氧化二铁（Fe2O3） 55
习题 57
第三章 智能系统的键盘 58
3.1键盘输入的特点及键盘输入的处理 58
一、键盘输入的特点 58
二、键盘输入的处理 59
3.2键盘的组织 60
一、独立联接式无编码键盘 60
二、独立联接式编码键盘 61
三、矩阵联接式无编码键盘 62
四、矩阵联接式编码键盘 67
五、CRT屏幕键盘 68
3.3键合跳动和叠键的防止 70
3.4键语分析 72
一、键语 73
二、键语状态图 74
三、键语状态表 76
四、键语分析程序 79
五、其它键语分析方法 80
习题 82
第四章 智能系统的显示和语音合成 83
4.1智能系统的显示 83
一、显示的主要方式 83
二、发光二级管显示 83
三、七段显示器 84
四、七段显示器的驱动方式 86
五、点阵字符显示器 90
六、矢量式CRT显示 93
七、点阵式CRT显示 93
4.2集成6845型CRT控制器的功能特点及应用 96
一、集成6845型CRT的功能特点 96
二、集成6845型CRTC的应用举例 99
（一）初始化 99
（二）写入显示字符 102
（三）CRTC命令内容的更新 102
（四）控制符的处理 103
（五）回车控制 104
（六）换行控制 104
（七）上下展卷 105
（八）上下翻页 106
4.3人工语音合成 106
一、人工语音合成方法 106
二、人工语音程序的编制方法 109
习题 115
第五章 智能系统的接口 116
5.1国际标准通用GP-IB接口 116
一、概述 116
（一）GP-IB接口的来历 116
（二）总线描述 116
（三）GP-IB总线标准 117
二、GP-IB的结构特点 118
（一）GP-IB系统的联结方式及擂头结构 118
（二）GP-IB系统的信号线及其功能 119
（三）GP-IB接口的基本特性 121
三、实施CP-IB的基本方法 121
四、GP-IB总线接口芯片 122
（一）MC-68488接口片 122
（二）Intel-8291A接口片 135
（三）TMS9914A接口片 151
（四）用软件实现GP-IB接口的方法 162
5.2国际标准通用VXI接口 168
一、VXI的由来与特点 168
二、VXI系统的组成结构 169
三、VXI系统的总线结构 172
四、VXI总线器件及其通信协议 183
（一）VXI总线器件分类 183
（二）VXI总线器件通信协议 185
五、VXI总线器件的实现 188
5.3国际通用STD接口 194
一、总线信号的定义和排列 194
二、总线信号的功能 194
三、总线的实现 197
习题 198
第六章 智能系统的DAC转换技术 199
6.1 DAC与微系统的联用方法 199
6.2利用DAC产生波形的方法 201
一、斜坡电压的产生方法 201
二、三角波的产生方法 203
三、矩形脉冲的产生方法 204
四、任意波形的产生方法 205
6.3利用DAC绘图的方法 205
一、一维输出方法 206
二、二维输出方法 208
6.4 8比特以上的DAC的连接方法 210
6.5专为微处理器配用的DAC使用方法 213
一、AD558的使用方法 213
二、AD7524的使用方法 215
三、AD7542的使用方法 218
四、AD7543的使用方法 219
习题 223
第七章 智能系统的ADC转换技术 224
7.1 ADC与微系统的联用方法 224
7.2比较式ADC变换技术 224
一、斜坡比较法 225
二、逐次副近法 226
7.3 ADC集成电路的使用方法 229
一、8255接口使用方法 229
二、6820接口使用方法 231
三、不使用可程控接口方法 232
7.4数字面板表集成电路的利用方法 232
一、单量程双极性DPM的利用方法 233
二、多量程双极性DPM的利用方法 236
7.5利用DPM构成数据采集系统的方法 237
7.6数据采集系统及其定时方法 240
一、利用软件计数延时来定时的方法 241
二、利用实时钟作查询定时的方法 242
三、利用定时钟来中断的方法 243
7.7采集到的数据的利用方法 244
7.8数据采集集成电路的使用方法 249
习题 252
第八章 智能系统的基本算法 253
8.1算法的基本概念 253
8.2二进制整数的表示法 255
一、无符号二进整数 255
二、有符号二进整数的表示 257
三、字节的扩充和压缩 259
8.3二进整数加法 260
一、单字节数相加 260
二、多字节数相加 261
8.4二进整数减法 263
8.5二进整数乘法 263
一、无符号数相乘 263
二、有符号数相乘 266
三、Wallace树算法 268
四、Booth算法 269
五、近似值的简化算法 270
8.6二进整数除法 271
一、无符号数相除 271
二、有符号数相除 272
三、除法中的若干特殊问题 272
四、简化的除法算法 276
8.7二进制定点数的计算 277
一、定点数的加和减 277
二、定点数的乘加除 278
三、截尾舍入法 278
8.8二进制浮点数的计算 280
一、采用浮点数的原因 280
二、二进浮点数的表示法和惯例 281
三、浮点数的归一化 283
四、浮点数的计算 283
8.9十进数的计算 284
8.10常用函数的近似计算 285
一、开方根的计算 285
二、利用幂级数计算常用函数 287
三、利用曲线拟合法计算函数的近似值 289
8.11检索和查表 291
一、无序清单的检索 292
二、寻找极值 292
三、排序 293
四、有序清单的检索 299
五、表格的组织与查表法 301
习题 304
第九章 智能系统的测量算法 305
9.1主序算法和内务算法 305
9.2定时算法 310
9.3随机误差的处理 314
9.4利用误差模型修正误差 315
9.5利用校准数据表修正误差 321
9.6通过曲线拟合来求得校准方程 325
9.7误差修正技术应用举例 328
9.8利用算法来提高设备硬件性能 336
一、四相三斜型积分式A/D变换 337
二、多斜Ⅰ型A/D变换 340
三、多斜Ⅱ型A/D变换 342
四、余数再循环式A/D变换 345
五、提高测时分辨力的双游标法 347
六、频率计数器中的自动变频法 349
9.9多处理器系统中的算法问题 353
一、主从通信 353
二、ADC的控制 353
三、多个仆从μC的系统 355
四、按预定计划调度任务的调度程序 361
9.10自检与告警显示 362
一、硬件自检 363
二、自检算法 366
（一）开机自检 366
（二）周期性自检 367
习题 370
第十章 智能系统设计开发的几项关键技术 372
10.1非线性补偿技术 372
一、开环式非线性补尝法 372
二、线性插值法实现线性化 375
三、二次抛物线插值法 376
四、查表法 377
10.2标度变换（工程变换）技术 380
一、标度变换原理 380
二、线性信号获取法特性的标度变换 381
三、非线性信号获取法特性的标度变换 382
10.3数字滤波技术 383
一、算术平均值法 383
二、加权平均值法 384
三、中位值法 384
四、一阶惯性滤波法 384
五、抑制脉冲算术平均法 385
10.4分布参数抑制技术 386
一、分布参数的影响 386
二、分布参数抑制技术 387
（一）印制电路板正确布线抑制法 387
（二）正确接地抑制法 388
（三）电源干挠去耦法 391
10.5自动零位校准和自动精密校准技术 391
一、自动零与零位编移补偿 391
二、替代法自校准 392
10.6自诊断技术 395
一、信号获取法通道断线自诊断 396
二、信号获取法检测回路短路保护和自检 396
习题 396
第十一章 智能系统的监控程序设计 397
11.1直接分析法设计监控程序 397
11.2状态变量法设计监控程序 400
一、状态与状态矩阵 400
二、设计步骤 401
三、状态图和状态表的设计 405
四、监控主程序设计举例 407
习题 410
第十二章 智能系统的软件（大系统软件）设计 411
12.1结构化设计 411
12.2由顶向下设计 415
12.3模块化编程 417
一、模块的大小 418
二、模块的独立性 418
三、模块的具体定义 419
12.4结构化编码 420
一、过程匣 420
二、二中选一 421
三、广义循环 421
四、另一形式的循环 421
五、多种情况转移 422
六、调用子程序 423
七、有限制地使用无条件转移 423
12.5非结构化程序变换为结构化 423
一、重复编大法 424
二、状态变量法 425
三、布尔标志法 426
12.6伪编码 427
12.7文件的编制与文件 429
一、总框图和概述 429
二、使用说明 429
三、变量和定义清单 429
四、存贮器映射 430
五、程序清单 430
六、检验方法 432
12.8结构化分析 432
一、结构化分析 432
二、软件指标 432
三、系统结构分析 433
四、结构图分解 434
五、小指标 436
六、检阅 436
七、编制文件 437
12.9结构化设计举例 437
一、模块分解 437
二、伪编码 437
三、检阅 439
12.10编码 439
一、预防性措施 440
二、留有更改余地 440
三、考虑软、硬件检验 440
四、具体编码 440
12.11操作系统 442
一、操作系统的作用 443
二、描述拜特 443
三、结构化分析 443
四、模块分解 443
五、伪编码 445
六、编码 446
习题 448
第十三章 智能系统设计举例 449
13.1智能化数字多用表 449
13.2智能化血气酸碱分析系统 457
13.3智能化纸张定量系统 463
13.4智能化测温系统 469
13.5智能化电感电容电阻测量系统 474
13.6智能动态线径测量系统 478
13.7智能化定时控制系统 484
13.8智能化8520A型表软件设计 486
13.9智能化系统人机接口设计 492
习题 495
第十四章 智能虚拟仪器系统及设计 496
14.1虚拟仪器的结构特点 497
一、虚拟仪器的结构 497
二、虚拟仪器的特点 499
14.2虚拟仪器（软件程序）驱动器 500
一、虚拟仪器驱动器的组成 500
二、虚拟仪器驱动器的开发环境（几种软件包） 503
三、虚拟仪器驱动器（软件）的设计举例 505
14.3虚拟仪器设计举例 506
一、总线仪器公用硬件接口 506
（一）消息基接口 507
（二）寄存器基接口 510
二、可程控仪器标准命令 511
三、总线虚拟仪器的编程 513
（一）消息基仪器的编程 514
（二）寄存器基仪器的编程 515
（三）编程举例 515
四、虚拟仪器工具软件的功能 517
习题 518
第十五章 智能工业控制系统及设计 519
15.1顺序控制与PC系统 519
15.2 PC的结构及工作原理 520
一、PC的基本结构 520
二、PC的工作原理 522
15.3 PC系统的编程方法 524
一、编程语言 524
二、梯形图与指令字的编程方法 524
（一）分析设计继电器梯形图 524
（二）描绘PC运行的梯形图 525
（三）指令字程序编写方法及举例 529
15.4 PC控制应用举例 537
一、直流电机送科小车控制系统 537
二、流水线产品计件装箱控制系统 539
三、产品质量分选检验控制系统 540
习题 541
第十六章 智能系统的开发调试设备与调试 542
16.1微处理器测试设备 542
16.2微处理器开发设备 543
16.3 A型开发系统 544
一、与外国设备交换信息 545
二、与外部计算机交换程序 545
三、执行样机程序 545
四、修改程序 546
五、编制存贮执行测试短程序 546
六、电路内部分仿真 546
七、电路内总体仿真 546
八、反汇编 546
九、符号化调试 547
16.4调试仪 547
一、调试仪的结构特点 548
二、调试仪的电气特点 548
三、缓冲存贮内容的显示 549
16.5 B型开发系统 550
一、B型MDE的结构 551
二、B型MDE上的软件开发 551
三、B型和A型MDE的混合使用 551
16.6仿真 552
16.7正式的调试 552
一、仿真时的调试 552
二、电路内部分仿真 553
三、电路内总体仿真 554
四、异步调试 554
五、定时循环的检验 555
六、中断检验 555
16.8多重微处理器系统的调试 555
习题 556
附录I：国际单位制（SI）及转换表 557
附录Ⅱ：整机系统的色彩和造型比例 663