1、绪论 1
1.1智能仪器的基本组成 1
1.2智能仪器的功能特点 2
1.3智能仪器与传统仪表的比较 3
习题 5
2、MCS-51单片机简介 6
2.1MCS-51单片机的内部机构 6
2.2MCS-51单片机的端子及其功能 8
2.3MCS-51单片机的存储器结构 9
2.4MCS-51单片机的CPU结构 11
2.5MCS-51单片机的并口 13
2.6MCS-51单片机的串行接口 15
2.7MCS-51单片机的定时器／计数器 20
2.7.1定时器／计数器工作方式及控制 21
2.7.2定时器／计数器的工作方式 22
2.7.3定时器／计数器应用举例 24
2.8MCS-51单片机的中断系统 25
2.9MCS-51单片机的指令系统 29
2.9.1MCS-51单片机的指令格式 29
2.9.2MCS-51单片机的寻址方式 29
2.9.3MCS-51单片机的指令 32
习题 39
3、智能仪器的硬件设计 41
3.1键盘接口技术 41
3.1.1键盘接口要解决的问题 41
3.1.2非编码键盘 42
3.1.3编码键盘 43
3.2显示器接口技术 44
3.2.1七段LED显示器 45
3.2.2点阵式LED显示器 48
3.38279可编程键盘／显示器芯片接口技术 48
3.3.18279的数据输入、显示输出及命令格式 49
3.3.28031与8279构成编码键盘系统 51
3.4LCD液晶数码显示接口技术 55
3.4.1LCD工作原理和驱动方式 55
3.4.2LCD显示器的驱动接口 56
3.4.3点阵式LCD液晶显示接口 59
3.5.1点阵打印记录 62
3.5打印输出接口技术 62
3.5.2绘图打印记录 64
3.6模拟信号放大电路 68
3.6.1模拟信号放大及集成运放简介 69
3.6.2放大电路实例 71
3.7DAC接口 73
3.8ADC接口 76
3.8.1ADC芯片与微机接口的一般方法 76
3.8.2ADC0809与MCS-51单片机的接口 78
3.8.3AD574（逐次逼近型）与8031单片机的接口 81
3.9数据采集 83
习题 88
4.1.1系统定义 90
4.1软件设计过程 90
4、智能仪器的软件设计 90
4.1.2绘制流程图 91
4.1.3编写程序 92
4.1.4软件测试 92
4.1.5文件编制 93
4.1.6软件维护 93
4.2软件设计方法 94
4.2.1模块化设计 94
4.2.2“自顶向下”设计 94
4.2.3结构化设计 95
4.3.1监控程序组成 96
4.3.2监控主程序 96
4.3监控程序结构 96
4.4键盘管理 97
4.4.1键值获取方法 97
4.4.2一键一义的键盘管理 98
4.4.3一键多义的键盘管理 99
4.5显示管理 106
4.6中断、时钟管理 107
4.6.1中断管理 107
4.6.2时钟管理 109
4.7初始化、自诊断管理 110
4.7.1初始化管理 110
4.7.2故障自诊断管理 111
习题 120
5.1.1RS-232标准 122
5、智能仪器的通信接口技术 122
5.1串行通信接口 122
5.1.2RS-422标准 126
5.1.3RS-485标准 127
5.2并行通信接口 131
5.2.1IEEE-488接口系统的基本特性 131
5.2.2IEEE-488总线结构 131
5.2.3IEEE-488基本接口功能要素 132
5.2.4消息及其编码 133
5.2.5接口功能 134
5.2.6IEEE-488接口芯片 135
5.3USB接口 135
5.3.2USB系统组成 136
5.3.1USB的物理接口和电气特性 136
5.3.3USB通信流 137
5.3.4USB的传输方式 139
5.3.5USB交换的包格式 139
5.3.6USB典型器件 141
5.4现场总线接口 146
5.4.1HART协议 147
5.4.2PROFIBUSDP协议 150
5.4.3PROFIBUS通信接口开发 152
5.4.4MODBUS协议 156
5.5以太网接口 162
5.5.1传输通信协议 162
5.5.2嵌入式以太网的解决方案 163
5.5.3以太网控制器简介 164
5.5.4基于RTL8019AS的嵌入式设备网络互联设计方案 168
习题 169
6、智能控制器及其算法 170
6.1数字PID控制器 170
6.1.1PID算法的程序流程 170
6.1.2应用实例 172
6.2基于复杂算法的控制器 174
6.2.1大纯滞后的Smith补偿控制器 174
6.2.2前馈控制算法 177
6.2.3解耦控制器 179
6.2.4差拍控制与Dah1in算法 180
6.3模糊控制器 184
6.3.1模糊控制系统的基本组成 186
6.3.2模糊控制器的实现 186
6.4神经网络控制器 187
6.4.1神经网络的特征和能力 187
6.4.2神经网络控制系统的结构 187
习题 190
7、智能仪器的抗干扰技术 191
7.1干扰的产生及分类 191
7.1.1干扰来源 191
7.1.2干扰的耦合方式 191
7.1.3干扰的分类 192
7.2.1电源抗干扰的基本方法 193
7.2电源抗干扰技术 193
7.2.2电源滤波器的构造及抗干扰特性 194
7.2.3电源滤波器的装配布线 195
7.3接地与隔离技术 195
7.3.1接地技术 195
7.3.2隔离技术 198
7.4数字电路的抗干扰技术 203
7.4.1TTL电路输出中产生振荡原因及抑制 203
7.4.2CMOS电路输出中产生振荡原因及抑制 204
7.5微处理器的抗干扰技术 206
7.5.1系统受到干扰后软件处理方法 206
7.5.2系统中各部分的安排及相互连接 209
7.5.3电源瞬时变动对系统干扰的抑制 211
7.5.4存储器部分产生噪声的抑制 212
7.6信号在长传输中的抗干扰措施 213
7.6.1信号在长传输中共模噪声的抑制 213
7.6.2信号在长传输中常模干扰的抑制 214
7.6.3传输中的平衡措施 215
7.6.4长线传输的反射干扰及其抑制 215
7.7仪器的防雷技术 218
7.7.1雷电的特性 218
7.7.2装置内仪器遭受雷击的可能性 219
7.7.3雷击防护器的原理 219
7.7.4避雷器的选用及设置 221
7.7.5防雷接地措施 222
7.8防辐射技术 224
习题 225
8.1常用算术运算程序 226
8.1.1数值之间的转换 226
8、智能仪器中的数据处理及算法 226
8.1.2二进制算术运算程序 230
8.1.3十进制算术运算程序 235
8.2仪器中常用函数的算法 240
8.2.1泰勒公式 240
8.2.2三角函数的计算 240
8.2.3指数函数的计算 241
8.2.4自然对数的计算 241
8.2.5平方根的计算 242
8.2.6其他几种常用数值计算 243
8.3.1查找 245
8.3测量结果的非数值处理 245
8.3.2排序 248
8.4测量结果的数值处理 249
8.4.1克服系统误差的方法 250
8.4.2克服随机误差的方法 254
8.4.3克服疏忽误差的方法 256
8.5常用数字滤波处理 257
8.5.1算术平均滤波 258
8.5.2去极值平均滤波 259
8.5.3中位值滤波 261
8.5.4递推平均滤波 262
8.5.5加权递推平均滤波 262
8.5.6一阶惯性滤波 263
8.5.7程序判断滤波 264
习题 265
9、智能仪器设计实例 267
9.1数字记录仪 267
9.1.1系统结构 267
9.1.2硬件系统 268
9.1.3软件系统 268
9.2温度测控仪 272
9.2.1温度采集智能从站的硬件系统 272
9.2.2温度采集智能从站的软件系统 276
9.3.1系统工作原理 279
9.3.2硬件电路原理及功能 279
9.3智能IC卡控制阀 279
9.3.3软件系统 281
9.4程控扫频仪 284
9.4.1显示器键盘控制电路 285
9.4.2幅值控制电路 286
9.4.3跟踪滤波器 286
9.4.4D/A输出电路 287
9.5交流电量综合测试仪 289
9.5.1算法实现 290
9.5.2硬件设计 291
9.5.3系统软件 296
9.5.4软件设计 297
参考文献 299