第1章 导论 1
1.1 智能仪器的组成及特点 1
1.1.1 智能仪器的基本结构 1
1.1.2 智能仪器的主要特点 2
1.2 智能仪器及测试系统的发展 3
1.2.1 独立式智能仪器及自动测试系统 3
1.2.2 个人仪器系统及VXI总线仪器系统 4
1.2.3 软件技术的高速发展及虚拟仪器 5
1.3 智能仪器设计的要点 6
1.3.1 设计、研制智能仪器的一般过程 6
1.3.2 智能仪器主机电路的选择 8
思考题与习题 10
第2章 智能仪器模拟量输入／输出通道 11
2.1 模拟量输入通道 11
2.1.1 A/D转换器概述 11
2.1.2 逐次比较式A/D转换器及其接口 13
2.1.3 积分式A/D转换器及其接口 20
2.1.4 ∑-△型A/D转换器及其接口 28
2.2 高速模拟量输入通道 32
2.2.1 并行比较式A/D转换器原理概述 32
2.2.2 高速A/D转换器及其接口技术 32
2.2.3 高速数据采集与数据传输 36
2.3 模拟量输出通道 41
2.3.1 D/A转换器概述 41
2.3.2 D/A转换器与微处理器的接口 44
2.3.3 D/A转换器应用举例 47
2.4 数据采集系统 49
2.4.1 数据采集系统的组成 49
2.4.2 模拟多路开关及接口 51
2.4.3 模拟信号的采样与保存 53
2.4.4 数据采集系统设计举例 55
思考题与习题 60
第3章 智能仪器人机接口 61
3.1 键盘与接口 61
3.1.1 键盘输入基础知识 61
3.1.2 键盘接口电路及控制程序 64
3.1.3 键盘分析程序 71
3.2 LED显示及接口 78
3.2.1 LED显示原理 78
3.2.2 七段LED显示及接口 81
3.2.3 点阵LED显示及接口 85
3.3 键盘／LED显示器接口设计 85
3.3.1 HD 7279A的功能及结构特点 85
3.3.2 键盘／LED显示器接口设计举例 88
3.4 CRT显示及接口 90
3.4.1 光栅扫描字符显示系统 90
3.4.2 光栅扫描图形显示系统 94
3.4.3 随机扫描图形显示系统 96
3.5 微型打印机及接口 97
3.5.1 TPμP-401B/C微型打印机及其接口 97
3.5.2 汉字打印技术 99
3.5.3 微型打印机接口管理程序 100
思考题与习题 103
第4章 智能仪器通信接口 105
4.1 GP-IB通用接口总线 105
4.1.1 GP-IB标准接口系统概述 105
4.1.2 接口功能与接口消息 108
4.1.3 GP-IB标准接口系统的运行 110
4.2 GP-IB接口电路的设计 111
4.2.1 GP-IB接口芯片简介 111
4.2.2 智能仪器的GP-IB接口设计 115
4.2.3 控制器的GP-IB接口设计 117
4.3 串行通信总线 118
4.3.1 串行通信基本方式 118
4.3.2 串行通信协议 119
4.3.3 RS-232C标准 120
4.4 串行通信接口电路的设计 121
4.4.1 智能仪器串行通信接口的结构 121
4.4.2 MCS-51系统串行通信设计举例 124
4.4.3 PC系统与MCS-51系统的通信 132
思考题与习题 134
第5章 智能仪器典型处理功能 135
5.1 硬件故障的自检 135
5.1.1 自检方式 135
5.1.2 自检算法 136
5.1.3 自检软件 137
5.2 自动测量功能 139
5.2.1 自动量程转换 139
5.2.2 自动触发电平调节 140
5.2.3 自动零点调整 140
5.2.4 自动校准 141
5.3 仪器测量精度的提高 142
5.3.1 随机误差的处理方法 142
5.3.2 系统误差的处理方法 142
5.3.3 粗大误差的处理方法 147
5.4 干扰与数字滤波 149
5.4.1 中值滤波 149
5.4.2 平均滤波程序 150
5.4.3 低通数字滤波 152
5.5 测量数据的标度变换 153
5.5.1 线性标度变换 153
5.5.2 智能仪表中采用的线性标度变换公式 154
5.5.3 非线性参数的标度变换 155
思考题与习题 156
第6章 基于电压测量的智能仪器 157
6.1 智能DVM原理 157
6.1.1 概述 157
6.1.2 输入电路 159
6.1.3 智能DVM中的A/D转换技术 162
6.1.4 典型智能DVM介绍 167
6.2 智能DMM原理 172
6.2.1 概述 172
6.2.2 交直流转换器 172
6.2.3 其他模拟转换技术 175
6.2.4 典型智能DMM介绍 178
6.3 智能化LCR测量仪器原理 182
6.3.1 概述 182
6.3.2 自由轴法测量原理 185
6.3.3 LCR测量仪电路分析 186
6.3.4 典型智能LCR测量仪介绍 191
思考题与习题 199
第7章 信号发生器 201
7.1 信号发生器的分类、性能和组成 201
7.1.1 信号发生器的分类及性能 201
7.1.2 通用信号发生器的组成 205
7.1.3 合成信号发生器的组成 210
7.2 锁相频率合成信号发生器 213
7.2.1 锁相环的基本形式 213
7.2.2 通用型集成锁相环频率合成器 217
7.2.3 合成信号发生器频率合成单元的组成 220
7.2.4 典型合成信号发生器分析 225
7.3 直接数字频率合成信号发生器 229
7.3.1 直接数字频率合成技术概述 229
7.3.2 基于DDS芯片的频率合成信号发生器的设计 234
7.3.3 典型DDS合成信号发生器简介 238
思考题与习题 239
第8章 智能电子计数器 241
8.1 概述 241
8.1.1 电子计数器组成及测量原理 241
8.1.2 通用计数器测量误差 245
8.1.3 多周期同步测量技术 248
8.1.4 模拟内插扩展技术 250
8.2 典型部件的分析 251
8.2.1 输入通道 251
8.2.2 计数器电路 254
8.2.3 单片通用计数器 256
8.3 智能电子计数器的设计 259
8.3.1 以ICM 7226为基础的智能频率计 259
8.3.2 等精度频率计的设计实例 261
8.4 典型智能计数器产品介绍 265
8.4.1 仪器的原理与组成 265
8.4.2 仪器键盘操作与分析 268
8.4.3 仪器的软件系统 270
思考题与习题 274
第9章 数字示波器 276
9.1 概述 276
9.1.1 数字示波器的组成原理 276
9.1.2 数字示波器的主要技术指标及分析 277
9.1.3 数字示波器的特点 282
9.2 数字示波器的采样方式 283
9.2.1 实时采样方式原理及实现 283
9.2.2 顺序采样方式原理及实现 287
9.2.3 随机采样方式原理及实现 289
9.3 数字示波器组成原理 292
9.3.1 现代数字示波器的一般组成 292
9.3.2 输入通道电路 293
9.3.3 数据采集与存储电路 296
9.3.4 触发电路系统 299
9.3.5 显示系统 302
9.3.6 波形参数的测量与处理 306
9.4 数字示波器的设计 310
9.4.1 简易数字示波器的设计 310
9.4.2 顺序采样方式数字示波器的设计 315
9.4.3 智能超声波测厚仪介绍 319
思考题与习题 322
第10章 智能仪器的新发展 324
10.1 个人仪器及系统 324
10.1.1 个人仪器及发展 324
10.1.2 PC-DAQ形式个人仪器的组成原理 325
10.1.3 DVM个人仪器的设计实例 327
10.1.4 HP-PC仪器系统介绍 334
10.2 VXI总线仪器系统 338
10.2.1 VXI总线仪器系统概述 338
10.2.2 VXI总线仪器系统软件 340
10.2.3 VXI总线仪器系统的组建 341
10.3 虚拟仪器及系统 343
10.3.1 虚拟仪器及系统概述 343
10.3.2 LabVIEW虚拟仪器开发系统介绍 345
10.3.3 虚拟仪器系统设计的实例 349
10.3.4 虚拟仪器的发展 355
思考题与习题 357
参考文献 358