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第1章　绪论1

1.1　智能仪器的发展概况1

1.2　智能仪器的发展趋势3

1.3　智能仪器的分类、组成和特点3

1.3.1　智能仪器的分类3

1.3.2　智能仪器的组成4

1.3.3　智能仪器的特点4

1.4　智能仪器的设计要求、原则及步骤5

1.4.1　智能仪器的设计要求5

1.4.2　智能仪器的设计原则6

1.4.3　智能仪器的设计步骤6

习题19

第2章　智能仪器输入／输出通道及接口技术10

2.1　模拟量输入通道概述10

2.2　传感器11

2.2.1　传感器的分类11

2.2.2　传感器的选用原则12

2.3　放大器13

2.3.1　程控放大器13

2.3.2　仪用放大器17

2.3.3　隔离放大器19

2.4　模拟多路开关24

2.4.1　模拟多路开关的性能指标24

2.4.2　集成模拟多路开关25

2.4.3　模拟开关的通道扩展27

2.5　采样／保持器28

2.5.1　采样／保持器的原理28

2.5.2　集成采样／保持器29

2.5.3　采样／保持器的主要性能指标30

2.6　A/D转换器31

2.6.1　并联比较型A/D转换器31

2.6.2　逐次逼近型A/D转换器32

2.6.3　双积分型A/D转换器33

2.6.4　∑-△调制型A/D转换器34

2.6.5　A/D转换器的主要技术指标37

2.7　A/D转换器与微处理器的接口38

2.7.1　并行输出ADC与微处理器的接口39

2.7.2　串行输出ADC与微处理器的接口44

2.8　开关量输入通道51

2.9　模拟量输出通道52

2.9.1　D/A转换原理53

2.9.2　D/A转换器的主要技术指标55

2.9.3　D/A转换器与微处理器的接口56

2.9.4　DAC的应用62

2.10　开关量输出通道67

2.10.1　小功率驱动接口电路67

2.10.2 中功率驱动接口电路67

2.10.3　固态继电器输出接口电路68

习题270

第3章　常见模拟量信号的检测方法71

3.1　概述71

3.2　电压类信号的检测71

3.2.1　对电压测量的基本要求72

3.2.2　交流电压的测量72

3.3　电流类信号的检测73

3.3.1　手动分挡测量法73

3.3.2　自动分挡测量法73

3.4　相位型信号的检测74

3.4.1　软件分析法74

3.4.2　过零比较器法74

3.5　时间型信号的检测75

3.6　频率及周期型信号的检测77

3.6.1　频率及周期型信号的特点77

3.6.2　频率测量基本电路78

3.6.3　周期测量基本电路79

3.6.4　通用频率计（计数器）的基本电路80

3.7　电阻型信号的检测80

3.7.1　恒流法测电阻80

3.7.2　恒压法测电阻81

3.7.3　恒阻法测电阻81

3.7.4　积分法测电阻82

3.8　电容型信号的检测82

3.8.1　积分法测电容82

3.8.2　相位法测电容82

3.8.3　频率法测电容83

习题384

第4章　智能仪器人机交互接口85

4.1　键盘与接口85

4.1.1　键盘概述85

4.1.2　键盘工作原理与接口电路87

4.1.3　键值分析程序91

4.2　LED显示与接口96

4.2.1　段码式LED显示原理与接口96

4.2.2　点阵式LED显示原理与接口99

4.3　键盘／显示器接口设计101

4.3.1　ZLG7290芯片介绍101

4.3.2　ZLG7290接口芯片的连接方法和程序设计104

4.4　LCD显示及接口108

4.4.1　LCD显示器的结构和工作原理108

4.4.2　笔段式LCD显示器108

4.5　CRT显示及控制117

4.5.1　CRT显示器概述117

4.5.2　字符显示原理119

4.5.3　图形及汉字显示原理121

4.6　触摸屏122

4.6.1　触摸屏简介123

4.6.2　触摸屏的分类124

4.6.3　触摸屏的控制127

4.7　打印记录技术132

4.7.1　RD系列热敏微型打印机的接口信号132

4.7.2　RD系列热敏微型打印机的打印命令133

4.7.3　汉字打印技术135

4.7.4　RD系列打印机与单片机接口及编程136

习题4138

第5章　智能仪器的典型数据处理功能139

5.1　概述139

5.2　测量结果的非数值处理140

5.2.1　查表140

5.2.2　排序142

5.3　测量结果的数值处理144

5.3.1　随机误差处理与数字滤波144

5.3.2　系统误差的处理和传感器的非线性校正150

5.3.3　粗大误差的处理算法160

5.4　测量数据的标度变换162

5.4.1　线性标度变换162

5.4.2　非线性参数的标度变换163

习题5164

第6章　智能仪器自动测量和自检技术165

6.1　概述165

6.2　仪器的自动校准166

6.2.1　内部自动校准166

6.2.2　外部自动校准168

6.3　仪器的自动测量168

6.3.1　触发电平自动调节168

6.3.2　量程自动转换169

6.4　硬件故障自检171

6.4.1　RAM的自检171

6.4.2　ROM的自检172

6.4.3　键盘与显示器的自检173

6.4.4　输入通道的自检174

6.4.5　输出通道的自检175

6.4.6　总线的自检176

习题6177

第7章　智能仪器可靠性与抗干扰技术178

7.1　可靠性概述178

7.1.1　可靠性的基本概念178

7.1.2　可靠性的总体考虑179

7.2　可靠性设计180

7.2.1　硬件可靠性设计180

7.2.2　软件可靠性设计181

7.3　智能仪器抗干扰技术186

7.3.1　干扰的产生与分类186

7.3.2　干扰的耦合方式188

7.3.3　抑制干扰的主要技术及措施189

7.3.4　抗干扰的其他措施198

习题7202

第8章　总线和数据通信技术203

8.1　概述203

8.2　内总线203

8.2.1　I2C总线概述204

8.2.2　I2C总线的术语204

8.2.3　器件与I2C总线的连接205

8.2.4　数据的传送205

8.3　通用接口总线209

8.3.1　协议中用到的术语209

8.3.2　仪器功能与接口功能210

8.3.3　GPIB接口系统结构211

8.3.4　GPIB接口工作过程212

8.3.5　GPIB接口芯片213

8.4　串行通信接口213

8.4.1　RS-232C串行总线标准215

8.4.2　RS-422标准220

8.4.3　RS-485通信接口标准221

8.4.4　通用串行总线（USB）223

8.5　现场总线228

8.5.1　现场总线的特点与优点229

8.5.2　CAN总线的发展与特点231

8.5.3　CAN的分层结构232

8.6　蓝牙技术238

8.6.1　蓝牙技术的产生与概况239

8.6.2　蓝牙技术的原理242

8.7　工业以太网250

8.8　电力线载波通信253

习题8254

第9章　智能仪器设计实例256

9.1　数据采集系统设计256

9.1.1　数据采集系统的组成与结构256

9.1.2　数据采集系统设计考虑的因素257

9.1.3　心电数据采集系统设计258

9.2　简易单回路温度控制器266

9.2.1　功能需求和总体思路266

9.2.2　温度测控电路设计267

9.2.3　PID控制算法的实现269

9.2.4　控制器和PC之间的数据通信269

9.2.5　温度控制器软件流程与参考程序270

9.3　简易单回路温度控制器电路图277

习题9278

第10章　智能仪器新发展279

10.1　个人仪器及系统279

10.1.1　个人仪器概述279

10.1.2　个人仪器的结构和特点279

10.2　VXI总线仪器281

10.2.1　VXI总线仪器系统概述282

10.2.2　VXI总线仪器系统的组建287

10.3　虚拟仪器288

10.3.1　虚拟仪器的特点与构成289

10.3.2　虚拟仪器的硬件结构291

10.3.3　虚拟仪器的软件结构293

10.3.4　虚拟仪器的软件开发平台294

10.3.5　虚拟仪器的发展与应用296

10.4　网络化仪器298

10.4.1　网络化仪器概述298

10.4.2　基于Web的虚拟仪器300

10.4.3　嵌入式Internet的网络化智能传感器301

10.4.4　IEEE 1451网络化智能传感器标准303

10.5　多传感器数据融合技术305

10.5.1　概述305

10.5.2　数据融合的原理和结构306

10.5.3　数据融合的基本方法308

10.5.4　数据融合技术在智能仪器中的应用308

习题10309

参考文献310