智能仪器设计基础（第2版） / 普通高等教育“十一五”国家级规划教材
￥49.80定价
作者： 宋凯
出版时间：2021-10
出版社：机械工业出版社
获奖信息：普通高等教育“十一五”国家级规划教材
试读- 机械工业出版社
- 9787111683865
- 2-2
- 421435
- 45247111-3
- 平装
- 16开
- 2021-10
- 401
- 260
- 工学
- 仪器科学与技术
- TH
- 测控技术与仪器
- 本科
内容简介
本书是在第1版的基础上修订而成的，主要介绍智能仪器的工作原理及其设计方法。内容包括：智能仪器的输入输出通道、外设及其控制技术、通信接口等。本书以培养学生的智能仪器设计能力为目标，深入讲述智能仪器总体设计、电路设计、软件设计及实现，介绍抗干扰措施及减少测量误差的方法。第2版对第1版中的程序和电路设计进行了修订，采用C51程序设计，电路设计均采用目前比较新、比较常用的芯片。内容编排注重理论联系实际，实用性强。本书可作为测控技术与仪器、自动化、电气工程及相关专业的本科生教材，也可作为测控技术、自动化、电气工程、电子信息、电力工程、计算机应用等领域工程技术人员的参考书。本书配有电子课件，欢迎选用本书作为教材的老师登录www.cmpedu.com注册下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。
目录
前言
第1章绪论
1.1智能仪器的结构及特点
1.1.1智能仪器概述
1.1.2智能仪器的特点
1.1.3智能仪器的结构
1.2智能测试技术的发展
1.2.1智能仪器的发展趋势
1.2.2虚拟仪器
1.2.3网络化仪器
1.2.4仪器总线技术
1.2.5基于智能理论的高级智能仪器
思考题与习题
第2章智能仪器中的微处理器
2.1微处理器
2.2MCS-51系列单片机
2.2.1基本型单片机
2.2.2精简型单片机
2.2.3精简增强型单片机
2.2.4高档型单片机
2.3ARM单片机
2.3.1AT91系列ARM单片机
2.3.2LPC2100/LPC2200系列ARM
单片机
2.3.3EP系列ARM单片机
2.3.4STM32系列单片机
2.3.5ARM单片机的选择
2.3.6ARM单片机的应用
2.4数字信号处理器（DSP）
2.4.1DSP的特点
2.4.2TI公司TMS320系列DSP
2.4.3TMS320C2000系列DSP
2.4.4TI公司TMS320F28335型DSP
2.4.5TI公司TMS320F28377型DSP
2.4.6DSP在仪器中的应用
2.5现场可编程门阵列（FPGA）
2.5.1FPGA器件简介
2.5.2Spartan-3系列FPGA
2.5.3Cyclone IV系列FPGA
思考题与习题
第3章数据采集技术
3.1概述
3.2测量放大器
3.2.1基本要求
3.2.2通用测量放大器
3.2.3可编程测量放大器
3.2.4隔离放大器
3.2.5斩波稳零运算放大器
3.2.6运用前置放大器的依据
3.3模拟多路开关（MUX）
3.3.1模拟多路开关的功能
3.3.2模拟多路开关的配置
3.3.3常用的半导体多路开关芯片
3.3.4多路测量通道的串音问题
3.4采样保持电路
3.4.1采样保持器设置原则
3.4.2采样保持器工作原理
3.4.3采样保持器的主要参数
3.4.4常用的采样保持器芯片
3.4.5保持电容器的选择
3.4.6基于采样保持器实现的峰值
保持电路
3.5A/D转换器及其接口设计
3.5.1A/D转换器的主要技术指标
3.5.2A/D转换器类型及比较
3.5.3ADC与微处理器的接口
3.5.4A/D转换器的选择
3.6逐次逼近型A/D转换器及其接口
3.6.1逐次逼近型A/D转换器的
原理
3.6.2TLC2543及其与微处理器的
接口
3.7双积分A/D转换器及其接口
3.7.1双积分A/D转换器的原理
3.7.2ICL7135简介
3.7.3ICL7135与MCS-51单片机I/O
接口
3.8∑-Δ型A/D转换器及其接口
3.8.1∑-Δ型A/D转换器工作原理
3.8.2AD7703简介
3.8.3AD7703与单片机的接口
3.9数据采集系统设计
3.9.1数据采集系统的特性
3.9.2数据采集系统误差分析
3.9.3数据采集系统的误差分配举例
思考题与习题
第4章模拟量与开关量信号输出
系统
4.1概述
4.1.1输出通道的结构
4.1.2输出通道的特点
4.2模拟量输出与接口
4.2.1D/A转换器原理
4.2.2D/A转换器的技术特性
4.3集成DAC及其应用
4.3.1DAC的分类
4.3.2单片集成DAC举例
4.3.3DAC的应用
4.4数字量输出与接口
4.4.1光电耦合器及其接口
4.4.2继电器及其接口
4.5脉冲宽度调制（PWM）输出
思考题与习题
目录第5章智能仪器外设处理技术
5.1键盘处理技术
5.1.1按键类型
5.1.2键抖动、键连击及串键的处理
5.1.3键盘处理步骤
5.1.4键盘的组织形式和工作方式
5.1.5非编码键盘的处理
5.1.6编码键盘的处理
5.2LED显示处理技术
5.2.1LED数码显示器的结构与原理
5.2.2硬件译码与软件译码
5.2.3静态显示与动态显示
5.3LCD显示处理技术
5.3.1LCD显示器的结构与原理
5.3.2LCD显示器驱动方式
5.3.3段码式LCD显示器的静态和
动态驱动接口
5.3.4字符点阵式LCD显示器接口
5.4触摸屏处理技术
5.4.1触摸屏的结构及特点
5.4.2触摸屏控制器ADS7843
5.4.3电容触摸屏控制器ST1332
5.5智能仪器监控程序
5.5.1监控程序
5.5.2键盘管理
5.5.3中断管理及处理
5.5.4子程序模块
思考题与习题
第6章智能仪器通信接口技术
6.1数据通信基础
6.1.1数据通信系统的组成
6.1.2差错控制技术
6.2串行通信接口
6.2.1串行通信的基本概念
6.2.2RS-232C标准串行接口
6.2.3RS-422A与RS-423A标准
串行接口
6.2.4RS-485标准串行接口
6.3GP-IB并行通信接口
6.4USB通用串行总线
6.4.1USB的特点
6.4.2USB的系统描述
6.4.3USB总线协议
6.4.4USB数据流
6.4.5USB的容错性能
6.4.6USB设备
6.4.7USB系统设置
6.4.8USB系统中的主机
6.5以太网接口技术
6.6现场总线CAN
6.7无线通信接口技术
6.7.1蓝牙技术
6.7.2ZigBee技术
6.7.3Wi-Fi技术
6.7.4红外数据传输技术
6.7.5NFC技术
6.7.6超宽带技术
思考题与习题
第7章数据处理技术
7.1测量数据的非数值处理
7.1.1线性表查表
7.1.2链表的插入、删除和查找
7.1.3排序
7.2系统误差的数据处理
7.2.1系统误差模型的建立
7.2.2系统误差的标准数据校正法
7.2.3非线性校正
7.2.4温度误差的补偿
7.3随机信号的处理与分析
7.3.1限幅滤波
7.3.2中位值滤波
7.3.3算术平均值滤波
7.3.4滑动平均值滤波
7.3.5低通数字滤波
7.4标度变换
7.4.1线性参数标度变换
7.4.2非线性参数标度变换
7.5软测量技术
7.5.1软测量技术的应用条件
7.5.2软测量技术的建模方法
思考题与习题
第8章智能仪器的自检、自校准和
量程自动转换
8.1智能仪器的自检
8.1.1自检内容
8.1.2自检方式
8.1.3自检实例
8.2智能仪器的自校准
8.2.1仪器的系统误差及其校准
8.2.2仪器内部自动校准
8.2.3仪器外部自动校准
8.3智能仪器的量程自动转换
8.3.1基本要求
8.3.2量程自动转换电路举例
8.3.3量程自动转换电路的控制
8.3.4量程自动转换电路的过载保护
思考题与习题
第9章智能仪器的抗干扰技术
9.1常见干扰源分析
9.1.1干扰的来源与特点
9.1.2干扰的主要耦合方式及路径
9.1.3串模干扰与共模干扰
9.1.4电源干扰
9.2智能仪器硬件抗干扰技术
9.2.1串模干扰的抑制
9.2.2共模干扰的抑制
9.2.3输入/输出通道干扰的抑制
9.2.4总线抗干扰设计
9.2.5ADC及其接口的噪声抑制方法
9.2.6电源系统干扰的抑制
9.2.7地线干扰的抑制
9.3智能仪器软件抗干扰技术
9.3.1CPU抗干扰技术
9.3.2输入/输出抗干扰技术
9.3.3系统的恢复与复位
思考题与习题
第10章智能仪器设计及实例
10.1智能仪器设计的基本要求及原则
10.1.1智能仪器设计的基本要求
10.1.2智能仪器的设计原则
10.2智能仪器的设计研制过程
10.3智能工频电参数测量仪的设计
10.3.1总体设计及系统工作原理
10.3.2输入电路设计及误差分析
10.3.3CPU、采样保持及A/D转换
电路的设计
10.3.4锁相倍频电路设计
10.3.5RS-485串行通信接口设计及
通信协议
10.3.6电磁兼容设计
10.4基于热电偶的智能温度数显表的
设计
10.4.1总体设计
10.4.2主要电路设计
10.4.3软件设计
10.5智能LCR测量仪的设计
10.5.1总体设计10.5.2硬件电路设计
10.5.3系统软件设计
思考题与习题
参考文献
第1章绪论
1.1智能仪器的结构及特点
1.1.1智能仪器概述
1.1.2智能仪器的特点
1.1.3智能仪器的结构
1.2智能测试技术的发展
1.2.1智能仪器的发展趋势
1.2.2虚拟仪器
1.2.3网络化仪器
1.2.4仪器总线技术
1.2.5基于智能理论的高级智能仪器
思考题与习题
第2章智能仪器中的微处理器
2.1微处理器
2.2MCS-51系列单片机
2.2.1基本型单片机
2.2.2精简型单片机
2.2.3精简增强型单片机
2.2.4高档型单片机
2.3ARM单片机
2.3.1AT91系列ARM单片机
2.3.2LPC2100/LPC2200系列ARM
单片机
2.3.3EP系列ARM单片机
2.3.4STM32系列单片机
2.3.5ARM单片机的选择
2.3.6ARM单片机的应用
2.4数字信号处理器（DSP）
2.4.1DSP的特点
2.4.2TI公司TMS320系列DSP
2.4.3TMS320C2000系列DSP
2.4.4TI公司TMS320F28335型DSP
2.4.5TI公司TMS320F28377型DSP
2.4.6DSP在仪器中的应用
2.5现场可编程门阵列（FPGA）
2.5.1FPGA器件简介
2.5.2Spartan-3系列FPGA
2.5.3Cyclone IV系列FPGA
思考题与习题
第3章数据采集技术
3.1概述
3.2测量放大器
3.2.1基本要求
3.2.2通用测量放大器
3.2.3可编程测量放大器
3.2.4隔离放大器
3.2.5斩波稳零运算放大器
3.2.6运用前置放大器的依据
3.3模拟多路开关（MUX）
3.3.1模拟多路开关的功能
3.3.2模拟多路开关的配置
3.3.3常用的半导体多路开关芯片
3.3.4多路测量通道的串音问题
3.4采样保持电路
3.4.1采样保持器设置原则
3.4.2采样保持器工作原理
3.4.3采样保持器的主要参数
3.4.4常用的采样保持器芯片
3.4.5保持电容器的选择
3.4.6基于采样保持器实现的峰值
保持电路
3.5A/D转换器及其接口设计
3.5.1A/D转换器的主要技术指标
3.5.2A/D转换器类型及比较
3.5.3ADC与微处理器的接口
3.5.4A/D转换器的选择
3.6逐次逼近型A/D转换器及其接口
3.6.1逐次逼近型A/D转换器的
原理
3.6.2TLC2543及其与微处理器的
接口
3.7双积分A/D转换器及其接口
3.7.1双积分A/D转换器的原理
3.7.2ICL7135简介
3.7.3ICL7135与MCS-51单片机I/O
接口
3.8∑-Δ型A/D转换器及其接口
3.8.1∑-Δ型A/D转换器工作原理
3.8.2AD7703简介
3.8.3AD7703与单片机的接口
3.9数据采集系统设计
3.9.1数据采集系统的特性
3.9.2数据采集系统误差分析
3.9.3数据采集系统的误差分配举例
思考题与习题
第4章模拟量与开关量信号输出
系统
4.1概述
4.1.1输出通道的结构
4.1.2输出通道的特点
4.2模拟量输出与接口
4.2.1D/A转换器原理
4.2.2D/A转换器的技术特性
4.3集成DAC及其应用
4.3.1DAC的分类
4.3.2单片集成DAC举例
4.3.3DAC的应用
4.4数字量输出与接口
4.4.1光电耦合器及其接口
4.4.2继电器及其接口
4.5脉冲宽度调制（PWM）输出
思考题与习题
目录第5章智能仪器外设处理技术
5.1键盘处理技术
5.1.1按键类型
5.1.2键抖动、键连击及串键的处理
5.1.3键盘处理步骤
5.1.4键盘的组织形式和工作方式
5.1.5非编码键盘的处理
5.1.6编码键盘的处理
5.2LED显示处理技术
5.2.1LED数码显示器的结构与原理
5.2.2硬件译码与软件译码
5.2.3静态显示与动态显示
5.3LCD显示处理技术
5.3.1LCD显示器的结构与原理
5.3.2LCD显示器驱动方式
5.3.3段码式LCD显示器的静态和
动态驱动接口
5.3.4字符点阵式LCD显示器接口
5.4触摸屏处理技术
5.4.1触摸屏的结构及特点
5.4.2触摸屏控制器ADS7843
5.4.3电容触摸屏控制器ST1332
5.5智能仪器监控程序
5.5.1监控程序
5.5.2键盘管理
5.5.3中断管理及处理
5.5.4子程序模块
思考题与习题
第6章智能仪器通信接口技术
6.1数据通信基础
6.1.1数据通信系统的组成
6.1.2差错控制技术
6.2串行通信接口
6.2.1串行通信的基本概念
6.2.2RS-232C标准串行接口
6.2.3RS-422A与RS-423A标准
串行接口
6.2.4RS-485标准串行接口
6.3GP-IB并行通信接口
6.4USB通用串行总线
6.4.1USB的特点
6.4.2USB的系统描述
6.4.3USB总线协议
6.4.4USB数据流
6.4.5USB的容错性能
6.4.6USB设备
6.4.7USB系统设置
6.4.8USB系统中的主机
6.5以太网接口技术
6.6现场总线CAN
6.7无线通信接口技术
6.7.1蓝牙技术
6.7.2ZigBee技术
6.7.3Wi-Fi技术
6.7.4红外数据传输技术
6.7.5NFC技术
6.7.6超宽带技术
思考题与习题
第7章数据处理技术
7.1测量数据的非数值处理
7.1.1线性表查表
7.1.2链表的插入、删除和查找
7.1.3排序
7.2系统误差的数据处理
7.2.1系统误差模型的建立
7.2.2系统误差的标准数据校正法
7.2.3非线性校正
7.2.4温度误差的补偿
7.3随机信号的处理与分析
7.3.1限幅滤波
7.3.2中位值滤波
7.3.3算术平均值滤波
7.3.4滑动平均值滤波
7.3.5低通数字滤波
7.4标度变换
7.4.1线性参数标度变换
7.4.2非线性参数标度变换
7.5软测量技术
7.5.1软测量技术的应用条件
7.5.2软测量技术的建模方法
思考题与习题
第8章智能仪器的自检、自校准和
量程自动转换
8.1智能仪器的自检
8.1.1自检内容
8.1.2自检方式
8.1.3自检实例
8.2智能仪器的自校准
8.2.1仪器的系统误差及其校准
8.2.2仪器内部自动校准
8.2.3仪器外部自动校准
8.3智能仪器的量程自动转换
8.3.1基本要求
8.3.2量程自动转换电路举例
8.3.3量程自动转换电路的控制
8.3.4量程自动转换电路的过载保护
思考题与习题
第9章智能仪器的抗干扰技术
9.1常见干扰源分析
9.1.1干扰的来源与特点
9.1.2干扰的主要耦合方式及路径
9.1.3串模干扰与共模干扰
9.1.4电源干扰
9.2智能仪器硬件抗干扰技术
9.2.1串模干扰的抑制
9.2.2共模干扰的抑制
9.2.3输入/输出通道干扰的抑制
9.2.4总线抗干扰设计
9.2.5ADC及其接口的噪声抑制方法
9.2.6电源系统干扰的抑制
9.2.7地线干扰的抑制
9.3智能仪器软件抗干扰技术
9.3.1CPU抗干扰技术
9.3.2输入/输出抗干扰技术
9.3.3系统的恢复与复位
思考题与习题
第10章智能仪器设计及实例
10.1智能仪器设计的基本要求及原则
10.1.1智能仪器设计的基本要求
10.1.2智能仪器的设计原则
10.2智能仪器的设计研制过程
10.3智能工频电参数测量仪的设计
10.3.1总体设计及系统工作原理
10.3.2输入电路设计及误差分析
10.3.3CPU、采样保持及A/D转换
电路的设计
10.3.4锁相倍频电路设计
10.3.5RS-485串行通信接口设计及
通信协议
10.3.6电磁兼容设计
10.4基于热电偶的智能温度数显表的
设计
10.4.1总体设计
10.4.2主要电路设计
10.4.3软件设计
10.5智能LCR测量仪的设计
10.5.1总体设计10.5.2硬件电路设计
10.5.3系统软件设计
思考题与习题
参考文献
