智能仪器技术及工程实例设计

第1章 绪论

1.1 智能仪器的基本组成及特点

1.1.1 智能仪器的组成

1.1.2 智能仪器的特点

1.2 智能仪器的设计要点

1.2.1 智能仪器的设计原则

1.2.2 智能仪器的研制步骤

1.2.3 智能仪器的调试

1.3 智能仪器主机电路的选择

1.3.1 基于80C51内核的单片机

1.3.2 基于ARM内核的单片机

1.3.3 基于DSP内核的单片机

1.4 智能仪器的发展趋势

习题

第2章 STC89系列单片机

2.1 硬件基础知识

2.1.1 主要特性及内部结构

2.1.2 引脚及其功能

2.1.3 CPU结构

2.1.4 存储器结构

2.1.5 I/O端口

2.1.6 时钟电路与复位电路设计

2.2 指令系统与汇编语言程序设计

2.2.1 指令格式

2.2.2 寻址方式

2.2.3 指令系统

2.2.4 汇编语言程序设计

2.3 KeilC51程序设计

2.3.1 C51的数据结构

2.3.2 运算符和表达式

2.3.3 C51流程控制语句

2.3.4 函数

2.3.5 C51语言与汇编语言混合编程

2.4 中断系统

2.4.1 中断系统的结构

2.4.2 中断系统控制寄存器

2.4.3 中断响应原则及过程

2.5 定时器/计数器

2.5.1 定时器/计数器的内部结构及工作原理

2.5.2 定时器/计数器的方式和控制寄存器

2.5.3 TO和T1的工作方式及应用

2.5.4 T2的工作方式及应用

2.6 串行接口

2.6.1 串行口的内部结构及功能

2.6.2 串行口工作方式及应用

习题

第3章 智能仪器人机接口设计

3.1 LED显示及接口设计

3.1.1 七段LED显示器工作原理及接口设计

3.1.2 点阵式LED显示器工作原理及接口设计

3.2 键盘与接口设计

3.2.1 键盘的工作原理

3.2.2 非编码式键盘接口电路及控制程序设计

3.3 键盘/显示器接口设计

3.3.1 通用可编程接口芯片实现键盘显示器接口设计

3.3.2 键盘显示器可编程专用接口芯片

3.4 LCD显示及接口设计

3.4.1 液晶显示器工作原理

3.4.2 点阵式字符型液晶显示模块接口设计

3.4.3 点阵式图形型LCD显示模块及接口设计

3.5 微型打印机及接口设计

3.5.1 RG-E487A打印命令

3.5.2 RG-E487A并行接口电路设计

3.5.3 RG-E487A串行接口电路设计

习题

第4章 智能仪器数据采集系统及模拟量输出通道设计

4.1 数据采集系统的组成

4.2 传感器的选用原则

4.3 模拟信号放大电路

4.3.1 仪用放大器

4.3.2 程控增益放大器

4.3.3 隔离放大器

4.4 模拟多路开关及接口

4.5 模拟信号的采样与保持

4.5.1 采样保持电路的功能及原理

4.5.2 采样/保持器的性能指标及选用原则

4.5.3 集成采样/保持器举例

4.6 A/D转换器及接口设计

4.6.1 A/D转换器概述

4.6.2 逐次比较式A/D转换器及接口设计

4.6.3 积分式A/D转换器及接口设计

4.6.4 V/F转换器及接口设计

4.7 A/D数据采集系统设计实例

4.7.1 数据采集系统的参数设计和选择

4.7.2 集成数据采集系统的原理和应用

4.8 模拟量输出通道接口设计

4.8.1 D/A转换器的性能指标

4.8.2 D/A转换器及接口设计

习题

第5章 智能仪器通信接口技术

5.1 串行通信接口

5.1.1 串行通信

5.1.2 RS-232C串行通信接口

5.1.3 RS-422串行通信接口

5.1.4 RS-485串行通信接口

5.2 GP-IB并行接口总线

5.2.1 GP-IB接口系统的基本特性

5.2.2 GP-IB总线结构

5.2.3 接口消息及编码

5.2.4 接口功能

5.2.5 GP-IB接口芯片

5.3 现场总线

5.3.1 现场总线技术

5.3.2 CAN总线

5.4 无线通信技术

5.4.1 短距离无线数据通信技术

5.4.2 nRF24L01无线通信模块及设计实例

5.4.3 ZigBee无线通信技术及设计实例

习题

第6章 智能仪器的软件设计

6.1 智能仪器的软件开发环境和编程语言

6.1.1 软件开发环境

6.1.2 编程语言的选择

6.1.3 智能仪器的软件设计过程

6.2 基于裸机的软件设计方法

6.2.1 软件任务分析与规划

6.2.2 软件设计方法

6.2.3 系统监控程序设计

6.3 基于嵌入式操作系统的软件设计

6.3.1 嵌入式操作系统

6.3.2 基于uC/OS-Ⅱ的嵌入式软件设计方法

6.3.3 嵌入式软件开发过程

习题

第7章 智能仪器的智能化处理技术

7.1 测量误差分类及处理方法

7.1.1 测量误差分类

7.1.2 消除系统误差的方法

7.1.3 克服随机误差的方法

7.1.4 消除粗大误差的方法

7.2 数字滤波

7.2.1 克服大脉冲干扰的数字滤波法

7.2.2 抑制小幅度高频噪声的平均滤波法

7.2.3 复合滤波法

7.2.4 数字低通滤波法

7.3 智能仪器的标度变换技术

7.3.1 标度变换的硬件实现方法

7.3.2 标度变换的软件实现方法

7.4 智能仪器的量程自动转换技术

7.4.1 量程自动转换原理

7.4.2 量程上、下限的确定

7.4.3 量程自动转换性能的提高

7.5 智能仪器的故障自诊断

7.5.1 自诊断方式

7.5.2 自诊断内容及方法

7.5.3 自检软件

习题

第8章 智能仪器的抗干扰技术

8.1 干扰的产生及分类

8.1.1 干扰的来源

8.1.2 干扰的耦合方式

8.2 串模及共模干扰的抑制

8.2.1 串模干扰及抑制

8.2.2 共模干扰及抑制

8.3 抑制干扰的硬件措施

8.3.1 空间辐射的干扰抑制

8.3.2 信号传输通道的干扰抑制

8.3.3 电源干扰抑制

8.4 软件抑制干扰技术

8.4.1 软件陷阱技术

8.4.2 程序运行监视系统

习题

第9章 智能仪器设计实例

9.1 智能温度巡检仪的设计

9.1.1 智能温度巡检仪的功能要求

9.1.2 智能型温度巡检仪的硬件电路设计

9.1.3 智能型温度巡检仪的软件设计

9.2 气压式高度表的设计

9.2.1 气压高度的测量原理

9.2.2 气压高度表的硬件系统设计

9.2.3 气压高度表的软件设计

9.3 点阵式LED信息显示平台设计

9.3.1 点阵式LED信息显示平台的功能分析与方案设计

9.3.2 信息平台的硬件设计

9.3.3 信息平台的软件设计

9.4 基于虚拟仪器的MEMS陀螺仪静态性能测试系统设计

9.4.1 虚拟仪器简介

9.4.2 主要参数计算方法

9.4.3 测试系统整体方案设计

9.4.4 测试系统软件设计

习题

参考文献

《智能仪器技术及工程实例设计》从单片机技术、人机接口、数据采集、通信接口、软件设计、智能化处理和抗干扰技术等方面系统地阐述了以单片机为核心的智能仪器的体系结构及软硬件设计方法，教材体系完整，内容丰富。作为工程实践性较强的教材，书中含有许多设计实例，并给出了仿真电路与C51程序，每章均配有习题，便于学生的学习和掌握。
　　《智能仪器技术及工程实例设计》可作为普通高等院校测控技术与仪器、电子信息、自动控制等专业的本科生教材或教学参考书，也可供从事单片机系统及智能仪器应用与开发设计的工程技术人员参考。