智能仪器原理及应用（第2版）

　　本书系统深入地论述了以微型计算机为核心的智能电子仪器的结构体系，及其硬件与软件的设计原理和实现方法。全书共分9章。第1章介绍智能仪器的结构、设计要点以及现状与发展；第2章介绍智能仪器模拟量输入/输出通道；第3章介绍智能仪器人机接口；第4章介绍智能仪器通信接口；第5章介绍智能仪器典型处理功能；第6章介绍电压测量为主的智能仪器；第7章介绍智能电子计数器；第8章介绍智能化数字存储示波器；第9章介绍个人仪器及系统。为使理论联系实际，书中含有许多设计实例，每章皆有思考题与习题。本书可作为高等院校电子类专业教材或专业培训教材，也可作为广大从事电子仪器及测量技术应用和开发的科技人员的参考书前言随着大规模集成电路、计算机技术的迅速发展，以及人工智能在测试技术方面的广泛应用，传统电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，逐步形成了一种完全突破传统概念的新一代测试仪器：智能仪器。目前，不仅大多数传统电子仪器已有相应换代的智能化产品，而且还出现了一些全新的仪器类型和测试系统体系，仪器智能化已经成为现代电子仪器发展的主流方向。本书第1版自1999年出版以来已经印刷7次，在此期间，作者得到读者从不同角度提出的鼓励、希望和建议。同时，在这五年中，智能仪器技术及其设计方法又有新的发展，作者在教学实践和科研工作中也有一些新的体会，这些正是修订本书的主要动力。与第1版相比，第2版具有更强的工程设计性质，在理论性、实用性、内容更新等方面也有明显的提高。本书主要阐述如何运用微型计算机系统实现电子仪器智能化的相关问题，包括实现原理及其硬件和软件的设计思想、方法和技巧。全书共分9章。第1章扼要介绍智能仪器的结构体系、设计要点以及现状与发展。第2，3，4，5章较详细地论述智能仪器原理及实现技术中带有共性的部分，其内容包括智能仪器模拟量输入/输出通道、人机接口、通信接口以及典型处理功能。为使读者建立起智能仪器的整机概念，第6，7，8章对电压、频率和示波器三类智能仪器的原理及设计分别做了较详细的论述，编者认为，只要透彻掌握这三类最具代表性的智能仪器，其他类型的电子仪器以及电子设备的智能化设计便不会存在大的障碍。第9章简要阐述了个人仪器及系统的原理与设计技术，同时也简要介绍了以VXI总线为代表的新一代模块化测试仪器和系统以及基于软件的虚拟仪器技术。本书每章皆有思考题与习题，以便复习。书中还含有许多具体的设计实例，以利于读者对智能仪器设计中最关键的部分深入理解、牢固掌握和灵活运用。本书编写注重理论联系实际，在讲清基本原理的基础上，侧重讨论在智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。旨在使读者学会运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。使用本书教学时应配合一定数量的课程设计或综合实验，为此本书在第6，7，8，9章中，提供了几种智能仪器和个人仪器课程设计或综合实验的素材，供教学时选用，其中部分内容在作者教学中使用过。编者认为，若能独立完成这些较典型智能仪器的设计或实验，今后遇到实际的智能化仪器或设备设计课题时，只要再分析课题的特殊要求和某些专用电路，就能很快地进入设计状态。本书在编排上避免重复一般微型计算机原理及软件基础等课程已讲述的内容，集中讨论了各类电子仪器智能化的基础以及实际的设计技术；在内容上，其基础部分强调系统性和先进性，其仪器原理与设计部分注重反映有实用价值的核心技术和反映智能仪器最新发展的实际内容；同时还考虑到兼容性，使电子仪器智能化的原理同样也可以适用于其他电子设备的智能化设计。在本书的编写过程中，编者综合了近年来智能仪器技术的发展成果，总结了多年来教学实践和开发、研制智能仪器中的体会。为符合微型计算机发展的趋势和目前我国高等院校计算机系列课程教学内容的现状，本书侧重论述以MCS51单片机和PC机为背景的智能仪器与测试系统。本书初稿承蒙甘良才教授进行认真的审阅，提出了宝贵的修改意见。电子工业出版社为保证本书出版质量做了大量细致的工作，付出了辛勤的劳动。在本书第1版发行期间，还得到了广大师生和科技人员的关心和支持，提出许多宝贵的意见和建议。在此一并表示诚挚的谢意。本书由赵茂泰主编；安杨参加了第2，3章部分内容的编写，验证了其中部分程序；赵波参加了第6，7章部分内容的编写，验证了其中部分应用实例；黄蕾提供了第8章部分应用实例的素材；蔡玮提供了第9章部分应用实例的素材；胡桂英承担了大部分书稿的录入和整理工作。鉴于作者水平有限，加之编写时间仓促，书中难免存在错误与不足之处，殷切希望广大读者批评指正。编著者24年6月

暂缺《智能仪器原理及应用（第2版）》作者简介

第1章  导论
1.1  智能仪器的组成及特点
1.2  智能仪器及测试系统的发展
1.3  智能仪器的设计要点
思考题与习题
第2章  智能仪器模拟量输入/输出通道
2.1  模拟量输入通道
  2.1.1  A／D转换器概述
  2.1.2  逐次比较式A／D转换器与微型计算机接口
  2.1.3  积分式A／D转换器与微型计算机接口
2.2  高速模拟量输入通道
  2.2.1  并行比较式A／D转换器原理概述
  2.2.2  高速A／D转换器及其接口技术
  2.2.3  高速数据采集与数据传输
2.3  模拟量输出通道
  2.3.1  D／A转换器概述
  2.3.2  D／A转换器与微型计算机接口
  2.3.3  D／A转换器应用举例
2.4  数据采集系统
  2.4.1  数据采集系统的组成
  2.4.2  模拟多路开关及接口
  2.4.3  模拟信号的采样与保存
  2.4.4  数据采集系统设计举例
思考题与习题
第3章  智能仪器人机接口
3.1  键盘与接口
  3.1.1  键盘输入基础知识
  3.1.2  键盘接口电路及控制程序
  3.1.3  键盘分析程序
3.2  LED显示及接口
  3.2.1  LED显示原理
  3.2.2  七段LED显示及接口
  3.2.3  点阵LED显示及接口
3.3  键盘/LED显示器接口设计
  3.3.1  HD 7279A的功能及结构特点
  3.3.2  键盘/LED显示器接口设计举例
3.4  CRT显示及接口
  3.4.1  光栅扫描CRT字符显示系统
  3.4.2  光栅扫描CRT图形显示系统
  3.4.3  随机扫描CRT图形显示系统
3.5  微型打印机及接口
  3.5.1  TPμP4B／C微型打印机及其接口
  3.5.2  汉字打印技术
  3.5.3  微型打印机接口管理程序
思考题与习题
第4章  智能仪器通信接口
4.1  GPIB通用接口总线
  4.1.1  GPIB标准接口系统概述
  4.1.2  接口功能与接口消息
  4.1.3  GPIB标准接口系统的运行
4.2  GPIB接口电路的设计
  4.2.1  GPIB接口芯片简介
  4.2.2  智能仪器的GPIB接口设计
  4.2.3  控制器的GPIB接口设计
4.3  串行通信总线
  4.3.1  串行通信基本方式
  4.3.2  串行通信协议
  4.3.3  RS 232C标准
4.4  串行通信接口电路的设计
  4.4.1  智能仪器串行通信接口的结构
  4.4.2  MCS 51系统串行通信设计举例
  4.4.3  PC机系统与MCS 1系统的通信
思考题与习题
第5章  智能仪器典型处理功能
5.1  硬件故障的自检
  5.1.1  自检方式
  5.1.2  自检算法
  5.1.3  自检软件
5.2  自动测量功能
  5.2.1  自动量程转换
  5.2.2  自动触发电平调节
  5.2.3  自动零点调整
  5.2.4  自动校准
5.3  仪器测量精度的提高
  5.3.1  随机误差的处理方法
  5.3.2  系统误差的处理方法
  5.3.3  粗大误差的处理方法
5.4  干扰与数字滤波
  5.4.1  中值滤波
  5.4.2  平均滤波程序
  5.4.3  低通数字滤波
思考题与习题
第6章  电压测量为主的智能仪器
6.1  智能化DVM原理
  6.1.1  概述
  6.1.2  输入电路
  6.1.3  智能DVM中的A／D转换技术
  6.1.4  典型智能DVM介绍
6.2  智能化DMM原理
  6.2.1  概述
  6.2.2  交直流转换器
  6.2.3  其他模拟转换技术
  6.2.4  典型智能DMM  介绍
6.3  智能化RLC  测量仪原理
  6.3.1  概述
  6.3.2  自由轴法测量原理
  6.3.3  RLC  测量仪电路分析
  6.3.4  典型智能RLC测量仪介绍
思考题与习题
第7章  智能电子计数器
7.1  电子计数器测量原理
  7.1.1  概述
  7.1.2  多周期同步测量技术
  7.1.3  内插模拟扩展技术
7.2  典型部件的分析
  7.2.1  输入通道
  7.2.2  计数器电路
  7.2.3  单片通用计数器集成芯片
7.3  智能电子计数器的设计
  7.3.1  以ICM 7226基础的智能频率计
  7.3.2  等精度频率计的设计实例
7.4  典型智能计数器产品介绍
  7.4.1  仪器的原理与组成
  7.4.2  仪器键盘操作与分析
  7.4.3  仪器的软件系统
思考题与习题
第8章  数字存储示波器
8.1  概述
  8.1.1  数字存储示波器的组成原理
  8.1.2  数字存储示波器的主要技术指标
  8.1.3  数字存储示波器的特点
8.2  数字存储示波器的原理分析
  8.2.1  实时取样方式的采集原理
  8.2.2  等效时间取样方式的采集原理
  8.2.3  波形的显示
  8.2.4  波形参数的测量与处理
8.3  数字存储示波器的设计
  8.3.1  简易数字存储示波器的设计
  8.3.2  等效时间取样方式数字示波器的设计
  8.3.3  智能超声波测厚仪介绍
思考题与习题
第9章  个人仪器及系统
9.1  概述
  9.1.1  个人仪器及发展
  9.1.2  个人仪器的总线
  9.1.3  PCDAQ形式个人仪器的组成原理
9.2  个人仪器系统的设计
  9.2.1  DVM个人仪器的设计
  9.2.2  HPPC  仪器系统介绍
9.3  VXI  总线仪器系统
  9.3.1  VXI  总线仪器系统概述
  9.3.2  VXI  总线仪器系统软件
  9.3.3  VXI  总线仪器系统的组建
9.4    虚拟仪器及其实现技术
  9.4.1  虚拟仪器概述
  9.4.2  LabVIEW  虚拟仪器开发系统介绍
  9.4.3  虚拟仪器设计举例
  9.4.4  虚拟仪器的发展
思考题与习题
参考文献