智能仪器设计基础

　　本书内容共分8章。第1章绪论主要介绍智能仪器基本组成及其特点；第2章介绍智能仪器中微机系统设计及扩展接口方法；第3章介绍智能仪器人机接口技术；第4章介绍智能仪器的数据采集系统设计；第5章介绍智能仪器的输出及执行装置的接口技术；第6章介绍智能仪器的串行通信和并行通信接口技术以及串行总线；第7章介绍智能仪器设计中的智能化技术；第8章介绍智能仪器设计的典型实例。为使理论联系实际，书中含有一些设计实例，每章皆有思考与练习题。本书内容丰富，结构紧凑，实用性强。适用于高等院校检测技术与自动化装置、工业自动化、测控技术与仪器、计算机应用、通信工程、电子信息等专业的本科生、研究生及从事智能仪器开发、设计及应用方面的工程技术人员。本书前言智能仪器是微机技术、电子技术与信息技术相结合的产物，随着新技术、新器件应用领域的扩大，智能仪器已成为现代仪器仪表发展的主流。本书是笔者在总结智能仪器的教学和科研成果基础上，在查阅和参考很多资料后编写的。本书全面系统地介绍智能仪器体系结构、软硬件设计原理和方法，力求反映近年来智能仪器领域的技术进步和发展方向。本书共分8章。第1章绪论，介绍仪器仪表的发展历史、智能仪器的结构、特点、工作原理及研制步骤；第2章介绍智能仪器中微机系统及接口设计；第3章介绍智能仪器人机接口技术；第4章介绍智能仪器的数据采集系统设计；第5章介绍智能仪器的输出及执行装置的接口技术；第6章介绍智能仪器的串行通信、并行通信和串行总线，包括RS232C接口、RS485接口、I2C总线、单总线、USB总线和HART协议；第7章介绍智能仪器中自检、自动测量，克服随机误差和系统误差方法等智能化技术；第8章结合实际介绍了4种智能仪器设计实例。本书每章皆有思考与练习题，以便复习。本书适用于高等院校自动化、测控技术与仪器、通信工程、计算机应用、电子信息等专业本科生、研究生及从事智能仪器开发、设计及应用方面的工程技术人员。本书编写注重理论联系实际，在讲清基本原理的基础上，着重讨论在智能仪器设计过程中所涉及的具体方法和技巧；在编排上集中讨论智能仪器的基础及实际的设计技术；在内容上，其基础部分强调系统性和先进性，其智能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。为符合微机发展的趋势和目前我国高等院校微机课程教学内容的现状，本书论述以MSC51单片机为背景的智能仪器。本书由王向周教授主审，对书稿作了认真的审查，提出了宝贵的修改意见。在编写过程中，得到了李庆常教授、廖晓钟教授、张玉平教授、张宝芬教授的关心和指导。在资料收集、录入、校稿和绘图等方面，得到了盛涛、王文松、崔卉、魏楠、王小兵、沈昀等同志的大力协助。清华大学出版社和北京交通大学出版社为本书出版做了大量细致工作。在此一并表示诚挚的谢意。由于作者水平有限，加之编写时间仓促，书中难免有错误和不足，敬请读者批评指正。编者2005.6

暂缺《智能仪器设计基础》作者简介

第1章绪论
1.1仪器仪表的发展
1.2智能仪器的基本组成
1.3智能仪器的特点
1.4智能仪器的研制步骤
1.4.1确定任务.拟制设计方案
1.4.2硬件.软件研制及仪器结构设计
1.4.3仪器总调.性能测定
思考与练习题1
第2章微机系统设计
2.1最小微机系统
2.2微机系统存储器扩展技术
2.2.1概述
2.2.2存储器的扩展
2.3基本的I／O口扩展技术
2.3.1用74LS244扩展8位并行输入口
2.3.2用74LS373扩展8位并行输入口
2.3.3用74LS377扩展8位并行输出口
2.3.4用74LS273扩展8位并行输出口
2.48255可编程I／O接口及扩展技术
2.4.18255A的结构
2.4.28255A的工作方式
2.4.38255A与89C51单片微机的接口及应用
2.58155可编程I／O接口及扩展技术
2.5.18155芯片的结构
2.5.2RAM和I／O口寻址方法
2.5,38155寄存器的功能
2.5.48155定时器
2.5.589C51和8155的接口方法
思考与练习题2
第3章人—机接口技术
3.1显示器及其接口
3.1.1lED显示器结构
3.1.2LED显示器工作原理
3.1.3LED显示器接口实例
3.2LCD显示器及其接口
3.2.1LCD显示器的工作原理
3.2.2LCD显示器的驱动方式
3.2.3LCD显示器与单片机的接口
3.2.4LCD显示模块及应用
3.3键盘及其接口
3.3.1键盘结构和类型
3.3.2抖动和串键
3.3.3非编码式键盘接口电路
3.3.4编码式键盘接口电路
3.4打印机及其接口
3.4.1打印原理
3.4.2GP—16微型打印机接口
3.5拨盘及其接口
3.5.1BCD码拨盘
3.5.2BCD码拨盘与89C51的接口
思考与练习题3
第4章数据采集系统设计
4.1概述
4.2测量放大器
4.2.1基本要求
4.2.2通用测量放大器
4.2.3可编程测量放大器
4.2.4测量放大器的技术指标
4.3模拟多路开关(MUX)
4.3.1模拟多路开关的功能
4.3.2模拟多路开关的配置
4.3.3器件实例
4.3.4多级使用
4.3.5模拟多路开关对系统精度的影响
4.4采样保持电路
4.4.1采样保持电路功能及原理
4.4.2采样保持电路在数据采集系统中的应用
4.5A／D转换器接口设计
4.5.1A／D转换器的主要技术指标
4.5.2与单片机接口考虑
4.5.3抑制系统误差的方法
4.6逐次比较式A／D转换器及其接口
4.6.1ADC0809及其接口
4.6.2A／D574及其接口
4.7双积分A／D转换器及其接口
4.7.15G14433及其接口
4.7.2ICL7135及其接口
4.8单片数据采集系统的原理与应用
4.8.1TC534的性能特点
4.8.2TC534的工作原理
4.8.3编程方法
4.8.4四通道数据采集系统的设计
思考与练习题4
第5章输出及执行装置的接口技术
5.1概述
5.1.1模拟量输出系统的特点
5.1.2输出系统的结构
5.1.3输出系统应解决的向题
5.2D／A转换器及其接口
5.2.1D／A转换器主要性能指标
5.2.2DAC0832及其接口
5.2.3DACl208及其接口
5.3继电器控制接口技术
5.3.1继电器工作原理
5.3.2继电器控制接口及应用
5.4步进电机控制接口技术
5.4.1步进电机的工作原理
5.4.2步进电机控制系统
5.4.3步进电机控制程序的设计
思考与练习题5
第6章通信接口技术
6.1串行通信接口
6.1.1串行通信基本方式
6.1.2串行通信协议
6.I.3RS—232.RS—485通信标准接口
6.1.4智能仪器与计算机通信实例
6.2I2C总线
6.2.1PC总线的常用术语
6.2.2位传送及数据的有效性
6.2.3开始和结束信号
6.2.4I2C总线数据传送
6.2.5I2C总线和时钟同步
6.2.6I2C总线竞争
6.2.7I2C数据格式
6.2.8I2C总线寻址
6.2.9I2C总线定时
6.3单总线
6.3.1单总线的电路接法
6.3.2单总线命令序列
6.3.3单总线信号方式
6.3.4单总线ROM搜索实例
6.4USB总线
6.4.1USB的特点与基本特性
6.4.2USB通信流
6.4.3USB的传输方式
6.4.4USB交换的包格式
6.5HART协议
6.5.1HART协议的物理层技术规范
6.5.2HART协议数据链路层协议规范
6.5.3HART协议应用层规范
6.6并行通信接口
6.6.1IEEE—488标准
6.6.2并行通信接口器件
思考与练习题6
第7章智能化技术
7.1故障自动检测及诊断
7.1.1常用的自检方式
7.1.2自检项目
7.1.3自检软件
7.2克服随机误差的数字滤波法
7.2.1程序判断法
7.2.2中位值滤波法
7.2.3算术平均滤波法
7.2.4递推平均滤波法
7.2.5加权递推平均滤波法
7.2.6一阶惯性滤波法
7.2.7复合滤波法
7.3消除系统误差的软件算法
7.3.1系统误差的模型校正法(非线性校正)
7.3.2系统误差的标准数据校正法
7.3.3仪器零位误差和增益误差的校正方法
7.3.4传感器温度误差的校正方法
7.4消除粗大误差的软件算法
思考与练习题7
第8章智能仪器设计实例
8.1数字频率计的设计
8.1.1系统组成与设计方案
8.1.2频率计程序框图
8.1.3频率计程序设计
8.2糖化试验器的设计
8.2.1系统的硬件组成
8.2.2系统的控制方法
8,2.3系统软件设计
8.3校准源的设计
8.3.1校准源
8.3.2SFX—2000型双通道直流校准源
8.3.3SFX—2000的模块化结构软件
8.4超声波测距仪的设计
8.4.1SB5227型超声波测距专用集成电路
8.4.2超声波测距仪的设计
8.4.3超声波测距网络系统的构成
思考与练习题8
参考文献