智能仪器设计基础

第1章绪论1
1.1仪器仪表的发展1
1.2智能仪器的基本组成2
1.3智能仪器的特点3
1.4智能仪器的研制步骤4
1.4.1确定任务、拟制设计方案4
1.4.2硬件、软件研制及仪器结构设计5
1.4.3仪器总调、性能测定6
思考与练习题17
第2章微机系统设计8
2.1最小微机系统8
2.2微机系统存储器扩展技术9
2.2.1概述9
2.2.2存储器的扩展9
2.3基本的I/O口扩展技术13
2.3.1用74LS244扩展8位并行输入口13
2.3.2用74LS373扩展8位并行输入口14
2.3.3用74LS377扩展8位并行输出口15
2.3.4用74LS273扩展8位并行输出口15
2.48255可编程I/O接口及扩展技术16
2.4.18255A的结构16
2.4.28255A的工作方式18
2.4.38255A与89C51单片微机的接口及应用19
2.58155可编程I/O接口及扩展技术20
2.5.18155芯片的结构21
2.5.2RAM和I/O口寻址方法22
2.5.38155寄存器的功能23
2.5.48155定时器25
2.5.589C51和8155的接口方法27
思考与练习题227
第3章人机接口技术28
3.1显示器及其接口28
3.1.1LED显示器结构28
3.1.2LED显示器工作原理28
3.1.3LED显示器接口实例29
3.2LCD显示器及其接口31
3.2.1LCD显示器的工作原理31
3.2.2LCD显示器的驱动方式31
3.2.3LCD显示器与单片机的接口33
3.2.4LCD显示模块及应用35
3.3键盘及其接口42
3.3.1键盘结构和类型42
3.3.2抖动和串键43
3.3.3非编码式键盘接口电路43
3.3.4编码式键盘接口电路45
3.4打印机及其接口54
3.4.1打印原理54
3.4.2GP16微型打印机接口54
3.5拨盘及其接口57
3.5.1BCD码拨盘57
3.5.2BCD码拨盘与89C51的接口58
思考与练习题360
第4章数据采集系统设计61
4.1概述61
4.2测量放大器62
4.2.1基本要求62
4.2.2通用测量放大器63
4.2.3可编程测量放大器64
4.2.4测量放大器的技术指标64
4.3模拟多路开关(MUX)65
4.3.1模拟多路开关的功能65
4.3.2模拟多路开关的配置66
4.3.3器件实例66
4.3.4多级使用69
4.3.5模拟多路开关对系统精度的影响71
4.4采样保持电路71
4.4.1采样保持电路功能及原理71
4.4.2采样保持电路在数据采集系统中的应用73
4.5A/D转换器接口设计74
4.5.1A／D转换器的主要技术指标75
4.5.2与单片机接口考虑76
4.5.3抑制系统误差的方法76
4.6逐次比较式A/D转换器及其接口78
4.6.1ADC0809及其接口78
4.6.2A/D574及其接口82
4.7双积分A/D转换器及其接口 87
4.7.15G14433及其接口 87
4.7.2ICL7135及其接口 89
4.8单片数据采集系统的原理与应用 99
4.8.1TC534的性能特点100
4.8.2TC534的工作原理100
4.8.3编程方法 102
4.8.4四通道数据采集系统的设计 103
思考与练习题4 104
第5章输出及执行装置的接口技术 105
5.1概述105
5.1.1模拟量输出系统的特点 105
5.1.2输出系统的结构 105
5.1.3输出系统应解决的向题106
5.2D/A转换器及其接口 106
5.2.1D/A转换器主要性能指标 106
5.2.2DAC0832及其接口 107
5.2.3DAC1208及其接口 116
5.3继电器控制接口技术119
5.3.1继电器工作原理 119
5.3.2继电器控制接口及应用 119
5.4步进电机控制接口技术122
5.4.1步进电机的工作原理122
5.4.2步进电机控制系统123
5.4.3步进电机控制程序的设计129
思考与练习题5132
第6章通信接口技术134
6.1串行通信接口 134
6.1.1串行通信基本方式134
6.1.2串行通信协议 135
6.1.3RS232、RS485通信标准接口 136
6.1.4智能仪器与计算机通信实例142
6.2I2C总线143
6.2.1I2C总线的常用术语 144
6.2.2位传送及数据的有效性 145
6.2.3开始和结束信号 146
6.2.4I2C总线数据传送146
6.2.5I2C总线和时钟同步 147
6.2.6I2C总线竞争 147
6.2.7I2C数据格式 148
6.2.8I2C总线寻址 148
6.2.9I2C总线定时 150
6.3单总线 151
6.3.1单总线的电路接法 151
6.3.2单总线命令序列 151
6.3.3单总线信号方式 153
6.3.4单总线ROM搜索实例156
6.4USB总线 158
6.4.1USB的特点与基本特性 158
6.4.2USB通信流 160
6.4.3USB的传输方式 161
6.4.4USB交换的包格式 162
6.5HART协议 164
6.5.1HART协议的物理层技术规范 165
6.5.2HART协议数据链路层协议规范 165
6.5.3HART协议应用层规范 167
6.6并行通信接口 167
6.6.1IEEE488标准167
6.6.2并行通信接口器件 173
思考与练习题6 174
第7章智能化技术175
7.1故障自动检测及诊断175
7.1.1常用的自检方式175
7.1.2自检项目 176
7.1.3自检软件 178
7.2克服随机误差的数字滤波法 180
7.2.1程序判断法 180
7.2.2中位值滤波法 181
7.2.3算术平均滤波法 182
7.2.4递推平均滤波法 182
7.2.5加权递推平均滤波法183
7.2.6一阶惯性滤波法184
7.2.7复合滤波法 185
7.3消除系统误差的软件算法 186
7.3.1系统误差的模型校正法（非线性校正） 186
7.3.2系统误差的标准数据校正法 193
7.3.3仪器零位误差和增益误差的校正方法194
7.3.4传感器温度误差的校正方法195
7.4消除粗大误差的软件算法 195
思考与练习题7 196
第8章智能仪器设计实例 197
8.1数字频率计的设计 197
8.1.1系统组成与设计方案 197
8.1.2频率计程序框图 197
8.1.3频率计程序设计 199
8.2糖化试验器的设计 202
8.2.1系统的硬件组成 202
8.2.2系统的控制方法 205
8.2.3系统软件设计 206
8.3校准源的设计 207
8.3.1校准源 207
8.3.2SFX2000型双通道直流校准源208
8.3.3SFX2000的模块化结构软件 214
8.4超声波测距仪的设计 218
8.4.1SB5227型超声波测距专用集成电路 218
8.4.2超声波测距仪的设计 220
8.4.3超声波测距网络系统的构成224
思考与练习题8 224
参考文献 225