本書系統(tǒng)地闡述了智能儀器的體系結(jié)構(gòu)、原理及設(shè)計(jì)方法。全書共分10章。第1章為緒論，介紹智能儀器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及發(fā)展?fàn)顩r； 第2章介紹智能儀器主機(jī)電路； 第3章介紹信號輸入輸出通道的結(jié)構(gòu)、特性及設(shè)計(jì)； 第4章介紹智能儀器人機(jī)接口技術(shù)； 第5章介紹智能儀器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信接口； 第6章介紹智能儀器抗干擾技術(shù)； 第7章介紹智能儀器數(shù)據(jù)處理及自動化技術(shù)； 第8章介紹智能儀器設(shè)計(jì)方法； 第9章介紹基于電壓及頻率測量的智能儀器； 第10章介紹虛擬儀器及網(wǎng)絡(luò)化儀器的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)實(shí)例。
本書在著重基本原理和方法的基礎(chǔ)上，突出智能儀器的新方法、新技術(shù)、新器件。增加了ARM內(nèi)核、DSP型單片機(jī)�！痞ば虯DC、觸摸屏、高速數(shù)據(jù)緩存、通信總線（如PXI、CAN、USB、以太網(wǎng)、藍(lán)牙）、虛擬儀器及網(wǎng)絡(luò)化儀器等內(nèi)容。本書加大了應(yīng)用篇幅，各章節(jié)側(cè)重智能儀器功能部件的具體設(shè)計(jì)方法與技巧，給出了相關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)例。
本書可作為高等院校電子類、儀器儀表類、控制類等專業(yè)的教材或教學(xué)參考書，也可供廣大從事智能儀器、儀表開發(fā)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員參考。
智能儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與測量技術(shù)、儀器儀表技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有傳統(tǒng)儀器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在測量精度、速度、可靠性等方面有了根本性的改變。智能儀器廣泛應(yīng)用于測量、控制、通信、醫(yī)學(xué)儀器以及科學(xué)研究等各個(gè)方面。近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，智能儀器又發(fā)生了巨大的變化，出現(xiàn)了全新一代智能儀器——虛擬儀器及網(wǎng)絡(luò)化儀器，儀器硬件趨于采用嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)SoC結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)、新器件的采用極大地提高了智能儀器的品質(zhì)及開發(fā)效率。
本書在系統(tǒng)闡述智能儀器的體系結(jié)構(gòu)、工作原理、軟硬件設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上力求反映智能儀器中的新思想、新技術(shù)、新方法和新器件，同時(shí)應(yīng)用了作者多年來從事智能儀器教學(xué)和科研、開發(fā)的體會。智能儀器是一門理論性與實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在編寫過程中重視理論與實(shí)際結(jié)合，在闡述基本原理的基礎(chǔ)上，側(cè)重討論智能儀器設(shè)計(jì)、開發(fā)中的具體方法與技巧，在各章中給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)實(shí)例。旨在使讀者通過智能儀器的學(xué)習(xí)解決設(shè)計(jì)、開發(fā)中的實(shí)際問題。
全書共分10章。第1章為緒論，介紹智能儀器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及發(fā)展?fàn)顩r。第2章介紹智能儀器主機(jī)電路中應(yīng)用的8051內(nèi)核、RAM內(nèi)核及DSP型單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特性及參數(shù)，并以51系列單片機(jī)為例介紹主機(jī)電路的構(gòu)成方法。第3章闡述模擬量輸入輸出通道中功能部件（測量放大器、ADC、DAC、S/H等）的結(jié)構(gòu)及其接口原理；集成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及高速數(shù)據(jù)緩存技術(shù)；開關(guān)量輸入輸出通道信號調(diào)理及開關(guān)量輸出信號的驅(qū)動方法。第4章介紹鍵盤、LED/LCD接口技術(shù)及可編程芯片的應(yīng)用以及微型打印機(jī)及觸摸屏的原理和接口設(shè)計(jì)。第5章介紹智能儀器通信接口總線（GPIB、RS232、PXI）的特性及接口設(shè)計(jì)和新型總線（如USB、CAN、以太網(wǎng)、藍(lán)牙技術(shù)）的性能及應(yīng)用。第6章介紹干擾的來源及分類、智能儀器輸入輸出通道電源、地線系統(tǒng)及CPU的抗干擾技術(shù)。第7章闡述消除隨機(jī)誤差及系統(tǒng)誤差的有效方法和實(shí)現(xiàn)量程變換、標(biāo)度變換、故障自檢的原理及程序設(shè)計(jì)。第8章主要介紹智能儀器的總體軟件、鍵盤管理程序設(shè)計(jì)方法及整機(jī)調(diào)試步驟，并給出一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例。第9章介紹智能DVM、DMM的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用及設(shè)計(jì)過程，自由軸法RLC測量儀原理及典型產(chǎn)品，智能電子計(jì)數(shù)器的組成、原理及設(shè)計(jì)。第10章介紹虛擬儀器及網(wǎng)絡(luò)化儀器的概念、特點(diǎn)及體系結(jié)構(gòu)，并通過實(shí)例闡述虛擬儀器及網(wǎng)絡(luò)化儀器的設(shè)計(jì)過程。
本書由長安大學(xué)王選民、張利川、張曉博編寫，王選民編寫第1、3、4、7、8章，張利川編寫第2、5章及9.4～9.7節(jié)，張曉博編寫第6、10章及9.1～9.3節(jié)。王選民任主編，負(fù)責(zé)全書的策劃、內(nèi)容安排、文稿修改及審定工作。
由于作者水平有限，加之編寫時(shí)間倉促，書中難免存在錯(cuò)誤和不足之處，懇請讀者批評指正。
第1章緒論
1.1智能儀器的誕生
1.2智能儀器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
1.2.1智能儀器的結(jié)構(gòu)
1.2.2智能儀器的特點(diǎn)
1.3智能儀器的發(fā)展
1.3.1獨(dú)立式智能儀器及GPIB自動測試系統(tǒng)
1.3.2個(gè)人儀器系統(tǒng)
1.3.3VXI總線儀器系統(tǒng)
1.3.4虛擬儀器
1.3.5網(wǎng)絡(luò)化儀器
思考題與習(xí)題
第2章智能儀器的主機(jī)電路
2.1單片機(jī)概述
2.1.1單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)
2.1.2指令系統(tǒng)及CPU架構(gòu)
2.1.3幾類應(yīng)用廣泛的單片機(jī)
2.2基于 80C51內(nèi)核的單片機(jī)
2.3基于ARM內(nèi)核的單片機(jī)
2.3.1ARM簡介
2.3.2ARM內(nèi)核的單片機(jī)
2.4DSP型單片機(jī)
2.5帶有不同專用接口的單片機(jī)
2.5.1具有USB接口的單片機(jī)
2.5.2具有以太網(wǎng)接口的單片機(jī)
2.5.3具有CAN接口的單片機(jī)
2.680C51單片機(jī)構(gòu)成的主機(jī)電路
2.6.1主機(jī)電路概述
2.6.280C51系列單片機(jī)構(gòu)成的主機(jī)電路
思考題與習(xí)題
第3章智能儀器的信號輸入輸出通道
3.1測量放大器
3.1.1測量放大器原理
3.1.2測量放大器的使用
3.1.3集成測量放大器
3.2程控增益放大器
3.2.1基本程控增益放大器
3.2.2應(yīng)用測量放大器實(shí)現(xiàn)的程控增益放大器
3.2.3集成程控增益放大器
3.3模擬量輸入通道
3.3.1模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu)
3.3.2A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)
3.3.3逐次比較型ADC與微機(jī)的接口
3.3.4積分式ADC與微機(jī)的接口
3.3.5∑△型ADC及其與微機(jī)的接口
3.3.6模擬量輸入通道的其他器件
3.3.7模擬量輸入通道設(shè)計(jì)
3.4模擬量輸出通道
3.4.1模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)
3.4.2D/A轉(zhuǎn)換器的特性
3.4.3D/A轉(zhuǎn)換器與微機(jī)的接口
3.4.4數(shù)字波形合成技術(shù)
3.5數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
3.5.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成電路
3.5.2高速數(shù)據(jù)緩存技術(shù)
3.6開關(guān)量輸入通道
3.6.1開關(guān)量輸入通道的結(jié)構(gòu)
3.6.2開關(guān)量輸入信號的調(diào)理
3.7開關(guān)量輸出通道
3.7.1開關(guān)量輸出通道的基本組成
3.7.2開關(guān)量輸出驅(qū)動電路
思考題與習(xí)題
第4章智能儀器人機(jī)接口技術(shù)
4.1鍵盤接口技術(shù)
4.1.1鍵抖動、鍵連擊及串鍵的處理
4.1.2鍵盤的結(jié)構(gòu)及控制方式
4.1.3非編碼式鍵盤接口
4.1.4編碼式鍵盤接口
4.2LED顯示器接口技術(shù)
4.2.1七段LED顯示器及接口
4.2.2點(diǎn)陣式LED顯示器及接口
4.3可編程鍵盤/顯示器接口電路
4.3.1可編程鍵盤/顯示器接口電路8279
4.3.2串行接口LED驅(qū)動器MAX7219
4.4LCD顯示器接口技術(shù)
4.4.1液晶顯示器的原理及驅(qū)動方式
4.4.2段式LCD顯示器接口
4.4.3點(diǎn)陣式LCD顯示器接口
4.5微型打印機(jī)接口技術(shù)
4.5.1TPμP40B的性能及接口信號
4.5.2TPμP40B字符代碼及打印命令代碼
4.5.3TPμP40B接口方法及管理程序
4.6觸摸屏技術(shù)
4.6.1觸摸屏的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
4.6.2觸摸屏控制器ADS7843及其與微機(jī)的接口
思考題與習(xí)題
第5章智能儀器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信接口
5.1GPIB通用并行接口總線
5.1.1GPIB接口總線概述
5.1.2總線結(jié)構(gòu)
5.1.3三線聯(lián)絡(luò)過程
5.1.4基本接口功能
5.1.5接口消息及其編碼
5.2GPIB接口設(shè)計(jì)
5.2.1可編程GPIB接口芯片TMS9914A
5.2.2應(yīng)用TMS9914A進(jìn)行接口設(shè)計(jì)
5.3PXI總線技術(shù)
5.3.1PXI總線概述
5.3.2PXI總線系統(tǒng)的規(guī)范
5.4串行通信總線
5.4.1串行通信的基本方式
5.4.2RS232C串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)
5.5串行通信接口設(shè)計(jì)
5.6其他總線技術(shù)
5.6.1以太網(wǎng)接口
5.6.2現(xiàn)場總線CAN
5.6.3藍(lán)牙技術(shù)
5.6.4USB總線
思考題與習(xí)題
第6章智能儀器抗干擾技術(shù)
6.1干擾的來源及分類
6.1.1干擾的來源
6.1.2干擾的傳播途徑
6.2串模及共模干擾的抑制
6.2.1串模及共模干擾
6.2.2串模干擾的抑制
6.2.3共模干擾的抑制
6.3信號輸入輸出通道干擾的抑制
6.3.1干擾隔離器件
6.3.2信號輸入輸出的隔離
6.4電源系統(tǒng)干擾的抑制及儀器接地技術(shù)
6.4.1電源所致干擾的抑制
6.4.2接地技術(shù)
6.5CPU抗干擾技術(shù)
6.5.1軟件陷阱技術(shù)
6.5.2“看門狗”技術(shù)
思考題與習(xí)題
第7章智能儀器的數(shù)據(jù)處理與自動化技術(shù)
7.1隨機(jī)誤差的校正
7.1.1消除脈沖干擾的數(shù)字濾波法
7.1.2抑制小幅度高頻噪聲的數(shù)字濾波法
7.1.3復(fù)合濾波法
7.1.4數(shù)字低通濾波法
7.1.5自相關(guān)濾波及互相關(guān)濾波
7.2系統(tǒng)誤差的校正
7.2.1利用誤差模型校正系統(tǒng)誤差
7.2.2利用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表校正系統(tǒng)誤差
7.2.3利用校正函數(shù)校正系統(tǒng)誤差
7.2.4利用代數(shù)插值法校正系統(tǒng)誤差
7.2.5利用最小二乘法校正系統(tǒng)誤差
7.3量程自動轉(zhuǎn)換技術(shù)
7.3.1量程自動轉(zhuǎn)換原理
7.3.2量程上、下限的確定
7.3.3量程自動轉(zhuǎn)換性能的提高
7.4測量數(shù)據(jù)的標(biāo)度變換
7.4.1線性標(biāo)度變換
7.4.2非線性標(biāo)度變換
7.5故障自檢技術(shù)
7.5.1故障自檢方式
7.5.2自檢項(xiàng)目
7.5.3自檢軟件
思考題與習(xí)題
第8章智能儀器的設(shè)計(jì)
8.1智能儀器的設(shè)計(jì)原則
8.1.1智能儀器設(shè)計(jì)的基本要求
8.1.2智能儀器的設(shè)計(jì)原則
8.2智能儀器的研制步驟
8.2.1確定設(shè)計(jì)任務(wù)、擬定設(shè)計(jì)方案
8.2.2硬件和軟件的設(shè)計(jì)
8.2.3系統(tǒng)調(diào)試和性能測試
8.3智能儀器的軟件設(shè)計(jì)
8.3.1智能儀器的軟件設(shè)計(jì)方法
8.3.2智能儀器的軟件結(jié)構(gòu)
8.3.3監(jiān)控主程序
8.3.4鍵盤管理程序
8.4智能儀器的調(diào)試
8.4.1調(diào)試過程
8.4.2硬件靜態(tài)調(diào)試
8.4.3軟件調(diào)試
8.4.4動態(tài)在線調(diào)試
8.5智能儀器設(shè)計(jì)實(shí)例
8.5.1檢測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
8.5.2硬件電路設(shè)計(jì)
8.5.3軟件設(shè)計(jì)
思考題與習(xí)題
第9章基于電壓和頻率測量的智能儀器
9.1智能數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)及實(shí)例
9.1.1智能數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)
9.1.2智能數(shù)字電壓表實(shí)例
9.2智能數(shù)字多用表原理
9.2.1智能數(shù)字多用表的結(jié)構(gòu)
9.2.2交流/直流轉(zhuǎn)換器
9.2.3歐姆轉(zhuǎn)換器及電流轉(zhuǎn)換器
9.3智能數(shù)字多用表設(shè)計(jì)
9.3.1智能數(shù)字多用表組成結(jié)構(gòu)
9.3.2電壓、電流、電阻量程轉(zhuǎn)換電路
9.3.3軟件流程
9.4智能RLC測量儀原理及實(shí)例
9.4.1自由軸法測量原理
9.4.2正弦信號源與相敏檢波器
9.4.3智能RLC測量儀實(shí)例
9.5通用電子計(jì)數(shù)器測量原理及組成
9.5.1通用電子計(jì)數(shù)器測量原理
9.5.2通用電子計(jì)數(shù)器的基本組成
9.6提高頻率測量精度的方法
9.6.1多周期同步測量技術(shù)
9.6.2內(nèi)插擴(kuò)展技術(shù)
9.7智能電子計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)
9.7.1ICM7226芯片介紹
9.7.2應(yīng)用ICM7226設(shè)計(jì)智能頻率計(jì)
思考題與習(xí)題
第10章虛擬儀器及網(wǎng)絡(luò)化儀器
10.1虛擬儀器概述
10.1.1虛擬儀器的基本概念
10.1.2虛擬儀器的發(fā)展過程
10.1.3虛擬儀器的特點(diǎn)
10.2虛擬儀器的組成
10.2.1虛擬儀器的硬件
10.2.2虛擬儀器的軟件
10.3應(yīng)用LabVIEW進(jìn)行虛擬儀表設(shè)計(jì)
10.3.1LabVIEW基本概念
10.3.2LabVIEW的數(shù)學(xué)分析與信號處理
10.3.3虛擬儀器設(shè)計(jì)實(shí)例
10.4網(wǎng)絡(luò)化儀器
10.4.1網(wǎng)絡(luò)化儀器的誕生
10.4.2網(wǎng)絡(luò)化儀器的體系結(jié)構(gòu)
10.4.3網(wǎng)絡(luò)化儀器的兩種組建模式
10.4.4網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的開發(fā)實(shí)例
思考題與習(xí)題
參考文獻(xiàn)
書單推薦
