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目录1

第1章 绪论1

1.1　电子仪器的发展历史1

1.2　智能仪器的特点1

1.3　智能仪器的结构2

1.3.1　硬件系统组成3

1.3.2　软件系统组成4

1.4　智能仪器的基本设计思想4

1.5　智能仪器的研制过程4

1.5.1　确定设计任务与拟定设计方案5

1.5.2　硬件和软件设计及仪器仪表结构设计6

1.5.3　仪器统调与性能测试8

习题9

第2章　微处理器的选择10

2.1　基于8051内核的单片机11

2.1.1　基本型单片机11

2.1.2　精简型单片机12

2.1.3　精简增强型单片机13

2.1.4　高档型单片机15

2.2　基于ARM内核的单片机16

2.2.1　AT91系列ARM芯片16

2.2.2 LPC2100/LPC2200系列ARM芯片17

2.3.1　Atmel公司的AVR系列单片机18

2.3　其它类型的微处理器18

2.2.3　EP系列ARM芯片18

2.3.2　TI公司的MSP430系列单片机19

2.3.3　Motorola公司的68系列单片机20

2.3.4　Microchip公司的PIC系列单片机21

2.4　DSP数字处理器24

2.4.1　DSP技术概念及其发展24

2.4.2　DSP处理器的主要结构特点24

2.4.3　DSP处理器的选择25

2.4.4　DSP技术的应用26

习题27

3.1.1　开发环境的选择28

3.1　软件开发环境与编程语言28

第3章　软件系统设计概述28

3.1.2　编程语言的选择29

3.2　软件系统的结构分析29

3.2.1　层次结构29

3.2.2　功能结构30

3.3　软件系统的规划31

3.4　软件系统的设计步骤32

3.4.1　设计和调试硬件接口模块32

3.4.2　建立软件系统的框架33

3.4.3　设计和调试各功能模块34

3.4.4　整机测试34

3.5.2　硬件系统概述35

3.5　实例分析35

3.5.1　系统功能概述35

3.5.3　软件系统的规划36

3.5.4　软件系统的框架37

习题39

第4章　开关量信号的输入／输出40

4.1　开关量信号的输入40

4.1.1　开关量信号输入通道结构40

4.1.2　开关量输入接口41

4.2　开关量信号的输出45

4.2.1　输出驱动接口的隔离46

4.2.2　小功率直流负载驱动接口电路46

4.2.4 固体继电器输出接口电路47

4.2.3 中功率直流负载驱动接口电路47

习题48

第5章　模拟信号的输入／输出49

5.1　模拟信号的输入49

5.1.1　A/D转换器件的选择49

5.1.2　模拟输入通道的设计50

5.1.3　其它A/D转换模式介绍56

5.2　模拟信号的输出59

5.2.1　D/A转换器件的选择60

5.2.2　模拟输出通道的设计60

5.2.3　PWM型D/A转换器64

习题67

第6章　总线与通信系统68

6.1　通用接口总线GP-IB68

6.1.1　GP-IB标准接口概述68

6.1.2　GP-IB接口芯片71

6.2　串行通信标准RS-232与RS-48572

6.2.1　RS-232标准及接口芯片72

6.2.2　RS-485标准及接口芯片73

6.2.3　串行通信程序设计74

6.3　其它总线与通信技术简介79

6.3.1　通用串行总线USB79

6.3.2　现场总线CAN81

6.3.3　工业以太网82

6.3.4　蓝牙技术83

6.3.5　电力载波通信83

习题85

第7章　时钟系统87

7.1 硬件时钟87

7.1.1　概述87

7.1.2　时钟数据的写入89

7.1.3　时钟数据的读取91

7.2　软件时钟93

7.2.1　概述93

7.2.2　软件时钟的运行93

7.3.1　定时任务的管理96

7.3　时钟的使用96

7.3.2　时间间隔的测量97

7.3.3　时间长度的控制98

习题99

第8章　人机接口100

8.1　显示部件100

8.1.1　发光二极管100

8.1.2　数码管101

8.1.3　液晶显示屏105

8.2　微型打印机114

8.2.1　GP-16微型打印机的接口电路114

8.2.2　GP-16微型打印机的使用115

8.3　键盘119

8.3.1　键盘的类型及接口电路119

8.3.2　键盘信号的可靠采集123

8.4　监控程序设计127

8.4.1　监控程序的基本概念127

8.4.2　系统状态分析129

8.4.3　基于顺序编码的监控程序设计135

8.4.4　基于特征编码的监控程序设计137

8.4.5　基于菜单操作的监控程序设计142

习题146

9.1.1　数据类型的选择147

9.1　数据处理147

第9章　常用处理功能147

9.1.2　定点运算子程序库的使用148

9.1.3　浮点运算子程序库的使用149

9.2　误差处理151

9.2.1　随机误差的处理151

9.2.2　系统误差的处理151

9.2.3　粗大误差的处理152

9.3　标度变换154

9.3.1　线性标度变换154

9.3.2　非线性标度变换155

9.4.1　自动量程转换158

9.4　常用自动测量功能158

9.4.2 自动校正161

9.4.3 自动补偿164

习题166

第10章　可靠性设计167

10.1　抗干扰设计167

10.1.1　硬件抗干扰设计168

10.1.2　软件抗干扰设计169

10.2　容错设计174

10.2.1　硬件容错设计175

10.2.2　软件容错设计178

习题188

11.1.1　智能数字电压表的结构189

11.1　智能数字电压表189

第11章　基于电压测量的智能仪器189

11.1.2　智能数字电压表主要技术指标190

11.1.3　智能数字电压表的功能特点191

11.1.4　智能数字电压表的输入电路193

11.1.5　智能数字电压表的应用194

11.2　智能数字万用表198

11.2.1　概述198

11.2.2　交流电压的测量198

11.2.3　电流的测量200

11.2.4　电阻的测量200

11.2.5　智能数字万用表的设计201

11.3.1　概述206

11.3　智能数字RLC测量仪206

11.3.2　RLC测量电路设计与分析208

习题211

第12章　基于时间测量的智能仪器212

12.1　智能电子计数器基本原理212

12.1.1　概述212

12.1.2　通用电子计数器组成原理213

12.2　电子计数器分析设计217

12.2.1　数字频率计的设计217

12.2.2　智能频率计电路分析220

12.3　智能相位测量仪223

12.3.1　原理分析223

12.3.2　电路工作原理与设计224

习题227

第13章　基于波形测量的智能仪器228

13.1　智能数字示波器基本原理228

13.1.1　概述228

13.1.2　智能数字示波器工作原理229

13.1.3　智能数字示波器测量技术230

13.2　智能数字示波器的通信接口235

13.3　智能数字示波器的特点236

13.4　智能数字示波器的使用238

习题241

14.1.1　虚拟仪器的基本概念242

14.1　概述242

第14章　虚拟仪器简介242

14.1.2　虚拟仪器的特点243

14.1.3　虚拟仪器的发展243

14.2 虚拟仪器的组成结构244

14.2.1　虚拟仪器的硬件系统244

14.2.2　虚拟仪器的软件系统245

14.3　虚拟仪器的软件开发平台246

14.3.1　LabVIEW简介246

14.3.2　LabVIEW软件包内容简介247

14.3.3　虚拟仪器典型单元模块248

习题250

参考文献251