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第1章 概述1

1.1 电子仪器的发展1

1.2 智能仪器的特点和组成1

1.2.1 智能仪器的定义1

1.2.2 智能仪器的特点2

1.2.3 智能仪器的组成3

1.3 智能仪器的研制过程4

习题7

第2章 微处理器的选择8

2.1 单片机的选择8

2.2 8位单片机10

2.2.1 51系列单片机10

2.2.2 Microchip公司的8位单片机14

2.2.3 AVR系列单片机17

2.2.4 飞思卡尔系列单片机19

2.2.5 其他类型8位单片机22

2.3 16位单片机22

2.3.1 MSP430系列单片机23

2.3.2 其他类型16位单片机24

2.4 32位单片机25

2.4.1 ARM系列单片机26

2.4.2 其他系列32位单片机30

2.5 DSP数字处理器33

2.5.1 DSP处理器的主要结构特点33

2.5.2 DSP处理器的选择34

2.6 常用微处理器程序下载方法35

2.7 常用微处理器开发软件36

习题38

第3章 总线扩展技术39

3.1 并行扩展39

3.1.1 并行总线扩展方式39

3.1.2 并行I/O扩展方式42

3.2 串行总线扩展48

3.2.1 SPI总线介绍及应用48

3.2.2 I2C总线介绍及应用57

3.2.3 单总线介绍及应用68

习题77

第4章 智能仪器输入／输出通道78

4.1 模拟量信号输入通道78

4.1.1 模拟量输入通道的一般组成78

4.1.2 前置放大器80

4.1.3 采样／保持器82

4.1.4 多路开关85

4.1.5 A/D转换芯片87

4.1.6 V/F变换芯片AD65093

4.2 模拟量信号输出通道96

4.2.1 模拟量输出通道的组成及结构形式96

4.2.2 D/A转换芯片及其与微处理器的接口97

4.2.3 PWM型D/A转换器102

4.3 开关量信号输入通道102

4.3.1 开关量输入通道的结构102

4.3.2 开关量输入接口103

4.4 开关量信号输出通道106

4.4.1 开关量输出接口的隔离106

4.4.2 小功率驱动接口电路107

4.4.3 中功率驱动接口电路108

习题108

第5章 智能仪器人机接口技术109

5.1 键盘接口109

5.1.1 非编码式键盘接口110

5.1.2 编码式键盘接口115

5.2 显示接口120

5.2.1 LED显示器120

5.2.2 LCD显示器124

习题144

第6章 智能仪器通信接口145

6.1 通用接口总线GP-IB145

6.1.1 GP-IB标准接口概述145

6.1.2 GP-IB接口芯片148

6.2 串行通信标准RS-232与RS-485149

6.2.1 RS-232标准及接口芯片149

6.2.2 RS-485标准及接口芯片150

6.2.3 串行通信程序设计151

6.3 MODBUS协议157

6.4 通用串行总线USB164

6.4.1 USB的物理接口和电气特性165

6.4.2 USB系统的组成165

6.4.3 USB通信流166

6.4.4 USB的传输方式168

6.4.5 USB交换的包格式169

6.4.6 USB典型器件171

6.5 工业以太网178

6.6 蓝牙技术184

6.6.1 蓝牙技术的特色与工作原理185

6.6.2 蓝牙芯片组及其实用连接技术188

6.6.3 蓝牙模块的使用189

6.7 电力载波通信191

6.7.1 原理与方法191

6.7.2 常用芯片192

6.7.3 基于PL3105芯片的电力线载波通信系统设计193

习题197

第7章 智能仪器的软件设计198

7.1 软件设计过程198

7.1.1 系统定义198

7.1.2 绘制流程图200

7.1.3 编写程序200

7.1.4 软件测试201

7.1.5 文件编制202

7.1.6 软件维护202

7.2 软件设计方法202

7.2.1 “自顶向下”设计202

7.2.2 模块化设计203

7.2.3 结构化设计203

7.3 程序的结构204

7.3.1 程序的基本结构205

7.3.2 模块化的程序结构205

7.3.3 中断与前／后台的程序结构207

7.3.4 时间片与分时调度机制208

7.3.5 多进程并行运行机制208

7.3.6 多工序程序结构211

7.3.7 基于状态机思路的程序调度机制213

7.4 键盘管理215

7.4.1 键值获取方法215

7.4.2 一键一义的键盘管理216

7.4.3 一键多义的键盘管理218

7.5 中断、时钟管理219

7.5.1 中断管理219

7.5.2 时钟管理220

习题220

第8章 智能仪器典型处理功能221

8.1 系统误差修正221

8.1.1 系统误差的模型修正法221

8.1.2 系统误差的标准数据校正法223

8.1.3 零位误差和增益误差的校正方法223

8.2 随机误差修正225

8.2.1 算术平均滤波226

8.2.2 去极值平均滤波226

8.2.3 中位值平均滤波227

8.2.4 滑动平均滤波228

8.2.5 加权滑动平均滤波229

8.2.6 一阶惯性滤波230

8.2.7 程序判断滤波231

8.2.8 复合滤波232

8.3 粗大误差修正232

8.4 量程自动转换与标度变换234

8.4.1 量程自动转换234

8.4.2 标度变换236

8.5 测量结果的非数值处理237

8.5.1 查表237

8.5.2 排序240

8.6 超限报警242

8.7 自检、自校正与自动测量242

习题243

第9章 抗干扰技术244

9.1 噪声与干扰244

9.1.1 噪声与干扰简介244

9.1.2 电磁干扰的形成因素245

9.1.3 电磁干扰的分类245

9.1.4 差模干扰和共模干扰246

9.1.5 电磁干扰的耦合途径247

9.1.6 智能仪器电磁干扰控制的一般方法249

9.2 硬件抗干扰技术250

9.2.1 屏蔽技术250

9.2.2 接地技术254

9.2.3 滤波技术257

9.2.4 隔离技术265

9.2.5 看门狗技术266

9.3 电源抗干扰技术268

9.3.1 电源干扰的类型268

9.3.2 电源干扰的耦合途径269

9.3.3 电源抗干扰的基本方法270

9.3.4 EMI电源滤波器271

9.3.5 瞬变干扰吸收器件274

9.4 软件抗干扰技术284

9.4.1 概述284

9.4.2 指令冗余技术285

9.4.3 软件陷阱技术286

9.4.4 故障自动恢复处理程序289

9.4.5 开关量输入／输出软件抗干扰设计293

9.4.6 编写软件的其他注意事项293

习题295

第10章 设计实例296

10.1 单片机电子时钟设计296

10.1.1 功能描述296

10.1.2 硬件设计296

10.1.3 软件设计297

10.2 智能电容／电感测试仪306

10.2.1 功能描述306

10.2.2 硬件设计306

10.2.3 软件设计307

10.3 电动支架遥控器309

10.3.1 功能描述310

10.3.2 硬件设计311

10.3.3 软件设计312

10.4 电视电动支架314

10.4.1 功能描述314

10.4.2 硬件设计315

10.4.3 软件设计317

10.5 阴极保护电源320

10.5.1 功能描述321

10.5.2 硬件设计322

10.5.3 软件设计324

10.6 美元面值识别仪326

10.6.1 功能描述326

10.6.2 硬件设计326

10.6.3 软件设计329

习题333

参考文献334