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1 概述1

1.1智能仪器的结构与特点1

1.1.1智能仪器的结构1

1.1.2智能仪器的特点2

1.2智能仪器的发展3

1.2.1信号检测与处理技术正在推动智能仪器的发展3

1.2.2数据域测试仪器的兴起4

1.2.3总线制仪器向个人仪器发展4

1.2.4虚拟仪器的出现和快速发展5

1.2.5ASIC、FPGA/CPLD技术在智能仪器中的广泛使用6

1.2.6仪器的网络化测试技术受到广泛关注8

1.2.7其他8

1.3智能仪器实例简介9

1.3.1IC卡煤气表9

1.3.2多点分布式尘埃粒子计数控制与测试系统10

思考题10

2.1.1开关量输入11

2 智能仪器中数字量的输入、输出11

2.1开关量输入、输出11

2.1.2开关量输出12

2.2脉冲量输入、输出16

2.2.1常用的数字化测频方法17

2.2.2脉冲宽度调制（PWM）20

思考题21

3 智能仪器中模拟量的输入、输出23

3.1信号调理23

3.1.1信号放大23

3.1.2信号滤波25

3.2模／数转换器26

3.2.1概述26

3.2.2常用ADC集成芯片及其与智能仪器中微处理器的接口33

3.3采样保持器和模拟多路开关40

3.3.1采样保持器40

3.3.2模拟多路开关42

3.4数据采集系统的配置方案45

3.4.1多路数据采集系统常见的几种配置方案45

3.4.2采用数据采集芯片45

3.5数／模转换器48

3.5.1概述48

3.5.2DAC集成芯片系列及其与微处理器的接口53

思考题61

4 智能仪器的人机对话通道63

4.1键盘63

4.1.1按键抖动的消除63

4.1.2独立式键盘和矩阵式键盘64

4.1.3键盘信号的获取65

4.1.4键盘接口设计66

4.2LED显示器67

4.2.1LED显示器的基本结构和工作原理67

4.2.2七段LED数码显示器接口设计实例69

4.2.3点阵LED字符显示器接口73

4.3LCD显示器76

4.3.1LCD的驱动方式76

4.3.2LCD显示组件的应用78

4.4打印机接口83

4.4.1TPμP-T微型点阵式打印机83

4.4.28031与TPμP-T的接口84

4.5数字语音提示接口85

4.5.1SR9F26语音处理电路的主要功能和特点85

4.5.2SR9F26的引脚功能87

4.5.38031与SR9F26的接口设计88

思考题89

5 智能技术91

5.1标度变换91

5.1.1标度变换的原理91

5.1.2非线性参数的标度变换92

5.2非线性校正92

5.2.1校正函数法93

5.2.2代数插值法94

5.2.3曲线拟合法97

5.3自动测量补偿101

5.3.1零位补偿（自校零技术）101

5.3.2零漂的补偿102

5.3.3标度漂移补偿103

5.3.4传感器的温度补偿105

5.4.1程序判别法（限幅滤波法）106

5.4数字滤波技术106

5.4.2莱特准则法（剔除粗大误差）107

5.4.3中值滤波法107

5.4.4算术平均滤波法108

5.4.5去极值平均滤波法109

5.4.6滑动平均滤波法110

5.4.7加权滑动平均滤波111

思考题112

6.1.1数据通信的基础知识113

6 智能仪器中的通信技术113

6.1数据通信基础113

6.1.2差错控制技术116

6.1.3通信规程与同步技术118

6.2串行通信几种常用的总线标准及应用119

6.2.1RS-232标准及应用119

6.2.2RS-422标准及应用125

6.2.3RS-422标准应用举例——主从式多机通信126

6.3智能仪器中数据的并行通信128

6.3.1通过并行接口实现CPU间数据的并行通信128

6.3.2通过双口RAM实现CPU间数据并行通信的技术（之一）132

6.3.3通过双口RAM实现CPU间数据并行通信的技术（之二）137

6.4现场总线技术141

6.4.1现场总线系统的技术特点及优越性142

6.4.2现场总线网络通信协议模型及特点143

6.4.3现场总线测控网络CANbus简介145

思考题147

7 智能仪器的抗干扰技术148

7.1概述148

7.1.1干扰的定义和分类148

7.1.2干扰的传播途径150

7.1.3抗干扰的基本思路152

7.2数字量输入、输出通道的电气隔离152

7.2.1光电耦合器的特性及应用152

7.2.2电磁式继电器的特性及应用155

7.2.3固态继电器的原理、特性及应用156

7.3模拟量输入、输出通道的电气隔离159

7.3.1信号隔离设置在模拟量输入、输出通道的数字部分160

7.3.2信号隔离设置在模拟输入的入口处161

7.4电源干扰及抑制164

7.4.1电源干扰164

7.4.2电源干扰的抑制164

7.5.1数字电路中瞬态尖峰电流的抑制168

7.5数字系统的干扰和抑制168

7.5.2微处理器监控定时器、电源监控电路和微处理器监控电路169

思考题176

8 智能仪器的系统设计178

8.1智能仪器中微机系统的构成方式178

8.1.1采用单片机构成智能仪器中的微机系统178

8.1.2采用PC/104嵌入式工业pC机构成智能仪器中的微机系统181

8.2.2直接分析法设计键盘管理程序186

8.2.1概述186

8.2智能仪器监控程序设计186

8.3智能仪器的研制步骤及设计准则191

8.3.1智能仪器的研制步骤191

8.3.2智能仪器的设计准则197

8.4智能仪器设计实例198

8.4.1尘埃粒子计数器的设计原理及设计要求198

8.4.2尘埃粒子计数器的组成和工作原理199

思考题207

参考文献208