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第1章　绪论1

1.1　仪器仪表的发展1

目录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

2.1　最小微机系统8

第2章　微机系统设计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

2.4.1 　8255A的结构16

2.4 　8255可编程I/O接口及扩展技术16

2.4.2 　8255A的工作方式18

2.4.3　8255A与89C51单片微机的接口及应用19

2.5 8155可编程I/O接口及扩展技术20

2.5.1 8155芯片的结构21

2.5.2 RAM和I/O口寻址方法22

2.5.3 8155寄存器的功能23

2.5.4 8155定时器25

2.5.5 89C51和8155的接口方法27

思考与练习题227

3.1.1　LED显示器结构28

3.1.2　LED显示器工作原理28

第3章　人-机接口技术28

3.1　显示器及其接口28

3.1.3 LED显示器接口实例29

3.2 LCD显示器及其接口31

3.2.1 LCD显示器的工作原理31

3.2.2 LCD显示器的驱动方式31

3.2.3 LCD显示器与单片机的接口33

3.2.4 LCD显示模块及应用35

3.3.1　键盘结构和类型42

3.3　键盘及其接口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

3.4.2　GP-16微型打印机接口54

3.5　拨盘及其接口57

3.5.1　BCD码拨盘57

3.5.2　BCD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

4.3.3　器件实例66

4.3.2　模拟多路开关的配置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

4.5　A/D转换器接口设计74

4.5.1　A/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

4.6.1 ADC0809及其接口78

4.6　逐次比较式A/D转换器及其接口78

4.6.2 A/D574及其接口82

4.7 双积分A/D转换器及其接口87

4.7.1 5G14433及其接口87

4.7.2 ICL7135及其接口89

4.8 单片数据采集系统的原理与应用99

4.8.1 TC534的性能特点100

4.8.2 TC534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4104

5.1.2　输出系统的结构105

5.1.1　模拟量输出系统的特点105

第5章　输出及执行装置的接口技术105

5.1　概述105

5.1.3　输出系统应解决的向题106

5.2　D/A转换器及其接口106

5.2.1　D/A转换器主要性能指标106

5.2.2　DAC0832及其接口107

5.2.3　DAC1208及其接口116

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

5.3　继电器控制接口技术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

6.1.3　RS-232、RS-485通信标准接口136

6.1.4　智能仪器与计算机通信实例142

6.2　I2C总线143

6.2.1　I2C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

6.2.4 I2C总线数据传送146

6.2.5 I2C总线和时钟同步147

6.2.6 I2C总线竞争147

6.2.7 I2C数据格式148

6.2.8 I2C总线寻址148

6.2.9 I2C总线定时150

6.3.2　单总线命令序列151

6.3　单总线151

6.3.1　单总线的电路接法151

6.3.3　单总线信号方式153

6.3.4　单总线ROM搜索实例156

6.4　USB总线158

6.4.1 USB的特点与基本特性158

6.4.2　USB通信流160

6.4.3　USB的传输方式161

6.4.4　USB交换的包格式162

6.5 HART协议164

6.5.2 HART协议数据链路层协议规范165

6.5.1 HART协议的物理层技术规范165

6.5.3 HART协议应用层规范167

6.6　并行通信接口167

6.6.1　IEEE-488标准167

6.6.2　并行通信接口器件173

思考与练习题6174

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7196

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

8.3.2　SFX-2000型双通道直流校准源208

8.3.3　SFX-2000的模块化结构软件214

8.4　超声波测距仪的设计218

8.4.1　SB5227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8224

参考文献225