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第1章 计算机数据采集与分析技术概述1

1.1　数据采集与分析的基本概念1

1.1.1　信息和信号1

1.1.2　数据采集2

1.1.3　系统2

1.2　计算机数据采集系统的组成2

1.3　数据采集与分析系统的主要性能指标4

第2章　数据采集信号分析基础6

2.1　信号的分类6

2.1.1　确定性信号6

2.1.2　随机信号7

2.1.3　连续信号和离散信号12

2.1.4　能量信号与功率信号13

2.1.5　时域信号与频域信号14

2.2　傅立叶变换14

2.2.1　信号的傅立叶分解14

2.2.2　傅立叶变换16

2.3　采样定理18

2.3.1　正弦信号的采样19

2.3.2　采样定理20

2.3.3　混频23

第3章　传感器技术24

3.1　概述24

3.1.1　传感器的组成24

3.1.2　传感器的分类24

3.1.3　传感器的特征描述25

3.2　位移传感器28

3.2.1　电容式传感器28

3.2.2　电感式传感器31

3.2.3　光电式传感器33

3.3　力传感器37

3.3.1　电阻应变式传感器37

3.3.2　压电式传感器39

3.4　温度传感器40

3.4.1　热敏电阻40

3.4.2　热敏二极管41

3.4.3　热电偶41

3.5　光电传感器42

3.5.1　光敏电阻43

3.5.2　光电二极管44

3.6　微机械传感器46

3.6.1　微机械压力传感器46

3.6.2　微机械加速度传感器47

3.6.3　微倾角传感器47

第4章　模／数转换器50

4.1　A/D转换原理50

4.2　A/D转换器的性能指标51

4.3 △—∑A/D转换器52

4.3.1　△—∑调制器52

4.3.2　滤波器和选抽器54

4.3.3　高阶△—∑调制器54

4.4　16位高精度A/D芯片AD770555

4.4.1 AD7705概述55

4.4.2 AD7705寄存器57

4.4.3　AD7705微控制器接口58

4.4.4 AD7705应用示例59

第5章　数／模转换器60

5.1 D/A转换原理60

5.2 D/A转换器的性能指标61

5.3 典型的D/A转换器DAC083262

5.4　高速D/A转换器AD975165

5.4.1 AD9751概述65

5.4.2 AD9751功能结构66

5.4.3　参考电压和数字锁相环68

5.4.4　数字输入和模拟输出69

第6章　数据采集系统常用电路71

6.1　多路模拟开关71

6.1.1 AD750171

6.1.2 CD405173

6.2　采样／保持电路74

6.2.1　概念介绍74

6.2.2 AD58576

6.2.3 LF39878

6.3　信号放大电路79

6.3.1　放大电路原理79

6.3.2 AD620集成仪表放大器81

6.4 MAX260滤波芯片82

6.5　存储电路85

6.5.1　存储器概述85

6.5.2　半导体存储器87

6.5.3　常用存储器89

6.5.4　存储器与CPU的连接92

6.6　显示电路93

6.6.1　发光二极管（LED）93

6.6.2　液晶显示器（LCD）97

6.7　数字电位器99

6.7.1　电位器与数字电位器99

6.7.2　DS1267数字电位器99

第7章　数据采集系统抗干扰技术102

7.1　干扰的形成与抗干扰设计102

7.1.1　干扰的形成102

7.1.2　抗干扰设计105

7.2　硬件抗干扰技术106

7.2.1　屏蔽106

7.2.2　滤波108

7.2.3　接地112

7.2.4　电源抗干扰114

7.3　软件抗干扰技术115

第8章　总线接口技术118

8.1　计算机总线简介118

8.2 ISA总线122

8.2.1 PC/XT总线123

8.2.2 ISA总线126

8.3 PCI总线131

8.3.1 PCI总线的主要性能131

8.3.2 PCI总线系统结构132

8.3.3 PCI总线信号定义133

8.3.4 PCI总线分析136

8.3.5 PCI总线开发142

8.3.6 PCI接口芯片PCI9052144

8.4 USB总线148

8.4.1 USB总线概述148

8.4.2　总线分析149

8.4.3 USB总线传输协议153

8.4.4 USB总线接口芯片及其应用155

第9章　输入／输出接口技术162

9.1 概述162

9.1.1　接口结构和功能162

9.1.2　端口的编址163

9.1.3　数据传送方式163

9.2　串行接口166

9.2.1　串行传输概念167

9.2.2　RS-232接口169

9.2.3　可编程串行接口芯片8251A171

9.2.4　计算机中的串行接口173

9.3　并行接口174

9.3.1　8255A简介174

9.3.2　工作方式176

9.3.3　编程179

9.3.4　应用举例181

9.4　I2C接口183

9.4.1　I2C总线概述183

9.4.2　I2C总线数据传输协议简介185

9.4.3　80C51单片机与I2C总线器件接口187

9.5　SPI接口188

9.5.1　SPI总线简介188

9.5.2　SPI数据收发时序189

9.6　中断190

9.6.1　基本概念191

9.6.2　计算机中的中断系统192

9.6.3　中断控制器8259A194

9.7 DMA201

9.7.1　DMA控制器8237简介201

9.7.2　8237的引脚定义202

9.7.3　8237的工作模式204

9.7.4　8237的编程205

第10章　数据分析与处理209

10.1　卷积定理209

10.2　离散傅立叶变换（DFT）211

10.3　其他变换216

10.3.1　拉普拉斯变换216

10.3.2　Z变换217

10.3.3　各种变换的关系218

10.4　数字处理219

10.5　数字滤波技术222

10.5.1　数字滤波的特点223

10.5.2　线性滤波器223

10.5.3　非线性滤波器224

10.5.4　使用Matlab设计数字滤波器225

10.6　系统辨识228

10.6.1　系统辨识概念228

10.6.2　AR模型原理229

10.6.3　使用Matlab进行AR模型辨识229

10.7　现代数据分析与处理技术230

10.7.1　短时傅立叶变换231

10.7.2　小波变换232

10.7.3 自适应滤波237

第11章 使用LabVIEW进行数据采集与分析241

11.1　LabVIEW简介241

11.1.1 LabVIEW的基本特点241

11.1.2 LabVIEW的具体功能243

11.1.3 LabVIEW在数据采集领域的应用245

11.2　使用LabVIEW进行数据采集实例246

11.2.1　实现数据显示246

11.2.2　驱动数据采集卡251

第12章　数据采集设备实例——数字式血压仪257

12.1　基于示波法的无创血压测量原理257

12.1.1　血压概述257

12.1.2　示波法血压测量法258

12.2　示波法血压仪系统设计259

12.2.1　血压仪系统构建259

12.2.2　设备抗干扰性设计260

12.2.3　设备可靠性设计260

12.2.4　测量精度分析261

12.3　血压仪电路设计261

12.3.1　信号获取电路261

12.3.2　泵阀控制电路264

12.3.3　电源交直流转换电路265

12.3.4　AD采样电路266

12.3.5　微处理器电路267

12.3.6　串口电路267

12.4　血压仪软件设计268

12.4.1　微处理器程序268

12.4.2　PC界面程序286

参考文献300