智能儀器是以微型計(jì)算機(jī)或者微處理器為核心的測(cè)量?jī)x器，具有對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷及自動(dòng)補(bǔ)償、校正、自動(dòng)化操作等功能。智能儀器憑借其體積小、功能強(qiáng)、功耗低等優(yōu)勢(shì)，在電子測(cè)量、科研單位和工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。智能儀器的出現(xiàn)，極大地?cái)U(kuò)充了儀器的應(yīng)用范圍。本書主要介紹“智能儀器”的基本原理、硬件結(jié)構(gòu)與電路設(shè)計(jì)、軟件規(guī)劃和各功能模塊設(shè)計(jì)方法，是作者編寫的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》的升級(jí)版，是編著者總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并參考國(guó)內(nèi)同類書籍精心編寫而成。 全書共14章，內(nèi)容包括微處理器的選擇，軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述，數(shù)字信號(hào)輸入/輸出通道、模擬信號(hào)輸入/輸出通道，總線與通信系統(tǒng)，時(shí)鐘系統(tǒng)，人機(jī)接口，常用數(shù)據(jù)處理功能，可靠性設(shè)計(jì)，基于電壓測(cè)量、時(shí)間測(cè)量、波形測(cè)量的智能儀器和C51編程與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等。為突出智能儀器的特點(diǎn)，本書加重了軟件設(shè)計(jì)的份量，減少了與其他課程雷同的硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容。為配合教學(xué)，每章均附有一定數(shù)量的練習(xí)與思考題。 本書可作為高等院校工科電子類本科專業(yè)教材或培訓(xùn)教材，也可作為電子技術(shù)人員從事單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研制開發(fā)的參考書。
本書主要介紹了“智能儀器”的硬件、軟件設(shè)計(jì)的基本工作原理和各個(gè)部分的設(shè)計(jì)方法，是編著者總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、并參考國(guó)內(nèi)同類書籍精心編寫而成的
朱兆優(yōu),1989年大學(xué)畢業(yè)留校后，一直從事實(shí)驗(yàn)、理論教學(xué)、科研和管理工作；兼任全國(guó)應(yīng)用型人才培養(yǎng)工程綜合技能大賽組委會(huì)專家成員；全國(guó)高校畢業(yè)生就業(yè)協(xié)會(huì)校企合作委員會(huì)專家成員；全國(guó)信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽STC單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽委員會(huì)專家成員，出版單片機(jī)原理與應(yīng)用、智能設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)，以及電子電路設(shè)計(jì)技術(shù)等著作。
第1章 緒論 1
1．1 智能儀器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1
1．1．1 什么叫智能儀器 1
1．1．2 智能儀器的特點(diǎn) 1
1．1．3 智能儀器的硬件系統(tǒng)組成 2
1．1．4 智能儀器的軟件系統(tǒng)組成 2
1．2 智能儀器的設(shè)計(jì)思路 3
1．2．1 智能儀器的基本設(shè)計(jì)方法 3
1．2．2 智能儀器的設(shè)計(jì)過程 3
1．2．3 智能儀器的統(tǒng)調(diào)測(cè)試方法 5
1．3 智能儀器的發(fā)展 6
1．4 虛擬儀器 7
習(xí)題 8
第2章 微處理器的選擇 9
2．1 基于8051內(nèi)核的單片機(jī) 9
2．1．1 STC89系列單片機(jī) 10
2．1．2 STC15Fxx系列單片機(jī) 11
2．1．3 STC15Wxx系列單片機(jī) 12
2．1．4 其他系列單片機(jī) 13
2．2 基于ARM內(nèi)核的單片機(jī) 14
2．2．1 ARM概念及其發(fā)展 14
2．2．2 ARM選型與應(yīng)用 15
2．3 DSP數(shù)字處理器 16
2．3．1 DSP技術(shù)概念及其發(fā)展 16
2．3．2 DSP處理器的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 16
2．3．3 DSP的選擇與應(yīng)用 17
習(xí)題 18
第3章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 20
3．1 軟件開發(fā)環(huán)境與編程語(yǔ)言 20
3．1．1 開發(fā)環(huán)境的選擇 20
3．1．2 編程語(yǔ)言的選擇 20
3．2 軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析 21
3．2．1 層次結(jié)構(gòu) 21
3．2．2 功能結(jié)構(gòu) 21
3．3 軟件系統(tǒng)的規(guī)劃 22
3．4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 23
3．4．1 設(shè)計(jì)和調(diào)試硬件接口模塊 23
3．4．2 建立軟件系統(tǒng)的框架 24
3．4．3 設(shè)計(jì)和調(diào)試各個(gè)功能模塊 25
3．4．4 整機(jī)測(cè)試 25
3．5 實(shí)例分析 25
3．5．1 系統(tǒng)功能概述 25
3．5．2 硬件系統(tǒng)概述 26
3．5．3 軟件系統(tǒng)的規(guī)劃 26
3．5．4 軟件系統(tǒng)的框架 27
習(xí)題 29
第4章 開關(guān)量數(shù)字信號(hào)的輸入/輸出 30
4．1 開關(guān)量信號(hào)的輸入 30
4．1．1 開關(guān)量信號(hào)輸入通道結(jié)構(gòu) 30
4．1．2 開關(guān)量輸入接口 30
4．2 開關(guān)量信號(hào)的輸出 36
4．2．1 輸出驅(qū)動(dòng)接口的隔離 36
4．2．2 小功率直流負(fù)載驅(qū)動(dòng)接口電路 36
4．2．3 中功率直流負(fù)載驅(qū)動(dòng)接口電路 37
4．2．4 固體繼電器輸出接口電路 38
4．3 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 40
4．3．1 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)原理 40
4．3．2 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路 41
4．3．3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理 41
4．4 鍵盤與顯示接口 46
4．4．1 矩陣鍵盤 46
4．4．2 ADC采樣鍵盤 48
4．4．3 觸摸鍵盤 49
4．4．4 數(shù)碼靜態(tài)顯示接口 52
4．4．5 數(shù)碼動(dòng)態(tài)顯示接口 55
4．4．6 液晶顯示（字符式、點(diǎn)陣式） 59
習(xí)題 60
第5章 模擬信號(hào)的輸入/輸出 62
5．1 模擬信號(hào)的輸入 62
5．1．1 A/D轉(zhuǎn)換器件的選擇 62
5．1．2 模擬輸入通道的設(shè)計(jì) 63
5．1．3 其他A/D轉(zhuǎn)換模式介紹 68
5．2 模擬信號(hào)的輸出 70
5．2．1 D/A轉(zhuǎn)換器件的選擇 70
5．2．2 模擬輸出通道的設(shè)計(jì) 70
5．2．3 PWM型D/A轉(zhuǎn)換器 74
習(xí)題 76
第6章 總線與通信系統(tǒng) 77
6．1 通用接口總線GP-IB 77
6．1．1 GP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口概述 77
6．1．2 GP-IB接口芯片 80
6．2 串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS-232與RS-485 80
6．2．1 RS-232標(biāo)準(zhǔn)及接口芯片 80
6．2．2 RS-485標(biāo)準(zhǔn)及接口芯片 81
6．2．3 串行通信程序設(shè)計(jì) 82
6．3 其他總線與通信技術(shù)簡(jiǎn)介 86
6．3．1 通用串行總線USB 86
6．3．2 現(xiàn)場(chǎng)總線CAN 87
6．3．3 工業(yè)以太網(wǎng) 88
6．3．4 藍(lán)牙技術(shù) 89
6．3．5 電力線載波通信 89
習(xí)題 91
第7章 時(shí)鐘系統(tǒng) 92
7．1 硬件時(shí)鐘 92
7．1．1 概述 92
7．1．2 時(shí)鐘數(shù)據(jù)的寫入 94
7．1．3 時(shí)鐘數(shù)據(jù)的讀取 95
7．2 軟件時(shí)鐘 96
7．2．1 概述 96
7．2．2 軟件時(shí)鐘的運(yùn)行 97
7．3 時(shí)鐘的使用 98
7．3．1 定時(shí)任務(wù)的管理 98
7．3．2 時(shí)間間隔的測(cè)量 100
7．3．3 時(shí)間長(zhǎng)度的控制 100
習(xí)題 101
第8章 人機(jī)接口 102
8．1 顯示部件 102
8．1．1 發(fā)光二極管 102
8．1．2 數(shù)碼管 103
8．1．3 液晶顯示屏 106
8．2 微型打印機(jī) 114
8．2．1 GP-16微型打印機(jī)的接口
電路 114
8．2．2 GP-16微型打印機(jī)的使用 115
8．3 鍵盤 118
8．3．1 鍵盤的類型及接口電路 118
8．3．2 鍵盤信號(hào)的可靠采集 120
8．4 監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 124
8．4．1 監(jiān)控程序的基本概念 124
8．4．2 系統(tǒng)狀態(tài)分析 126
8．4．3 基于順序編碼的監(jiān)控程序
設(shè)計(jì) 130
8．4．4 基于特征編碼的監(jiān)控程序
設(shè)計(jì) 132
8．4．5 基于菜單操作的監(jiān)控程序
設(shè)計(jì) 137
習(xí)題 140
第9章 常用數(shù)據(jù)處理功能 141
9．1 數(shù)據(jù)處理 141
9．1．1 數(shù)據(jù)類型的選擇 141
9．1．2 定點(diǎn)運(yùn)算子程序庫(kù)的使用 141
9．1．3 浮點(diǎn)運(yùn)算子程序庫(kù)的使用 142
9．2 誤差處理 144
9．2．1 隨機(jī)誤差的處理 144
9．2．2 系統(tǒng)誤差的處理 145
9．2．3 粗大誤差的處理 146
9．3 標(biāo)度變換 148
9．3．1 線性標(biāo)度變換 148
9．3．2 非線性標(biāo)度變換 149
9．4 常用自動(dòng)測(cè)量功能 152
9．4．1 自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換 152
9．4．2 自動(dòng)校正 153
9．4．3 自動(dòng)補(bǔ)償 156
習(xí)題 158
第10章 可靠性設(shè)計(jì) 159
10．1 抗干擾設(shè)計(jì) 159
10．1．1 硬件抗干擾設(shè)計(jì) 159
10．1．2 軟件抗干擾設(shè)計(jì) 160
10．2 容錯(cuò)設(shè)計(jì) 167
10．2．1 硬件容錯(cuò)設(shè)計(jì) 167
10．2．2 軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì) 171
習(xí)題 178
第11章 基于電壓測(cè)量的智能儀器 180
11．1 數(shù)字電壓表 180
11．1．1 數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu) 180
11．1．2 數(shù)字電壓表主要技術(shù)指標(biāo) 181
11．1．3 數(shù)字電壓表的功能特點(diǎn) 183
11．1．4 數(shù)字電壓表的輸入電路 184
11．1．5 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 185
11．2 數(shù)字萬(wàn)用表 189
11．2．1 概述 189
11．2．2 交直流信號(hào)變換器 190
11．2．3 有效值轉(zhuǎn)換模塊應(yīng)用 194
11．2．4 電流測(cè)量方法 195
11．2．5 電阻測(cè)量原理 197
11．2．6 數(shù)字萬(wàn)用表的設(shè)計(jì) 198
11．3 智能RLC測(cè)量?jī)x 203
11．3．1 概述 203
11．3．2 電容/電感的數(shù)字化測(cè)量 211
11．3．3 RLC測(cè)量設(shè)計(jì) 212
習(xí)題 217
第12章 基于時(shí)間測(cè)量的智能儀器 219
12．1 時(shí)頻基本概念 219
12．1．1 時(shí)間與頻率關(guān)系 219
12．1．2 計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn) 219
12．1．3 頻率測(cè)量方法 220
12．2 電子計(jì)數(shù)器基本原理 220
12．2．1 概述 220
12．2．2 通用電子計(jì)數(shù)器 221
12．2．3 測(cè)量誤差分析計(jì)算 225
12．3 電子計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 226
12．3．1 數(shù)字頻率計(jì)電路設(shè)計(jì) 226
12．3．2 智能頻率計(jì)電路設(shè)計(jì) 228
12．4 智能相位測(cè)量?jī)x 232
12．4．1 相位測(cè)量原理 232
12．4．2 簡(jiǎn)易相位測(cè)量電路設(shè)計(jì) 233
12．4．3 智能相位測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 235
習(xí)題 241
第13章 基于波形測(cè)量的智能儀器 243
13．1 示波器基本原理 243
13．1．1 概述 243
13．1．2 波形顯示器 244
13．1．3 液晶顯示原理 245
13．2 通用示波器 247
13．2．1 示波器的垂直（Y）通道 247
13．2．2 示波器的水平（X）通道 250
13．2．3 示波器的主要技術(shù)指標(biāo) 252
13．3 數(shù)字示波器 253
13．3．1 數(shù)字示波器組成原理 253
13．3．2 信號(hào)采集處理技術(shù) 254
13．3．3 波形顯示技術(shù) 259
13．4 數(shù)字示波器的通信接口 261
13．5 數(shù)字示波器的特點(diǎn) 261
13．6 數(shù)字示波器的使用 264
13．7 簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)示波器設(shè)計(jì) 266
13．7．1 主要性能分析設(shè)計(jì) 266
13．7．2 設(shè)計(jì)方案與分析 267
13．7．3 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 270
13．7．4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 272
習(xí)題 273
第14章 C51編程與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 275
14．1 C51概述 275
14．2 C51語(yǔ)法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 275
14．2．1 常量與變量 275
14．2．2 整型變量與字符型變量 276
14．2．3 關(guān)系表達(dá)式和邏輯表達(dá)式 277
14．3 C51流程控制語(yǔ)句 278
14．3．1 if語(yǔ)句 278
14．3．2 switch語(yǔ)句 279
14．3．3 for語(yǔ)句 279
14．3．4 while和do-while語(yǔ)句 280
14．3．5 其他語(yǔ)句 280
14．4 C51構(gòu)造數(shù)據(jù)類型 281
14．4．1 結(jié)構(gòu)體 281
14．4．2 共用體 282
14．4．3 指針 283
14．4．4 typedef類型定義 284
14．5 C51和標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言的異同 284
14．5．1 Keil C51數(shù)據(jù)類型 284
14．5．2 8051的特殊功能寄存器 284
14．5．3 8051的存儲(chǔ)類型 285
14．5．4 Keil C51的指針 287
14．5．5 “文件包含”處理 288
14．5．6 Keil C51的使用 288
14．5．7 C51關(guān)鍵字 289
14．6 智能儀器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 291
14．6．1 低頻信號(hào)發(fā)生器 291
14．6．2 直流電動(dòng)機(jī)PWM控制 295
14．6．3 流動(dòng)LED燈控制器設(shè)計(jì) 297
14．6．4 簡(jiǎn)易頻率計(jì)數(shù)器 298
14．6．5 簡(jiǎn)易有害氣體檢測(cè)儀 302
14．6．6 簡(jiǎn)易數(shù)字萬(wàn)用表設(shè)計(jì) 303
14．6．7 簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)示波器 304
14．6．8 簡(jiǎn)易 g?輻射儀 307
14．6．9 汽車測(cè)速與倒車提示器 307
參考文獻(xiàn) 310
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