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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

1.2.5　ASIC、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

1.3.1　IC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　智能仪器中数字量的输入、输出11

2.1　开关量输入、输出11

2.1.1　开关量输入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

3.5.2　DAC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

4.2　LED显示器67

4.2.1　LED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

4.3　LCD显示器76

4.3.1　LCD的驱动方式76

4.3.2　LCD显示组件的应用78

4.4　打印机接口83

4.4.1　TPμP-T微型点阵式打印机83

4.4.2　8031与TPμP-T的接口84

4.5　数字语音提示接口85

4.5.1　SR9F26语音处理电路的主要功能和特点85

4.5.2　SR9F26的引脚功能87

4.5.3　8031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　数字滤波技术106

5.4.1　程序判别法（限幅滤波法）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　智能仪器中的通信技术113

6.1　数据通信基础113

6.1.1　数据通信的基础知识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

6.2.1　RS-232标准及应用119

6.2.2　RS-422标准及应用125

6.2.3　RS-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　数字系统的干扰和抑制168

7.5.1　数字电路中瞬态尖峰电流的抑制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　智能仪器监控程序设计186

8.2.1　概述186

8.2.2　直接分析法设计键盘管理程序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