全书共分6章：第一章智能仪器的概述。主要介绍仪器仪表的发展历程，智能仪器的概念、分类、特点和组成，介绍智能仪器的总体设计原则和步骤；第二章智能仪器的硬件结构。主要介绍智能仪器的输入、输出通道设计、人机接口、通信接口；第三章智能仪器的软件设计。主要介绍智能仪器的测量算法设计、量程设计等；第四章智能仪器的可靠性设计，主要介绍智能仪器的自校准、自检和抗干扰设计；第五章智能仪器的设计实例，主要介绍一些典型的以单片机和DSP为核心的智能仪器设计；第六章介绍智能仪器的最新发展趋势。

目 录

第1章 智能仪器概述 （1）

1.1 智能仪器的作用 （1）

1.2 智能仪器的发展过程 （3）

1.3 智能仪器的组成、特点及分类 （6）

1.3.1 智能仪器的组成 （6）

1.3.2 智能仪器的特点 （7）

1.3.3 智能仪器的分类 （9）

1.3.4 智能仪器的应用 （10）

习题 （12）

第2章 智能仪器的数据采集电路 （13）

2.1 数据采集系统的基本概念 （14）

2.1.1 数据采集系统的组成 （14）

2.1.2 数据采集系统的工作步骤 （14）

2.1.3 数据采集系统的结构 （15）

2.2 模拟信号调理电路 （17）

2.2.1 传感器 （17）

2.2.2 放大器 （19）

2.3 模拟开关 （31）

2.3.1 模拟开关的功能 （31）

2.3.2 模拟开关的性能指标 （32）

2.3.3 集成模拟多路转换开关 （32）

2.4 采样/保持器 （34）

2.4.1 采样/保持器的功能 （34）

2.4.2 采样/保持器的工作原理 （34）

2.4.3 采样/保持器的主要参数 （35）

2.4.4 采样/保持器的选择 （36）

2.5 A/D转换器 （37）

2.5.1 A/D转换器的分类 （37）

2.5.2 A/D转换器的性能指标 （38）

2.5.3 A/D转换器的选用 （39）

2.6 数据采集系统设计 （41）

2.6.1 数据采集系统的误差分析 （41）

2.6.2 数据采集系统的误差分配实例 （44）

习题 （47）

第3章 智能仪器输出通道 （48）

3.1 输出通道的信号种类 （49）

3.1.1 模拟量输出信号 （49）

3.1.2 开关量输出信号 （49）

3.1.3 数字量输出信号 （50）

3.2 模拟量输出及D/A转换 （50）

3.2.1 模拟量输出通道的组成及结构形式 （50）

3.2.2 D/A转换器及接口 （51）

3.2.3 D/A转换器的应用 （58）

3.3 开关量输出 （60）

3.3.1 开关量输出隔离 （61）

3.3.2 开关量输出驱动 （64）

习题 （68）

第4章 智能仪器的人机接口 （69）

4.1 键盘接口设计 （69）

4.1.1 键盘处理步骤 （70）

4.1.2 键盘常见问题处理 （70）

4.1.3 键盘的组织形式及工作方式 （71）

4.1.4 非编码式键盘接口 （72）

4.1.5 编码式键盘接口 （75）

4.2 显示器接口设计 （79）

4.2.1 LED显示器接口 （79）

4.2.2 点阵式LED显示 （83）

4.2.3 LCD液晶显示 （85）

4.2.4 触摸屏 （86）

4.3 打印机与绘图仪接口 （90）

4.3.1 打印机接口 （90）

4.3.2 绘图仪接口 （93）

习题 （95）

第5章 智能仪器通信接口 （96）

5.1 内总线 （97）

5.1.1 I2C总线 （97）

5.1.2 I2C总线应用实例 （101）

5.1.3 SPI总线及应用 （103）

5.2 GPIB并行总线 （108）

5.2.1 相关术语 （109）

5.2.2 仪器功能及接口功能 （110）

5.2.3 GPIB接口系统结构 （111）

5.2.4 GPIB接口工作过程 （112）

5.2.5 GPIB接口设计举例 （113）

5.3 串口通信接口 （115）

5.3.1 RS-232标准串行接口 （115）

5.3.2 RS-485标准串行接口 （117）

5.3.3 USB （118）

5.3.4 串口通信的设计实例 （123）

5.4 无线传输方式 （125）

5.4.1 蓝牙技术 （125）

5.4.2 GPRS （128）

习题 （130）

第6章 智能仪器的可靠性技术 （131）

6.1 可靠性的概念及影响因素 （132）

6.2 智能仪器的自校准 （133）

6.2.1 内部自校准 （133）

6.2.2 外部自校准 （136）

6.3 智能仪器的自检 （137）

6.3.1 自检方式 （137）

6.3.2 自检内容 （137）

6.3.3 自检软件 （142）

6.4 干扰和干扰源分析 （142）

6.4.1 干扰的来源 （143）

6.4.2 干扰的类型 （145）

6.4.3 干扰的耦合方式 （146）

6.4.4 抗干扰的基本措施 （148）

6.5 硬件抗干扰措施 （149）

6.5.1 屏蔽和隔离技术 （149）

6.5.2 接地技术 （154）

6.5.3 滤波技术 （160）

6.5.4 其他常用抗干扰技术 （160）

6.6 软件抗干扰措施 （162）

6.6.1 软件冗余技术 （164）

6.6.2 软件陷阱 （165）

6.6.3 看门狗技术 （166）

习题 （167）

第7章 智能仪器数据处理 （168）

7.1 智能仪器的非数值处理算法 （168）

7.1.1 查找 （169）

7.1.2 排序 （169）

7.2 随机误差处理与数字滤波 （171）

7.2.1 限幅滤波 （171）

7.2.2 中位值滤波 （172）

7.2.3 算术平均滤波 （172）

7.2.4 递推平均滤波 （172）

7.2.5 加权递推平均滤波 （173）

7.2.6 一阶惯性滤波 （173）

7.2.7 复合滤波 （174）

7.3 系统误差的数据处理 （174）

7.3.1 系统误差模型 （175）

7.3.2 利用离散数据修正系统误差 （176）

7.3.3 系统误差的标准数据校正法 （180）

7.3.4 传感器的非线性校正 （181）

7.4 测量数据的标度变换 （183）

7.4.1 线性标度变换 （184）

7.4.2 公式转换法 （184）

7.4.3 多项式变换公式 （184）

7.5 自动量程切换 （185）

7.5.1 量程自动切换的设计原则 （185）

7.5.2 量程自动转换原理 （186）

习题 （187）

第8章 智能仪器设计与调试 （189）

8.1 智能仪器设计方法 （190）

8.1.1 智能仪器设计的原则 （190）

8.1.2 智能仪器设计的一般步骤 （193）

8.2 智能仪器硬件设计 （195）

8.2.1 硬件体系结构的设计 （195）

8.2.2 器件的选择 （197）

8.3 智能仪器软件设计 （200）

8.3.1 软件设计方法 （200）

8.3.2 智能仪器的软件构成与设计 （203）

8.4 智能仪器的调试 （205）

8.4.1 智能仪器调试的方法 （205）

8.4.2 智能仪器硬件调试 （208）

8.4.3 智能仪器软件调试 （209）

8.4.4 动态在线调试 （210）

习题 （212）

第9章 智能仪器设计实例 （213）

9.1 简易单回路温度控制仪设计 （213）

9.1.1 温度控制系统的总体设计 （213）

9.1.2 系统下位机软件设计 （219）

9.1.3 系统上位机软件设计 （221）

9.2 智能工频电参数测量仪设计 （223）

9.2.1 硬件设计 （224）

9.2.2 软件设计 （226）

9.3 脉搏血氧仪设计 （232）

9.3.1 脉搏血氧仪的设计原理 （233）

9.3.2 硬件系统设计 （233）

9.3.3 软件系统设计 （237）

9.3.4 系统的抗干扰 （241）

习题 （241）

参考文献 （242）2100433B

第1章绪论1

1.1概述1

1.1.1智能仪器及其特点1

1.1.2智能仪器的组成4

1.1.3智能仪器的工作原理5

1.1.4智能仪器的新发展7

1.2智能仪器设计简介10

1.2.1设计要点10

1.2.2监控程序的结构11

1.2.3程序设计技术11

1.2.4智能仪器的研制步骤13

1.2.5智能仪器设计中应注意的问题16

习题与思考题19

第2章智能仪器的标准数据通信接口20

2.1RS-232标准串行接口总线20

2.2SPI总线标准26

2.2.1SPI总线标准介绍26

2.2.2利用模拟SPI扩展串行E2PROM28

2.3I2C标准总线37

2.3.1I2C标准总线介绍37

2.3.280C51单片机模拟I2C总线应用实例40

2.4USB总线标准46

2.4.1USB总线标准介绍46

2.4.2应用实例49

2.5CAN总线55

2.5.1CAN通信总线原理56

2.5.2常用的CAN通信总线芯片60

2.5.3CAN通信总线硬件设计61

2.6GP-IB接口总线62

2.6.1接口功能要素62

2.6.2接口的基本特性63

2.6.3总线结构63

2.6.4消息及其编码64

2.6.5三线挂钩过程65

2.6.6接口功能设置66

2.7无线数据传输和PTR2000的应用66

2.7.1调制解调器技术简介67

2.7.2PTR2000无线收发MODEM的应用68

习题与思考题71

第3章预处理电路及数据采集72

3.1概述72

3.2传感器及其应用73

3.2.1传感器基础知识73

3.2.2几种常用或新型传感器简介75

3.2.3传感器应用实例79

3.3模拟信号放大电路83

3.3.1模拟信号放大及集成运放简介83

3.3.2放大电路实例85

3.4DAC接口89

3.4.1DAC芯片与微机接口的一般方法90

3.4.2DAC芯片与80C51单片机接口举例93

3.5ADC接口97

3.5.1ADC芯片与微机接口的一般方法97

3.5.2常用的ADC芯片与80C51单片机接口举例101

3.6数据采集系统125

3.6.1数据采集系统结构125

3.6.2模拟开关126

3.6.3采样保持电路128

3.6.4单片数据采集系统130

习题与思考题133

第4章人机接口技术134

4.1键盘接口134

4.1.1键盘简介134

4.1.2非编码键盘136

4.1.3编码键盘143

4.1.4触摸屏技术145

4.2LED显示器接口147

4.2.1七段LED显示器147

4.2.2点阵式LED显示器151

4.3键盘/显示器接口实例153

4.3.1用8155H芯片实现键盘/显示器接口153

4.3.2用51单片机的串行口实现键盘/显示器接口156

4.3.3利用8279专用接口芯片实现键盘/显示器接口158

4.3.4〖CX3〗〖CX〗利用7289串行接口芯片实现键盘/显示器接口169

4.4LCD显示器接口179

4.4.1LCD显示器的基本结构及工作原理179

4.4.2LCD显示器与单片机接口181

4.4.3液晶显示模块的应用187

4.5CRT显示器接口200

4.5.1CRT显示原理200

4.5.2字符显示终端203

4.6微型打印机接口205

4.6.18051与GP16微型打印机的接口205

4.6.28051与PP40绘图打印机的接口210

习题与思考题221

第5章测量算法与系统优化设计222

5.1测量算法222

5.1.1量程选择222

5.1.2极限判断与越限报警223

5.1.3自检算法224

5.1.4标度变换224

5.1.5智能仪器的软件主流程实例227

5.2测量精确度的提高229

5.2.1随机误差与数字滤波229

5.2.2系统误差的处理237

5.3智能仪器的低功耗设计246

5.3.1低功耗设计概述246

5.3.251系列单片机的低功耗运行247

5.3.3存储器的低功耗运行250

5.3.4智能仪器的低功耗设计方案252

5.4智能仪器的抗干扰设计253

5.4.1主要干扰源及相应的抗干扰措施253

5.4.2印制电路板及电路的抗干扰设计257

5.4.3软件抗干扰设计258

习题与思考题265

第6章监控主程序的设计266

6.1直接分析法266

6.1.1用选择结构设计监控主程序266

6.1.2用转移表法设计监控主程序267

6.2状态变量法271

6.2.1状态变量法的实质271

6.2.2状态变量法设计步骤273

6.2.3设计状态图和状态表的原则与技巧276

6.2.4用状态变量法设计监控主程序实例281

习题与思考题284

第7章接口管理程序的设计285

7.1MC68488接口（GPIA）原理285

7.1.1GPIA引出线功能285

7.1.2GPIA内部寄存器功能289

7.280C51单片机与MC68488接口电路设计295

7.2.1时钟信号的产生295

7.2.2读写控制信号296

7.2.3芯片选通控制296

7.3接口管理程序的设计297

7.3.1概述297

7.3.2接口启动程序297

7.3.3接口管理主程序298

习题与思考题300

第8章智能仪器设计实例301

8.1数字频率计的设计301

8.1.1系统组成与设计方案301

8.1.2频率计程序设计302

8.2超声波测距仪的设计306

8.2.1SB5227型超声波测距专用集成电路306

8.2.2超声波测距仪的设计308

8.2.3超声波测距网络系统的构成312

8.3数字多用表的设计312

8.3.1设计任务及要求312

8.3.2设计思路与方案313

8.3.3系统硬件设计313

8.3.4软件设计316

8.4智能型出租车计价器的设计318

8.4.1设计任务与要求318

8.4.2设计方案319

8.4.3系统设计320

8.4.4硬件开发321

8.4.5软件设计323

8.4.6系统调试328

8.4.7指标测试与软件固化329

习题与思考题329

参考文献330"

本书内容共分9章。第1章绪论主要介绍智能仪器的基本组成及功能特点；第2章介绍MCS"_blank" href="/item/工业以太网/10068744" data-lemmaid="10068744">工业以太网技术。此外，数字信号处理在智能仪器中的应用，智能仪器与过程控制技术的关系，以及抗干扰技术方面都有较多的篇幅。

智能仪器是一门集电子技术、微机应用技术、测控技术、仪器与测量技术等于一体的跨学科的专业技术课程。本书介绍了以80C51单片机为核心构成的智能仪器的工作原理与设计方法。书中详细介绍了智能仪器的各个组成部分，包括信号预处理电路、A/D转换器和D/A转换器与单片机的接口设计，以及人机接口包括键盘、LED显示器、LCD显示器、CRT显示器、微型打印机与单片机的接口设计。书中还深入讨论了常用标准接口总线、监控主程序和接口管理程序的设计，常用的测量算法及优化系统性能的高精确度、高抗干扰和低功耗的设计方法，这些方法也适用于一般的单片机应用系统设计。 本书内容丰富、新颖、实用，文字精炼、深入浅出、通俗易懂、逻辑性和系统性强，可作为高等工科院校的电子信息工程、通信工程、电气工程、机电一体化、仪器仪表、检测控制等专业的教科书或参考书，也可供从事智能仪器或单片机应用的研究人员或工程技术人员阅读。