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第1章 绪论1

1.1 智能仪器的结构特点1

1.1.1 什么叫智能仪器1

1.1.2 智能仪器的特点1

1.1.3 智能仪器的硬件系统组成2

1.1.4 智能仪器的软件系统组成2

1.2 智能仪器的设计思路3

1.2.1 智能仪器的基本设计方法3

1.2.2 智能仪器的设计过程3

1.2.3 智能仪器的统调测试方法5

1.3 智能仪器的发展6

1.4 虚拟仪器7

练习与思考题8

第2章 微处理器的选择9

2.1 基于8051内核的单片机9

2.1.1 STC89系列单片机10

2.1.2 STC15Fxx系列单片机11

2.1.3 STC15Wxx系列单片机12

2.1.4 其他系列单片机13

2.2 基于ARM内核的单片机14

2.2.1 ARM概念及其发展14

2.2.2 ARM选型与应用15

2.3 DSP数字处理器16

2.3.1 DSP技术概念及其发展16

2.3.2 DSP处理器的主要结构特点16

2.3.3 DSP的选择与应用17

练习与思考题18

第3章 软件系统设计概述20

3.1 软件开发环境与编程语言20

3.1.1 开发环境的选择20

3.1.2 编程语言的选择20

3.2 软件系统的结构分析21

3.2.1 层次结构21

3.2.2 功能结构21

3.3 软件系统的规划22

3.4 软件系统的设计步骤23

3.4.1 设计和调试硬件接口模块23

3.4.2 建立软件系统的框架24

3.4.3 设计和调试各个功能模块25

3.4.4 整机测试25

3.5 实例分析25

3.5.1 系统功能概述25

3.5.2 硬件系统概述26

3.5.3 软件系统的规划26

3.5.4 软件系统的框架27

练习与思考题29

第4章 开关量数字信号的输入/输出30

4.1 开关量数字信号的输入30

4.1.1 开关量信号输入通道结构30

4.1.2 开关量输入接口30

4.2 开关量数字信号的输出36

4.2.1 输出驱动接口的隔离36

4.2.2 小功率直流负载驱动接口电路36

4.2.3 中功率直流负载驱动接口电路37

4.2.4 固体继电器输出接口电路38

4.3 电动机驱动电路40

4.3.1 直流电动机调速驱动原理40

4.3.2 直流电动机调速驱动电路41

4.3.3 步进电动机驱动原理41

4.4 键盘与显示接口46

4.4.1 矩阵键盘46

4.4.2 ADC采样键盘48

4.4.3 触摸键盘49

4.4.4 数码静态显示接口52

4.4.5 数码动态显示接口55

4.4.6 液晶显示（字符式、点阵式）59

练习与思考题60

第5章 模拟信号的输入/输出62

5.1 模拟信号的输入62

5.1.1 A/D转换器件的选择62

5.1.2 模拟输入通道的设计63

5.1.3 其他A/D转换模式介绍68

5.2 模拟信号的输出70

5.2.1 D/A转换器件的选择70

5.2.2 模拟输出通道的设计70

5.2.3 PWM型D/A转换器74

练习与思考题76

第6章 总线与通信系统77

6.1 通用接口总线GP-IB77

6.1.1 GP-IB标准接口概述77

6.1.2 GP-IB接口芯片80

6.2 串行通信标准RS-232与RS-48580

6.2.1 RS-232标准及接口芯片80

6.2.2 RS-485标准及接口芯片81

6.2.3 串行通信程序设计82

6.3 其他总线与通信技术简介86

6.3.1 通用串行总线USB86

6.3.2 现场总线CAN87

6.3.3 工业以太网88

6.3.4 蓝牙技术89

6.3.5 电力线载波通信89

练习与思考题91

第7章 时钟系统92

7.1 硬件时钟92

7.1.1 概述92

7.1.2 时钟数据的写入94

7.1.3 时钟数据的读取95

7.2 软件时钟96

7.2.1 概述96

7.2.2 软件时钟的运行97

7.3 时钟的使用98

7.3.1 定时任务的管理98

7.3.2 时间间隔的测量100

7.3.3 时间长度的控制100

练习与思考题101

第8章 人机接口102

8.1 显示部件102

8.1.1 发光二极管102

8.1.2 数码管103

8.1.3 液晶显示屏106

8.2 微型打印机114

8.2.1 GP-16微型打印机的接口电路114

8.2.2 GP-16微型打印机的使用115

8.3 键盘118

8.3.1 键盘的类型及接口电路118

8.3.2 键盘信号的可靠采集120

8.4 监控程序设计124

8.4.1 监控程序的基本概念124

8.4.2 系统状态分析126

8.4.3 基于顺序编码的监控程序设计130

8.4.4 基于特征编码的监控程序设计132

8.4.5 基于菜单操作的监控程序设计137

练习与思考题140

第9章 常用数据处理功能141

9.1 数据处理141

9.1.1 数据类型的选择141

9.1.2 定点运算子程序库的使用141

9.1.3 浮点运算子程序库的使用142

9.2 误差处理144

9.2.1 随机误差的处理144

9.2.2 系统误差的处理145

9.2.3 粗大误差的处理146

9.3 标度变换148

9.3.1 线性标度变换148

9.3.2 非线性标度变换149

9.4 常用自动测量功能152

9.4.1 自动量程转换152

9.4.2 自动校正153

9.4.3 自动补偿156

练习与思考题158

第10章 可靠性设计159

10.1 抗干扰设计159

10.1.1 硬件抗干扰设计159

10.1.2 软件抗干扰设计160

10.2 容错设计167

10.2.1 硬件容错设计167

10.2.2 软件容错设计171

练习与思考题178

第11章 基于电压测量的智能仪器180

11.1 数字电压表180

11.1.1 数字电压表的结构180

11.1.2 数字电压表主要技术指标181

11.1.3 数字电压表的功能特点183

11.1.4 数字电压表的输入电路184

11.1.5 数字电压表设计185

11.2 数字万用表189

11.2.1 概述189

11.2.2 交直流信号变换器190

11.2.3 有效值转换模块应用194

11.2.4 电流测量方法195

11.2.5 电阻测量原理197

11.2.6 数字万用表的设计198

11.3 智能RLC测量仪203

11.3.1 概述203

11.3.2 电容/电感的数字化测量211

11.3.3 RLC测量设计212

练习与思考题217

第12章 基于时间测量的智能仪器219

12.1 时频基本概念219

12.1.1 时间与频率关系219

12.1.2 计时标准219

12.1.3 频率测量方法220

12.2 电子计数器基本原理220

12.2.1 概述220

12.2.2 通用电子计数器221

12.2.3 测量误差分析计算225

12.3 电子计数器设计226

12.3.1 数字频率计电路设计226

12.3.2 智能频率计电路设计228

12.4 智能相位测量仪232

12.4.1 相位测量原理232

12.4.2 简易相位测量电路设计233

12.4.3 智能相位测量仪设计235

练习与思考题241

第13章 基于波形测量的智能仪器243

13.1 示波器基本原理243

13.1.1 概述243

13.1.2 波形显示器244

13.1.3 液晶显示原理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 示波器的主要技术指标252

13.3 数字示波器253

13.3.1 数字示波器组成原理253

13.3.2 信号采集处理技术254

13.3.3 波形显示技术259

13.4 数字示波器的通信接口261

13.5 数字示波器的特点261

13.6 数字示波器的使用264

13.7 简易数字存储示波器设计266

13.7.1 主要性能分析设计266

13.7.2 设计方案与分析267

13.7.3 系统电路设计270

13.7.4 系统软件设计272

练习与思考题273

第14章 C51编程与实验指导275

14.1 C51概述275

14.2 C51语法与数据结构275

14.2.1 常量与变量275

14.2.2 整型变量与字符型变量276

14.2.3 关系表达式和逻辑表达式277

14.3 C51流程控制语句278

14.3.1 if语句278

14.3.2 switch语句279

14.3.3 for语句279

14.3.4 while和do-while语句280

14.3.5 其他语句280

14.4 C51构造数据类型281

14.4.1 结构体281

14.4.2 共用体282

14.4.3 指针283

14.4.4 typedef类型定义284

14.5 C51和标准C语言的异同284

14.5.1 Keil C51数据类型284

14.5.2 8051的特殊功能寄存器284

14.5.3 8051的存储类型285

14.5.4 Keil C51的指针287

14.5.5 “文件包含”处理288

14.5.6 Keil C51的使用288

14.5.7 C51关键字289

14.6 智能仪器实验指导291

14.6.1 低频信号发生器291

14.6.2 直流电动机PWM控制295

14.6.3 流动LED灯控制器设计297

14.6.4 简易频率计数器298

14.6.5 简易有害气体检测仪302

14.6.6 简易数字万用表设计303

14.6.7 简易数字存储示波器304

14.6.8 简易γ辐射仪307

14.6.9 汽车测速与倒车提示器307

参考文献310