图书简介:
目 录
第1章 导论
1.1 智能仪器的组成及特点
1.1.1 智能仪器的基本结构
1.1.2 智能仪器的主要特点
1.2 智能仪器及测试系统的发展
1.2.1 独立式智能仪器及自动测试系统
1.2.2 个人仪器系统及VXI总线仪器系统
1.2.3 软件技术的高速发展及虚拟仪器
1.3 智能仪器设计的要点
1.3.1 设计、研制智能仪器的一般过程
1.3.2 智能仪器主机电路的选择
思考题与习题
第2章 智能仪器模拟量输入/输出通道
2.1 模拟量输入通道
2.1.1 A/D转换器概述
2.1.2 逐次比较式A/D转换器及其接口
2.1.3 积分式A/D转换器及其接口
2.14 Σ△型A/D转换器及其接口
2.2 高速模拟量输入通道
2.2.1 并行比较式A/D转换器原理概述
2.2.2 高速A/D转换器及其接口技术
2.2.3 高速数据采集与数据传输
2.3 模拟量输出通道
2.3.1 D/A转换器概述
2.3.2 D/A转换器与微处理器的接口
2.3.3 D/A转换器应用举例
2.4 数据采集系统
2.4.1 数据采集系统的组成
2.4.2 模拟多路开关及接口
2.4.3 模拟信号的采样与保存
2.4.4 数据采集系统设计举例
思考题与习题
第3章 智能仪器人机接口
3.1 键盘与接口
3.1.1 键盘输入基础知识
3.1.2 键盘接口电路及控制程序
3.1.3 键盘分析程序
3.2 LED显示及接口
3.2.1 LED显示原理
3.2.2 七段LED显示及接口
3.2.3 点阵LED显示及接口
3.3 键盘/LED显示器接口设计
3.3.1 HD 7279A的功能及结构特点
3.3.2 键盘/LED显示器接口设计举例
3.4 CRT显示及接口
3.4.1 光栅扫描字符显示系统
3.4.2 光栅扫描图形显示系统
3.4.3 随机扫描图形显示系统
3.5 微型打印机及接口
3.5.1 TPμP40B/C 微型打印机及其接口
3.5.2 汉字打印技术
3.5.3 微型打印机接口管理程序
思考题与习题
第4章 智能仪器通信接口
4.1 GPIB通用接口总线
4.1.1 GPIB标准接口系统概述
4.1.2 接口功能与接口消息
4.1.3 GPIB标准接口系统的运行
4.2 GPIB接口电路的设计
4.2.1 GPIB接口芯片简介
4.2.2 智能仪器的GPIB接口设计
4.2.3 控制器的GPIB接口设计
4.3 串行通信总线
4.3.1 串行通信基本方式
4.3.2 串行通信协议
4.3.3 RS232C标准
4.4 串行通信接口电路的设计
4.4.1 智能仪器串行通信接口的结构
4.4.2 MCS51系统串行通信设计举例
4.4.3 PC系统与MCS51系统的通信
思考题与习题
第5章 智能仪器典型处理功能
5.1 硬件故障的自检
5.1.1 自检方式
5.1.2 自检算法
5.1.3 自检软件
5.2 自动测量功能
5.2.1 自动量程转换
5.2.2 自动触发电平调节
5.2.3 自动零点调整
5.2.4 自动校准
5.3 仪器测量精度的提高
5.3.1 随机误差的处理方法
5.3.2 系统误差的处理方法
5.3.3 粗大误差的处理方法
5.4 干扰与数字滤波
5.4.1 中值滤波
5.4.2 平均滤波程序
5.4.3 低通数字滤波
5.5 测量数据的标度变换
5.5.1 线性标度变换
5.5.2 智能仪表中采用的线性标度变换公式
5.5.3 非线性参数的标度变换
思考题与习题
第6章 基于电压测量的智能仪器
6.1 智能DVM原理
6.1.1 概述
6.1.2 输入电路
6.1.3 智能DVM中的A/D转换技术
6.1.4 典型智能DVM介绍
6.2 智能DMM原理
6.2.1 概述
6.2.2 交直流转换器
6.2.3 其他模拟转换技术
6.2.4 典型智能DMM介绍
6.3 智能化LCR测量仪器原理
6.3.1 概述
6.3.2 自由轴法测量原理
6.33 LCR测量仪电路分析
6.3.4 典型智能LCR测量仪介绍
思考题与习题
第7章 信号发生器
7.1 信号发生器的分类、性能和组成
7.1.1 信号发生器的分类及性能
7.1.2 通用信号发生器的组成
7.1.3 合成信号发生器的组成
7.2 锁相频率合成信号发生器
7.2.1 锁相环的基本形式
7.2.2 通用型集成锁相环频率合成器
7.2.3 合成信号发生器频率合成单元的组成
7.2.4 典型合成信号发生器分析
7.3 直接数字频率合成信号发生器
7.3.1 直接数字频率合成技术概述
7.3.2 基于DDS芯片的频率合成信号发生器的设计
7.3.3 典型DDS合成信号发生器简介
思考题与习题
第8章 智能电子计数器
8.1 概述
8.1.1 电子计数器组成及测量原理
8.1.2 通用计数器测量误差
8.1.3 多周期同步测量技术
8.1.4 模拟内插扩展技术
8.2 典型部件的分析
8.2.1 输入通道
8.2.2 计数器电路
8.2.3 单片通用计数器
8.3 智能电子计数器的设计
8.3.1 以ICM 7226为基础的智能频率计
8.3.2 等精度频率计的设计实例
8.4 典型智能计数器产品介绍
8.4.1 仪器的原理与组成
8.4.2 仪器键盘操作与分析
8.4.3 仪器的软件系统
思考题与习题
第9章 数字示波器
9.1 概述
9.1.1 数字示波器的组成原理
9.1.2 数字示波器的主要技术指标及分析
9.1.3 数字示波器的特点
9.2 数字示波器的采样方式
9.2.1 实时采样方式原理及实现
9.2.2 顺序采样方式原理及实现
9.2.3 随机采样方式原理及实现
9.3 数字示波器组成原理
9.3.1 现代数字示波器的一般组成
9.3.2 输入通道电路
9.3.3 数据采集与存储电路
9.3.4 触发电路系统
9.3.5 显示系统
9.3.6 波形参数的测量与处理
9.4 数字示波器的设计
9.4.1 简易数字示波器的设计
9.4.2 顺序采样方式数字示波器的设计
9.4.3 智能超声波测厚仪介绍
思考题与习题
第10章 智能仪器的新发展
10.1 个人仪器及系统
10.1.1 个人仪器及发展
10.1.2 PCDAQ形式个人仪器的组成原理
10.1.3 DVM个人仪器的设计实例
10.1.4 HPPC 仪器系统介绍
10.2 VXI 总线仪器系统
10.2.1 VXI 总线仪器系统概述
10.2.2 VXI总线仪器系统软件
10.2.3 VXI总线仪器系统的组建
10.3 虚拟仪器及系统
10.3.1 虚拟仪器及系统概述
10.3.2 LabVIEW 虚拟仪器开发系统介绍
10.3.3 虚拟仪器系统设计的实例
10.3.4 虚拟仪器的发展
思考题与习题
参考文献
展开
前 言
随着大规模集成电路、计算机技术的迅速发展,以及人工智能在测试技术方面的广泛应用,传统电子仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化,逐步形成了一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能仪器。目前,不仅大多数传统电子仪器已有相应换代的智能化产品,而且还出现了一些全新的仪器类型和测试系统体系,仪器智能化已经成为现代电子仪器发展的主流方向。
本书第1版自1999年出版以来,得到了广大读者的欢迎、支持和鼓励。同时,智能仪器技术及其设计方法在此期间又有新的发展,作者在教学实践和科研工作中也有一些新的体会,这些正是再次修订本书的主要动力。本次修订大体上保留了第3版教材的结构体系与风格,但也有一些较大的修改和更新,使本书在理论性、实用性、内容更新等方面有了明显的提高。第4版主要做了下列几项工作:
(1) 对部分内容进行了更新。例如,第2章增加了∑-△型A/D转换器的内容;第5章增加了模拟量输入/输出通道的自检的内容;第6章增加了电容转换器的内容,并对智能LCR测试仪原理一节的内容进行了改写;第9章增加了TFT液晶屏的内容,并对顺序采样方式数字示波器的设计一节的内容进行了改写。
(2) 在较深入分析和研究智能仪器相关新技术及其技术参数的基础上,对部分智能仪器尤其是数字示波器的技术指标做了较大的修改。
(3) 对全书文字进行了润色,删除或增加了某些段落,对个别不符合国标的元件符号及电路图中不规范的部分进行了修改。
本书主要阐述如何运用微型计算机系统实现电子仪器智能化的相关问题,包括实现原理及其硬件和软件的设计思想、方法和技巧。全书共分10章。第1章扼要介绍智能仪器的结构体系、设计要点以及现状与发展。第2~5章较详细地论述智能仪器原理及实现技术中带有共性的部分,其内容包括智能仪器模拟量输入/输出通道、人机接口、通信接口以及典型处理功能。为使读者建立起智能仪器的整机概念。第6~9章分别对电压、时间-频率和示波器三类智能型测量仪器和合成信号发生器的原理及设计做了较详细的论述,编者认为,只要透彻掌握这几类最具代表性的智能仪器,其他类型的电子仪器以及电子设备的智能化设计便不会存在大的障碍。第10章简要阐述了智能仪器的几项新发展,内容包括个人仪器及系统、VXI总线仪器系统以及基于软件的虚拟仪器技术。本书每章皆有思考题与习题,以便复习。书中还含有许多具体的设计实例,以利于读者对智能仪器设计中最关键的部分深入理解、牢固掌握和灵活运用。
本书编写注重理论联系实际,在讲清基本原理的基础上,侧重讨论在智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。旨在使读者学会运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识,解决现代电子仪器开发过程中的实际问题,逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。使用本书教学时应配合一定数量的课程设计或综合实验,为此本书在第6~9章中,提供了几种智能仪器和个人仪器课程设计或综合实验的素材,供教学时选用,其中部分内容在作者教学中使用过。编者认为,若能独立完成这些较典型智能仪器的设计或实验,今后遇到实际的智能化仪器或设备设计课题时,只要再分析课题的特殊要求和某些专用电路,就能很快地进入设计状态。为符合微型计算机发展的趋势和目前我国高等院校计算机系列课程教学内容的现状,本书侧重论述以MCS51单片机和PC为背景的智能仪器与测试系统。
本书初稿承蒙甘良才教授进行认真的审阅,提出了宝贵的修改意见。绿扬电子仪器集团有限公司韩谷成总工程师、石家庄无线电四厂王树庆工程师等同志为本书提供了宝贵的资料。电子工业出版社为保证本书出版质量做了大量细致的工作,付出了辛勤的劳动。在本书第1版、第2版、第3版发行期间,还得到了广大师生和科技人员的关心和支持,提出许多宝贵的意见和建议。在此一并表示诚挚的谢意。
第4版的修订工作主要由赵茂泰、赵波及安阳完成。鉴于作者水平有限,编写时间仓促,书中难免存在错误与不足之处,殷切希望相关领域专家和广大读者批评指正。
编者
2015年7月
展开