智能化仪器原理及应用

第1章 导论 1
1.1 智能仪器概述 1
1.1.1 智能仪器的发展概况 1
1.1.2 智能仪器的基本组成 3
1.1.3 智能仪器的主要功能和特点 4
1.1.4 智能仪器的发展趋势 5
1.2 智能仪器应用实例简介 6
1.2.1 电话遥控的基本原理 7
1.2.2 智能型电话遥控器的电路结构及工作原理 7
1.3 本课程的内容、教学目标及要求 8
1.3.1 课程内容及教学目标 9
1.3.2 课程学习要求 9
1.4 实训项目一——电压波形的测量与分析 10
1.4.1 项目描述 10
1.4.2 相关知识准备 10
1.4.3 项目实施 12
1.4.4 结论与评价 14
本章小结 15
思考题与习题 15
第2章 智能仪器典型处理功能 16
2.1 智能仪器故障的自检 16
2.1.1 自检方式的种类及特点 17
2.1.2 自检的方法 17
2.1.3 自检软件的结构及特点 21
2.2 自动测量功能 22
2.2.1 自动零点调整 22
2.2.2 标度变换及自动量程转换 23
2.2.3 自动校准 25
2.3 仪器测量精度的提高 26
2.3.1 测量误差的表示及误差的分类 26
2.3.2 随机误差的处理方法 28
2.3.3 系统误差的处理方法 29
2.3.4 粗大误差的处理方法 34
2.4 数字滤波 36
2.4.1 中值滤波法 36
2.4.2 平均滤波法 37
2.4.3 低通数字滤波 40
2.4.4 复合滤波法 41
2.5 实训项目二——高精度数字电子秤方案分析 41
2.5.1 项目描述 41
2.5.2 相关知识准备 42
2.5.3 项目实施 44
2.5.4 结论与评价 46
本章小结 47
思考题与习题 48
第3章 智能仪器的数据通信与接口技术 49
3.1 串行数据通信技术 49
3.1.1 串行通信的基本概念 49
3.1.2 RS232标准串行接口总线 52
3.1.3 RS422A与RS423A标准串行接口总线 55
3.1.4 RS485标准串行接口总线 55
3.2 并行数据通信技术 58
3.2.1 Centronics标准并行接口 58
3.2.2 GPIB（IEEE 488）总线 58
3.2.3 VXI总线 63
3.3 USB总线技术 66
3.3.1 USB的系统描述 66
3.3.2 USB总线协议 68
3.3.3 USB数据流 68
3.3.4 USB的容错性能 69
3.3.5 USB设备 69
3.3.6 USB系统设置 70
3.3.7 USB系统中的主机 70
3.3.8 USB总线仪器 70
3.4 智能卡接口技术 74
3.4.1 IC卡的接口设备 76
3.4.2 IC卡存储区的分配和功能 76
3.4.3 接触型IC卡及接口 77
3.4.4 非接触型IC卡及接口 78
3.5 无线通信技术 81
3.5.1 信号的调制与解调 81
3.5.2 无线电波的发射与接收 83
3.5.3 无线通信技术分类 84
3.5.4 短距离无线通信技术 90
3.5.5 无线传感器网络系统 96
3.6 实训项目三——智能家居系统方案分析 97
3.6.1 项目描述 97
3.6.2 相关知识分析 97
3.6.3 项目实施 101
3.6.4 结论与评价 101
本章小结 103
思考题与习题 104
第4章 智能型温度测量仪 105
4.1 智能型温度测量仪原理 105
4.1.1 智能型温度测量仪基本功能 106
4.1.2 基本结构与工作流程 106
4.2 智能型温度测量仪电路结构及特点 108
4.2.1 主机电路 108
4.2.2 温度检测电路 110
4.2.3 过程输入/输出通道 112
4.2.4 人机接口部件 114
4.2.5 智能仪表的硬件抗干扰电路 134
4.3 软件结构和程序框图 135
4.3.1 监控程序结构 135
4.3.2 中断管理程序结构 138
4.3.3 测量控制方法 138
4.4 典型智能温度测量仪实例 140
4.4.1 智能型温度巡检仪 140
4.4.2 温度仪表使用、维护后的检定 146
4.5 实训项目四——智能温控系统调测 148
4.5.1 项目描述 148
4.5.2 相关知识准备 149
4.5.3 项目实施 151
4.5.4 结论与评价 152
本章小结 154
思考题与习题 154
第5章 智能型电压测量仪 155
5.1 智能型DVM的功能、技术指标及特点 155
5.1.1 智能型DVM的结构 155
5.1.2 智能型DVM的功能及主要技术指标 156
5.1.3 智能型DVM的特点 158
5.1.4 智能型DVM的分类 158
5.2 智能型DVM的原理 159
5.2.1 输入电路 159
5.2.2 智能型DVM中的A/D转换技术 161
5.2.3 典型智能DVM产品介绍 166
5.3 智能型DMM原理及应用 167
5.3.1 智能型DMM工作原理 167
5.3.2 典型智能DMM实例介绍 170
5.4 实训项目五——DT9205数字万用表的调测 181
5.4.1 项目描述 181
5.4.2 相关知识准备 181
5.4.3 项目实施 184
5.4.4 结论与评价 187
本章小结 187
思考题与习题 188
第6章 智能电子计数器 189
6.1 电子计数器主要技术性能 189
6.1.1 电子计数器的分类 189
6.1.2 电子计数器的主要技术性能 190
6.2 通用电子计数器的基本组成 191
6.2.1 基本组成 191
6.2.2 控制电路的工作过程 193
6.2.3 通用计数器的基本功能 193
6.3 通用电子计数器的测量原理 194
6.3.1 测量频率 194
6.3.2 测量周期 195
6.3.3 测量频率比 195
6.3.4 测量时间间隔 196
6.3.5 累加计数 197
6.3.6 自校 198
6.3.7 通用计数器测量误差的类型 198
6.4 电子计数器中的智能技术 200
6.4.1 多周期同步测量技术 200
6.4.2 内插模拟扩展技术 202
6.5 典型智能电子频率计实例 203
6.5.1 频率计的系统结构 203
6.5.2 主要电路工作原理 204
6.5.3 软件设计 205
6.5.4 提高测量准确度的方法 206
6.6 实训项目六——采用测频法和测周法测量频率的误差分析 207
6.6.1 项目描述 207
6.6.2 相关知识准备 208
6.6.3 项目实施 209
6.6.4 结论与评价 210
本章小结 211
思考题与习题 211
第7章 智能仪器的设计与调试 213
7.1 智能仪器设计方法 213
7.1.1 智能仪器的设计原则 214
7.1.2 智能仪器的研制步骤 215
7.2 智能仪器的硬件设计 217
7.2.1 硬件体系结构的设计 217
7.2.2 器件的选择 218
7.2.3 仪表中其他功能组件的设计 222
7.2.4 电源及功耗设计 223
7.2.5 硬件中的抗干扰技术 226
7.3 智能仪器的软件设计 238
7.3.1 软件设计方法 238
7.3.2 软件结构 240
7.3.3 软件低功耗设计 242
7.3.4 软件中的抗干扰技术 243
7.4 智能仪器的调试方法 248
7.4.1 硬件电路调试方法 249
7.4.2 软件调试方法 250
7.4.3 软件、硬件联合调试 251
7.5 智能仪器常见故障诊断与处理 251
7.5.1 常见故障类型 251
7.5.2 故障诊断的基本方法和步骤 253
7.5.3 故障的处理方法 259
7.6 实训项目七——数字示波器的设计 261
7.6.1 项目描述 261
7.6.2 相关知识分析 261
7.6.3 项目实施 262
7.6.4 结论与评价 262
本章小结 263
思考题与习题 265
第8章 新型智能仪器 266
8.1 个人仪器 266
8.1.1 个人仪器原理及特点 266
8.1.2 典型个人仪器实例 269
8.2 虚拟仪器 274
8.2.1 虚拟仪器原理及特点 274
8.2.2 Lab VIEW虚拟仪器开发平台简介 278
8.2.3 虚拟仪器开发举例 283
8.3 现场总线仪器 285
8.3.1 现场总线技术 285
8.3.2 现场总线仪器的原理及特点 291
8.3.3 现场总线仪器实例 300
8.4 网络化仪器 305
8.4.1 网络化仪器的体系结构 305
8.4.2 网络化仪器的类型 307
本章小结 309
思考题与习题 310
参考文献 311