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本书以培养“厚基础、宽口径、会设计、可操作、能发展”，具有创新精神和实践能力的人才为目的，以提高学生分析、解决实际问题的能力为出发点，较全面、系统地介绍智能仪器的基本组成、结构和设计方法。全书共9章，包括绪论，智能仪器的输入通道及接口技术，输出通道及接口技术，人机接口技术，典型数据处理技术，抗干扰技术与可靠性设计，总线和数据通信技术，智能仪器的设计及案例，智能仪器新发展。本书可作为高等学校测控技术及仪器、自动化、电子信息工程、机电一体化等专业高年级本科生及低年级研究生的教材，也可供有关专业工程技术人员参考。

第1章     绪论
  1.1     智能仪器的发展概况     
  1.2     智能仪器的发展趋势     
  1.3     智能仪器的分类、组成和特点     
     1.3.1     智能仪器的分类     
     1.3.2     智能仪器的组成     
     1.3.3     智能仪器的特点     
  1.4     智能仪器中微处理器的选择     
     1.4.1     单片机概述     
     1.4.2     基于8051内核的单片机     
     1.4.3     基于ARM内核的单片机     
     1.4.4     数字信号处理器(DSP)     
  习题1     
第2章     智能仪器输入通道及接口技术
  2.1     模拟量输入通道概述     
  2.2     模拟多路开关     
     2.2.1     模拟多路开关的性能指标     
     2.2.2     集成模拟多路开关     
     2.2.3     模拟多路开关的通道扩展     
  2.3     放大器     
     2.3.1     程控放大器     
     2.3.2     仪用放大器     
     2.3.3     隔离放大器     
  2.4     采样／保持器     
     2.4.1     采样／保持器的原理     
     2.4.2     集成采样／保持器     
     2.4.3     采样/保持器的主要性能指标     
  2.5     A/D转换器     
     2.5.1     并联比较型A/D转换器     
     2.5.2     逐次逼近型A/D转换器    
     2.5.3     双积分型A/D转换器     
     2.5.4     Σ-Δ调制型A／D转换器     
     2.5.5     A/D转换器的主要技术指标     
  2.6     A/D转换器与微处理器的接口     
     2.6.1     并行输出ADC与微处理器的接口     
     2.6.2     串行输出ADC与微处理器的接口     
  2.7     开关量输入通道     
  习题2     
第3章     智能仪器输出通道及接口技术
  3.1     模拟量输出通道     
     3.1.1     D/A转换原理     
     3.1.2     D/A转换器的主要技术指标     
  3.2     D/A转换器与微处理器的接口
  3.3     D/A转换器的应用     
  3.4     开关量输出通道     
     3.4.1     小功率驱动接口电路     
     3.4.2     中功率驱动接口电路     
     3.4.3     固态继电器输出接口电路     
  习题3     
第4章     智能仪器人机接口技术
  4.1     键盘与接口     
     4.1.1     键盘概述     
     4.1.2     键盘工作原理与接口电路     
     4.1.3     键值分析程序     
  4.2     LED显示器与接口     
     4.2.1     段码式LED显示器原理与接口     
     4.2.2     点阵式LED显示器原理与接口     
  4.3     键盘/显示器接口设计     
     4.3.1     ZLG7290芯片介绍     
     4.3.2     ZLG7290芯片的连接方法和程序设计     
  4.4     LCD显示器及接口     
     4.4.1     LCD显示器的结构和工作原理     
     4.4.2     笔段式LCD显示器     
     4.4.3     点阵式LCD显示器的接口     
  4.5     触摸屏     
     4.5.1     触摸屏简介     
     4.5.2     触摸屏的分类及基本工作原理     
     4.5.3     触摸屏的控制     
  4.6     打印记录技术     
     4.6.1     RD系列热敏微型打印机的接口信号     
     4.6.2     RD系列热敏微型打印机的打印命令     
     4.6.3     汉字打印技术     
     4.6.4     RD系列热敏微型打印机与单片机接口及编程     
  4.7     条码     
     4.7.1     条码的发展     
     4.7.2     条码的特点     
     4.7.3     条码的分类     
     4.7.4     条码识读器     
  4.8     IC卡     
     4.8.1     IC卡的发展     
     4.8.2     IC卡的分类     
     4.8.3     非接触式IC卡的基本工作原理     
     4.8.4     非接触式IC卡的特点     
     4.8.5     非接触式IC卡读卡器的主要功能     
     4.8.6     非接触式IC卡读卡器的基本工作原理     
  习题4     
第5章     智能仪器的典型数据处理技术
  5.1     概述     
  5.2     随机误差处理与数字滤波     
     5.2.1     数字滤波的特点     
     5.2.2     数字滤波算法     
  5.3     系统误差的处理     
     5.3.1     利用误差模型校正系统误差     
     5.3.2     利用离散数据建立模型校正系统误差     
     5.3.3     利用标准数据表校正系统误差     
     5.3.4     传感器的非线性校正     
  5.4     粗大误差的处理算法     
     5.4.1     判断粗大误差的准则     
     5.4.2     测量数据的处理步骤     
  5.5     温度误差的校正方法     
  5.6     测量数据的标度变换     
     5.6.1     线性标度变换     
     5.6.2     非线性标度变换     
  5.7     智能仪器的自动测量     
     5.7.1     量程自动转换     
     5.7.2     触发电平自动调节     
  5.8     智能仪器的自动校准     
     5.8.1     内部自动校准     
     5.8.2     外部自动校准     
  习题5     
第6章     智能仪器抗干扰技术与可靠性设计
  6.1     智能仪器中的干扰     
     6.1.1     干扰的定义与来源     
     6.1.2     干扰的分类     
     6.1.3     干扰传播的途径     
  6.2     从传播途径上抑制干扰的主要技术     
     6.2.1     隔离技术     
     6.2.2     滤波技术     
     6.2.3     屏蔽技术与双绞线传输     
     6.2.4     接地技术     
  6.3     抗干扰的其他技术与措施     
     6.3.1     电源系统的抗干扰措施     
     6.3.2     静电干扰和漏电干扰的抑制     
     6.3.3     线间窜扰的抑制     
  6.4     智能仪器可靠性概述     
     6.4.1     可靠性的基本概念     
     6.4.2     影响可靠性的主要因素     
  6.5     智能仪器可靠性设计     
     6.5.1     硬件可靠性设计     
     6.5.2     硬件故障自检     
     6.5.3     软件可靠性设计及软件抗干扰措施    
  习题6     
第7章     总线和数据通信技术
  7.1     概述     
  7.2     内部总线     
     7.2.1     I2C总线概述     
     7.2.2     I2C总线术语     
     7.2.3     器件与I2C总线的连接     
     7.2.4     I2C总线数据的传送     
     7.2.5     I2C器件与CPU的连接     
     7.2.6     I2C总线应用实例     
  7.3     GPIB总线     
     7.3.1     GPIB总线术语     
     7.3.2     仪器功能与接口功能     
     7.3.3     GPIB接口系统结构     
     7.3.4     GPIB接口的工作过程     
     7.3.5     GPIB接口芯片     
  7.4     串行总线     
     7.4.1     RS-232C标准     
     7.4.2     RS-422标准     
     7.4.3     RS-485标准     
     7.4.4     通用串行总线（USB）     
  7.5     现场总线     
     7.5.1     现场总线概述     
     7.5.2     CAN总线特点     
     7.5.3     CAN总线的分层结构     
  7.6     短距离无线通信技术     
     7.6.1     蓝牙技术概述     
     7.6.2     蓝牙技术原理     
     7.6.3     ZigBee技术概述     
     7.6.4     ZigBee技术原理     
     7.6.5     Wi-Fi技术概述     
     7.6.6     Wi-Fi技术原理     
  7.7     工业4.0相关的数据通信技术     
     7.7.1     工业以太网     
     7.7.2     电力线载波通信     
     7.7.3     低功耗远程无线通信技术     
  习题7     
第8章     智能仪器设计及案例
  8.1     智能仪器的设计要求、原则及步骤     
     8.1.1     智能仪器的设计要求     
     8.1.2     智能仪器的设计原则     
     8.1.3     智能仪器的设计步骤     
  8.2     数据采集系统设计     
     8.2.1     数据采集系统的组成与结构     
     8.2.2     数据采集系统设计考虑的因素     
     8.2.3     心电数据采集系统设计     
  8.3     简易单回路温度控制器     
     8.3.1     功能需求和总体思路     
     8.3.2     温度测控电路设计     
     8.3.3     PID控制算法的实现     
     8.3.4     控制器和PC之间的数据通信     
     8.3.5     温度控制器软件设计     
  8.4     双通道电子皮带秤     
     8.4.1     需求分析     
     8.4.2     功能说明     
     8.4.3     组成原理     
     8.4.4     硬件设计     
     8.4.5     软件设计     
     8.4.6     系统调试     
  习题8     
第9章     智能仪器新发展
  9.1     VXI总线仪器     
     9.1.1     VXI总线仪器系统概述     
     9.1.2     VXI总线系统的组建     
  9.2     虚拟仪器     
     9.2.1     虚拟仪器的特点与构成     
     9.2.2     虚拟仪器的硬件结构     
     9.2.3     虚拟仪器的软件结构     
     9.2.4     虚拟仪器的软件开发平台     
     9.2.5     虚拟仪器的发展与应用     
  9.3     网络化仪器     
     9.3.1     网络化仪器概述     
     9.3.2     基于Web的虚拟仪器     
     9.3.3     嵌入式Internet的网络化智能传感器     
     9.3.4     IEEE 1451网络化智能变送器标准     
     9.3.5     物联网概述     
  9.4     多传感器数据融合技术     
     9.4.1     概述     
     9.4.2     数据融合的原理和结构     
     9.4.3     数据融合的基本方法     
     9.4.4     数据融合技术在智能仪器中的应用     
  9.5     信息化带来新的发展机遇     
     9.5.1     工业互联网     
     9.5.2     第五代移动通信技术(5G)     
     9.5.3     智能仪器中的信息安全     
     9.5.4     发展机遇与前景     
  习题9     
参考文献

本书以培养“厚基础、宽口径、会设计、可操作、能发展”，具有创新精神和实践能力的人才为目的，以提高学生解决实际问题的能力为出发点，较全面、系统地介绍了以单片机为核心的智能仪器的基本组成、结构和设计方法。
     本书在叙述中力求文字简洁，通俗易懂。在内容编排上注重智能仪器基本原理和基本设计方法，同时注意理论联系实际，引入设计案例，提高学生解决实际问题的能力，为以后的学习、工作和科学研究打下扎实的理论和实践基础；注重反映智能仪器的发展方向，引入新器件、新技术，便于学生了解智能仪器的发展趋势，拓宽知识面；为便于学生参阅同类国外原版教材及相关资料，了解国内外智能仪器设计新技术，增强学习的主动性与求知欲望，书中对第一次出现的术语都标有英文。
     本书共9章。第1章介绍智能仪器的基本组成、功能特点、发展及微处理器的选型；第2、3章分别介绍模拟量和开关量输入、输出通道的组成、结构、常用器件及接口技术；第4章介绍键盘、显示器、触摸屏、打印记录技术、条码、IC卡等人机交互接口技术；第5章介绍数字滤波、系统误差、粗大误差、测量数据的标度变换、量程自动转换、触发电平自动调节等智能仪器的典型数据处理技术；第6章介绍智能仪器中干扰的来源及为提高智能仪器的可靠性而采取的软件、硬件措施；第7章介绍智能仪器较常用的总线和数据通信技术，主要包括内部总线、GPIB总线、RS-232C、RS-422/485串行总线、通用串行总线（USB）、CAN总线等；第8章介绍智能仪器设计原则，并以实例加以说明设计过程；第9章介绍智能仪器的发展及新技术，主要包括VXI总线仪器、虚拟仪器、网络化仪器、智能仪器中的多传感器数据融合技术、物联网技术等。为配合教学，每章都有适量的习题。
     本书可作为高等院校测控技术与仪器、电子信息、电子科学与技术、自动化、通信工程、机电一体化等专业高年级本科生及低年级研究生的教材，也可供相关专业工程技术人员参考。
     本书由史健芳组织策划、安排内容和最终统稿。具体编写分工如下：第1～3章由史健芳编写，第4～5章由史健芳、钟秉翔编写，第6章由廖述剑编写，第7章由史健芳、廖述剑编写，第8章由王亚姣、史健芳、廖述剑、钟秉翔编写，第9章由杨静编写。我们在此谨向书后所列参考文献的各位作者及给与我们支持和帮助的领导、同事表示诚挚的谢意。
     本书提供配套的电子课件及相关配套资源，读者可登录华信教育资源网：www.hxedu.com.cn，注册后免费下载。
     由于本书涉及的知识领域广泛且变化日新月异，再加上时间紧，水平有限，书中缺陷和疏漏之处，恳请读者批评指正！

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智能仪器设计基础（第3版）