智能儀器設(shè)計基礎(chǔ)

本書以"厚基礎(chǔ)、寬口徑、會設(shè)計、可操作、能發(fā)展"為方向，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才為目的，以提高學(xué)生的分析和解決實際問題的能力為出發(fā)點(diǎn)，較全面、系統(tǒng)地介紹了單片機(jī)為核心的智能儀器的基本組成、結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法。本書注重理論聯(lián)系實際，反映智能儀器的發(fā)展方向，引入智能儀器設(shè)計的新技術(shù)。?

全書共分10章，內(nèi)容包括:智能儀器的分類、組成、特點(diǎn);智能儀器的輸入通道及接口技術(shù);模擬量輸出通道;人機(jī)對話接口;典型數(shù)據(jù)處理功能;系統(tǒng)總線和數(shù)據(jù)通信接口;自動校準(zhǔn)和自診斷技術(shù);可靠性與抗干擾技術(shù);智能儀器的設(shè)計開發(fā)步驟和實例，以及智能儀器的發(fā)展方向及新技術(shù)。?

本書可作為高等學(xué)校測控技術(shù)與儀器、電子信息、自動控制、機(jī)電一體化等專業(yè)的高年級本科生和低年級研究生的教材，也可供相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員參考。

本書以培養(yǎng)"厚基礎(chǔ)、寬口徑、會設(shè)計、可操作、能發(fā)展"，具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才為目的，以提高學(xué)生的分析和解決實際問題的能力為出發(fā)點(diǎn)，較全面、系統(tǒng)地介紹了單片機(jī)為核心的智能儀器的基本組成、結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法。注重理論聯(lián)系實際，反映智能儀器的發(fā)展方向，引入智能儀器設(shè)計的新技術(shù)。

全書共分10章，內(nèi)容包括:智能儀器的分類、組成、特點(diǎn)，智能儀器的輸入通道及接口技術(shù)，模擬量輸出通道，人機(jī)對話接口，典型數(shù)據(jù)處理功能，系統(tǒng)總線和數(shù)據(jù)通信接口，自動校準(zhǔn)和自診斷技術(shù)，可靠性與抗干擾技術(shù)，智能儀器的設(shè)計開發(fā)步驟和實例，以及智能儀器的發(fā)展方向與新技術(shù)。

本書可作為高等學(xué)校測控技術(shù)與儀器、電子信息、自動控制、機(jī)電一體化等專業(yè)的高年級本科生和低年級研究生的教材，也可供相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員參考。

?

定價: 29.00元

作者:史健芳等編著

ISBN:10位[712104403X]13位[9787121044038]

出版社:電子工業(yè)出版社

出版日期:2007-9-1

定價:￥29.00元

第1章緒論

1.1智能儀器的發(fā)展概況

1.2智能儀器的發(fā)展趨勢

1.3智能儀器的分類、組成和特點(diǎn)

1.3.1智能儀器的分類

1.3.2智能儀器的組成

1.3.3智能儀器的特點(diǎn)

1.4智能儀器的設(shè)計要求、原則及步驟

1.4.1智能儀器的設(shè)計要求

1.4.2智能儀器的設(shè)計原則

1.4.3智能儀器的設(shè)計步驟

習(xí)題1

第2章智能儀器輸入/輸出通道及接口技術(shù)

2.1模擬量輸入通道概述

2.2傳感器

2.2.1傳感器的分類

2.2.2傳感器的選用原則

2.3放大器

2.3.1程控放大器

2.3.2儀用放大器

2.3.3隔離放大器

2.4模擬多路開關(guān)

2.4.1模擬多路開關(guān)的性能指標(biāo)

2.4.2集成模擬多路開關(guān)

2.4.3模擬開關(guān)的通道擴(kuò)展

2.5采樣/保持器

2.5.1采樣/保持器的原理

2.5.2集成采樣/保持器

2.5.3采樣/保持器的主要性能指標(biāo)

2.6A/D轉(zhuǎn)換器

2.6.1并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器

2.6.2逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器

2.6.3雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器

2.6.4∑一△調(diào)制型A/D轉(zhuǎn)換器

2.6.5A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

2.7A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口

2.7.1并行輸出ADC與微處理器的接口.

2.7.2串行輸出ADC與微處理器的接口

2.8開關(guān)量輸入通道

2.9模擬量輸出通道

2.9.1D/A轉(zhuǎn)換原理

2.9.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

2.9.3D/A轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口

2.9.4DAC的應(yīng)用

2.10開關(guān)量輸出通道

2.10.1小功率驅(qū)動接口電路

2.10.2中功率驅(qū)動接口電路

2.10.3固態(tài)繼電器輸出接口電路

習(xí)題2

第3章常見模擬量信號的檢測方法

3.1概述

3.2電壓類信號的檢測

3.2.1對電壓測量的基本要求

3.2.2交流電壓的測量

3.3電流類信號的檢測

3.3.1手動分擋測量法

3.3.2自動分擋測量法

3.4相位型信號的檢測

3.4.1軟件分析法

3.4.2過零比較器法

3.5時間型信號的檢測

3.6頻率及周期型信號的檢測

3.6.1頻率及周期型信號的特點(diǎn)

3.6.2頻率測量基本電路

3.6.3周期測量基本電路

3.6.4通用頻率計(計數(shù)器)的基本電路

3.7電阻型信號的檢測

3.7.1恒流法測電阻

3.7.2恒壓法測電阻

3.7.3恒阻法測電阻

3.7.4積分法測電阻

3.8電容型信號的檢測

3.8.1積分法測電容

3.8.2相位法測電容

……

第4章智能儀器人機(jī)交互接口

第5章智能儀器的曲型數(shù)據(jù)處理功能

第6章智能儀器自動測量和自檢技術(shù)

第7章智能儀器可靠性與抗干擾技術(shù)

第8章總線和數(shù)據(jù)通信技術(shù)

第9章智能儀器設(shè)計實例

第10章智能儀器新發(fā)展

參考文獻(xiàn)

微型智能儀器指微電子技術(shù)、微機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)等綜合應(yīng)用于儀器的生產(chǎn)中，從而使儀器成為體積小、功能齊全的智能儀器。它能夠完成信號的采集、線性化處理、數(shù)字信號處理，控制信號的輸出、放大、與其他儀器的接口、與人的交互等功能。微型智能儀器隨著微電子機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)不斷成熟，價格不斷降低，因此其應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴(kuò)大。它不但具有傳統(tǒng)儀器的功能，而且能在自動化技術(shù)、航天、軍事、生物技術(shù)、醫(yī)療領(lǐng)域起到獨(dú)特的作用。例如，目前要同時測量一個病人的幾個不同的參量，并進(jìn)行某些參量的控制，通常病人的體內(nèi)要插進(jìn)幾個管子，這增加了病人感染的機(jī)會，微型智能儀器能同時測量多參數(shù)，而且體積小，可植入人體，使得這些問題得到解決。

多功能本身就是智能儀器儀表的一個特點(diǎn)。例如，為了設(shè)計速度較快和結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，儀器生產(chǎn)廠家制造了具有脈沖發(fā)生器、頻率合成器和任意波形發(fā)生器等功能的函數(shù)發(fā)生器。這種多功能的綜合型產(chǎn)品不但在性能上(如準(zhǔn)確度)比專用脈沖發(fā)生器和頻率合成器高，而且在各種測試功能上提供了較好的解決方案。

人工智能是計算機(jī)應(yīng)用的一個嶄新領(lǐng)域，利用計算機(jī)模擬人的智能，用于機(jī)器人、醫(yī)療診斷、專家系統(tǒng)、推理證明等各方面 。智能儀器的進(jìn)一步發(fā)展將含有一定的人工智能，即代替人的一部分腦力勞動，從而在視覺(圖形及色彩辨讀)、聽覺(語音識別及語言領(lǐng)悟)、思維(推理、判斷、學(xué)習(xí)與聯(lián)想)等方面具有一定的能力。這樣，智能儀器可無需人的干預(yù)而自主地完成檢測或控制功能。顯然，人工智能在現(xiàn)代儀器儀表中的應(yīng)用，使我們不僅可以解決用傳統(tǒng)方法很難解決的一類問題，而且可望解決用傳統(tǒng)方法根本不能解決的問題。

融合ISP和EMIT技術(shù)，實現(xiàn)儀器儀表系統(tǒng)的Internet接入。

伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，Internet技術(shù)正在逐漸向工業(yè)控制和智能儀器儀表系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域滲透，實現(xiàn)智能儀器儀表系統(tǒng)基于Internet的通訊能力以及對設(shè)計好的智能儀器儀表系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級、功能重置和系統(tǒng)維護(hù)。

在系統(tǒng)編程技術(shù)(In-System Programming，簡稱ISP技術(shù))是對軟件進(jìn)行修改、組態(tài)或重組的一種最新技術(shù)。它是LATTICE半導(dǎo)體公司首先提出的一種使我們在產(chǎn)品設(shè)計、制造過程中的每個環(huán)節(jié)，甚至在產(chǎn)品賣給最終用戶以后，具有對其器件、電路板或整個電子系統(tǒng)的邏輯和功能隨時進(jìn)行組態(tài)或重組能力的最新技術(shù)。ISP技術(shù)消除了傳統(tǒng)技術(shù)的某些限制和連接弊病，有利于在板設(shè)計、制造與編程。ISP硬件靈活且易于軟件修改，便于設(shè)計開發(fā)。由于ISP器件可以像任何其他器件一樣，在印刷電路板(PCB)上處理，因此編程ISP器件不需要專門編程器和較復(fù)雜的流程，只要通過PC機(jī)，嵌入式系統(tǒng)處理器甚至INTERNET遠(yuǎn)程網(wǎng)進(jìn)行編程。

EMIT嵌入式微型因特網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)是emWare公司創(chuàng)立ETI(eXtend the Internet)擴(kuò)展Internet聯(lián)盟時提出的，它是一種將單片機(jī)等嵌入式設(shè)備接入Internet的技術(shù)。利用該技術(shù)，能夠?qū)?位和16位單片機(jī)系統(tǒng)接入Internet，實現(xiàn)基于Internet的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、智能控制、上傳/下載數(shù)據(jù)文件等功能。

目前美國ConnectOne公司、emWare公司、TASKING公司和國內(nèi)的P&S公司等均提供基于Internet的Device?Networking的軟件、固件(Firmware)和硬件產(chǎn)品。

虛擬儀器是智能儀器發(fā)展的新階段

測量儀器的主要功能都是由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等三大部分組成的。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分析和顯示完全用PC機(jī)的軟件來完成。因此，只要額外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就可以與PC機(jī)組成測量儀器。這種基于PC機(jī)的測量儀器稱為虛擬儀器。在虛擬儀器中，使用同一個硬件系統(tǒng)，只要應(yīng)用不同的軟件編程，就可得到功能完全不同的測量儀器?？梢姡浖到y(tǒng)是虛擬儀器的核心，"軟件就是儀器"。

傳統(tǒng)的智能儀器主要在儀器技術(shù)中用了某種計算機(jī)技術(shù)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，而虛擬儀器則強(qiáng)調(diào)在通用的計算機(jī)技術(shù)中吸收儀器技術(shù)。作為虛擬儀器核心的軟件系統(tǒng)具有通用性、通俗性、可視性、可擴(kuò)展性和升級性，能為用戶帶來極大的利益，因此，具有傳統(tǒng)的智能儀器所無法比擬的應(yīng)用前景和市場。