智能儀器原理與設(shè)計

前言

大學(xué)工科院校電子類專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后大多從事電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計工作，為此，在本科教育階段開設(shè)一門“智能電子產(chǎn)品設(shè)計”課程非常必要。由于智能儀器是各種智能化電子產(chǎn)品的典型代表，其硬件結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)可作為一般智能化電子產(chǎn)品的模型，故以“智能儀器原理與設(shè)計”課程作為電子類專業(yè)的“智能電子產(chǎn)品設(shè)計”課程是比較合適的。通過本課程的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生基本掌握電子產(chǎn)品的設(shè)計方法?！　∵^去，人們認(rèn)為“計算機(jī)專業(yè)是學(xué)軟件的，電子專業(yè)是學(xué)硬件的”。隨著電子產(chǎn)品的硬件集成度越來越高，軟件開發(fā)在產(chǎn)品開發(fā)中所占比重也越來越大，“電子專業(yè)是學(xué)硬件的”這種觀點顯然已經(jīng)過時。作為電子專業(yè)的學(xué)生，既要掌握硬件設(shè)計知識，也要具備軟件設(shè)計能力，只有那些硬件功底扎實，軟件設(shè)計能力很強(qiáng)的學(xué)生將來才能在這個領(lǐng)域有所作為。為了適應(yīng)這種需要，軟件設(shè)計能力的培養(yǎng)在本教材中得到了加強(qiáng)，與其它課程內(nèi)容相同的硬件設(shè)計內(nèi)容，在篇幅上作了相應(yīng)壓縮。　　與國內(nèi)已經(jīng)出版的同類書籍和教材相比，本書除了加重軟件設(shè)計的分量外，硬件設(shè)計中大量采用串行器件也是一個特色。隨著集成度的提高，很多情況下只要選擇一種合適的、內(nèi)嵌了所需功能部件的新型單片機(jī)就可滿足要求，無須外接其它功能芯片。即使需要外接功能部件，也采用串行接口芯片。只有在信息量非常大、速度要求非常高的場合才采用并行總線?！　”緯?章是“緒論”，介紹了智能儀器的一些基本知識。第2章是“微處理器的選擇”，介紹了幾種當(dāng)前流行的單片機(jī)，使學(xué)生從“單片機(jī)原理”課程中學(xué)到的8051中跳出來，達(dá)到開闊視野的目的。第3章是“軟件系統(tǒng)設(shè)計概述”，使學(xué)生對一個完整的系統(tǒng)軟件有所了解。第4章和第5章介紹了開關(guān)量信號和模擬信號的輸入/輸出通道。第6章是“總線與通信系統(tǒng)”，介紹了幾種主要的通信協(xié)議。第7章是“時鐘系統(tǒng)”，它是系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)。第8章是“人機(jī)接口”，介紹了顯示、打印和鍵盤的接口設(shè)計。第9章是“常用處理功能”，介紹了有關(guān)數(shù)據(jù)處理、誤差處理、標(biāo)度變換和自動測量的基本知識。第10章是“可靠性設(shè)計”，介紹了抗干擾設(shè)計和容錯設(shè)計的基本知識。第11～13章分別介紹了基于電壓測量、時間測量和波形測量的智能儀器的基本知識和產(chǎn)品實例。第14章是“虛擬儀器簡介”，使學(xué)生對虛擬儀器有一個初步了解?！　榱伺浜辖虒W(xué)，每一章都有適量的習(xí)題。本書全部內(nèi)容計劃學(xué)時為60課時，不同專業(yè)可根據(jù)需要選擇教學(xué)內(nèi)容和講授深度，將實際教學(xué)課時控制在40～60課時?！　”緯?章和第14章由李躍忠編寫；第2章、第4章、第11～13章由朱兆優(yōu)編寫；第3章、第5～10章由周航慈編寫；全書的策劃、內(nèi)容安排、文稿修改和審定由周航慈負(fù)責(zé)。　　本書在編寫過程中得到北京航空航天大學(xué)出版社的大力支持，得到東華理工學(xué)院有關(guān)部門的關(guān)心和資助，在此表示衷心感謝！　　由于本書涉及的知識領(lǐng)域廣泛且變化日新月異，再加上時間緊，水平有限，書中差錯和不足之處，敬請讀者指正！

內(nèi)容概要

本書是工科院校電子類專業(yè)本科生的教材，是作者總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗并參考國內(nèi)同類書籍編寫而成的。    介紹了智能儀器的基本工作原理和各部分的設(shè)計方法，內(nèi)容有模擬信號輸入/輸出通道、開關(guān)信號輸入/輸出通道、通信部件、時鐘系統(tǒng)、人機(jī)界面、常用處理功能和可靠性設(shè)計等，并就基于電壓測量、時間測量和波形測量的3類智能儀器作了專門介紹。為突出智能儀器的特點，本書加重了軟件設(shè)計的分量，減少了與其它課程相同的硬件設(shè)計內(nèi)容。為配合教學(xué)，每章均附有一定數(shù)量的習(xí)題。    本書內(nèi)容同樣適用于普通電子產(chǎn)品的設(shè)計，也可作為電子技術(shù)人員從事單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研制開發(fā)的參考書

書籍目錄

第1章 緒論　1.1 電子儀器的發(fā)展歷史　　1.2 智能儀器的特點　1.3 智能儀器的結(jié)構(gòu)　　　　1.3.1 硬件系統(tǒng)組成　　1.3.2 軟件系統(tǒng)組成　1.4 智能儀器的基本設(shè)計思想　1.5 智能儀器的研制過程　　1.5.1 確定設(shè)計任務(wù)與擬定設(shè)計方案　　　1.5.2 硬件和軟件設(shè)計及儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計　　1.5.3 儀器統(tǒng)調(diào)與性能測試　習(xí)題第2章 微處理器的選擇　2.1 基于8051內(nèi)核的單片機(jī)　　2.1.1 基本型單片機(jī)　　2.1.2 精簡型單片機(jī)　　2.1.3 精簡增強(qiáng)型單片機(jī)　　2.1.4 高檔型單片機(jī)　2.2 基于ARM內(nèi)核的單片機(jī)　　2.2.1 AT91系列ARM芯片　　2.2.2 LPC2100/LPC2200系列ARM芯片　　2.2.3 EP系列ARM芯片　2.3 其它類型的微處理器　　2.3.1 Atmel公司的AVR系列單片機(jī)　　2.3.2 TI公司的MSP430系列單片機(jī)　　2.3.3 Motorola公司的68系列單片機(jī)　　2.3.4 Microchip公司的PIC系列單片機(jī)　2.4 DSP數(shù)字處理器　　2.4.1 DSP技術(shù)概念及其發(fā)展　　2.4.2 DSP處理器的主要結(jié)構(gòu)特點　　2.4.3 DSP處理器的選擇　　2.4.4 DSP技術(shù)的應(yīng)用　習(xí)題第3章 軟件系統(tǒng)設(shè)計概述　3.1 軟件開發(fā)環(huán)境與編程語言　　3.1.1 開發(fā)環(huán)境的選擇　　3.1.2 編程語言的選擇　3.2 軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析　　3.2.1 層次結(jié)構(gòu)　　3.2.2 功能結(jié)構(gòu)　3.3 軟件系統(tǒng)的規(guī)劃　　3.4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計步驟　　3.4.1 設(shè)計和調(diào)試硬件接口模塊　　3.4.2 建立軟件系統(tǒng)的框架　　3.4.3 設(shè)計和調(diào)試各功能模塊　　3.4.4 整機(jī)測試　3.5 實例分析　　3.5.1 系統(tǒng)功能概述　　3.5.2 硬件系統(tǒng)概述　　3.5.3 軟件系統(tǒng)的規(guī)劃　　3.5.4 軟件系統(tǒng)的框架　習(xí)題第4章 開關(guān)量信號的輸入/輸出　4.1 開關(guān)量信號的輸入　　4.1.1 開關(guān)量信號輸入通道結(jié)構(gòu)　　4.1.2 開關(guān)量輸入接口　4.2 開關(guān)量信號的輸出　　4.2.1 輸出驅(qū)動接口的隔離　　4.2.2 小功率直流負(fù)載驅(qū)動接口電路　　4.2.3 中功率直流負(fù)載驅(qū)動接口電路　　4.2.4 固體繼電器輸出接口電路　習(xí)題第5章 模擬信號的輸入/輸出第6章 總線與通信系統(tǒng)第7章 時鐘系統(tǒng)第8章 人機(jī)接口第9章 常用處理功能第10章 可靠性設(shè)計第11章 基于電壓測量的智能儀器第12章 基于時間測量的智能儀器第13章 基于波形測量的智能儀器第14章 虛擬儀器簡介參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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