智能仪器设计

目录
第1章绪论

1.1概述

1.1.1仪器仪表

1.1.2从传统仪器到智能仪器

1.1.3智能仪器的组成和结构

1.1.4智能仪器的主要特点和发展趋势

1.2课程的主要内容和学习方法

思考题与习题


第2章总体设计

2.1概述

2.1.1智能仪器设计过程

2.1.2总体设计及其内容

2.2设计任务来源和分析

2.2.1设计任务来源

2.2.2设计任务分析

2.3功能规划和指标确定

2.4设计原则与原理

2.4.1阿贝原则及其扩展

2.4.2平均读数与误差分离原理

2.4.3比较测量原理

2.4.4补偿原理

2.4.5标准量细分原理

2.4.6其他设计原则

2.5布局与结构设计

2.6数据采集系统设计

2.7智能仪器通信设计

2.8人机接口设计

2.9电源及功耗设计

2.9.1智能仪器的电源设计

2.9.2智能仪器低功耗设计

2.10总体设计的验证和评审

2.10.1总体设计的验证

2.10.2总体设计的评审

思考题与习题


第3章传感器与放大器设计

3.1概述

3.2传感器

3.2.1传感器组成

3.2.2传感器分类

3.2.3传感器的选择

3.2.4传感器的应用技术

3.3信号放大器

3.3.1前置放大器

3.3.2信号放大器的常见形式

3.3.3常用放大器器件及应用

思考题与习题


第4章模数转换电路设计

4.1A/D转换器

4.2比较型A/D转换器

4.2.1逐次比较型A/D转换器的工作原理

4.2.2ADC0809的工作原理及应用

4.2.3AD574A的工作原理及应用

4.3双积分型A/D转换器

4.3.1双积分型A/D转换器的工作原理

4.3.2双积分型A/D转换器的特点

4.3.35G14433的工作原理及应用

4.3.4ICL7135的工作原理及应用

4.4V/F型A/D转换器

4.4.1V/F型A/D转换器的特点

4.4.2LM331的工作原理及应用

4.5∑Δ型A/D转换器

4.5.1工作原理

4.5.2AD7703的工作原理及应用

4.5.3CS5360的工作原理及应用

4.6A/D转换器的选用

4.7信号输出与D/A转换器

4.7.1输出通道的信号种类

4.7.2D/A转换器的性能指标与选用

4.7.3常用D/A转换器

思考题与习题


第5章数据采集通道设计

5.1概述

5.1.1数据采集通道基本组成

5.1.2数据采集通道的特性

5.2数据采集通道的结构

5.2.1集中采集式

5.2.2分散采集式

5.2.3应用实例

5.3数据采集通道的误差分析

5.3.1采样误差

5.3.2模拟电路的误差

5.3.3A/D转换器的误差

5.3.4数据采集通道误差的计算

5.3.5数据采集通道的误差分配实例

思考题与习题


第6章微处理器与可编程器件设计

6.1微处理器

6.2单片机

6.2.1单片机的特点和选择

6.2.2MCS51系列单片机

6.2.3PIC系列单片机

6.2.468系列单片机

6.2.5MCS296系列单片机

6.2.6MSP430单片机

6.2.7ARM单片机

6.3DSP

6.3.1DSP的主要结构

6.3.2DSP的选择和应用

6.4多微处理器系统

6.4.1概述

6.4.2多单片机系统的结构

6.5可编程逻辑器件

6.5.1概述

6.5.2CPLD简介

6.5.3FPGA简介

思考题与习题


第7章软件设计

7.1概述

7.2软件开发环境与编程语言

7.2.1软件开发环境

7.2.2编程语言

7.3结构化程序设计和软件系统结构分析

7.3.1层次结构

7.3.2功能结构

7.3.3进程结构

7.4软件系统的规划和设计步骤

7.4.1软件系统的规划

7.4.2软件系统的设计步骤

7.5数据处理算法

7.5.1概述

7.5.2常用数据处理算法

7.6软件设计实例

7.6.1系统功能

7.6.2硬件电路

7.6.3软件系统规划

7.6.4软件系统框架

思考题与习题


第8章人机界面设计

8.1人机界面

8.1.1人机界面设计概述

8.1.2可用性设计

8.2人机界面的设计原则

8.3人因工程学及其应用

8.3.1人因工程学

8.3.2视觉

8.3.3听觉

8.3.4触觉

8.3.5多感觉

8.3.6人体尺寸及肢体的能力

8.3.7人体对环境的要求

8.4人机界面硬件设计

8.4.1面板构成与布置

8.4.2键盘及其分类

8.4.3显示器

8.4.4显示设计

8.4.5微型打印机

8.5人机界面的软件设计

8.5.1概述

8.5.2直接编程法

8.5.3状态变量法

8.5.4图形用户界面法

8.6人机界面设计的评价

思考题与习题


第9章通信总线与接口设计

9.1数据通信

9.1.1数据通信的基本概念

9.1.2接口总线

9.2串行标准总线

9.2.1RS232C串行接口总线标准

9.2.2RS422、RS423、RS485接口总线标准

9.2.3USB接口总线

9.3并行标准总线

9.3.1GPIB并行接口总线

9.3.2VXI总线

9.3.3CompactPCI和PXI总线

9.4现场总线

9.4.1概述

9.4.2现场总线通信技术

9.5智能仪器上网与TCP/IP协议

9.5.1概述

9.5.2协议与标准

9.5.3以太网接口模块

思考题与习题


第10章结构设计

10.1概述

10.2智能仪器结构设计常用材料

10.2.1金属材料

10.2.2非金属材料

10.3造型设计

10.4常见机箱机柜类型

10.4.1机壳类

10.4.2机箱类

10.4.3机柜类

10.4.4机箱结构方案选择

10.5智能仪器热设计

10.5.1智能仪器的热环境

10.5.2智能仪器热控制的目的

10.5.3热控制的基本要求

10.5.4热控制的基本原则

10.5.5热控制的方法

10.6振动与冲击的隔离

10.7电磁兼容性结构设计

10.8结构的其他设计

思考题与习题


第11章电磁兼容设计

11.1电磁兼容

11.2硬件抗干扰技术

11.2.1屏蔽技术与传输技术

11.2.2接地技术

11.2.3隔离技术

11.2.4布线与配线

11.2.5滤波器

11.2.6灭弧技术

11.2.7电源干扰的抑制

11.3软件干扰抑制技术

11.3.1软件抗干扰的前提条件

11.3.2数据采集误差的软件对策

11.3.3控制状态失常的软件对策

11.3.4程序运行失常的软件对策

思考题与习题


第12章可测性设计

12.1故障诊断

12.1.1故障模型

12.1.2故障测试

12.1.3模拟电路故障检测

12.1.4数字电路的故障检测

12.1.5自检安排

12.2智能仪器的调试

12.2.1可测性设计

12.2.2智能仪器调试过程

12.2.3模拟电路的调试

12.2.4数字电路的调试

12.2.5软件程序的调试

12.2.6开发系统

12.2.7JTAG调试

12.2.8远程更新软件

12.3智能仪器的标定

12.3.1概述

12.3.2测控系统的静态标定

12.3.3测控系统的动态标定

12.3.4力测量装置的标定

12.3.5温度测量装置的标定

12.4智能仪器设计文件

思考题与习题


参考文献