智能仪器设计
作 者： 丁国清，陈欣 著
出版时间：2014
丛编项： 高等院校电子信息与电气学科系列规划教材
内容简介
本书介绍智能仪器的理论基础、关键技术和设计原理。全书共分两篇，上篇以理论知识为主，针对智能仪器的特点，讲解输入/输出通道、数据处理算法、人机交互与总线技术、可靠性技术，并以智能比色高温计为实例介绍智能仪器的设计流程和发展方向；下篇以课程设计为主，针对纠偏控制系统，讲解实验装置和操作方法，包含接口连接、程序调试、键盘监控等内容，共计10个实验。本书可作为高等院校仪器仪表类相关专业课程教材，也可供仪器研究设计人员和自动化测试技术人员参考。
目录
前言
教学建议
上篇 智能仪器设计基础
第1章 智能仪器概论2
1.1 智能仪器的发展史及概述2
1.2 智能仪器特点3
思考题和习题7
第2章 输入/输出通道8
2.1 输入和转换通道8
2.1.1 输入和转换通道的特点和结构8
2.1.2 输入和转换通道的性能指标11
2.1.3 信号调理15
2.1.4 信号采集和转换电路18
2.2 输出和驱动通道22
2.2.1 输出和驱动概述22
2.2.2 数模转换23
2.2.3 干扰防治25
2.2.4 信号驱动28
思考题和习题32
第3章 数据处理34
3.1 程序结构34
3.1.1 模块程序34
3.1.2 结构化程序35
3.2 数据结构及查表技术37
3.3 数字滤波算法41
3.4 非线性校正44
3.5 消除仪器的漂移47
思考题和习题50
第4章 人机交互与总线51
4.1 人机交互51
4.1.1 人机交互概述51
4.1.2 键盘52
4.1.3 显示器件55
4.2 监控程序58
4.2.1 监控程序和功能程序58
4.2.2 监控主程序60
4.2.3 键盘管理61
4.3 总线概述69
4.4 RS-232C总线70
4.5 内部总线73
思考题和习题76
第5章 可靠性技术78
5.1 可靠性概念78
5.1.1 可靠度、故障率和平均故障间隔时间78
5.1.2 串联及并联系统的可靠度79
5.2 干扰和抗干扰措施80
5.2.1 干扰80
5.2.2 抗干扰措施83
5.3 容错技术90
5.3.1 冗余技术90
5.3.2 主要容错技术97
5.3.3 容错技术的现状与发展趋势100
5.4 故障诊断和自检102
5.5 故障自恢复104
思考题和习题106
第6章 智能仪器的设计和展望107
6.1 设计前的准备107
6.1.1 设计任务的确定107
6.1.2 计算机系统的选择107
6.1.3 不同类型芯片的电气匹配111
6.2 智能仪器的研制步骤114
6.2.1 硬件与软件的划分114
6.2.2 硬件设计114
6.2.3 软件设计114
6.3 软硬件的综合调试和测试116
6.3.1 硬件调试116
6.3.2 软件调试118
6.3.3 联机仿真软硬件综合调试120
6.3.4 智能仪器可测试性122
6.4 智能仪器设计实例123
6.5 智能仪器发展与展望129
6.5.1 人工智能与专家系统129
6.5.2 机器学习131
6.5.3 专家系统133
下篇 智能仪器课程设计
第7章 课程设计的目的、任务和基础知识144
7.1 课程设计的目的144
7.2 课程设计的任务144
7.2.1 任务144
7.2.2 实验方法指示及注意事项145
7.3 ADS开发环境简介145
7.3.1 CodeWarrior IDE简介145
7.3.2 AXD调试器简介145
7.4 PID控制算法简介146
7.4.1 位置式PID控制算法147
7.4.2 增量式PID控制算法148
7.5 μC/OS-II操作系统简介149
7.6 JTAG调试接口150
7.6.1 JTAG调试接口简介150
7.6.2 基于JTAG的调试过程150
第8章 课程设计的实验装置和实验步骤152
8.1 纠偏控制系统简介152
8.2 纠偏控制系统装置155
8.2.1 传感器156
8.2.2 纠偏控制器157
8.2.3 执行机构157
8.2.4 CAN总线157
8.2.5 纠偏控制DEMO及调试装置158
8.2.6 其他实验仪器和消耗品159
8.3 实验步骤159
8.3.1 擦除ARM芯片程序159
8.3.2 JTAG调试接口连接161
8.3.3 程序编译及JTAG调试163
8.3.4 程序烧写166
8.3.5 电机硬件连接168
8.3.6 ARM Developer Suite v1.2的安装168
8.3.7 ARM Developer Suite v1.2的卸载169
第9章 课程设计内容171
9.1 实验1：I/O口实验171
9.2 实验2：串行口实验（选做）172
9.3 实验3：LCD显示实验172
9.4 实验4：I2C接口实验177
9.5 实验5：CAN总线实验179
9.6 实验6：PWM电机驱动模块实验181
9.7 实验7：状态法键盘监控程序实验183
9.8 实验8：PID算法实验183
9.9 实验9：μC/OS-II操作系统实验184
9.10 实验10：纠偏控制系统功能调试实验186
附录A 课程设计实验数据记录表188
附录B Q&A189
参考文献191
