第1章绪论

 1．1 仪器仪表及智能仪器概述

1．1．1 仪器仪表概述

1．1．2 从传统仪器到智能仪器

1．1．3 智能仪器的组成

1．1．4 智能仪器的主要特点和发展趋势

 1．2 本课程的主要内容和学习方法

 习题

第2章 智能仪器总体设计

 2．1 智能仪器总体设计概述

2．1．1 智能仪器设计过程的划分

2．1．2 总体设计及其内容

 2．2 设计任务的来源和分析

2．2．1 设计任务的来源

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 标准量及其细分原理

2．4．6 其它设计原则

 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

 习题

第3章 信号测取和放大

 3．1 信号调理概述

 3．2 传感器

3．2．1 传感器的类型

3．2．2 传感器的选择

 3．3 信号放大器

3．3．1 前置放大器

3．3．2 信号放大器常见的形式

3．3．3 常用的放大器及其应用

 习题

第4章 信号转换技术

 4．1 A／D转换器的技术指标

 4．2 比较型A／D转换器

4．2．1 ADC0809的工作原理及应用

4．2．2 AD574A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转换器的特点

4．3．2 5G14433的工作原理及应用

4．3．3 ICL7135的工作原理及应用

 4．4 U／F型A／D转换器

4．4．1 U／F型A／D转换器的特点

4．4．2 LM331的工作原理及应用

 4．5 Σ-△型A／D转换器

4．5．1 ∑-△型A／D转换器的工作原理

4．5．2 AD7703的工作原理及应用

4．5．3 CS5360的工作原理及应用

 4．6 A／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

4．7．2 D／A转换器的性能指标与选择要点

4．7．3 常用的D／A转换器

 习题

第5章 数据采集系统设计

 5．1 数据采集系统的组成

 5．2 数据采集系统的结构

5．2．1 集中采集式

5．2．2 分散采集式

 5．3 数据采集系统的误差分析

5．3．1 采样误差

5．3．2 模拟电路的误差

5．3．3 A／D转换器的误差

5．3．4 数据采集系统误差的计算

5．3．5 数据采集系统的误差分配实例

 习题

第6章 可编程器件

 6．1 微处理器

 6．2 单片机

6．2．1 单片机的特点和选择

6．2．2 MCS-51 系列单片机

6．2．3 PIC系列单片机

6．2．4 68系列单片机

6．2．5 MCS-296系列单片机

6．2．6 MSP-430系列单片机

6．2．7 ARM单片机

 6．3 DSP的结构及应用

6．3．1 DSP的主要结构

6．3．2 DSP的选择和应用

 6．4 多微处理器系统

6．4．1 多微处理器系统概述

6．4．2 多单片机系统的结构

 6．5 可编程逻辑器件

6．5．1 可编程逻辑器件概述

6．5．2 CPLD简介

6．5．3 FPGA简介

 习题

第7章 智能仪器的软件设计

 7．1 软件设计概述

 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 数据处理算法概述

7．5．2 常用的数据处理算法

 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

 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面板的构成与布置

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 人机界面软件设计概述

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

 习题

第9章 智能仪器中的总线技术

 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

9．2．1 RS-232C串行接口标准总线

9．2．2 RS-422、RS-423、RS-485接口标准总线

9．2．3 USB接口总线

 9．3 并行标准总线

9．3．1 GPIB并行接口总线

9．3．2 VXI总线

9．3．3 CompactPCI和PXI总线

 9．4 现场总线

9．4．1 现场总线概述

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 TCP／IP协议概述

9．5．2 协议与标准

9．5．3 以太网接口模块

 习题

第10章 智能仪器结构设计

 10．1 智能仪器结构设计概述

 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 常见机箱类型及机箱结构方案选择

10．4．1 常见机箱类型

10．4．2 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 热控制系统设计的基本原则

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 结构的其它设计

 习题

第11章 电磁兼容技术

 11．1 电磁兼容技术概述

 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

 习题 

第12章 智能仪器可测性设计

 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

12．2．7 JTAG调试

12．2．8 远程更新软件

 12．3 智能仪器的标定

12．3．1 智能仪器标定概述

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

 习题

参考文献

本书结合工程实际编写，注重案例教学，侧重讲述智能仪器研发的全局性、普遍性问题及其解决方法，对现代智能仪器技术的理论和成果进行了较为全面、系统的阐述。

全书共分12章，内容包括：绪论、智能仪器总体设计、信号测取和放大、信号转换技术、数据采集系统设计、可编程器件、智能仪器的软件设计、人机界面设计、智能仪器中的总线技术、智能仪器结构设计、电磁兼容技术和智能仪器可测性设计等，每章均附有一定数量的习题。本书在内容编排上既体现了智能仪器工程设计的系统性和新颖性，又加强了工程应用的针对性和实用性。

本书可作为高等学校仪器仪表及自动化类专业“智能仪器设计”课程的教材，同时也可供有关工程技术人员参考。

本书作为智能仪器设计方面的教材，是在总结和参考了国内外大量研究成果和教学经验的基础上编写的。与国内已经出版的同类书籍相比，本书更加注重应用系统观点，从工程角度考虑智能仪器的整体问题。随着芯片集成度的提高，很多情况下只要选择合适的、内嵌了所需功能部件的单片机就可满足要求，而无需扩展其它功能芯片，因此，本书将各种器件与单片机接口的相关内容尽量删减，而将对智能仪器设计至关重要的总体设计作为重点讲解，对系统软件、人机界面、通信总线、机械结构、自检调试等与智能仪器功能指标密切相关的内容进行讨论。在介绍相关器件内容时，略讲其工作原理，将重点放在器件的选择和应用上。