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第Ⅰ部分 智能理论与智能仪器2

绪论2

0.1 仪器分类及其特点2

0.1.1 根据用途分类2

0.1.2 根据仪器构造和机电性能特征分类3

0.2 智能仪器电路结构6

0.3 智能仪器的发展方向7

0.4 本书各章节内容安排8

第1章 信号处理与智能理论概要9

1.1 信号的测试与分析基础9

1.1.1 信号的分类9

1.1.2 信号的采集10

1.1.3 信号的预处理12

1.1.4 信号的分析17

1.1.5 信号的数字滤波21

1.2 智能信息理论概要25

1.2.1 模糊信息理论25

1.2.2 人工神经网络32

思考题与习题41

第2章 智能仪器的处理器42

2.1 单片机概述42

2.1.1 单片机特点42

2.1.2 8位单片机系列产品简介43

2.2 8051单片机46

2.2.1 8051单片机的基本结构与功能46

2.2.2 8051封装与引脚功能48

2.2.3 时钟电路51

2.2.4 复位和复位电路52

2.2.5 存储器结构54

2.2.6 指令部件56

2.2.7 特殊功能寄存器57

2.2.8 布尔处理器60

2.2.9 8051的机器周期与指令周期60

2.2.10 8051访问片外存储器的时序61

2.2.11 8051的系统扩展64

2.2.12 8051的中断系统67

2.2.13 8051的定时器／计数器69

2.2.14 8051的串行接口70

2.3 16位单片机73

2.3.1 MCS96单片机系列简介73

2.3.2 HSIO系列73

2.4 C8051F系列与STC系列多功能单片机76

2.4.1 C8051F特性简介76

2.4.2 C8051F指令集83

2.4.3 C8051F的中断系统85

2.4.4 C8051F的电源管理方式90

2.4.5 STC系列多功能单片机简介92

2.5 DSP器件94

2.5.1 DSP应用特点与分类94

2.5.2 DSPTMS320VC540298

2.6 ARM器件112

2.6.1 片内资源112

2.6.2 ARM920T特性113

思考题与习题116

第3章 智能仪器常用通信技术118

3.1 USB接口118

3.1.1 USB概述118

3.1.2 USB系统120

3.1.3 总线拓朴124

3.1.4 USB通信端点与管道126

3.1.5 USB总线协议128

3.1.6 USB接口器件介绍131

3.2 RS-232C接口135

3.2.1 RS-232C传递信息的格式标准136

3.2.2 RS-232C标准的信号线定义136

3.2.3 信号线的连接和使用139

3.2.4 RS-232C电气特性141

3.2.5 机械特性143

3.3 RS-423A/422A/485接口144

3.3.1 RS-423A接口145

3.3.2 RS-422A接口145

3.3.3 RS-485接口147

3.3.4 RS-423A/422A/485接口性能比较149

3.4 CAN总线接口150

3.4.1 CAN总线特点150

3.4.2 标准CAN总线和扩展CAN总线151

3.4.3 总线仲裁152

3.4.4 出错处理153

3.4.5 CAN控制器与收发器153

3.5 并行接口154

3.6 计算机通信小结159

思考题与习题160

第4章 数据采集技术161

4.1 集成运算放大器与信号调理161

4.2 采样保持电路168

4.3 采样偏差的校正技术170

4.4 信号隔离与选通技术173

4.5 数据采集中的抗干扰技术176

4.5.1 干扰因素与抗干扰基本方法177

4.5.2 若干特殊滤波技术179

4.5.3 A/D转换过程中的抗干扰技术181

4.6 D/A转换技术与应用电路183

4.6.1 R-2RT形电阻网络型DAC的工作原理184

4.6.2 权电阻型DAC的工作原理186

4.6.3 DAC的性能指标187

4.6.4 DAC0832及其与计算机的接口188

4.6.5 8位以上DAC及其与微机的连接191

4.7 A/D转换技术与应用电路199

4.7.1 逐位逼近式ADC的结构及工作原理200

4.7.2 双积分式ADC的结构及工作原理201

4.7.3 ∑-△模数转换器结构及工作原理204

4.7.4 AD574系列A/D转换器及其与计算机接口技术212

4.7.5 12位串行A/D转换器MAX186/MAX188220

4.7.6 使用处理器内带的A/D转换器229

思考题与习题230

第5章 仪器的人机交互部件232

5.1 仪器的键盘232

5.1.1 单触点接地式键盘电路232

5.1.2 扫描式键盘电路234

5.2 数码管LED常用接口电路237

5.2.1 LED显示器结构与原理237

5.2.2 键盘／显示器专用接口芯片8279241

5.3 液晶显示器常用接口电路246

5.3.1 三位半数码液晶显示器246

5.3.2 字符液晶显示器248

5.3.3 图形液晶显示器251

5.3.4 图形液晶显示器的程序编制方法265

5.4 声响器件接口电路270

思考题与习题271

第6章 智能理论应用与仪器设计实例272

6.1 智能理论应用实例1 太阳能与热泵联合集热系统的模糊控制272

6.1.1 热泵开关控制系统的分析272

6.1.2 水阀控制系统的分析275

6.1.3 热循环泵控制系统的分析275

6.1.4 MATLAB模糊逻辑工具箱介绍276

6.1.5 热泵开关控制系统的设计277

6.1.6 水阀控制系统的设计281

6.1.7 热循环泵控制系统的设计282

6.1.8 MATLAB模糊逻辑工具箱的C语言接口282

6.1.9 系统运行效果分析284

6.2 智能理论应用实例2 基于BP神经网络的回转窑温度控制系统设计284

6.2.1 回转窑温度控制系统的分析285

6.2.2 网络结构设计285

6.2.3 MATLAB中BP神经网络的实现287

6.3 智能仪器设计开发流程291

6.4 智能仪器设计实例 铁轨参数检测仪设计293

6.4.1 铁轨参数检测仪功能要求与方案设计293

6.4.2 铁轨参数检测仪机械结构设计与电路设计294

6.4.3 仪器软件设计312

6.4.4 现场软硬件统调及实测数据分析323

6.4.5 设计总结与资料整理326

思考题与习题327

第Ⅱ部分 实验指导329

实验1 并行接口的存储器读写实验329

实验2 I2C串行接口的存储器读写实验333

实验3 RS-232C通信实验339

实验4 键盘输入实验344

实验5 液晶图形与字符显示实验347

实验6 开关量输入与输出实验349

实验7 定时器／计数器中断实验351

实验8 用ADC0809进行A/D转换实验354

实验9 用V/F变换方法进行A/D转换数据采集实验357

实验10 大量数据存储与保存实验359

附录 C51程序设计语言简介363

参考文献370