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第Ⅰ部分智能理论与智能仪器绪论0.1仪器分类及其特点0.1.1根据用途分类0.1.2根据仪器构造和机电性能特征分类0.2智能仪器电路结构0.3智能仪器的发展方向0.4本书各章节内容安排第1章信号处理与智能理论概要1.1信号的测试与分析基础1.1.1信号的分类1.1.2信号的采集1.1.3信号的预处理1.1.4信号的分析1.1.5信号的数字滤波1.2智能信息理论概要1.2.1模糊信息理论1.2.2人工神经网络思考题与习题第2章智能仪器的处理器2.1单片机概述2.1.1单片机特点2.1.28位单片机系列产品简介2.28051单片机2.2.18051单片机的基本结构与功能2.2.28051封装与引脚功能2.2.3 时钟电路2.2.4复位和复位电路2.2.5存储器结构2.2.6指令部件2.2.7特殊功能寄存器2.2.8布尔处理器2.2.98051的机器周期与指令周期2.2.108051访问片外存储器的时序2.2.118051的系统扩展2.2.128051的中断系统2.2.138051的定时器/计数器2.2.148051的串行接口2.316位单片机2.3.1MCS96单片机系列简介2.3.2HSIO系列2.4C8051F系列与STC系列多功能单片机2.4.1C8051F特性简介2.4.2C8051F指令集2.4.3C8051F的中断系统2.4.4C805lF的电源管理方式2.4.5STC系列多功能单片机简介2.5DSP器件2.5.1DSP应用特点与分类2.5.2DSPTMS320VC54022.6ARM器件2.6.1片内资源2.6.2ARM920T特性思考题与习题第3章智能仪器常用通信技术3.1USB接口3.1.1USB概述3.1.2USB系统3.1.3总线拓朴3.1.4USB通信端点与管道3.1.5USB总线协议3.1.6USB接口器件介绍3.2RS-232C接口3.2.1RS-232C传递信息的格式标准3.2.2RS-232C标准的信号线定义3.2.3信号线的连接和使用3.2.4RS-232C电气特性3.2.5机械特性3.3RS-423A/422A/485接口3.3.1RS-423A接口3.3.2RS-422A接口3.3.3RS-485接口3.3.4RS-423A/422A/485接口性能比较3.4CAN总线接口3.4.1CAN总线特点3.4.2标准CAN总线和扩展CAN总线3.4.3总线仲裁3.4.4出错处理3.4.5CAN控制器与收发器3.5并行接口3.6计算机通信小结思考题与习题第4章数据采集技术4.1集成运算放大器与信号调理4.2采样保持电路4.3采样偏差的校正技术4.4信号隔离与选通技术4.5数据采集中的抗干扰技术4.5.1干扰因素与抗干扰基本方法4.5.2若干特殊滤波技术4.5.3A/D转换过程中的抗干扰技术4.6D/A转换技术与应用电路4.6.1R-2RT形电阻网络型DAC的工作原理4.6.2权电阻型DAC的工作原理4.6.3DAC的性能指标4.6.4DAC0832及其与计算机的接口4.6.58位以上DAC及其与微机的连接4.7A/D转换技术与应用电路4.7.1逐位逼近式ADC的结构及工作原理4.7.2双积分式ADC的结构及工作原理4.7.3∑-△模数转换器结构及工作原理4.7.4AD574系列A/D转换器及其与计算机接口技术4.7.512位串行A/D转换器MAXl86/MAXl884.7.6使用处理器内带的A/D转换器思考题与习题第5章仪器的人机交互部件5.1仪器的键盘5.1.1单触点接地式键盘电路5.1.2扫描式键盘电路5.2数码管LED常用接口电路5.2.1LED显示器结构与原理5.2.2键盘/显示器专用接口芯片82795.3液晶显示器常用接口电路5.3.1三位半数码液晶显示器5.3.2字符液晶显示器5.3.3图形液晶显示器5.3.4图形液晶显示器的程序编制方法5.4声响器件接口电路思考题与习题第6章智能理论应用与仪器设计实例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6.1.1热泵开关控制系统的分析6.1.2水阀控制系统的分析6.1.3热循环泵控制系统的分析6.1.4MATIAB模糊逻辑工具箱介绍6.1.5热泵开关控制系统的设计6.1.6水阀控制系统的设计6.1.7热循环泵控制系统的设计6.1.8MATLAB模糊逻辑工具箱的C语言接口6.1.9系统运行效果分析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6.2.1回转窑温度控制系统的分析6.2.2网络结构设计6.2.3MATLAB中BP神经网络的实现6.3智能仪器设计开发流程6.4智能仪器设计实例铁轨参数检测仪设计6.4.1铁轨参数检测仪功能要求与方案设计6.4.2铁轨参数检测仪机械结构设计与电路设计6.4.3仪器软件设计6.4.4现场软硬件统调及实测数据分析6.4.5设计总结与资料整理思考题与习题第Ⅱ部分实验指导实验1并行接口的存储器读写实验实验2I2C串行接口的存储器读写实验实验3RS-232C通信实验实验4键盘输入实验实验5液晶图形与字符显示实验实验6开关量输入与输出实验实验7定时器/计数器中断实验实验8用ADC0809进行A/D转换实验实验9用V/F变换方法进行A/D转换数据采集实验实验10大量数据存储与保存实验附录C51程序设计语言简介参考文献
内容摘要
6.4.5设计总结与资料整理
设计开发完成后,对仪器能够实现的功能、技术特点和不足之处要进行总结,对全部设计试验资料要进行整理、归档保存,以便以后产品维护检修或升级换代继续开发,使产品性能和技术不断更新。
1.对于铁轨参数检测仪的总结
本项目分析研究了倾角传感器和位移传感器信号采集、处理以及便携式检测仪电源管理、USB串行通信和基于Windows环境下的应用软件开发、数据库建立、管理和数据图形化分析等技术。并参照常用的便携式数据采集系统开发设计制作了经济、实用、轻便、性能可靠的“铁轨参数检测仪”和“线路静态检测分析系统”。并经现场实测使用,达到商业化产品标准,现已成批生产。通过本项目的研究开发,取得了以下几项成果。
(1)应铁路建设和现场维修之急需,提出了适合于现场反复多次检测和可按程序推进检测的铁轨参数检测仪及其数据处理和数据库系统方案。
(2)阻碍铁轨参数检测仪发展的主要问题是传感器的精度低、现场干扰大,而高精度的传感器依靠进口也是我国铁轨参数检测仪发展的重要原因,本设计利用国产传感器和特种单片机组合,研究并开发完成了适应传感器信号特点、抗干扰能力强、优良可靠的信号调理电路。
(3)运用双处理器方案,成功地完成了铁轨参数信号采集、数据处理、人机交互、电源管理、数据通信等全部前台工作,完成了符合铁路建设标准的铁轨参数检测仪整个系统。
(4)成功地将USB串行数据通信嵌入到了便携式数据采集仪中,接近顺应了当前PC机与外设通信的发展趋势,提高了便携式数据采集设备的适应性。
(5)成功地将电源智能化管理移植到了便携式数据采集系统中,进一步提高了便携式采集仪的智能化、人性化及能源使用合理化。
(6)在Windows环境下成功地完成了数据库的建立与管理,并在数据分析中实现了图形化对比分析方法,使得数据的比较更为直观简洁,提高了数据处理的效率。
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精彩内容
本书系普通高等教育“十一五”重量规划教材,是根据测控仪器专业本科生教学需要编写的。本书分为两部分,第Ⅰ部分是教材,第Ⅱ部分是实验指导书。
本书对智能仪器的相关理论作了简要介绍,重点介绍了智能仪器电路设计技术,包括智能仪器的处理器、通信技术、数据采集技术、人机接口技术等。
书后附录简要介绍了在8位单片机系统中广为应用的C51程序设计语言,并介绍了应用日益广泛的串行E2PROM芯片的应用资料。
本书内容丰富,资料翔实,既可以作为专业课教材,也可以供广大技术人员参考使用。
媒体评论
本书系普通高等教育“十一五”国家级规划教材,是根据测控仪器专业本科生教学需要编写的。本书系统阐述了智能仪器的主要理论、通信技术、数据采集技术、人机交互技术等知识。
本书分为两部分,第Ⅰ部分是教材,第Ⅱ部分是实验指导书。
教材的第1章介绍智能仪器的主要理论,第2章介绍智能仪器常用处理器,第3章介绍智能仪器通信技术,第4章介绍数据采集技术,第5章介绍人机交互技术,第6章是智能理论应用举例和智能仪器设计实例。
实验指导书结合教材内容,共设计了10个实验。
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