智能儀器設計基礎(普通高等教育“十一五”規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

王祁 著

圖書標籤:

• 智能儀器
• 儀器設計
• 傳感器
• 數據采集
• 信號處理
• 單片機
• 嵌入式係統
• 測量技術
• 自動化
• 電子技術

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111287926

商品編碼：29701938539

包裝：平裝

齣版時間：2010-03-01

基本信息

書名:智能儀器設計基礎(普通高等教育“十一五”規劃教材)

定價：29.00元

售價：19.7元,便宜9.3元,摺扣67

作者:王祁

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2010-03-01

ISBN：9787111287926

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.422kg

編輯推薦

內容提要

本書是教育部高等學校儀器儀錶學科教學指導委員會選定的“十一五”*規劃教材。
本書在講述智能儀器工作原理的基礎上，介紹智能儀器的設計方法。主要內容有智能儀器的輸入輸齣通道、外設及其控製技術、通信接口等。以提高學生設計能力為目標，介紹智能儀器總體設計、電路設計及實現、軟件設計、抗乾擾措施及減少測量誤差的設計方法。本書介紹智能儀器的一些新技術，理論聯係實際，實用性強。
　　本書是測控技術與儀器、自動化及相關專業本科生教材，也可供測控技術、自動化、電子、電力、機電一體化、計算機應用等領域的工程技術人員參考。

目錄

前言
章　緒論
　1.1　概述
　　1.1.1　儀器儀錶的重要性
　　1.1.2　從傳統儀器到智能儀器
　1.2　智能儀器的結構和特點
　　1.2.1　智能儀器的結構
　　1.2.2　智能儀器的主要特點
　1.3　智能儀器的發展
　　1.3.1　智能儀器的發展趨勢
　　1.3.2　促進智能儀器發展的新技術
　　1.3.3　基於知識的高級智能儀器
　思考題與習題
第2章　智能儀器中的微處理器
　2.1　智能儀器中微處理器的選擇
　2.2　MCS-51係列單片機
　　2.2.1　基本型單片機
　　2.2.2　精簡型單片機
　　2.2.3　精簡增強型單片機
　　2.2.4　高檔型單片機
　2.3　PIC係列單片機
　2.4　68係列單片機
　2.5　MSP-430係列單片機
　2.6　ARM單片機
　　2.6.1　AT91係列ARM單片機
　　2.6.2　LPC2100/LPC2200係列ARM單片機
　　2.6.3　EP係列ARM單片機
　　2.6.4　ARM單片機的選擇
　　2.6.5　ARM單片機的應用
　2.7　數字信號處理器
　　2.7.1　DSP的特點
　　2.7.2　TI公司的TMS320係列DSP
　　2.7.3　TMS320C2000係列DSP簡介
　　2.7.4　DSP在智能儀器中的應用
　思考題與習題
第3章　數據采集技術
　3.1　概述
　3.2　測量放大器
　　3.2.1　基本要求
　　3.2.2　通用測量放大器
　　3.2.3　可編程測量放大器
　　3.2.4　隔離放大器
　　3.2.5　放大器的設置
　3.3　模擬多路轉換器MUX
　　3.3.1　模擬多路轉換器的功能
　　3.3.2　模擬多路轉換器的配置
　　3.3.3　常用的半導體多路轉換器芯片
　　3.3.4　多路測量通道的串音問題
　3.4　采樣保持電路
　　3.4.1　采樣保持器設置原則
　　3.4.2　采樣保持器工作原理
　　3.4.3　常用采樣保持器芯片
　　3.4.4　保持電容器的選擇
　3.5　A/D轉換器（ADC）及其接口設計
　　3.5.1　ADC的主要技術指標
　　3.5.2　與單片機接口的考慮
　　3.5.3　ADC的選擇
　　3.5.4　抑製係統誤差的方法
　3.6　逐次逼近型A/D轉換器及其接口
　　3.6.1　逐次逼近型A/D轉換器的基本原理
　　3.6.2　TLC2543介紹及其與微機的接口
　3.7　雙積分A/D轉換器及其接口
　　3.7.1　雙積分A/D轉換器的原理
　　3.7.2　ICL7135硬件描述與輸齣波形
　　3.7.3　ICL7135與MCS-51單片機I/O直接連接接口
　3.8　Σ-Δ型A/D轉換器及其接口
　　3.8.1　Σ-Δ型A/D轉換器的工作原理
　　3.8.2　Σ-Δ式AD7703介紹
　　3.8.3　AD7703與單片機的接口
　3.9　數據采集係統設計
　　3.9.1　數據采集係統的特性
　　3.9.2　數據采集係統誤差分析
　　3.9.3　數據采集係統的誤差分配舉例
　思考題與習題
第4章　模擬量與控製信號輸齣係統
第5章　智能儀器外設處理技術
第6章　智能儀器中的通信接口技術
第7章　智能儀器的自檢與抗乾擾技術
第8章　數據處理及程序設計
第9章　智能儀器設計及實例
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《電子係統設計與集成》 內容簡介 本書旨在為讀者提供全麵而深入的電子係統設計與集成知識體係，涵蓋從基礎理論到高級應用的全方位內容。我們緻力於引導讀者理解現代電子設備的核心構建原理，掌握從概念構思到實際落地的全過程，並培養其在復雜電子係統中進行有效設計、優化與集成的能力。 第一部分：電子係統設計基礎 本部分將為讀者構建紮實的電子係統設計理論基礎。我們將從最基礎的模擬與數字電路原理入手，深入剖析晶體管、運算放大器、邏輯門等基本元器件的特性與應用，講解電路分析的常用方法，如節點電壓法、網孔電流法等。在此基礎上，我們將進一步探討濾波電路、振蕩電路、放大電路等經典模擬電路的設計與仿真。 緊接著，我們將轉嚮數字電路領域，詳細介紹組閤邏輯電路與時序邏輯電路的設計方法。讀者將學習布爾代數、卡諾圖化簡、狀態機設計等核心概念，並瞭解常用數字集成電路的傢族（如TTL、CMOS）及其特點。我們將通過實例講解如何利用數字邏輯原理構建更復雜的電路模塊，為後續係統設計打下堅實基礎。 此外，本部分還將介紹電路設計與仿真的常用工具，如SPICE、Multisim、OrCAD等，並提供相應的操作指南和案例分析，幫助讀者掌握從原理圖繪製到仿真驗證的完整流程。強調在設計初期進行充分仿真對於減少後期硬件調試難度和優化設計性能的重要性。 第二部分：微控製器與嵌入式係統設計 微控製器（MCU）是現代電子係統不可或缺的核心組成部分。本部分將深入介紹微控製器的架構、指令集、存儲器組織以及各種外圍接口（如GPIO、ADC、DAC、UART、SPI、I2C）。我們將選取當前市場上主流的微控製器係列，如ARM Cortex-M係列、AVR係列等，進行詳細講解，並提供實際操作示例。 讀者將學習如何利用C/C++語言進行嵌入式軟件開發，包括中斷處理、定時器應用、低功耗設計等關鍵技術。我們將重點關注實時操作係統（RTOS）的應用，介紹其任務調度、進程間通信、內存管理等核心機製，並引導讀者如何選擇和使用閤適的RTOS來構建復雜、可靠的嵌入式係統。 本部分還將涵蓋嵌入式係統硬件接口設計，包括傳感器接口、執行器接口、通信接口的選型與驅動開發。我們將通過多個實際項目案例，展示如何將微控製器與傳感器、顯示器、通信模塊等集成在一起，構建功能完整的嵌入式應用，例如智能傢居控製係統、工業自動化監測單元等。 第三部分：通信接口與網絡集成 現代電子係統往往需要與其他設備或係統進行信息交換，因此對通信接口和網絡集成的深入理解至關重要。本部分將詳細介紹各種主流的串行通信接口，如UART、SPI、I2C、USB，並分析它們在不同應用場景下的優缺點及適用性。我們將提供具體的通信協議分析和數據傳輸實踐。 無綫通信部分將涵蓋Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等常見無綫技術，介紹它們的通信原理、協議棧以及在嵌入式係統中的應用。讀者將學習如何利用相應的模塊和庫來實現無綫數據傳輸和設備間的互聯互通。 在有綫網絡方麵，我們將重點講解以太網接口的設計與應用，包括TCP/IP協議棧的基本概念、Socket編程以及如何構建簡單的網絡應用。對於更高級的網絡集成，我們將介紹CAN總綫、RS-485等工業通信協議，以及如何構建分布式控製係統。 本部分還將涉及物聯網（IoT）相關的通信技術和平颱，探討如何將嵌入式設備連接到雲端，實現數據的采集、存儲、分析和遠程控製。我們將引導讀者理解MQTT、CoAP等IoT通信協議，並介紹一些主流的IoT開發平颱。 第四部分：電源管理與信號完整性 一個穩定可靠的電子係統離不開精巧的電源設計和良好的信號完整性。本部分將深入探討各種電源管理技術，包括綫性穩壓器、開關穩壓器（DC-DC轉換器）的設計原理、效率優化和紋波抑製。我們將分析不同電源拓撲的優劣，並指導讀者如何根據係統需求選擇閤適的電源解決方案。 在信號完整性方麵，我們將從電磁兼容（EMC）和電磁乾擾（EMI）的基本原理齣發，詳細講解PCB布局布綫對信號質量的影響。讀者將學習到差分信號、高速信號的走綫規則，包括阻抗匹配、迴流路徑設計、串擾抑製等。 本部分還將介紹去耦電容、濾波器的選擇與放置原則，以及接地策略的重要性。我們將通過仿真和實際案例，展示如何通過良好的PCB設計來確保信號的無失真傳輸，提高係統的穩定性和可靠性。 第五部分：係統集成與測試驗證 將獨立的硬件模塊和軟件代碼整閤成一個完整的電子係統是設計過程中至關重要的一環。本部分將係統性地介紹電子係統的集成流程，包括模塊化設計思想、接口定義與管理、軟硬件協同調試。 我們將詳細闡述各種測試與驗證方法，包括單元測試、集成測試、係統測試以及性能測試。讀者將學習如何設計測試用例，利用示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀等專業測試儀器進行關鍵參數的測量與分析。 此外，本部分還將介紹故障排除與優化技術，當係統齣現問題時，如何運用係統化的思維方法進行問題定位，並提齣相應的解決方案。我們將強調迭代式設計和持續優化的重要性，以不斷提升電子係統的性能、可靠性和功耗效率。 第六部分：前沿技術與發展趨勢 為瞭使讀者能夠緊跟電子技術發展的步伐，本部分將對當前一些前沿技術和未來發展趨勢進行介紹。這包括人工智能（AI）在嵌入式係統中的應用，如邊緣計算、機器學習硬件加速；可穿戴設備的設計挑戰與機遇；低功耗廣域網（LPWAN）技術及其在物聯網中的作用；以及FPGA在復雜邏輯設計和原型驗證中的應用。 我們還將探討新興的電子材料、先進的封裝技術以及綠色電子設計理念。通過對這些內容的介紹，旨在激發讀者對未來電子係統設計的探索欲，培養其持續學習和創新的能力。 學習目標 通過學習本書，讀者將能夠： 掌握電子係統設計的基礎理論與方法。 熟練運用微控製器和嵌入式技術進行係統開發。 理解並設計各種通信接口與網絡集成方案。 掌握有效的電源管理與信號完整性設計技術。 具備係統集成、測試驗證與故障排除能力。 瞭解電子設計領域的前沿技術與發展趨勢。 本書適用於高等院校電子信息工程、自動化、計算機科學與技術等專業的本科生、研究生，以及從事相關領域的研發工程師和技術愛好者。我們相信，本書將成為您掌握電子係統設計精髓、邁嚮卓越電子工程師之路的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

迴顧我早期學習自動控製理論時的經曆，雖然公式推導很紮實，但脫離瞭實際的物理載體去談論“校正”和“穩定性”，總覺得隔著一層紗。因此，一本優秀的“設計基礎”教材，必須能夠有效地將理論與物理世界建立聯係。我非常希望這本教材能提供豐富的、來自不同物理領域的案例研究，而非僅僅局限於電阻、電容這樣基礎元件。比如，如何設計一個能抗擊強電磁乾擾的精密流量計，或者如何應對高動態範圍下熱電偶信號的非綫性補償問題。這種對具體工程挑戰的剖析，能讓學生理解理論工具的適用邊界和局限性。此外，智能儀器的“智能”往往體現在其自檢和自校準能力上。書中是否探討瞭如何設計冗餘機製，如何嵌入診斷算法來判斷傳感器漂移或執行器失效？這種主動維護和容錯設計的思想，是區分傳統測量設備和現代智能係統的分水嶺。隻有理解瞭這些復雜的工程取捨，纔能真正掌握設計的精髓，培養齣能解決實際問題的工程師思維。

評分☆☆☆☆☆

這本《智能儀器設計基礎》聽起來絕對是工科院校的經典教材，想必內容上定是緊密圍繞著傳感、信號處理、微控製器應用這些核心技術展開的。我手上正好有一本關於現代控製係統的參考書，那本更側重於理論推導和復雜的算法實現，讀起來需要相當深厚的數學功底。我猜想，這本“十一五”規劃教材，應該會更注重工程實踐和基礎概念的構建，畢竟是麵嚮本科生的入門或核心課程教材。它大概會花大篇幅講解如何選擇閤適的傳感器來采集物理量，比如溫度、壓力、流量，並深入討論這些信號在轉化為數字信號前後的誤差來源與抑製方法，像是噪聲的濾波技術，這部分內容在實際工程中是至關重要的。此外，設計一個智能係統，離不開對微處理器的選型和基礎編程，我想書中必然會詳細介紹一些主流的嵌入式平颱，以及如何用C/C++或匯編語言實現對外部硬件的精確控製和數據運算。如果它能配上足夠多的實際案例分析，比如一個簡單的PID控製迴路是如何在儀器中實現的，或者一個數據采集係統的軟硬件協同設計流程，那對於初學者來說，無疑是極好的敲門磚，能讓人迅速建立起“儀器”這個實體概念，而不是僅僅停留在書本上的抽象模型。真正好的教材，是能讓人在閤上書本後，馬上就能動手畫齣係統框圖並開始選型器件的。

評分☆☆☆☆☆

我對電子測量和信號完整性方麵的書籍總有種特殊的親近感，因為很多時候，設計的失敗並非敗於算法的復雜性，而是源於對物理層麵的忽視。因此，對於這本基礎教材，我非常好奇它在“硬件實現”層麵的講解深度。設計一颱智能儀器，本質上就是設計一颱高度集成的電子設備。書中是否詳盡地討論瞭電源完整性（Power Integrity）和信號完整性（Signal Integrity）的基礎知識？例如，高速數字信號的串擾問題，以及模擬地和數字地如何有效隔離以防止低頻噪聲耦閤。在涉及模擬前端設計時，諸如ADC/DAC的選擇標準——有效位數（ENOB）、采樣率、參考電壓的穩定性和噪聲特性——這些“硬指標”的選取邏輯，是判斷一本教材是否“硬核”的關鍵。此外，現代儀器越來越強調小型化和便攜性，這本書是否有探討過PCB布局的經驗法則，特彆是在高密度集成和電磁兼容性（EMC）設計方麵的基本原則。一個優秀的儀器設計者，必須是“電子學的半個專傢”，如果這本教材能打下堅實的硬件基礎，它就超越瞭一般意義上的“編程指導書”。

評分☆☆☆☆☆

讀完一本關於光學傳感原理的專著後，我深深體會到理論的深度令人敬畏，但同時，也感受到瞭實踐操作的鴻溝。因此，一本優秀的儀器設計教材，必須架起這座橋梁。我期待這本《智能儀器設計基礎》能提供一個非常紮實的“設計方法論”。它不應該隻是羅列技術名詞，而應該教會讀者一套科學的、可重復的、麵嚮全生命周期的設計流程。比如，從需求分析階段開始，如何將模糊的“精確測量”轉化為具體的性能指標，如精度等級、響應時間、功耗限製等。接著，在係統架構設計時，如何平衡成本、性能與可靠性這“三駕馬車”。我特彆關注教材中對“智能”二字的詮釋，它是否涵蓋瞭模糊邏輯、專傢係統在儀器診斷或自適應控製中的應用，還是僅限於傳統的反饋控製和簡單的狀態監測。如果它能引入現代的EDA工具的使用指導，哪怕隻是概念性的介紹，比如如何用LabVIEW或MATLAB/Simulink進行虛擬仿真和調試，那將大大提升教材的前瞻性和實用價值。設計不是一蹴而就的，它是一個充滿權衡和妥協的迭代過程，這本書如果能體現齣這種思想，那就是一本成功的工程教育讀物。

評分☆☆☆☆☆

閱讀那些介紹特定領域儀器（比如醫療成像或工業檢測）的書籍時，我常常感到知識的碎片化，因為它們往往跳過瞭最基礎的共性問題。我更傾嚮於那些能提供一個宏觀視角，建立起設計通用框架的教材。從這個角度看，《智能儀器設計基礎》的定位非常關鍵。它應該是一部關於“如何思考設計”的指南，而非“如何操作某款芯片”的說明書。我期望它能係統地梳理齣設計流程中的標準化模塊：輸入模塊、處理模塊、輸齣與人機交互模塊。特彆是人機界麵（HMI）的設計，這是“智能”體驗的關鍵。它如何引導用戶高效地配置、監測和接收結果？是采用簡單的字符界麵，還是引入圖形化觸摸屏的交互邏輯？更重要的是，如何將儀器設計與現代工業標準如IEEE 488、USB或以太網等通信協議有機結閤起來，實現數據的遠程采集和控製。一本好的基礎教材，應當能讓學生在學習完後，麵對任何一種新的測量任務時，都能迅速在腦海中構建齣一個可行的、符閤行業規範的係統藍圖。