智能儀器設計基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李泓 著

圖書標籤:

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

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302237907

商品編碼：29729795775

包裝：平裝

齣版時間：2010-12-01

基本信息

書名:智能儀器設計基礎

定價：36.00元

售價：24.5元,便宜11.5元,摺扣68

作者:李泓

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2010-12-01

ISBN：9787302237907

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

本書詳細講解瞭智能儀器的設計方法，對智能儀器的硬件設計、軟件設計和各種常用外圍功能部件的使用，以及各種常用的算法都作瞭介紹。本書以c語言為主講解程序，更加符閤實際應用的需要。同時，書中提供瞭幾個設計實例，都是編者在實際工作中的總結，具有一定的參考價值。
　　本書主要麵嚮廣大電子設計工作者和大院校師生，適閤本科及高職高專院校作為教材使用，也適閤具有一定單片機基礎的廣大電子愛好者學習和參考。

目錄

章 概述
　1.1 電子儀器的發展
　1.2 智能儀器的特點和組成
　1.2.1 智能儀器的定義
　1.2.2 智能儀器的特點
　1.2.3 智能儀器的組成
　1.3 智能儀器的研製過程
　習題
第2章 微處理器的選擇
　2.1 單片機的選擇
　2.2 8位單片機
　2.2.1 51係列單片機
　2.2.2 microchip公司的8位單片機
　2.2.3 avr係列單片機
　2.2.4 飛思卡爾係列單片機
　2.2.5 其他類型8位單片機
　2.3 16位單片機
　2.3.1 msp430係列單片機
　2.3.2 其他類型16位單片機
　2.4 32位單片機
　2.4.1 arm係列單片機
　2.4.2 其他係列32位單片機
　2.5 dsp數字處理器
　2.5.1 dsp處理器的主要結構特點
　2.5.2 dsp處理器的選擇
　2.6 常用微處理器程序下載方法
　2.7 常用微處理器開發軟件
　習題
第3章 總綫擴展技術
　3.1 並行擴展
　3.1.1 並行總綫擴展方式
　3.1.2 並行i／o擴展方式
　3.2 串行總綫擴展
　3.2.1 spi總綫介紹及應用
　3.2.2 pc總綫介紹及應用
　3.2.3 單總綫介紹及應用
　習題
第4章 智能儀器輸入／輸齣通道
　4.1 模擬量信號輸入通道
　4.1.1 模擬量輸入通道的一般組成
　4.1.2 前置放大器
　4.1.3 采樣／保持器
　4.1.4 多路開關
　4.1.5 a／d轉換芯片
　4.1.6 v／f變換芯片ad650
　4.2 模擬量信號輸齣通道
　4.2.1 模擬量輸齣通道的組成及結構形式
　4.2.2 d／a轉換芯片及其與微處理器的接口
　4.2.3 pwm型d／a轉換器
　4.3 開關量信號輸入通道
　4.3.1 開關量輸入通道的結構
　4.3.2 開關量輸入接口
　4.4 開關量信號輸齣通道
　4.4.1 開關量輸齣接口的隔離
　4.4.2 小功率驅動接口電路
　4.4.3 中功率驅動接口電路
　習題
第5章 智能儀器人機接口技術
　5.1 鍵盤接口
　5.1.1 非編碼式鍵盤接口
　5.1.2 編碼式鍵盤接口
　5.2 顯示接口
　5.2.1 led顯示器
　5.2.2 lcd顯示器
　習題
第6章 智能儀器通信接口
　6.1 通用接口總綫gp—ib
　6.1.1 gp-ib標準接口概述
　6.1.2 gp-ib接口芯片
　6.2 串行通信標準rs-232與rs-485
　6.2.1 rs-232標準及接口芯片
　6.2.2 rs-485標準及接口芯片
　6.2.3 串行通信程序設計
　6.3 modbus協議
　6.4 通用串行總綫usb
　6.4.1 usb的物理接口和電氣特性
　6.4.2 usb係統的組成
　6.4.3 usb通信流
　6.4.4 usb的傳輸方式
　6.4.5 usb交換的包格式
　6.4.6 usb典型器件
　6.5 工業以太網
　6.6 藍牙技術
　6.6.1 藍牙技術的特色與工作原理
　6.6.2 藍牙芯片組及其實用連接技術
　6.6.3 藍牙模塊的使用
　6.7 電力載波通信
　6.7.1 原理與方法
　6.7.2 常用芯片
　6.7.3 基於pl3105芯片的電力綫載波通信係統設計
　習題
第7章 智能儀器的軟件設計
　7.1 軟件設計過程
　7.1.1 係統定義
　7.1.2 繪製流程圖
　7.1.3 編寫程序
　7.1.4 軟件測試
　7.1.5 文件編製
　7.1.6 軟件維護
　7.2 軟件設計方法
　7.2.1 “自頂嚮下”設計
　7.2.2 模塊化設計
　7.2.3 結構化設計
　7.3 程序的結構
　7.3.1 程序的基本結構
　7.3.2 模塊化的程序結構
　7.3.3 中斷與前／後颱的程序結構
　7.3.4 時間片與分時調度機製
　7.3.5 多進程並行運行機製
　7.3.6 多工序程序結構
　7.3.7 基於狀態機思路的程序調度機製
　7.4 鍵盤管理
　7.4.1 鍵值獲取方法
　7.4.2 一鍵一義的鍵盤管理
　7.4.3 一鍵多義的鍵盤管理
　7.5 中斷、時鍾管理
　7.5.1 中斷管理
　7.5.2 時鍾管理
　習題
第8章 智能儀器典型處理功能
　8.1 係統誤差修正
　8.1.1 係統誤差的模型修正法
　8.1.2 係統誤差的標準數據校正法
　8.1.3 零位誤差和增益誤差的校正方法
　8.2 隨機誤差修正
　8.2.1 算術平均濾波
　8.2.2 去極值平均濾波
　8.2.3 中位值平均濾波
　8.2.4 滑動平均濾波
　8.2.5 加權滑動平均濾波
　8.2.6 一階慣性濾波
　8.2.7 程序判斷濾波
　8.2.8 復閤濾波
　8.3 粗大誤差修正
　8.4 量程自動轉換與標度變換
　8.4.1 量程自動轉換
　8.4.2 標度變換
　8.5 測量結果的非數值處理
　8.5.1 查錶
　8.5.2 排序
　8.6 超限報警
　8.7 自檢、自校正與自動測量
　習題
第9章 抗乾擾技術
　9.1 噪聲與乾擾
　9.1.1 噪聲與乾擾簡介
　9.1.2 電磁乾擾的形成因素
　9.1.3 電磁乾擾的分類
　9.1.4 差模乾擾和共模乾擾
　9.1.5 電磁乾擾的耦閤途徑
　9.1.6 智能儀器電磁乾擾控製的一般方法
　9.2 硬件抗乾擾技術
　9.2.1 屏蔽技術
　9.2.2 接地技術
　9.2.3 濾波技術
　9.2.4 隔離技術
　9.2.5 看門狗技術
　9.3 電源抗乾擾技術
　9.3.1 電源乾擾的類型
　9.3.2 電源乾擾的耦閤途徑
　9.3.3 電源抗乾擾的基本方法
　9.3.4 emi電源濾波器
　9.3.5 瞬變乾擾吸收器件
　9.4 軟件抗乾擾技術
　9.4.1 概述
　9.4.2 指令冗餘技術
　9.4.3 軟件陷阱技術
　9.4.4 故障自動恢復處理程序
　9.4.5 開關量輸入／輸齣軟件抗乾擾設計
　9.4.6 編寫軟件的其他注意事項
　習題
0章 設計實例
　10.1 單片機電子時鍾設計
　10.1.1 功能描述
　10.1.2 硬件設計
　10.1.3 軟件設計
　10.2 智能電容／電感測試儀
　10.2.1 功能描述
　10.2.2 硬件設計
　10.2.3 軟件設計
　10.3 電動支架遙控器
　10.3.1 功能描述
　10.3.2 硬件設計
　10.3.3 軟件設計
　10.4 電視電動支架
　10.4.1 功能描述
　10.4.2 硬件設計
　10.4.3 軟件設計
　10.5 陰極保護電源
　10.5.1 功能描述
　10.5.2 硬件設計
　10.5.3 軟件設計
　10.6 美元麵值識彆儀
　10.6.1 功能描述
　10.6.2 硬件設計
　10.6.3 軟件設計
　習題
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《精密測量與傳感技術概論》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的精密測量與傳感技術概論。在當今科技飛速發展的時代，無論是科學研究、工業生産、醫療健康，還是日常生活，都離不開精確可靠的測量和智能化的感知。本書將帶領讀者穿越傳統測量方法的邊界，探索現代精密測量與傳感技術的精髓，揭示其背後的物理原理、關鍵技術以及廣泛的應用前景。 本書的結構設計清晰，循序漸進，從最基本的測量概念齣發，逐步深入到復雜的傳感係統設計和信號處理。首先，我們將從測量學的基本原理入手，探討量、單位、量值、測量誤差、測量不確定度等核心概念，為後續內容的學習打下堅實的基礎。理解這些基本概念是掌握任何測量技術的前提，我們將通過生動的例子和清晰的圖示來闡釋這些抽象的概念。 接著，本書將係統地介紹各類先進的測量技術。我們將重點關注那些在精密測量領域扮演著至關重要角色的技術，例如： 光學測量技術： 這部分將深入探討激光乾涉測量、光電編碼器、光學三角測量、全息測量等技術。我們將分析激光的特性如何被用於實現納米級的位移測量，講解光電編碼器如何將角度或綫性位移轉化為數字信號，以及如何利用光學原理進行非接觸式的三維形貌測量。光學測量因其高精度、非接觸和寬頻帶的特點，在精密加工、計量、航空航天等領域有著舉足輕重的地位。 電磁測量技術： 我們將詳細介紹電磁感應、霍爾效應、電容式、電感式以及射頻識彆（RFID）等傳感器的原理和應用。讀者將瞭解到如何利用電磁場的變化來檢測位移、角度、壓力、溫度等物理量，並理解RFID技術如何在無綫識彆和追蹤中發揮作用。電磁測量技術因其成本效益和廣泛的適用性，在工業自動化、物體識彆和定位等方麵得到廣泛應用。 力學與聲學測量技術： 本部分將涵蓋應變片、壓電傳感器、加速度計、陀螺儀、麥剋風以及超聲波傳感器等。我們將闡釋力學傳感器如何將微小的形變轉化為可測量的電信號，講解加速度計和陀螺儀在慣性導航和姿態控製中的核心作用，以及聲學傳感器在環境監測、無損檢測和醫學成像中的應用。 熱學與化學測量技術： 讀者將學習到熱電偶、熱敏電阻、紅外傳感器、氣體傳感器、pH計等。我們將深入探討各種溫度傳感器的響應機製，理解不同氣體傳感器的工作原理及其對環境監測的重要性，以及化學傳感器在食品安全、環境保護和醫療診斷中的角色。 除瞭對單一傳感原理的闡述，本書還將重點關注傳感器的集成與係統設計。一個完整的測量係統往往由多個傳感器、信號調理電路、數據采集係統和數據處理單元組成。我們將探討如何根據具體的測量需求，選擇閤適的傳感器組閤，並進行優化設計。這包括： 信號調理與放大： 傳感器輸齣的原始信號往往微弱且易受乾擾，需要經過濾波、放大、隔離等信號調理過程纔能被後續電路處理。我們將詳細介紹各種信號調理電路的設計方法和關鍵技術。 數據采集與轉換： 將模擬信號轉化為數字信號是進行數據處理和分析的關鍵步驟。本書將深入講解模數轉換器（ADC）的類型、工作原理和選擇標準，以及數字信號處理（DSP）的基礎知識。 傳感器網絡的構建： 在現代應用中，分布式測量和協同感知越來越普遍。我們將介紹如何構建和管理多傳感器網絡，實現數據的融閤和共享，從而提高測量的整體性能和魯棒性。 信號處理與數據分析是提升測量精度、提取有效信息的重要環節。本書將涵蓋以下內容： 誤差分析與補償： 詳細介紹各種誤差的來源，如係統誤差、隨機誤差，以及如何通過統計方法進行誤差評估和不確定度分析。我們將探討各種誤差補償技術，以提高測量結果的可靠性。 濾波技術： 介紹數字濾波器的原理，如低通、高通、帶通濾波器，以及常用的濾波算法，如移動平均濾波、卡爾曼濾波等，以去除信號中的噪聲。 數據融閤技術： 當多個傳感器同時測量同一物理量時，如何將它們的數據進行有效的融閤，以獲得比單一傳感器更準確、更可靠的結果。我們將介紹常用的數據融閤算法，如加權平均、貝葉斯融閤等。 模式識彆與機器學習在傳感數據分析中的應用： 隨著人工智能技術的發展，機器學習算法在從復雜的傳感數據中提取有價值信息方麵展現齣強大的能力。我們將簡要介紹如何利用機器學習技術進行異常檢測、狀態識彆和預測性維護。 本書的另一重要特色是應用導嚮。在介紹各項技術的同時，我們將穿插大量具體的應用案例，涵蓋： 工業自動化與智能製造： 在生産綫上，精密測量是保證産品質量、優化生産流程的關鍵。我們將展示傳感器在自動化裝配、質量檢測、過程監控中的應用。 航空航天與國防： 在這些領域，對測量精度和可靠性的要求極為苛刻。我們將探討慣性導航係統、目標跟蹤、環境監測等方麵的應用。 生物醫學工程： 從醫療影像到生命體徵監測，傳感技術在現代醫療保健中發揮著不可替代的作用。我們將介紹醫用傳感器、診斷設備以及康復工程中的應用。 環境監測與物聯網（IoT）： 隨著物聯網的興起，傳感器作為感知世界的重要節點，在環境汙染監測、智能傢居、智慧城市等領域發揮著日益重要的作用。我們將探討如何利用傳感器構建智能化的感知網絡。 科學研究與基礎科學： 從粒子物理到天體物理，精密測量是推動科學前沿探索的基石。我們將展示傳感器在基礎科學研究中的重要作用。 本書的讀者對象廣泛，包括但不限於： 高等院校相關專業的學生： 尤其是在自動化、電子工程、機械工程、儀器科學、物理學、材料科學等專業。 工程技術人員： 緻力於産品研發、工藝優化、設備維護和係統集成的工程師。 科研人員： 需要進行精密測量和數據采集的科學傢和研究助理。 對精密測量與傳感技術感興趣的愛好者： 希望係統瞭解該領域知識的讀者。 本書力求理論與實踐相結閤，語言通俗易懂，避免過於晦澀的術語，但又不失嚴謹性。書中穿插瞭大量圖錶、示意圖和實例分析，旨在幫助讀者更好地理解抽象的原理和復雜的技術。通過閱讀本書，讀者將能夠： 建立對精密測量與傳感技術宏觀而紮實的認識。 掌握各類常用傳感器的基本工作原理和適用範圍。 理解傳感器係統設計的關鍵要素和流程。 熟悉信號處理和數據分析的基本方法。 瞭解精密測量與傳感技術在各個領域的廣泛應用。 為進一步深入學習和實際應用打下堅實的基礎。 我們相信，本書將成為您探索精密測量與傳感技術世界的得力助手，開啓您在這一重要技術領域的大門。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計充滿瞭工業美感，那種冷靜的藍灰色調搭配上簡潔的字體，一下子就抓住瞭我的眼球。我本來對手冊類的書籍總是抱持著一種敬而遠之的態度，覺得它們通常晦澀難懂，充斥著枯燥的公式和難以想象的理論推導。然而，當我翻開《智能儀器設計基礎》的第一章時，那種預感就被徹底打破瞭。作者似乎深諳如何將復雜的概念“翻譯”成普通人也能理解的語言。書中對傳感器技術原理的闡述，沒有止步於教科書式的定義，而是結閤瞭當下最新的物聯網應用場景，比如智慧農業中的土壤濕度監測，或者工業4.0中對機器振動信號的實時分析。特彆是關於信號調理部分的講解，作者沒有僅僅停留在理論層麵，而是詳細對比瞭不同濾波器的優缺點及其在實際電路中的實現細節，甚至還配上瞭清晰的框圖和仿真結果截圖，這對於我這樣一個初學者來說，簡直是及時雨，讓我對“如何讓微弱的信號變得可用”這個問題有瞭具象化的認知，而不是僅僅停留在概念層麵。整體來看，這本書的結構安排非常人性化，從基礎的物理量采集到最終的數據可視化，每一步都鋪墊得非常紮實，讀起來完全沒有那種“高高在上”的學術感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖文質量絕對是業界一流的水準。在閱讀技術書籍時，清晰的插圖是理解復雜架構的關鍵，而這本書在這方麵做得非常齣色。無論是關於電源管理模塊的層級圖，還是復雜的數字邏輯電路圖，綫條都非常銳利，標注清晰到位，完全沒有那種低分辨率掃描件帶來的模糊感。更值得稱贊的是，作者在引入新概念時，習慣性地使用“類比”的方式，這極大地降低瞭認知負擔。例如，在解釋瞭數字濾波器中的“IIR”和“FIR”結構時，作者用修建水壩和疏通河道的比喻來區分它們的反饋機製和計算復雜性，使得抽象的數學模型立刻變得生動起來。此外，書中大量的代碼示例，無論是C語言還是Python腳本，都經過瞭精心格式化，注釋詳盡且準確。我嘗試著按照書中的示例，獨立搭建瞭一個基於STM32微控製器的簡單數據記錄儀，發現隻要嚴格按照書中的步驟和參數設置，即便是第一次進行這類整閤項目的我，也能順利點亮並獲得可信的結果。這種“即學即用”的設計理念，極大地增強瞭讀者的自信心和學習的主動性。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程中，我發現它在理論深度和實踐應用之間找到瞭一個非常精妙的平衡點，這在同類書籍中是相當少見的。許多聲稱是“基礎”的書籍，要麼過於簡化，泛泛而談；要麼就是直接嫁接瞭最新的研究論文，讓非專業人士望而卻步。但《智能儀器設計基礎》的作者似乎有著非常豐富的工程經驗，他們知道哪些知識點是必須掌握的“內功心法”，哪些是錦上添花的“花架子”。比如，在討論模數轉換器（ADC）時，它不僅講解瞭有效位數（ENOB）和信噪比（SNR），還細緻地分析瞭直流誤差、非綫性誤差等校準方法，並且非常務實地指齣瞭在實際采樣過程中，時鍾抖動對測量結果的破壞性影響，甚至還給齣瞭一些初步的抗抖動設計建議。這種注重細節和對實際工程挑戰的預見性，讓我感覺自己不是在閱讀一本教材，而是在聽一位資深工程師傳授他的“獨門秘籍”。特彆是關於嵌入式係統與PC端上位機通信協議的設計部分，作者沒有局限於常見的串口或USB，而是詳細介紹瞭如何利用Ethernet或更底層的SPI/I2C總綫進行高效數據傳輸的封裝和優化，這對於那些想要開發更復雜數據采集係統的讀者來說，無疑是極具價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，我認為在於它提供瞭一種“係統性思維”的培養路徑，而非僅僅是知識點的堆砌。我之前接觸過一些偏嚮硬件實現的指南，它們更側重於元器件的選擇和焊接技巧，但往往忽略瞭整個係統的性能指標是如何相互製約和影響的。這本《智能儀器設計基礎》恰恰彌補瞭這一點。它花瞭大量篇幅探討瞭“設計權衡”（Design Trade-off）的問題，比如在追求高精度和低功耗之間如何找到平衡點；或者在選擇嵌入式處理器時，是選擇運算速度快的ARM Cortex-M係列，還是選擇集成度更高的單片機。作者通過幾個貫穿全書的案例研究——從一個簡單的溫度計到復雜的醫療診斷設備——展示瞭這些決策是如何影響最終産品的成本、體積和可靠性的。更讓我印象深刻的是，書中對軟件架構的討論。它沒有將軟件視為硬件的附屬品，而是將其提升到瞭與硬件同等重要的地位來分析。對於實時操作係統（RTOS）的選擇、驅動程序的編寫規範，甚至是如何進行固件的空中升級（OTA），都有著深入淺齣的分析。這使得讀者能夠跳齣“畫電路圖”的思維定勢，真正理解一個“智能儀器”是一個軟硬件深度融閤的復雜生命體。

評分☆☆☆☆☆

讓我感到驚喜的是，《智能儀器設計基礎》對“測試與驗證”環節給予瞭前所未有的重視。在很多設計類書籍中，設計完成後往往戛然而止，留給讀者一個“自己去測吧”的開放式結局，但這本書卻將測試和可靠性視為設計生命周期中不可分割的一部分。書中詳細論述瞭如何使用示波器、邏輯分析儀和萬用錶進行係統級的故障排查，並且給齣瞭“七步排障法”等實用的流程指導。最吸引我的是關於儀器校準和漂移分析的部分。作者沒有停留在理論公式，而是詳細講解瞭如何建立一個閤理的實驗室環境來模擬長期工作條件，並探討瞭由於溫度變化、元器件老化等因素導緻的係統誤差如何被量化和補償。這種對“如何證明你的儀器是準確的”這一核心問題的深入探討，展現瞭作者對工程嚴謹性的深刻理解。讀完這部分內容，我意識到一個好的智能儀器，不僅要能工作，更重要的是要能持續、可信賴地工作，而這本書為我提供瞭實現這一目標所需的工具箱和方法論，遠超齣瞭我最初對一本“設計基礎”讀物的期望。