第1章 導(dǎo)論

1.1 智能儀器的組成及特點(diǎn)

1.1.1 智能儀器的基本結(jié)構(gòu)

1.1.2 智能儀器的主要特點(diǎn)

1.2 智能儀器及測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展

1.2.1 獨(dú)立式智能儀器及自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

1.2.2 個(gè)人儀器系統(tǒng)及VXI總線儀器系統(tǒng)

1.2.3 軟件技術(shù)的高速發(fā)展及虛擬儀器

1.3 智能儀器設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

1.3.1 設(shè)計(jì)、研制智能儀器的一般過程

1.3.2 智能儀器主機(jī)電路的選擇

思考題與習(xí)題

第2章 智能儀器模擬量輸入/輸出通道

2.1 模擬量輸入通道

2.1.1 A/D轉(zhuǎn)換器概述

2.1.2 逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器及其接口

2.1.3 積分式A/D轉(zhuǎn)換器及其接口

2.14 Σ△型A/D轉(zhuǎn)換器及其接口

2.2 高速模擬量輸入通道

2.2.1 并行比較式A/D轉(zhuǎn)換器原理概述

2.2.2 高速A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)

2.2.3 高速數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳輸

2.3 模擬量輸出通道

2.3.1 D/A轉(zhuǎn)換器概述

2.3.2 D/A轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口

2.3.3 D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例

2.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

2.4.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成

2.4.2 模擬多路開關(guān)及接口

2.4.3 模擬信號(hào)的采樣與保存

2.4.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例

思考題與習(xí)題

第3章 智能儀器人機(jī)接口

3.1 鍵盤與接口

3.1.1 鍵盤輸入基礎(chǔ)知識(shí)

3.1.2 鍵盤接口電路及控制程序

3.1.3 鍵盤分析程序

3.2 LED顯示及接口

3.2.1 LED顯示原理

3.2.2 七段LED顯示及接口

3.2.3 點(diǎn)陣LED顯示及接口

3.3 鍵盤/LED顯示器接口設(shè)計(jì)

3．3．1 HD 7279A的功能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.3.2 鍵盤/LED顯示器接口設(shè)計(jì)舉例

3.4 CRT顯示及接口

3.4.1 光柵掃描字符顯示系統(tǒng)

3.4.2 光柵掃描圖形顯示系統(tǒng)

3.4.3 隨機(jī)掃描圖形顯示系統(tǒng)

3.5 微型打印機(jī)及接口

3.5.1 TPμP40B/C 微型打印機(jī)及其接口

3.5.2 漢字打印技術(shù)

3.5.3 微型打印機(jī)接口管理程序

思考題與習(xí)題

第4章 智能儀器通信接口

4.1 GPIB通用接口總線

4.1.1 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)概述

4.1.2 接口功能與接口消息

4.1.3 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的運(yùn)行

4.2 GPIB接口電路的設(shè)計(jì)

4.2.1 GPIB接口芯片簡(jiǎn)介

4.2.2 智能儀器的GPIB接口設(shè)計(jì)

4.2.3 控制器的GPIB接口設(shè)計(jì)

4.3 串行通信總線

4.3.1 串行通信基本方式

4.3.2 串行通信協(xié)議

4.3.3 RS232C標(biāo)準(zhǔn)

4.4 串行通信接口電路的設(shè)計(jì)

4.4.1 智能儀器串行通信接口的結(jié)構(gòu)

4.4.2 MCS51系統(tǒng)串行通信設(shè)計(jì)舉例

4.4.3 PC系統(tǒng)與MCS51系統(tǒng)的通信

思考題與習(xí)題

第5章 智能儀器典型處理功能

5.1 硬件故障的自檢

5.1.1 自檢方式

5.1.2 自檢算法

5.1.3 自檢軟件

5.2 自動(dòng)測(cè)量功能

5.2.1 自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換

5.2.2 自動(dòng)觸發(fā)電平調(diào)節(jié)

5.2.3 自動(dòng)零點(diǎn)調(diào)整

5.2.4 自動(dòng)校準(zhǔn)

5.3 儀器測(cè)量精度的提高

5.3.1 隨機(jī)誤差的處理方法

5.3.2 系統(tǒng)誤差的處理方法

5.3.3 粗大誤差的處理方法

5.4 干擾與數(shù)字濾波

5.4.1 中值濾波

5.4.2 平均濾波程序

5.4.3 低通數(shù)字濾波

5.5 測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)度變換

5.5.1 線性標(biāo)度變換

5.5.2 智能儀表中采用的線性標(biāo)度變換公式

5.5.3 非線性參數(shù)的標(biāo)度變換

思考題與習(xí)題

第6章 基于電壓測(cè)量的智能儀器

6.1 智能DVM原理

6.1.1 概述

6.1.2 輸入電路

6.1.3 智能DVM中的A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)

6.1.4 典型智能DVM介紹

6.2 智能DMM原理

6.2.1 概述

6.2.2 交直流轉(zhuǎn)換器

6.2.3 其他模擬轉(zhuǎn)換技術(shù)

6.2.4 典型智能DMM介紹

6.3 智能化LCR測(cè)量?jī)x器原理

6.3.1 概述

6.3.2 自由軸法測(cè)量原理

6.33 LCR測(cè)量?jī)x電路分析

6.3.4 典型智能LCR測(cè)量?jī)x介紹

思考題與習(xí)題

第7章 信號(hào)發(fā)生器

7.1 信號(hào)發(fā)生器的分類、性能和組成

7.1.1 信號(hào)發(fā)生器的分類及性能

7.1.2 通用信號(hào)發(fā)生器的組成

7.1.3 合成信號(hào)發(fā)生器的組成

7.2 鎖相頻率合成信號(hào)發(fā)生器

7.2.1 鎖相環(huán)的基本形式

7.2.2 通用型集成鎖相環(huán)頻率合成器

7.2.3 合成信號(hào)發(fā)生器頻率合成單元的組成

7.2.4 典型合成信號(hào)發(fā)生器分析

7.3 直接數(shù)字頻率合成信號(hào)發(fā)生器

7.3.1 直接數(shù)字頻率合成技術(shù)概述

7.3.2 基于DDS芯片的頻率合成信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

7.3.3 典型DDS合成信號(hào)發(fā)生器簡(jiǎn)介

思考題與習(xí)題

第8章 智能電子計(jì)數(shù)器

8.1 概述

8.1.1 電子計(jì)數(shù)器組成及測(cè)量原理

8.1.2 通用計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差

8.1.3 多周期同步測(cè)量技術(shù)

8.1.4 模擬內(nèi)插擴(kuò)展技術(shù)

8.2 典型部件的分析

8.2.1 輸入通道

8.2.2 計(jì)數(shù)器電路

8.2.3 單片通用計(jì)數(shù)器

8.3 智能電子計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

8.3.1 以ICM 7226為基礎(chǔ)的智能頻率計(jì)

8.3.2 等精度頻率計(jì)的設(shè)計(jì)實(shí)例

8.4 典型智能計(jì)數(shù)器產(chǎn)品介紹

8.4.1 儀器的原理與組成

8.4.2 儀器鍵盤操作與分析

8.4.3 儀器的軟件系統(tǒng)

思考題與習(xí)題

第9章 數(shù)字示波器

9.1 概述

9.1.1 數(shù)字示波器的組成原理

9.1.2 數(shù)字示波器的主要技術(shù)指標(biāo)及分析

9.1.3 數(shù)字示波器的特點(diǎn)

9.2 數(shù)字示波器的采樣方式

9.2.1 實(shí)時(shí)采樣方式原理及實(shí)現(xiàn)

9.2.2 順序采樣方式原理及實(shí)現(xiàn)

9.2.3 隨機(jī)采樣方式原理及實(shí)現(xiàn)

9.3 數(shù)字示波器組成原理

9.3.1 現(xiàn)代數(shù)字示波器的一般組成

9.3.2 輸入通道電路

9.3.3 數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)電路

9.3.4 觸發(fā)電路系統(tǒng)

9.3.5 顯示系統(tǒng)

9.3.6 波形參數(shù)的測(cè)量與處理

9.4 數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)

9.4.1 簡(jiǎn)易數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)

9.4.2 順序采樣方式數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)

9.4.3 智能超聲波測(cè)厚儀介紹

思考題與習(xí)題

第10章 智能儀器的新發(fā)展

10.1 個(gè)人儀器及系統(tǒng)

10.1.1 個(gè)人儀器及發(fā)展

10.1.2 PCDAQ形式個(gè)人儀器的組成原理

10.1.3 DVM個(gè)人儀器的設(shè)計(jì)實(shí)例

10.1.4 HPPC 儀器系統(tǒng)介紹

10.2 VXI 總線儀器系統(tǒng)

10.2.1 VXI 總線儀器系統(tǒng)概述

10.2.2 VXI總線儀器系統(tǒng)軟件

10.2.3 VXI總線儀器系統(tǒng)的組建

10.3 虛擬儀器及系統(tǒng)

10.3.1 虛擬儀器及系統(tǒng)概述

10.3.2 LabVIEW 虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)介紹

10.3.3 虛擬儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例

10.3.4 虛擬儀器的發(fā)展

思考題與習(xí)題

參考文獻(xiàn)

本書系統(tǒng)深入地講述了以微型計(jì)算機(jī)為核心的智能電子儀器的結(jié)構(gòu)體系及其硬件與軟件的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。全書共分10章，內(nèi)容包括智能儀器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及現(xiàn)狀與發(fā)展，智能儀器模擬量輸入/輸出通道，智能儀器人機(jī)接口，智能儀器通信接口，智能儀器典型處理功能，基于電壓測(cè)量的智能儀器，信號(hào)發(fā)生器，智能電子計(jì)數(shù)器，數(shù)字示波器，智能儀器的新發(fā)展等。為使理論聯(lián)系實(shí)際，書中含有許多設(shè)計(jì)實(shí)例，每章皆有思考題與習(xí)題。

本書可作為高等院校電子類專業(yè)教材或?qū)I(yè)培訓(xùn)教材，也可作為廣大從事電子儀器及測(cè)量技術(shù)應(yīng)用和開發(fā)的科技人員的參考書。

該教材是在董景新、趙長(zhǎng)德、郭美鳳、陳志勇、李冬梅編著的《控制工程基礎(chǔ)》第3版的基礎(chǔ)上重新編寫的。《控制工程基礎(chǔ)》第3版自2009年6月正式出版已五年多。自第1、2、3版教材相繼出版以來，該教材隨著“控制工程基礎(chǔ)”課程在全國各高等院校的機(jī)械類、儀器類等非控制專業(yè)逐漸普遍開設(shè)，以及本教材聲譽(yù)的不斷提升，對(duì)教材的需求量也穩(wěn)步增加。自出版以來根據(jù)需求該教材多次重新印刷，第1版11年時(shí)間累計(jì)印刷11次，總印數(shù)達(dá)53000冊(cè)；第2版5年多時(shí)間累計(jì)印刷10次，總印數(shù)達(dá)60000冊(cè)；第3版不到5年時(shí)間就累計(jì)12次印刷，總印數(shù)已達(dá)62500冊(cè)。

本課程相繼被評(píng)為清華大學(xué)、北京市和國家級(jí)精品課程，國家級(jí)精品資源共享課；清華大學(xué)等院校也將本課程確定為機(jī)械學(xué)院平臺(tái)課。除本校使用該教材外，另有約100所兄弟院校的儀器儀表類和機(jī)械類專業(yè)將我們編著的教材選為使用教材和研究生入學(xué)考試參考書。隨著需求量的增加，我們深感責(zé)任的加重，促使我們對(duì)于教材的編寫精益求精、與時(shí)俱進(jìn)，于是由目前在教學(xué)第一線的教師進(jìn)一步編寫了第4版教材。

第4版教材在以前各版的基礎(chǔ)上各章都作了或多或少的補(bǔ)充和修改。鑒于LabVIEW是更加直觀方便的圖形化程序編譯平臺(tái)，在控制工程中得到越來越多的應(yīng)用，增加了LabVIEW工具在控制工程應(yīng)用的內(nèi)容，獨(dú)立成章，該章節(jié)由劉云峰副教授完成。該章介紹了借助LabVIEW，進(jìn)行控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模、時(shí)間響應(yīng)分析、頻域響應(yīng)分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和系統(tǒng)綜合校正設(shè)計(jì)等。同時(shí)，為了方便更好地理解掌握教材其他章節(jié)論述的概念和方法，特基于LabVIEW設(shè)計(jì)編寫了配合教材使用的控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真、分析、演示軟件，不僅可以完成對(duì)控制系統(tǒng)在時(shí)域和頻域進(jìn)行特性仿真分析，還可以動(dòng)態(tài)地分析和演示控制系統(tǒng)中不同參數(shù)及參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)特性的影響。

另外，根據(jù)實(shí)際工程和科研的基本需求和多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在各章節(jié)內(nèi)容論述上力求概念表達(dá)清楚準(zhǔn)確，加強(qiáng)對(duì)問題的歸納說明，同時(shí)也適當(dāng)增加了一些諸如內(nèi)模原理和內(nèi)模控制簡(jiǎn)要介紹的內(nèi)容。

全書由董景新教授整理統(tǒng)編。

該教材廣泛參考了國內(nèi)外同類教材和其他有關(guān)文獻(xiàn)，保持并突出以下特點(diǎn):第4版前言控制工程基礎(chǔ)（第4版）(1) 突出機(jī)械運(yùn)動(dòng)作為主要受控對(duì)象，并對(duì)其數(shù)學(xué)模型和分析綜合重點(diǎn)研究;

(2) 對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)原理基本內(nèi)容表達(dá)清楚，著重基本概念的建立和解決機(jī)電控制問題的基本方法的闡明，并簡(jiǎn)化或略去與機(jī)電工程距離較遠(yuǎn)、較艱深的嚴(yán)格數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容;

(3) 引入和編寫較多的例題與習(xí)題，便于自學(xué);

(4) 反映機(jī)電一體化新技術(shù)和新分析方法。

對(duì)于屬于該書領(lǐng)域的非基本內(nèi)容，但在本領(lǐng)域文獻(xiàn)中時(shí)有出現(xiàn)的較為繁難的部分，該教材中也作了一定介紹，其有關(guān)章節(jié)前注以“”號(hào)。

在有關(guān)LabVIEW章節(jié)的編寫中，得到NI公司中國區(qū)劉洋工程師在實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)方面的支持幫助，并提供了部分素材，在此致謝！

該教材的編寫得到了國家高等教育精品課建設(shè)項(xiàng)目、北京市高等教育精品教材建設(shè)項(xiàng)目和清華大學(xué)精品課建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持，納入985清華大學(xué)名優(yōu)教材立項(xiàng)資助，在此表示衷心感謝。

編者2014年10月

理論力學(xué)（第4版）修訂背景

《理論力學(xué)（第1版）》于2002年出版，被評(píng)為普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材。《理論力學(xué)（第2版）》于2007年出版，被評(píng)為“十二五”普通高等教育本科國家級(jí)規(guī)劃教材。《理論力學(xué)（第3）》于2014年出版，增加了部分內(nèi)容，擴(kuò)展了教材的使用范圍。為適應(yīng)教學(xué)發(fā)展的需要，編者編寫了《理論力學(xué)（第4版）》。

理論力學(xué)（第4版）修訂情況

《理論力學(xué)（第4版）》在文字方面保留了《理論力學(xué)（第3版）》的體系和風(fēng)格，對(duì)教材的內(nèi)容和習(xí)題做了增刪和修改，同時(shí)修正了第3版中的錯(cuò)誤。該教材的修改工作和二維碼內(nèi)容是由劉習(xí)軍執(zhí)筆和完成的。教研室的張素俠等部分教師參加了對(duì)修改內(nèi)容的討論。

理論力學(xué)（第4版）出版工作

2019年5月20日，《理論力學(xué)（第4版）》由機(jī)械工業(yè)出版社出版。

該教材配有輔助教材《工程制圖習(xí)題集（第4版）》。