具體描述
基本信息
書名:電工電子綫路實驗教程
定價:29.00元
售價:21.8元,便宜7.2元,摺扣75
作者:唐小華,尚建榮
齣版社:科學齣版社有限責任公司
齣版日期:2018-01-01
ISBN:9787030315786
字數:
頁碼:212
版次:2
裝幀:平裝
開本:
商品重量:0.281kg
編輯推薦
內容提要
本書主要包括瞭電路實驗,模電實驗以及仿真實驗,還介紹瞭我校目前正在使用的DDS信號源,數字示波器,穩壓電源等儀器以及儀錶的使用方法,*後結閤學生的實驗的實際情況,編寫瞭電路故障查找技能與技巧一章內容。本書的編寫力求理論結閤實際,加強瞭學生的動手能力以及計算機輔助設計的能力,本書*第二章的內容可以指導學生自學,學時多的情況下可以安排講授,實驗內容還可以選做。
目錄
作者介紹
文摘
序言
精密儀器儀錶與電子技術應用 內容簡介: 本書旨在為廣大讀者,特彆是從事儀器儀錶製造、維護、校準以及相關電子技術應用領域的專業技術人員、工程師、技術工人提供一本係統、實用、深入的技術參考。本書聚焦於現代精密儀器儀錶的設計原理、工作機製、關鍵技術以及電子技術在其發展中的核心作用,並結閤實際應用場景,講解電子綫路在儀器儀錶中的具體實現與優化。通過對儀器儀錶核心部件、信號處理、數據采集、人機交互等環節的電子技術解析,幫助讀者深刻理解精密儀器的“大腦”與“神經係統”,從而提升工作效率、解決實際問題。 第一章 儀器儀錶概論與發展趨勢 本章將首先概述儀器儀錶在國民經濟和科學研究中的重要地位,介紹儀器儀錶的基本分類(如測量儀錶、控製儀錶、分析儀器、顯示儀錶等),以及它們在工業自動化、科學實驗、醫療健康、環境保護等領域的廣泛應用。隨後,將深入探討儀器儀錶的發展趨勢,重點關注智能化、集成化、微型化、網絡化以及綠色化等方嚮。特彆會分析電子技術,尤其是嵌入式係統、傳感器技術、通信技術以及人工智能在推動這些趨勢中的關鍵作用。通過對典型儀器儀錶發展曆程的迴顧,幫助讀者建立對儀器儀錶技術宏觀的認知框架。 第二章 傳感器技術與信號采集 傳感器是儀器儀錶感知外部世界的“眼睛”和“耳朵”。本章將係統介紹各類常用傳感器的原理、特性與選型。內容涵蓋: 溫度傳感器: 熱電偶、熱電阻(RTD)、熱敏電阻(NTC/PTC)、紅外溫度傳感器等的工作原理、測量範圍、精度、響應速度及在不同環境下的應用選擇。 壓力傳感器: 壓阻式、電容式、應變片式、壓電式等壓力傳感器的結構、工作原理、靈敏度、綫性度、過載能力以及在液壓、氣壓測量中的應用。 位移與力傳感器: 綫性位移傳感器(LVDT、RVDT)、編碼器、應變片式力傳感器、測力環等在位移、角度、力值測量中的原理與應用。 流量傳感器: 渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計、質量流量計等在不同介質和工況下的測量原理與優缺點。 液位傳感器: 浮球式、電容式、超聲波式、雷達式等在儲罐、管道液位監測中的應用。 其他傳感器: 光電傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器、加速度傳感器等在特定應用場景下的原理與選型。 在信號采集方麵,本章將重點講解模擬信號的數字化過程,包括: 采樣定理與量化: 理解數字信號處理的基礎,介紹采樣頻率、量化位數對測量精度的影響。 模數轉換器(ADC): 各種ADC(如逐次逼近型、Σ-Δ型、流水綫型)的工作原理、性能指標(分辨率、采樣率、精度、功耗)及其選型原則。 信號調理電路: 放大器(運算放大器)、濾波器(低通、高通、帶通、帶阻)、基準電壓源等在信號采集前的信號預處理中的作用與設計。 數據采集係統(DAS): 介紹DAS的組成,包括前端采集模塊、ADC、微處理器/DSP、存儲器等,以及多通道數據采集的設計與實現。 第三章 模擬與數字電子綫路基礎 本章將迴顧並深入講解在儀器儀錶設計中至關重要的模擬與數字電子綫路基礎知識。 模擬電子綫路: 放大器: 運算放大器的基本原理、重要參數(開環增益、帶寬、輸入/輸齣阻抗、共模抑製比等),以及差分放大器、儀錶放大器等在信號放大與差分測量中的應用。 濾波器設計: 詳細講解各種濾波器(有源與無源)的類型、設計方法(如巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾逼近),以及在抑製噪聲、提取有用信號中的應用。 振蕩器與波形發生器: 介紹RC振蕩器、LC振蕩器、晶體振蕩器等産生不同頻率和波形的電路,及其在信號源、時鍾産生中的作用。 電源電路: 綫性穩壓器、開關穩壓器( Buck, Boost, Buck-Boost)的工作原理、設計考量(效率、紋波、瞬態響應)以及多路輸齣電源的設計。 數字電子綫路: 邏輯門與組閤邏輯: 基本邏輯門(AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR)、布爾代數、卡諾圖化簡,以及加法器、譯碼器、多路選擇器等組閤邏輯電路的設計。 時序邏輯: 觸發器(SR, JK, D, T)、寄存器、計數器(同步/異步)、移位寄存器等構建時序係統的基礎。 微處理器與微控製器(MCU): 介紹CPU的架構、指令集、存儲器接口、中斷係統等,以及MCU在嵌入式儀器儀錶中的應用,包括I/O端口、定時器、通信接口(UART, SPI, I2C)等。 存儲器技術: RAM(SRAM, DRAM)、ROM(PROM, EPROM, EEPROM)、Flash存儲器及其在數據存儲、程序存儲中的應用。 第四章 嵌入式係統與微控製器在儀器儀錶中的應用 本章將聚焦於嵌入式係統,特彆是微控製器(MCU)在現代儀器儀錶中的核心地位。 嵌入式係統架構: 介紹嵌入式係統的組成(硬件平颱、軟件平颱、應用軟件),以及其特點(實時性、低功耗、高集成度)。 MCU選型與應用: 針對不同應用場景(如數據采集、信號處理、控製輸齣、人機交互),分析不同係列MCU(如ARM Cortex-M係列、AVR係列、PIC係列)的特點、資源分配(CPU核、RAM、Flash、外設)及其選型原則。 程序設計與開發環境: 介紹嵌入式C語言編程,交叉編譯工具鏈、調試器(JTAG, SWD)的應用,以及RTOS(實時操作係統)在復雜儀器儀錶中的作用。 傳感器接口與驅動: 講解如何通過MCU的GPIO、ADC、SPI、I2C等接口連接和驅動各種傳感器,實現數據的讀取與處理。 執行器控製: 介紹如何通過MCU的PWM、DAC、GPIO等接口控製電機、繼電器、閥門等執行器,實現儀器儀錶的控製功能。 低功耗設計: 講解MCU的多種低功耗模式以及在電池供電的儀器儀錶中的功耗優化策略。 第五章 通信接口與網絡化儀器儀錶 隨著工業4.0和物聯網的發展,儀器儀錶正朝著網絡化方嚮發展。本章將深入探討儀器儀錶中的通信接口技術。 串行通信接口: UART/USART: RS-232、RS-485接口的標準、電氣特性、通信協議,及其在點對點、多點通信中的應用。 SPI與I2C: 介紹其總綫結構、通信方式、優點與缺點,以及在連接傳感器、外圍芯片中的廣泛應用。 並行通信接口: 簡要介紹並行接口的原理與應用場景。 總綫技術: CAN總綫: 介紹CAN總綫的物理層、數據鏈路層、報文格式,以及在汽車電子、工業自動化中的可靠性與實時性優勢。 USB接口: 介紹USB協議、枚舉過程、設備類型,以及在儀器儀錶數據傳輸、配置更新中的應用。 Ethernet/TCP/IP: 介紹工業以太網、TCP/IP協議棧,以及在網絡化儀器儀錶、遠程監控中的應用。 無綫通信技術: Wi-Fi、Bluetooth: 介紹其工作原理、通信協議,以及在便攜式儀器、無綫數據傳輸中的應用。 Zigbee、LoRa: 介紹其低功耗、遠距離特性,以及在傳感器網絡、物聯網設備中的應用。 通信協議設計: 講解應用層協議的設計原則,如何構建可靠、高效的數據傳輸協議。 第六章 顯示與人機交互技術 人機交互是儀器儀錶連接用戶的重要橋梁。本章將介紹顯示技術和人機交互設計。 顯示技術: LED顯示: 數碼管、點陣LED的驅動原理與應用。 LCD顯示: 段式LCD、字符LCD、圖形LCD、TFT-LCD的工作原理、驅動方式以及在儀器儀錶中的應用。 OLED顯示: 介紹OLED技術的優點(自發光、高對比度、寬視角),以及其在高端儀器儀錶中的應用前景。 按鍵與輸入設備: 按鍵矩陣掃描: 介紹按鍵輸入檢測的原理與消抖動技術。 觸摸屏技術: 電阻式、電容式觸摸屏的工作原理、接口與驅動。 編碼開關、搖杆等: 在特殊交互場景下的應用。 用戶界麵(UI)與用戶體驗(UX)設計: 界麵布局與信息呈現: 如何清晰、直觀地顯示測量數據、狀態信息。 操作流程設計: 簡化用戶操作,減少誤操作。 提示與反饋機製: 聲音、燈光、震動等反饋方式的設計。 圖形用戶界麵(GUI)開發: 介紹嵌入式GUI庫(如LVGL, uGUI)的應用。 第七章 信號處理與數據分析 本章將聚焦於儀器儀錶中對采集到的信號進行處理與分析的技術。 數字信號處理(DSP)基礎: 離散傅裏葉變換(DFT)與快速傅裏葉變換(FFT): 介紹其原理,以及在頻譜分析、噪聲抑製中的應用。 數字濾波器設計: FIR(有限衝擊響應)和IIR(無限衝擊響應)數字濾波器的設計方法與特點。 自適應濾波器: 介紹其原理與在噪聲消除、信號跟蹤中的應用。 數據處理算法: 統計分析: 均值、方差、標準差、相關性分析等。 平滑與濾波算法: 移動平均、中值濾波、Kalman濾波等,用於去除噪聲,提高數據穩定性。 麯綫擬閤: 最小二乘法等,用於數據建模與預測。 校準與補償技術: 綫性校準: 兩點校準、多點校準。 非綫性補償: 查錶法、多項式補償、模型補償。 環境補償: 如溫度補償、濕度補償等。 異常值檢測與故障診斷: 介紹簡單的異常值檢測算法,以及基於模型或閾值判斷的簡單故障診斷方法。 第八章 儀器儀錶設計中的關鍵技術與工程實踐 本章將結閤實際工程經驗,講解儀器儀錶設計過程中的關鍵技術與實踐要點。 電磁兼容性(EMC)設計: 乾擾的産生、傳播與耦閤途徑: 瞭解EMI(電磁乾擾)和EMS(電磁敏感性)的原理。 屏蔽、濾波與接地技術: 講解如何通過閤理的設計降低電磁乾擾。 PCB布局與布綫規範: 關鍵元器件的擺放、信號綫的走綫原則。 低功耗設計策略: 針對電池供電和節能要求,深入講解硬件和軟件層麵的功耗優化。 可靠性與穩定性設計: 元器件的選型、冗餘設計、環境適應性考量。 安全性設計: 防觸電、防爆、數據安全等方麵的考量。 儀器儀錶的設計流程: 從需求分析、原理圖設計、PCB設計、軟件開發、調試到整機測試的完整流程。 常用EDA工具介紹: 如Altium Designer, Eagle, Keil MDK, IAR Embedded Workbench等在電子設計中的應用。 標準與規範: 介紹與儀器儀錶相關的國際和國內標準。 第九章 行業應用案例分析 本章將選取幾個不同領域的典型儀器儀錶應用案例,深入剖析其設計思路、關鍵技術和實現方法。例如: 工業現場總綫儀錶: 基於CANopen或Profibus協議的傳感器節點設計。 便攜式醫療診斷設備: 集成多種傳感器、低功耗MCU、無綫通信的設備設計。 環境監測係統: 多參數傳感器網絡、數據采集與遠程傳輸方案。 智能傢居傳感器節點: 基於Zigbee或Wi-Fi的溫濕度、光照、人體感應設備。 精密測量儀器: 如高精度數字萬用錶、示波器的關鍵信號處理與ADC應用。 通過對這些案例的深入剖析,讀者能夠更直觀地理解本書所介紹的技術在實際工程中的應用,並將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 本書力求在理論深度與實踐應用之間取得平衡,內容詳實,覆蓋麵廣,適閤作為儀器儀錶設計、開發、維護人員的案頭參考書,也可作為相關專業院校師生的教學參考。