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1.1 引言1

第1章 绪论1

1.2　智能仪器仪表的特点及发展概况2

1.2.1　智能仪器仪表的特点和定义2

1.2.2　智能仪器仪表的发展史3

1.2.3　智能仪表的发展趋势4

1.3　智能仪器仪表的结构12

1.3.1 硬件部分13

1.3.2　软件部分13

1.4　虚拟仪器13

2.1　微处理器的选取17

2.1.1　处理器的选取原则17

第2章 智能仪表的核心——微处理器基础知识17

2.1.2　单片机概述19

2.1.3　MCS-51系列单片机20

2.1.4 MCS-96（196）系列单片机21

2.1.5 PIC系列单片机23

2.1.6 MSP430系列单片机23

2.1.7　其他单片机24

2.2　PIC单片机原理及基本功能结构25

2.2.1 PIC系列单片机的架构特点25

2.2.2　PIC系列单片机的种类27

2.3　PIC16F87X单片机硬件系统概况31

2.3.1 PIC16F87X封装形式和引脚功能31

2.3.2 PIC16F87X内部结构框图简介35

2.3.3　程序存储器和堆栈39

2.3.4 RAM数据存储器（文件寄存器）40

2.3.5　复位功能简介47

2.3.6　系统时钟简介47

2.4 PIC16F87X单片机开发系统简介50

2.4.1 MAPLAB集成开发环境软件包51

2.4.2 MAPLAB-ICD在线调试工具套件及其应用52

2.4.3　其他工具58

思考题59

第3章　指令系统及编程基础60

3.1 PIC单片机指令系统60

3.1.1 PIC单片机指令集特点60

3.1.2　指令时序60

3.1.3　指令系统概览61

3.1.4　面向字节操作类指令62

3.1.5　面向位操作类指令64

3.1.6　面向常数操作和控制操作类指令64

3.1.7　寻址方式65

3.1.8　数据传递关系67

3.1.9　与其他种类单片机指令系统比较67

3.2　汇编语言程序设计基础68

3.2.1　汇编语言的语句种类70

3.2.2　汇编语言的语句格式70

3.2.3　常用伪指令72

3.2.4 MACRO宏定义73

3.2.5　程序格式和程序流程图74

3.2.8　循环程序结构76

3.2.6　顺序程序结构76

3.2.7　分支程序结构76

3.2.9　子程序结构77

3.2.10　程序跨页跳转和跨页调用问题78

3.2.11　延时程序设计79

3.2.12　查表程序设计80

思考题82

第4章　输入／输出技术83

4.1 PIC16F87X单片机I/O接口的基本功能83

4.1.1　输入／输出端口简介83

4.1.2　基本输入／输出端口的内部结构和工作原理89

4.2 显示技术93

4.2.1 LED显示技术93

4.2.2 LCD显示技术104

4.3　打印记录技术111

4.3.1　点阵打印记录112

4.3.2　绘图打印记录117

4.3.3　无纸记录技术118

4.4　键盘操作技术119

4.4.1　键盘的抖动和串键119

4.4.2　非编码键盘120

4.4.3　编码键盘129

4.5　智能卡接口技术138

4.5.1　智能卡基础知识138

4.5.2 IC卡的接口设备139

4.5.3　IC卡存储区的分配和功能简介139

4.5.4　接触型IC卡140

4.5.5　非接触型IC卡142

思考题143

第5章 中断／定时技术144

5.1 中断技术144

5.1.1 中断的基本概念144

5.1.2 PIC16F87X的中断源145

5.1.3　中断硬件逻辑146

5.1.4　中断相关的寄存器147

5.1.5　中断的处理152

5.1.6　中断应用举例156

5.2　单片机定时计数器的基本功能158

5.2.1　定时器／计数器模块的基本用途158

5.2.2 PIC系列单片机中定时器／计数器TMR0模块159

5.2.3　定时器／计数器TMR1165

5.2.4　定时器／计数器TMR2170

5.2.5　定时器／计数器模块的应用举例174

5.3 定时计数功能应用——CCP技术178

5.3.1　捕捉器方式179

5.3.2　比较器方式181

5.3.3　PWM方式183

5.3.4 CCP部件相关寄存器187

思考题188

第6章　信号采集转换技术189

6.1 概述189

6.2　输入通道技术189

6.2.2　输入通道的结构190

6.2.1　输入通道的基本形式190

6.2.3　模拟多路采样开关191

6.2.4　采样／保持器（S/H）193

6.2.5　前置放大技术194

6.2.6　压频（V/F）转换技术197

6.3　模／数（A/D）转换技术200

6.3.1 几种ADC工作原理201

6.3.2 不同接口方式ADC的连接206

6.3.3 片内集成A/D转换模块214

6.4　输出通道技术220

6.4.1　输出通道基本结构220

6.4.2　频压转换技术222

6.4.3　D/A转换技术224

思考题230

第7章　数据传输技术231

7.1 总线231

7.1.1　总线的定义231

7.1.2　总线的分类231

7.1.3　总线相关的几个概念234

7.2　SPI总线241

7.2.1 SPI总线概述241

7.2.2　SPI接口工作原理242

7.2.3　PIC16F87X的SPI总线244

7.2.4　SPI应用实例249

7.3.1 I2C总线概述251

7.3 I2C总线251

7.3.2　PIC16F87X的MSSP模块中I2C模式及其相关的寄存器256

7.3.3 I2C总线的工作模式及应用举例259

7.3.4 以24XX01两线式EEPROM为例讲述I2C总线的数据传送262

7.3.5　仲裁和时钟同步化268

7.4　串行通信接口标准270

7.4.1　异步通信和同步通信270

7.4.2　信号的调制与解调272

7.4.3　通信数据的差错检测和校正272

7.4.4 串行通信接口电路UART、USRT和USART274

7.4.5 串行通信总线标准及其接口275

7.5 PIC单片机串行通信接口——USART278

7.5.1　概述278

7.5.2 与USART模块相关的寄存器279

7.5.3 USART波特率发生器BRG281

7.5.4 USART模块的异步工作方式282

7.5.5 USART的同步模式287

思考题290

第8章　数据存储与数据处理技术292

8.1　数据存储292

8.1.1　存储器的分类292

8.1.2　半导体存储器293

8.1.3　存储器接口方式298

8.2　数值运算300

8.2.1 数的表示300

8.2.2　定点数运算法则302

8.2.3　浮点数运算法则304

8.2.4　数制、码制转换307

8.2.5　近似数计算308

8.3　误差处理技术309

8.4　数字滤波技术312

8.4.1 限幅滤波313

8.4.2　中位值滤波313

8.4.3　平滑滤波313

8.5　软测量技术315

8.5.1　辅助变量的选取316

8.5.2　测量数据的处理316

8.5.3　软测量模型的建立317

8.5.4　软仪表的在线校正319

8.5.5　软测量的工业应用319

思考题320

第9章 智能仪器仪表设计相关技术321

9.1　抗干扰技术321

9.1.1 噪声的定义和种类321

9.1.2 干扰现象322

9.1.3　干扰传播的途径323

9.1.4　电磁兼容设计324

9.1.5　软件抗干扰技术333

9.2　仪表的低功耗设计336

9.2.1　低功耗设计基础336

9.2.2　低功耗设计方法337

思考题339

10.1 智能仪器仪表的设计方法340

10.1.1　开发过程与文档合一340

第10章 智能仪器仪表的设计方法和设计实例340

10.1.2　智能仪器仪表的工程化设计341

10.1.3　智能仪表的设计原则342

10.1.4　智能仪表的设计思想343

10.1.5　智能仪表的设计、研制步骤344

10.2　设计实例一——智能温度显示仪348

10.2.1 智能温度显示仪工作原理348

10.2.2　功能设计348

10.3　设计实例二——智能电接点水位计373

10.3.1　水位测量原理373

10.3.2　系统构成及实现373

A.1.2 MPLAB-ICD能做什么378

A.1.1 什么是MPLAB-ICD378

A.1 MPLAB-ICD概述378

附录A MPLAB-ICD378

A.1.3 MPLAB-ICD使用的资源379

A.1.4 MPLAB-ICD的各组成部件379

A.1.5 MPLAB-IDE集成开发环境380

A.2 MPLAB-ICD的安装和使用380

A.2.1 MPLAB-ICD对计算机主机的要求380

A.2.2　安装硬件381

附录B PIC16F877运算子程序390

B.1　定点数运算子程序390

B.2　3字节浮点四则运算子程序396

B.3　定点数与浮点数转换程序409

B.4　码制转换程序设计411

参考文献416