PC Interfacing and Data Acquisition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Newnes

作者:Kevin James

出品人:

页数:484

译者:

出版时间:2000-08-10

价格:USD 78.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780750646246

丛书系列:

图书标签:

• PC interfacing
• Data acquisition
• Instrumentation
• Microcontrollers
• Embedded systems
• Sensors
• Signal processing
• Hardware
• Software
• Engineering

《数据采集系统设计与实现》 本书深入探讨了现代数据采集系统的核心概念、关键技术以及实际应用。从基础的信号处理原理出发，逐步展开到复杂的数据转换、接口通信以及软件开发等方面，旨在为读者构建一个全面而深入的理解。 第一章：数据采集基础 本章首先阐述了数据采集的定义、重要性及其在科学研究、工业控制、环境监测等领域的广泛应用。接着，详细介绍了模拟信号和数字信号的本质区别，以及它们在数据采集过程中的转换机制。我们将深入理解采样定理，探讨采样率、奈奎斯特频率以及抗混叠滤波器的作用，确保采集到的数字信号能够忠实地反映原始模拟信号。 第二章：传感器技术与信号调理 传感器是数据采集的源头，本章将系统介绍各类常用传感器的原理、选型与应用，包括温度传感器、压力传感器、光传感器、位移传感器等。我们会分析不同传感器的输出特性，并重点讲解如何根据应用需求选择合适的传感器。此外，信号调理技术是确保采集信号质量的关键。本章将详细介绍放大、滤波、隔离、阻抗匹配等信号调理电路的设计与实现，以应对各种复杂的信号环境。 第三章：模数转换器（ADC） 模数转换器是将连续的模拟信号转化为离散的数字信号的核心组件。本章将深入剖析不同类型的ADC，如逐次逼近型（SAR）、双重积分型（Dual-Slope）、Σ-Δ（Sigma-Delta）以及流水线型（Pipeline）ADC。我们将详细讲解它们的转换原理、精度、转换速率、功耗以及各自的优缺点，并提供如何根据具体应用场景选择最优ADC的指导。此外，量化误差、失调误差、增益误差等ADC的性能参数也将被详尽解析。 第四章：接口通信协议 数据采集系统需要与微处理器、计算机或其他控制设备进行有效通信。本章将重点介绍几种主流的接口通信协议，包括串行通信（如UART、SPI、I2C）和并行通信。我们会详细分析这些协议的工作原理、数据传输格式、时序控制以及应用场景。对于更复杂的系统，我们将探讨USB、Ethernet、CAN总线等高速、长距离通信方式，并分析它们的特点和在数据采集系统中的集成方法。 第五章：嵌入式系统在数据采集中的应用 微控制器和嵌入式系统在现代数据采集系统中扮演着至关重要的角色。本章将介绍如何利用微控制器（如ARM Cortex-M系列）搭建数据采集平台，包括GPIO接口的使用、定时器/计数器配置、中断处理机制以及ADC/DAC的驱动编程。我们将探讨嵌入式实时操作系统（RTOS）在管理多任务、调度采集任务和保证数据实时性方面的优势。 第六章：数据采集软件设计 软件是实现数据采集功能的灵魂。本章将从软件设计的角度，介绍数据采集软件的架构设计、模块划分以及关键功能的实现。我们将探讨不同开发环境（如C/C++、Python）在数据采集应用中的优势。此外，数据可视化技术，如波形显示、图表生成、数据记录与回放等，也将被纳入讨论，以帮助读者更好地理解和分析采集到的数据。 第七章：数据处理与分析 采集到的原始数据通常需要经过进一步的处理和分析才能提取有价值的信息。本章将介绍常用的数据预处理技术，如噪声去除、平滑、滤波以及基线校正。接着，我们将探讨数据分析方法，包括统计分析、频谱分析、模式识别等，并结合实际案例展示如何从数据中挖掘规律和洞察。 第八章：数据采集系统集成与测试 一个完整的数据采集系统涉及硬件选型、电路设计、软件开发以及系统集成等多个环节。本章将指导读者如何从需求分析出发，逐步进行系统设计，包括选择合适的传感器、ADC、微控制器和通信接口。系统集成过程中需要注意的细节，如电源管理、接地设计、抗干扰措施等也将被详细阐述。最后，我们将重点介绍系统测试的方法和流程，包括单元测试、集成测试和系统验证，确保系统的稳定性和准确性。 第九章：高级数据采集技术与案例分析 本章将触及一些更高级的数据采集技术，如多通道同步采集、高速数据采集、低功耗数据采集以及无线数据采集。通过多个实际案例分析，如工业自动化中的状态监测、医疗设备中的生理信号采集、科学实验中的数据记录等，将前面章节的理论知识与实际应用紧密结合，帮助读者加深对数据采集系统设计与实现全过程的理解，并激发其在未来项目中创新的灵感。 本书力求理论与实践相结合，通过清晰的讲解、丰富的图示和详细的案例，帮助读者掌握数据采集系统的设计、实现和应用的关键技术，为从事相关领域的工作打下坚实的基础。

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我最近陷入了一个关于高级算法实现的困境中，尤其是在处理实时数据流的并行计算方面，总感觉缺少一个稳固的理论基石来指导我的实践。这本书的理论深度确实令人称赞，它并没有停留在教科书式的简单介绍，而是深入挖掘了背后的数学原理和底层逻辑。我特别关注了其中关于“非对称加密协议在嵌入式系统中的优化路径”那一章节，作者的论述逻辑链条异常严密，每一步的推导都辅以清晰的假设前提，让人无法反驳。更难能可贵的是，它对不同计算模型的性能权衡分析得极其透彻，比如对比了基于状态机模型和基于事件驱动模型的资源消耗差异，这些都是我在以往阅读的文献中很少能看到的深度比较。读完这部分内容，我对如何在高并发、低延迟的环境下设计鲁棒的软件架构有了全新的认识，感觉思维的框架一下子被拓宽了许多。它迫使我重新审视自己过去的一些“经验主义”的判断，用更科学、更量化的视角去看待系统设计中的每一个决策点。对于那些已经有一定基础，渴望突破瓶颈，真正理解“为什么”的进阶学习者来说，这本书提供的认知升级是无价的。

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我最近在尝试将旧有的实验室设备接入现代化的数据分析平台，主要面临的挑战是如何在高标准的安全合规要求下实现高效的数据迁移和验证。这本书中关于“遗留系统接口标准化”的部分，简直是为我量身定做的救星。它详尽地描述了如何设计一个中间件层来隔离老旧硬件的非标准驱动，并用一套优雅的API封装技术，将这些不可控的外部因素转化为统一的、可预测的数据流。书中提供了一个非常实用的案例研究，关于如何构建一个具有自我诊断和容错能力的采集系统，特别是在电源波动和信号噪声较大的工业环境中，其鲁棒性设计思路令人印象深刻。我将书中的状态机模型应用到了我自己的数据缓存机制中，显著减少了由于瞬时中断导致的数据丢失率。这本书的价值在于它的实用性，它不是停留在理论的象牙塔中空谈，而是将最前沿的学术思考转化为可在实际工程中部署的、久经验证的解决方案。它让我感觉手中有了一本可以随时翻开，并且能立即找到对应工程痛点解决方案的“操作手册”，极大地提升了项目推进的效率和信心。

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坦率地说，这本书的阅读体验算得上是“崎岖而 rewarding”的。它绝不是那种可以让你轻松地在咖啡馆里消磨时光的书籍。很多章节的专业术语密度非常高，如果不带上一本字典或者时刻准备好搜索引擎，很可能会被生僻的缩写和晦涩的定义卡住。例如，书中对某一特定总线协议的初始化序列描述，用了一整页的篇幅来定义状态寄存器的位域，每一个位的含义都需要结合附录中的时序图来反复对照理解，这无疑对读者的专注度和耐心是极大的考验。然而，正是这种高强度的挑战性，带来了巨大的成就感。每当攻克一个难懂的段落，那种“豁然开朗”的感觉，是阅读轻松读物无法比拟的。这本书筛选掉了所有不重要的“废话”，直击核心的复杂性，它要求读者拿出全部的智力投入。对于那些追求深度理解、享受“啃硬骨头”过程的求知者而言，这种‘劝退’式的难度反而是最好的筛选器，确保了读者群体的专业性和学习的严肃性。

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这本书的装帧设计实在让人眼前一亮，封面那种深沉的蓝色调配上简洁有力的银色字体，透露出一种专业又不失典雅的气质。我特别喜欢它在细节处理上的用心，比如书脊的磨砂质感，握在手里既防滑又有分量感，明显是经过深思熟虑的印刷工艺。内页的纸张选择也十分考究，不是那种反光的亮面纸，而是略带纹理的米白色纸张，长时间阅读下来眼睛不容易疲劳，这对于一本需要查阅大量图表和代码的专业书籍来说，简直是福音。排版布局也极其清晰，章节标题的层级分明，关键公式和术语的处理上，采用了加粗或使用不同字体的策略，使得即使在快速翻阅时，也能迅速定位到核心信息。此外，书中穿插的一些设计元素，比如用于区分不同技术模块的小图标或者页面底部的导航小设计，都展现了编者对读者使用体验的关怀。整体而言，这本书在“硬件感”上做得非常出色，它不仅仅是一堆文字的堆砌，更像是一件精心打磨的工具，让人在翻开它之前，就已经对内容质量有了很高的期待。这种对实体书的尊重和对阅读体验的重视，在当前的电子书泛滥的时代，显得尤为珍贵和难得，拿在手里把玩一番，都是一种享受。

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这本书的作者群体简直是个“梦之队”，我能清晰地感受到不同领域专家的智慧交融。从前言中提到的作者背景就可以看出，他们横跨了电气工程、计算机科学以及应用物理等多个学科，这使得书中对同一个问题的阐述角度极其多元化。例如，当讨论到信号完整性问题时，一部分作者会从电磁场的角度去解释传输线效应，引入了波导理论；紧接着，另一部分作者则会立刻切换到软件层面的解决方案，比如如何通过降低采样率或应用数字滤波器来规避硬件限制。这种跨学科的视角避免了单一学科的局限性，使得整本书的内容既有深度又不失广度。我尤其欣赏这种“协同写作”带来的优势：当我们面对一个复杂的工程挑战时，往往需要从多个维度进行综合考量，这本书恰好提供了这样一个多维度的思维工具箱。阅读过程中，我感觉就像同时拥有了三四个不同背景的导师在给我解惑，他们互相补充，互相印证，构建了一个非常坚实和立体的知识体系，这在很多只关注单一技术栈的教材中是难以寻觅的。

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