測控系統(tǒng)原理與設(shè)計（第2版）

第1章 緒論
1.1 測控系統(tǒng)的地位與作用1
1.2 測控系統(tǒng)微機化的重要意義2
1.3 微機化測控系統(tǒng)的類型和組成3
1.3.1 微機化檢測系統(tǒng)3
1.3.2 微機化控制系統(tǒng)4
1.3.3 微機化測控系統(tǒng)4
1.4 本課程的內(nèi)容與性質(zhì)5
思考題與習(xí)題5
第2章 測控通道(輸入/輸出通道)
2.1 模擬輸入通道6
2.1.1 模擬輸入通道的基本類型與組成結(jié)構(gòu)6
2.1.2 傳感器的選用8
2.1.3 信號調(diào)理電路的參數(shù)設(shè)計和選擇9
2.1.4 采集電路的參數(shù)設(shè)計和選擇17
2.1.5 模擬輸入通道的誤差分配與綜合25
2.2 模擬輸出通道29
2.2.1 模擬輸出通道的基本理論29
2.2.2 模擬輸出通道的基本結(jié)構(gòu)33
2.2.3 模擬輸出通道組成電路的選用36
2.3 開關(guān)量輸入/輸出通道39
2.3.1 開關(guān)量輸入通道40
2.3.2 開關(guān)量輸出通道41
2.3.3 開關(guān)量輸入/輸出通道設(shè)計舉例44
2.4 單元電路的級聯(lián)設(shè)計48
2.4.1 電氣性能的相互匹配48
2.4.2 信號耦合與時序配合49
2.4.3 電平轉(zhuǎn)換接口50
思考題與習(xí)題54
第3章 主機及其接口
3.1 主機電路55
3.1.1 基于PC機的主機電路55
3.1.2 基于單片機的主機電路57
3.2 測控接口及程序60
3.2.1 A/D與微型機接口及程序60
3.2.2 VFC與微型機接口及程序65
3.2.3 D/A與微型機接口及程序67
3.2.4 功率接口70
3.3 人—機接口及程序72
3.3.1 顯示器接口及程序72
3.3.2 鍵盤接口及程序80
3.3.3 鍵盤/顯示器接口及程序87
3.3.4 打印機接口及程序96
3.3.5 報警器接口及程序102
3.4 通信接口104
3.4.1 串行通信接口105
3.4.2 并行通信接口119
思考題與習(xí)題127
第4章 測量數(shù)據(jù)處理
4.1 零位和靈敏度的誤差校正129
4.1.1 軟件校正方法129
4.1.2 硬件校正方法131
4.2 量程自動切換132
4.2.1 量程切換的依據(jù)133
4.2.2 量程切換的方法134
4.3 超限自動報警135
4.3.1 超限報警處理程序設(shè)計135
4.3.2 超限報警系統(tǒng)設(shè)計實例137
4.4 標度變換140
4.4.1 硬件實現(xiàn)方法140
4.4.2 軟件實現(xiàn)方法143
4.5 非線性校正算法147
4.5.1 查表法148
4.5.2 插值法148
4.5.3 擬合法154
4.6 數(shù)字濾波157
4.6.1 限幅濾波和中位值濾波158
4.6.2 平均濾波159
4.6.3 低通濾波164
4.6.4 復(fù)合濾波165
思考題與習(xí)題166
第5章 PID控制算法
5.1 PID控制原理與程序流程167
5.1.1 過程控制的基本概念167
5.1.2 模擬PID調(diào)節(jié)器168
5.1.3 數(shù)字PID控制器169
5.1.4 PID算法的程序流程171
5.2 標準PID算法的改進174
5.2.1 微分項的改進174
5.2.2 積分項的改進177
5.3 數(shù)字PID參數(shù)的選擇179
5.3.1 采樣周期的選擇179
5.3.2 數(shù)字PID控制的參數(shù)選擇180
5.4 數(shù)字PID控制的工程實現(xiàn)183
5.4.1 給定值和被控量處理183
5.4.2 偏差處理184
5.4.3 控制算法的實現(xiàn)185
5.4.4 控制量處理186
5.4.5 自動/手動切換186
思考題與習(xí)題188
第6章 監(jiān)控程序設(shè)計
6.1 監(jiān)控程序的功能和組成189
6.2 監(jiān)控主程序和初始化管理190
6.2.1 監(jiān)控主程序190
6.2.2 初始化管理192
6.3 鍵盤管理192
6.3.1 一鍵一義的鍵盤管理192
6.3.2 一鍵多義的鍵盤管理194
6.3.3 自動/手動切換197
6.4 顯示、中斷與時鐘管理198
6.4.1 顯示管理198
6.4.2 中斷管理198
6.4.3 時鐘管理200
6.5 硬件故障的自檢201
6.5.1 自檢方式201
6.5.2 自檢算法202
6.5.3 自檢軟件204
思考題與習(xí)題205
第7章 抗干擾技術(shù)
7.1 噪聲干擾的形成206
7.1.1 噪聲源206
7.1.2 噪聲的耦合方式207
7.1.3 噪聲的干擾模式210
7.2 硬件抗干擾技術(shù)211
7.2.1 接地技術(shù)211
7.2.2 屏蔽技術(shù)217
7.2.3 長線傳輸?shù)母蓴_及抑制218
7.2.4 共模干擾的抑制221
7.2.5 差模干擾的抑制226
7.2.6 供電系統(tǒng)抗干擾228
7.2.7 印刷電路板抗干擾230
7.3 軟件抗干擾技術(shù)233
7.3.1 軟件冗余技術(shù)234
7.3.2 軟件陷阱技術(shù)236
7.3.3 “看門狗”技術(shù)240
7.3.4 故障自動恢復(fù)處理程序248
思考題與習(xí)題252
第8章 微機化測控系統(tǒng)設(shè)計及實例
8.1 設(shè)計要求和研制過程254
8.1.1 設(shè)計的基本要求254
8.1.2 設(shè)計研制過程255
8.2 總體設(shè)計256
8.3 硬件設(shè)計259
8.3.1 元器件的選擇259
8.3.2 電路設(shè)計的原則261
8.3.3 硬件電路研制過程262
8.4 軟件設(shè)計264
8.4.1 軟件研制過程264
8.4.2 軟件設(shè)計的依據(jù)——系統(tǒng)定義265
8.4.3 軟件設(shè)計方法267
8.4.4 軟件的測試和運行269
8.5 設(shè)計實例270
8.5.1 電冰箱溫度測控系統(tǒng)設(shè)計270
8.5.2 防盜報警系統(tǒng)設(shè)計275
思考題與習(xí)題282
第9章 測控系統(tǒng)新技術(shù)
9.1 計算機測控系統(tǒng)的發(fā)展283
9.1.1 集中測控系統(tǒng)283
9.1.2 集散控制系統(tǒng)285
9.1.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)286
9.2 網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)289
9.2.1 網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的發(fā)展289
9.2.2 網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)290
9.2.3 網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)功能與特點294
9.3 虛擬儀器297
9.3.1 虛擬儀器的概念297
9.3.2 虛擬儀器的組成特點299
9.3.3 虛擬儀器的體系結(jié)構(gòu)300
9.3.4 典型的虛擬儀器系統(tǒng)及其總線302
9.3.5 虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)化303
思考題與習(xí)題305
附錄1 MCS  51指令表
附錄2 常用集成芯片引腳圖
參考文獻