测控系统原理与设计（第2版）

第1章 绪论
1.1 测控系统的地位与作用1
1.2 测控系统微机化的重要意义2
1.3 微机化测控系统的类型和组成3
1.3.1 微机化检测系统3
1.3.2 微机化控制系统4
1.3.3 微机化测控系统4
1.4 本课程的内容与性质5
思考题与习题5
第2章 测控通道(输入/输出通道)
2.1 模拟输入通道6
2.1.1 模拟输入通道的基本类型与组成结构6
2.1.2 传感器的选用8
2.1.3 信号调理电路的参数设计和选择9
2.1.4 采集电路的参数设计和选择17
2.1.5 模拟输入通道的误差分配与综合25
2.2 模拟输出通道29
2.2.1 模拟输出通道的基本理论29
2.2.2 模拟输出通道的基本结构33
2.2.3 模拟输出通道组成电路的选用36
2.3 开关量输入/输出通道39
2.3.1 开关量输入通道40
2.3.2 开关量输出通道41
2.3.3 开关量输入/输出通道设计举例44
2.4 单元电路的级联设计48
2.4.1 电气性能的相互匹配48
2.4.2 信号耦合与时序配合49
2.4.3 电平转换接口50
思考题与习题54
第3章 主机及其接口
3.1 主机电路55
3.1.1 基于PC机的主机电路55
3.1.2 基于单片机的主机电路57
3.2 测控接口及程序60
3.2.1 A/D与微型机接口及程序60
3.2.2 VFC与微型机接口及程序65
3.2.3 D/A与微型机接口及程序67
3.2.4 功率接口70
3.3 人—机接口及程序72
3.3.1 显示器接口及程序72
3.3.2 键盘接口及程序80
3.3.3 键盘/显示器接口及程序87
3.3.4 打印机接口及程序96
3.3.5 报警器接口及程序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
思考题与习题127
第4章 测量数据处理
4.1 零位和灵敏度的误差校正129
4.1.1 软件校正方法129
4.1.2 硬件校正方法131
4.2 量程自动切换132
4.2.1 量程切换的依据133
4.2.2 量程切换的方法134
4.3 超限自动报警135
4.3.1 超限报警处理程序设计135
4.3.2 超限报警系统设计实例137
4.4 标度变换140
4.4.1 硬件实现方法140
4.4.2 软件实现方法143
4.5 非线性校正算法147
4.5.1 查表法148
4.5.2 插值法148
4.5.3 拟合法154
4.6 数字滤波157
4.6.1 限幅滤波和中位值滤波158
4.6.2 平均滤波159
4.6.3 低通滤波164
4.6.4 复合滤波165
思考题与习题166
第5章 PID控制算法
5.1 PID控制原理与程序流程167
5.1.1 过程控制的基本概念167
5.1.2 模拟PID调节器168
5.1.3 数字PID控制器169
5.1.4 PID算法的程序流程171
5.2 标准PID算法的改进174
5.2.1 微分项的改进174
5.2.2 积分项的改进177
5.3 数字PID参数的选择179
5.3.1 采样周期的选择179
5.3.2 数字PID控制的参数选择180
5.4 数字PID控制的工程实现183
5.4.1 给定值和被控量处理183
5.4.2 偏差处理184
5.4.3 控制算法的实现185
5.4.4 控制量处理186
5.4.5 自动/手动切换186
思考题与习题188
第6章 监控程序设计
6.1 监控程序的功能和组成189
6.2 监控主程序和初始化管理190
6.2.1 监控主程序190
6.2.2 初始化管理192
6.3 键盘管理192
6.3.1 一键一义的键盘管理192
6.3.2 一键多义的键盘管理194
6.3.3 自动/手动切换197
6.4 显示、中断与时钟管理198
6.4.1 显示管理198
6.4.2 中断管理198
6.4.3 时钟管理200
6.5 硬件故障的自检201
6.5.1 自检方式201
6.5.2 自检算法202
6.5.3 自检软件204
思考题与习题205
第7章 抗干扰技术
7.1 噪声干扰的形成206
7.1.1 噪声源206
7.1.2 噪声的耦合方式207
7.1.3 噪声的干扰模式210
7.2 硬件抗干扰技术211
7.2.1 接地技术211
7.2.2 屏蔽技术217
7.2.3 长线传输的干扰及抑制218
7.2.4 共模干扰的抑制221
7.2.5 差模干扰的抑制226
7.2.6 供电系统抗干扰228
7.2.7 印刷电路板抗干扰230
7.3 软件抗干扰技术233
7.3.1 软件冗余技术234
7.3.2 软件陷阱技术236
7.3.3 “看门狗”技术240
7.3.4 故障自动恢复处理程序248
思考题与习题252
第8章 微机化测控系统设计及实例
8.1 设计要求和研制过程254
8.1.1 设计的基本要求254
8.1.2 设计研制过程255
8.2 总体设计256
8.3 硬件设计259
8.3.1 元器件的选择259
8.3.2 电路设计的原则261
8.3.3 硬件电路研制过程262
8.4 软件设计264
8.4.1 软件研制过程264
8.4.2 软件设计的依据——系统定义265
8.4.3 软件设计方法267
8.4.4 软件的测试和运行269
8.5 设计实例270
8.5.1 电冰箱温度测控系统设计270
8.5.2 防盗报警系统设计275
思考题与习题282
第9章 测控系统新技术
9.1 计算机测控系统的发展283
9.1.1 集中测控系统283
9.1.2 集散控制系统285
9.1.3 现场总线控制系统286
9.2 网络化测控系统289
9.2.1 网络化测控系统的发展289
9.2.2 网络化测控系统的结构290
9.2.3 网络化测控系统功能与特点294
9.3 虚拟仪器297
9.3.1 虚拟仪器的概念297
9.3.2 虚拟仪器的组成特点299
9.3.3 虚拟仪器的体系结构300
9.3.4 典型的虚拟仪器系统及其总线302
9.3.5 虚拟仪器网络化303
思考题与习题305
附录1 MCS  51指令表
附录2 常用集成芯片引脚图
参考文献