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第一章 绪论1

1.1 测控仪器和系统的地位与作用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3

1.3.3 微机化测控系统4

1.4 本课程的内容与性质4

思考题与习题5

第二章 测控通道(输入/输出通道)6

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16

2.1.5 模拟输入通道的误差分配与综合23

2.2 模拟输出通道27

2.2.1 模拟输出通道的基本理论27

2.2.2 模拟输出通道的基本结构31

2.2.3 模拟输出通道组成电路的选用33

2.3 开关量输入/输出通道37

2.3.1 开关量输入通道37

2.3.2 开关量输出通道38

2.3.3 开关量输入/输出通道设计举例41

2.4 单元电路的级联设计46

2.4.1 电气性能的相互匹配46

2.4.2 信号耦合与时序配合46

2.4.3 电平转换接口48

思考题与习题52

第三章 主机及其接口53

3.1 主机电路53

3.1.1 基于PC机的主机电路53

3.1.2 基于单片机的主机电路55

3.2 测控接口及程序58

3.2.1 A/D与微机接口及程序58

3.2.2 VFC与微机接口及程序63

3.2.3 D/A与微机接口及程序65

3.2.4 功率接口68

3.3.1 显示器接口及程序70

3.3 人-机接口及程序70

3.3.2 键盘接口及程序78

3.3.3 键盘/显示器接口及程序85

3.3.4 打印机接口及程序94

3.3.5 报警器接口及程序100

3.4 通信接口103

3.4.1 串行通信接口103

3.4.2 并行通信接口118

思考题与习题127

4.1 量程切换128

第四章 测量数据处理128

4.2 标度变换130

4.2.1 模拟显示的标度变换131

4.2.2 数字显示的标度变换131

4.3 零位和灵敏度的误差校正134

4.4 非线性校正135

4.4.1 查表法136

4.4.2 插值法136

4.4.3 拟合法142

4.5.1 越限报警系统设计实例145

4.5 越限报警145

4.5.2 上、下限报警处理程序设计148

4.6 数字滤波150

4.6.1 限幅滤波和中位值滤波150

4.6.2 平均滤波152

4.6.3 低通滤波156

4.6.4 复合滤波158

思考题与习题158

5.1 PID控制原理与程序流程160

5.1.1 过程控制的基本概念160

第五章 PID控制算法160

5.1.2 模拟PID调节器161

5.1.3 数字PID控制器162

5.1.4 PID算法的程序流程164

5.2 标准PID算法的改进167

5.2.1 微分项的改进167

5.2.2 积分项的改进169

5.3 数字PID参数的选择172

5.3.1 采样周期的选择172

5.3.2 数字PID控制的参数选择173

5.4 数字PID控制的工程实现175

5.4.1 给定值和被控量处理176

5.4.2 偏差处理177

5.4.3 控制算法的实现178

5.4.4 控制量处理178

5.4.5 自动/手动切换179

思考题与习题180

第六章 监控程序设计181

6.1 监控程序的功能和组成181

6.2.1 监控主程序182

6.2 监控主程序和初始化管理182

6.2.2 初始化管理184

6.3 键盘管理184

6.3.1 一键一义的键盘管理184

6.3.2 一键多义的键盘管理186

6.3.3 自动/手动切换189

6.4 显示、中断与时钟管理190

6.4.1 显示管理190

6.4.2 中断管理190

6.4.3 时钟管理192

6.5.1 自检方式193

6.5 硬件故障的自检193

6.5.2 自检算法194

6.5.3 自检软件196

思考题与习题197

第七章 抗干扰技术198

7.1 噪声干扰的形成198

7.1.1 噪声源198

7.1.2 噪声的耦合方式199

7.1.3 噪声的干扰模式202

7.2.1 接地技术203

7.2 硬件抗干扰技术203

7.2.2 屏蔽技术209

7.2.3 长线传输的干扰及抑制210

7.2.4 共模干扰的抑制213

7.2.5 差模干扰的抑制218

7.2.6 供电系统抗干扰220

7.2.7 印刷电路板抗干扰222

7.3 软件抗干扰技术225

7.3.1 软件冗余技术226

7.3.2 软件陷阱技术228

7.3.3 “看门狗”技术232

7.3.4 故障自动恢复处理程序240

思考题与习题244

第八章 微机化测控系统设计及实例246

8.1 设计要求和研制过程246

8.1.1 设计的基本要求246

8.1.2 设计研制过程247

8.2 总体设计248

8.3.1 元、器件的选择251

8.3 硬件设计251

8.3.2 电路设计的原则253

8.3.3 硬件电路研制过程254

8.4 软件设计256

8.4.1 软件研制过程256

8.4.2 软件设计的依据——系统定义257

8.4.3 软件设计方法259

8.4.4 软件的测试和运行261

8.5 设计实例262

8.5.1 电冰箱温度测控系统设计262

8.5.2 防盗报警系统设计267

思考题与习题274

第九章 虚拟仪器与测控网络275

9.1 虚拟仪器275

9.1.1 虚拟仪器概述275

9.1.2 虚拟仪器系统的构成278

9.1.3 DAQ数据采集卡281

9.1.4 VXI总线系统283

9.1.5 软件293

9.1.6 基于PC和DSP系统的虚拟仪器299

9.2.1 简介305

9.2 现场总线305

9.2.2 现场总线的几种类型309

9.2.3 结论312

9.3 测控网络312

9.3.1 简介312

9.3.2 现场总线的网络拓扑结构313

9.3.3 现场总线的数据通信模式314

9.3.4 网络扩展与网络互联316

9.3.5 测控网络应用317

思考题与习题319