计算机测控系统设计与应用

第1章 计算机测控系统概论

1. 1 计算机测控系统的发展过程

1. 1. 1 基地式仪表

1. 1. 2 单元组合仪表

1. 1. 3 数据采集系统(DAS)

1. 1. 4 直接数字控制系统(DDC)

1. 1. 5 监督控制系统(SCC)

1. 1. 6 集散控制系统(DCS)

1. 1. 7 现场总线控制系统(FCS)

1. 1. 8 工业过程计算机集成制造系统(流程CIMS)

1. 2 微处理器与微控制器技术

1. 2. 1 INTEL公司

1. 2. 2 MOTOROLA公司

1. 2. 3 Zilog公司

1. 2. 4 NEC公司

1. 2. 5 HITACHI公司

1. 2. 6 ATMEL公司

1. 2. 7 Philips公司

1. 2. 8 Microchip公司

1. 2. 9 TOSHIBA公司

1. 2. 10 Winbond公司

1. 2. 11 Elan公司

1. 2. 12 TI公司

1. 3 数字信号处理器DSP技术

1. 3. 1 C2000系列

1. 3. 2 C5000系列

1. 3. 3 C6000系列

1. 3. 4 ADSP-218×M／N系列

1. 3. 5 ADSP-219×系列

1. 4 计算机测控系统的发展趋势

1. 4. 1 可编程控制器(PLC)

1. 4. 2 采用新型的控制系统

1. 4. 3 实现最优控制

1. 4. 4 自适应控制

1. 4. 5 人工智能

1. 4. 6 模糊控制(Fuzzy Control)

1. 4. 7 神经网络控制

习题

第2章 微处理器与微控制器总线配置

2. 1 INTEL8088 CPU三总线的配置

2. 1. 1 8284时钟发生器驱动器

2. 1. 2 8288总线控制器

2. 1. 3 8088微处理器

2. 1. 4 存储空间的配置(Von·Noreaman结构)

2. 2 MCS-51系列及其兼容单片微控制器三总线的配置

2. 2. 1 几种常用的MCS-51系列及其兼容单片微控制器

2. 2. 2 三总线的构成

2. 2. 3 存储空间的配置(Harward结构)

2. 3 MCS-96系列单片微控制器三总线的配置

2. 3. 1 几种常用的MCS-96系列单片微控制器

2. 3. 2 三总线的构成

2. 3. 3 存储空间的配置(Preston 结构)

2. 4 总线结构

2. 4. 1 总线的概念及分类

2. 4. 2 总线标准简介

2. 4. 3 总线组成及总线功能

2. 4. 4 PCI总线

2. 4. 5 LPC接口

2. 4. 6 流行总线的性能比较

习题

第3章 译码与存储器系统设计

3. 1 简单译码集成电路

3. 1. 1 常用简单译码集成电路

3. 1. 2 应用举例

3. 2 PLD可编程逻辑器件

3. 2. 1 可编程逻辑器件的发展

3. 2. 2 可编程逻辑器件的分类

3. 2. 3 PLD电路的表示方法

3. 2. 4 Xilinx公司及其产品简介

3. 2. 5 Altera公司及其产品简介

3. 2. 6 Lattice的系列产品

3. 2. 7 边界扫描技术

3. 2. 8 GAL器件译码应用举例

3. 3 程序存储器及其扩展方法

3. 3. 1 常用程序存储器芯片EPROM

3. 3. 2 地址锁存器及其应用

3. 3. 3 程序存储器扩展实例

3. 4 数据存储器及其扩展方法

3. 4. 1 常用数据存储器芯片RAM

3. 4. 2 数据存储器扩展实例

3. 4. 3 SRAM的掉电保护

3. 4. 4 非易失性SRAM

3. 5 Flash存储器及其扩展方法

3. 5. 1 常用Flash存储器

3. 5. 2 AT29C512及其与CPU的接口

3. 6 双端口RAM及其扩展方式

3. 6. 1 常用的双端口RAM

3. 6. 2 IDT7130在双机并行通信中的应用

3. 7 串行EEPROM存储器及其扩展方法

3. 7. 1 I2C BUS简介

3. 7. 2 SPI串行外围接口简介

3. 7. 3 MICROWIRE／PLUS串行通信接口

3. 7. 4 AT24C××系列串行EEPROM及其扩展方法

3. 7. 5 AT93C××系列串行EEPROM及其扩展方法

3. 7. 6 FM25040铁电NVRAM及其应用

3. 7. 7 X5043／5045 WDT／串行EEPROM及其扩展方法

习题

第4章 基本输入输出系统设计

4. 1 简单I／O接口电路的扩展方法

4. 1. 1 用锁存器扩展简单的输出U

4. 1. 2 用三态缓冲器扩展简单的输入口

4. 1. 3 用移位寄存器扩展I／O接口

4. 2 可编程并行接口8255A及其应用

4. 2. 1 8255A芯片介绍

4. 2. 2 8255A与CPU的接口电路

4. 2. 3 双机并行通信接口设计

4. 3 可编程计数器／定时器8253及其应用

4. 3. 1 8253芯片介绍

4. 3. 2 8253与CPU的接口电路

4. 3. 3 8253应用实例

4. 3. 4 8254在脉冲测量数字滤波中的应用

4. 4 可编程双通道异步收发器TL16C552

4. 4. 1 TL16C552芯片介绍

4. 4. 2 寄存器选择

4. 4. 3 寄存器操作说明

4. 4. 4 可编程波特率发生器

4. 4. 5 TL16C552与CPU的接口电路

4. 5 数字量与脉冲量接口技术

4. 5. 1 光耦合器

4. 5. 2 数字量输入通道

4. 5. 3 数字量输出通道

4. 5. 4 脉冲量输入输出通道

习题

第5章 键盘和打印机接口技术

5. 1 独立式键盘接口设计

5. 1. 1 键盘的特点及确认

5. 1. 2 独立式按键扩展实例

5. 2 矩阵式键盘接口设计

5. 2. 1 矩阵键盘工作原理

5. 2. 2 按键的识别方法

5. 2. 3 键盘的编码

5. 2. 4 键盘工作方式

5. 2. 5 矩阵键盘接口实例

5. 2. 6 双功能及多功能键的设计

5. 2. 7 键盘处理中的特殊问题重键和连击

5. 3 DIP开关与拨码盘接口设计

5. 3. 1 DIP开关

5. 3. 2 拨码盘

5. 3. 3 BCD码拨盘与8255的接口

5. 4 打印机接口电路设计

5. 4. 1 标准Centronics接口

5. 4. 2 应用实例

习题

第6章 测控系统的显示技术

6. 1 显示技术的发展及其特点

6. 1. 1 显示技术的发展

6. 1. 2 显示器件的主要参数

6. 2 LED显示器接口设计

6. 2. 1 LED显示器的结构

6. 2. 2 LED显示器的扫描方式

6. 2. 3 LED显示器扩展实例

6. 2. 4 LED显示驱动器MAX7219及其应用

6. 3 段型LCD显示器接口设计

6. 3. 1 LCD的发展过程

6. 3. 2 LCD的特点

6. 3. 3 LCD的基本结构及工作原理

6. 3. 4 LCD的驱动方式

6. 3. 5 液晶显示驱动器

6. 3. 6 LCD接口电路设计

6. 4 点阵液晶显示控制器T6963C及其应用

6. 4. 1 T6963C特性

6. 4. 2 T6963C与CPU的接口

6. 4. 3 T6963C指令集

6. 4. 4 DMF5000N系列点阵液晶显示模块介绍

6. 4. 5 DMF5000N系列液晶显示模块的接口技术

6. 4. 6 应用程序设计

习题

第7章 计算机测控系统的控制技术

7. 1 计算机测控系统的被控对象及性能指标

7. 1. 1 被控对象

7. 1. 2 性能指标

7. 1. 3 对象特性对控制性能的影响

7. 2 PID控制技术

7. 3 数字PID算法

7. 3. 1 PID算法

7. 3. 2 PID算式的改进

7. 4 PID参数整定

7. 4. 1 PID参数对控制性能的影响

7. 4. 2 采样周期T的选取

7. 4. 3 扩充临界比例度法

7. 5 串级控制技术

7. 5. 1 串级控制算法

7. 5. 2 副回路微分先行串级控制算法

7. 6 前馈-反馈控制技术

7. 6. 1 前馈控制的结构

7. 6. 2 前馈-反馈控制的结构

7. 6. 3 数字前馈-反馈控制算法

7. 7 数字控制器的直接设计方法

7. 7. 1 基本概念

7. 7. 2 最少拍无差系统的设计

7. 7. 3 最少拍无纹波系统

7. 8 大林算法

7. 8. 1 大林算法的基本形式

7. 8. 2 振铃现象的消除

7. 8. 3 大林算法的设计步骤

7. 9 史密斯预估控制技术

7. 9. 1 史密斯预估控制原理

7. 9. 2 史密斯预估控制举例

7. 10 模糊控制技术

7. 10. 1 模糊控制的数学基础

7. 10. 2 模糊控制系统组成

7. 10. 3 模糊控制器设计

7. 10. 4 双输入单输出模糊控制器设计

7. 10. 5 模糊PID控制

习题

第8章 模拟信号测量与控制接口技术

8. 1 传感器

8. 1. 1 传感器的定义和分类及构成

8. 1. 2 传感器的基本性能

8. 1. 3 传感器的应用领域

8. 1. 4 基准电压源和恒流源

8. 1. 5 温度传感器

8. 1. 6 湿度传感器

8. 1. 7 流量传感器

8. 1. 8 热释电红外传感器

8. 1. 9 光电传感器

8. 1. 10 气敏传感器

8. 1. 11 霍尔传感器

8. 1. 12 应变式电阻传感器

8. 1. 13 压力传感器

8. 1. 14 CCD图像传感器

8. 2 模拟信号放大技术

8. 2. 1 放大器

8. 2. 2 运算放大器及其应用

8. 2. 3 测量放大器

8. 2. 4 程控增益放大器

8. 3 多通道模拟信号测量技术

8. 3. 1 信号和采样定理

8. 3. 2 采样／保持器

8. 3. 3 模拟开关

8. 3. 4 32通道模拟量输入电路设计实例

8. 4 模拟量输入通道

8. 4. 1 模拟量输入通道的组成

8. 4. 2 A／D转换器的工作原理

8. 4. 3 量化

8. 4. 4 A／D转换器的技术指标

8. 5 模拟量输出通道

8. 5. 1 模拟量输出通道的组成

8. 5. 2 D／A转换器的工作原理

8. 5. 3 D／A转换器的技术指标

8. 6 12位A／D转换器AD574A

8. 6. 1 AD574A的内部结构与引脚功能

8. 6. 2 AD574A的应用特性及校准

8. 6. 3 AD574A与CPU的接口

8. 6. 4 AD574A的应用调试说明

8. 7. 6 路12位A／D转换器ADS7864

8. 7. 1 引脚描述

8. 7. 2 应用说明

8. 7. 3 ADS7864与CPU的接口

8. 8 24位∑-△A／D转换器AD7714

8. 8. 1 引脚介绍

8. 8. 2 片内寄存器

8. 8. 3 模拟输入

8. 8. 4 基准输入

8. 8. 5 AD7714数字接口

8. 8. 6 AD7714与CPU的接口

8. 8. 7 AD7714的应用

8. 9 8路24位△-∑A／D转换器ADS1216

8. 9. 1 引脚说明

8. 9. 2 应用说明

8. 9. 3 寄存器定义

8. 9. 4 命令

8. 9. 5 ADS1216与CPU的接口

8. 10 12位串行A／D转换器ADS7822

8. 10. 1 引脚说明

8. 10. 2 应用说明

8. 10. 3 ADS7822与CPU的接口技术

8. 11 12位D／A转换器DAC1208

8. 11. 1 DAC1208／1209／1210的内部结构与引脚功能

8. 11. 2 DAC1208与CPU的接口

8. 11. 3 DAC1230系列D／A转换器

8. 12 4路12位并行D／A转换器OAC7624

8. 12. 1 引脚介绍

8. 12. 2 应用说明

8. 12. 3 DAC7624／25与CPU的接口

8. 13 4路12位串行D／A转换器DAC7614

8. 13. 1 引脚介绍

8. 13. 2 应用说明

8. 13. 3 DAC7614与CPU的接口技术

8. 14 电流／电压转换电路

8. 14. 1 电压／0～10mA转换

8. 14. 2 电流／0～5V转换

8. 14. 3 集成电压／电流转换器XTR110

习题

第9章 数字控制与应用程序设计

9. 1 数字控制基础

9. 1. 1 数字控制的基本原理

9. 1. 2 数字控制方式

9. 1. 3 开环数字控制

9. 2 逐点比较法插补原理

9. 2. 1 逐点比较法直线插补

9. 2. 2 逐点比较法圆弧插补

9. 3 步进电动机控制

9. 3. 1 步进电动机的工作原理

9. 3. 2 步进电动机控制系统原理图

9. 3. 3 步进电动机的驱动电路

9. 3. 4 步进电动机的工作方式

9. 3. 5 步进电动机控制程序设计

9. 4 数字滤波程序

9. 4. 1 程序判断滤波

9. 4. 2 中值滤波

9. 4. 3 算术平均滤波

9. 4. 4 加权平均滤波程序

9. 4. 5 低通滤波

9. 4. 6 滑动平均滤波

9. 4. 7 各种滤波方法的比较

9. 5 标度变换程序

9. 5. 1 线性标度变换

9. 5. 2 非线性标度变换

习题

第10章 特殊集成电路及其应用

10. 1 DS12C887实时日历时钟

10. 1. 1 引脚介绍

10. 1. 2 DS12C887的应用说明

10. 1. 3 各寄存器作用

10. 1. 4 DS12C887的中断和更新周期

10. 1. 5 DS12C887与CPU的接口

10. 2 X1205实时日历时钟

10. 2. 1 引脚介绍

10. 2. 2 应用说明

10. 2. 3 操作说明

10. 2. 4 X1205与CPU的接口

10. 3 BL50462AP及其软件解码技术

10. 3. 1 BL50462AP特点及引脚介绍

10. 3. 2 指令码组成

10. 3. 3 发射与接收电路

10. 3. 4 解码电路

10. 3. 5 解码原理

10. 3. 6 程序设计

10. 4 微控制器监控电路及其应用

10. 4. 1 MAX703～709／813L监控电路及其应用

10. 4. 2 MB3773电源监视器及其应用

习题

第11章 现场总线技术

11. 1 现场总线的现状与发展

11. 1. 1 现场总线的产生

11. 1. 2 现场总线的特点和优点

11. 1. 3 现场总线标准的制定

11. 1. 4 现场总线网络的买现

11. 1. 5 现场总线的现状

11. 1. 6 现场总线技术的发展趋势

11. 2 数字通信基础

11. 2. 1 基本概念

11. 2. 2 通信系统的组成

11. 2. 3 数据编码

11. 2. 4 局域网及其拓扑结构

11. 2. 5 网络传输介质

11. 2. 6 介质访问控制方式

11. 2. 7 CRC校验

11. 3 串行通信接口

11. 3. 1 RS-232C串行通信接口

11. 3. 2 RS-485串行通信接口

11. 3. 3 串行异步通信协议

11. 4 Modbus通信协议

11. 4. 1 概述

11. 4. 2 两种传输方式

11. 4. 3 Modbus消息帧

11. 4. 4 错误检测方法

11. 5 CAN现场总线

11. 5. 1 CAN的技术规范

11. 5. 2 CAN通信控制器SJA1000

11. 5. 3 CAN BUS器件

11. 5. 4 CAN应用节点设计

11. 6 LonWorks

11. 6. 1 LonWorks节点

11. 6. 2 路由器

11. 6. 3 LonTalk协议

11. 6. 4 通信端口与收发器

11. 6. 5 面向对象的开发语言-Neuron C

11. 6. 6 LonWorks开发工具

11. 6. 7 LonWorks应用节点设计

11. 6. 8 基于PCI总线的LON网络智能适配器

11. 6. 9 设备驱动程序WDM的开发

11. 7 PROFIBUS现场总线

11. 7. 1 PROFIBUS概述

11. 7. 2 从站通信控制器SPC3

11. 7. 3 主站通信控制器ASPC2

11. 7. 4 PROFIBUS-DP开发包4

11. 7. 5 PROFIBUS-DP从站的开发

11. 8 M-BUS收发器TSS721A

11. 8. 1 引脚介绍

11. 8. 2 数据传输模式

11. 8. 3 从机3. 3V电源

11. 8. 4 防掉电功能

11. 8. 5 应用电路

11. 8. 6 应用领域

习题

第12章 测控系统的抗干扰与可靠性设计

12. 1 干扰的分类

12. 1. 1 按干扰产生的原因分类

12. 1. 2 按干扰传导模式分类

12. 1. 3 按干扰波形及性质分类

12. 2 干扰的耦合方式

12. 2. 1 直接耦合方式

12. 2. 2 公共阻抗耦合方式

12. 2. 3 电容耦合方式

12. 2. 4 电磁感应耦合方式

12. 2. 5 辐射耦合方式

12. 2. 6 漏电耦合方式

12. 3 计算机测控系统可靠性设计

12. 3. 1 可靠性设计任务

12. 3. 2 可靠性设计技术

12. 4 电磁兼容性设计

12. 4. 1 电磁兼容及相关概念

12. 4. 2 电磁兼容控制技术

12. 5 抗干扰的硬件措施

12. 5. 1 抗串模干扰的措施

12. 5. 2 抗共模干扰的措施

12. 5. 3 采用双绞线

12. 5. 4 反射波干扰及抑制

12. 5. 5 正确连接模拟地和数字地

12. 5. 6 电源的抗干扰措施

12. 5. 7 压敏电阻及其应用

12. 5. 8 TVS瞬变电压抑制器及其应用

12. 6 抗干扰的软件措施

12. 6. 1 数字信号输入输出中的软件抗干扰措施

12. 6. 2 CPU的抗干扰技术

12. 7 测控系统的容错设计

12. 7. 1 硬件故障的自诊断技术

12. 7. 2 软件的容错设计

习题

第13章 测控系统设计与实例

13. 1 测控系统设计的方法

13. 1. 1 测控任务的确定

13. 1. 2 选择系统的主机机型

13. 1. 3 确定控制算法

13. 1. 4 系统总体方案设计

13. 1. 5 硬件设计

13. 1. 6 软件设计

13. 1. 7 选择工业自动化仪表

13. 1. 8 系统调试

13. 2 计算机油井工况综合监测系统

13. 2. 1 系统功能

13. 2. 2 硬件组成

13. 2. 3 软件设计

13. 3 PMM2000多功能电力监控网络仪表

13. 3. 1 系统功能特点

13. 3. 2 系统硬件结构

13. 3. 3 软件设计与算法

13. 3. 4 应用

13. 4 工业锅炉计算机控制系统的设计

13. 4. 1 工业锅炉的工作过程

13. 4. 2 工业锅炉计算机控制的意义

13. 4. 3 业锅炉计算机控制系统的基本功能

13. 4. 4 直接数字控制(DDC)系统的设计

13. 4. 5 系统总体设计

参考文献