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内容简介 本书从工程实际应用出发,全面系统地介绍了计算机测控系统设计的各个重要环节,力求所讲内容具有较强的可移植性、先进性、应用性、资料开放性。
全书共分为13章,主要内容包括:计算机测控系统概论、微处理器与微控制器总线配置、译码与存储器系统设计、基本输入输出系统设计、键盘和打印机接口技术、测控系统的显示技术、计算机测控技术、模拟信号测量与控制接口技术、数字控制与应用程序设计、特殊集成电路及其应用、现场总线技术、测控系统的抗干扰与可靠性设计、测控系统设计实例。
本书是在作者多年教学与科研实践经验的基础上,结合近几年计算机测控系统的发展编写而成的。书中介绍了编者在测控领域的部分最新科研成果。
本书可作为高院校自动化、计算机应用、信息工程等专业的教材,更适用于从事计算机测控系统设计的工程技术人员参考。
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目录
目 录 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 &nbs | |