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智能仪表原理与设计(书店编码:1029818) |
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主要内容:
本书系统地阐述了基于嵌入式系统的智能仪表的基本原理和设计方法。阐述了智能仪表的概念、结构和特点，详细介绍了智能仪表的设计基础、人-机接口技术、数据采集技术、数据处理技术和仪表可靠性设计技术；同时还介绍了多单片机系统与总线标准、智能技术和智能仪表仿真与调试技术等最新技术及其发展方向。本书在各章节中都给出了大量实用的硬件电路和部分程序，还对实例进行了详细分析，力图使读者对智能仪表的组成原理、结构特点和设计思路有全面的、具体的认识。为了帮助读者复习、讨论各章节的内容，各章还设有一定量的思考题和习题。
在本书的编写过程中，参考了大量的相关书籍、论文和资料，力求论述全面系统、内容丰富新颖。
本书是高等工科院校测控技术与仪器、自动化等本科专业的教材与教学参考书，也可作为控制科学与工程学科研究生教学用书，还可供广大从事仪器仪表、自动控制、计算机应用和电子技术工作的工程技术人员参考。
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前言:
测量是信息获取技术，是信息技术的源头；仪表则是测量的物质手段。今天，仪表不仅已成为生产自动化与军事装备的基础，也是科学研究的“尖兵”，还是计量管理和贸易结算的“法官”，而且正在深入应用到人们生活的各个方面。
随着微计算机技术的快速发展，以嵌入式系统为核心的智能仪表综合运用各种现代技术，不断提高其性能和增强其功能，将完全取代传统的仪表装置，成为一种广泛应用的电子产品。因此，各高校有关专业都开设了智能仪表课程，为智能仪表的研究、开发、设计和应用培养高层次的人才。
本书的主要内容包括：智能仪表原理，智能仪表的技术特点和设计原则，智能仪表的主要接口逻辑、时序关系及控制方式，智能仪表的数据采集技术与各种测量、控制算法，智能仪表的可靠性设计技术与开发技术，多单片机构成智能仪表方法与数字通信技术，智能仪表常用的智能技术等。书中还列举了多种智能仪表实例，分析了它们的主要技术特点和设计思想.
以本书作为本科教材的参考教学时数为30～40学时。使用本书时应注意先安排学习相关的课程，如电子技术、微机原理、单片机原理及应用、传感器原理、检测技术、控制理论、软件工程等课程，为本教材的学习打好必要的基础。学习时还应注意结合实际，分析一定的实例，进行必要的实验，完成一些习题。研究生教学应安排课程设计，以便联系实际，加强设计与调试训练，提高学习效果和解决问题的能力。
本书编写过程中应用了作者多年的科研和教学积累，考虑了智能仪表的发展方向与热点技术。编写本书旨在给测控技术与仪器、自动化等专业的本科生及控制科学与工程等学科的研究生提供一本新颖实用的教材（或教学参考书）；同时与从事仪表开发、设计和应用的工程技术人员进行相关技术的交流，共同促进检测技术与仪器仪表的发展。
本书由华中科技大学控制科学与工程系李昌禧教授编著。要特别感谢华东理工大学吴勤勤教授等人提出的宝贵意见和建议，以及为本书稿的整理和画图做了大量工作、付出辛勤劳动的研究生卢月琼，还要感谢做资料收集工作的研究生代勇和王兵。
本书内容的电子文档可为使用本教材的大专院校制作教学课件时提供参考，如有需要可与编者联系，联系方法为：changxilee@yeahnet.
由于作者水平有限，书中难免还存在一些缺点和错误，恳请广大读者批评指正。 |
本书目录:
绪论1
1 智能仪表原理与设计基础4
11 智能仪表原理4
12 设计基础4
121 需求分析与方案论证4
122 机型选择与嵌入式系统6
123 总线与结构8
13 设计原则与设计内容14
131 总体设计原则15
132 硬件设计16
133 软件设计23
134 产品设计步骤27
思考题与习题28
2 人机接口的设计29
21 开关及接口29
211 开关的基本形式29
212 互锁式开关29
213 数字拨码盘30
214 开关接口的工作方式30
22 按键、键盘及接口30
221 按键及其接口30
222 键盘及其接口33
23 LED显示器及接口37
231 LED数码显示器37
232 LED数码显示器与CPU的接口38
24 键盘、显示器接口设计41
241 由I/O端口支持的键盘、显示器接口电路41
242 键盘显示器专用接口芯片827942
243 键盘显示器专用串行接口芯片zlg7289A47
25 液晶显示器(LCD)及其接口57
251 液晶显示器的原理57
252 段码式液晶显示器58
253 字符点阵式液晶显示器及其接口60
254 图形点阵式液晶显示器62
26 打印机及其接口63
261 GP16微型打印机及其接口64
262 通信与集中打印66
思考题与习题66
3 数据采集技术与输入输出接口67
31 概述67
32 检测信号与数据放大器设计68
321 检测信号的形式68
322 集成运算放大器选择69
323 数据放大器的设计74
33 多路开关及其与微机的连接75
331 干、湿舌簧继电器与半导体多路开关75
332 常用半导体多路开关芯片77
333 多路开关的扩展78
334 多路开关芯片与微机连接78
34 采样保持器及其与微机的连接79
341 采样保持器工作原理80
342 常用采样保持器芯片81
343 采样保持器与微机的连接82
344 保持电容器的选择82
35 A/D、D/A转换器与微机的接口83
351 D/A转换器与微机的连接84
352 PWM输出(D/A)85
353 A/D转换器与微机的连接86
354 A/D、D/A转换的输入、输出形式与基准电压92
36 微机控制式A/D转换器94
361 微机控制间接比较型A/D转换器94
362 微机控制组合式高分辨率A/D转换器95
37 频率相位信号的采集及其接口96
371 V/F转换原理及特点96
372 V/F转换器芯片97
373 频率信号的采集方式与接口98
374 相差信号的采集100
38 数据采集缓存器的设置与保护101
381 双端口RAM数据缓存器101
382 1位RAM数据缓存器103
383 数据缓存区设置103
384 缓存区数据的保护104
39 数据采集系统的结构形式105
391 多芯片构成数据采集系统的几种形式105
392 单片数据采集系统106
393 嵌入式系统107
思考题与习题107
4 数据处理技术108
41 概述108
42 标度变换等处理技术与程序设计109
421 极值判断、分段测量技术及程序109
422 标度变换处理技术及程序110
43 数字滤波技术及其程序设计112
431 噪声的分析方法和分类113
432 叠加平均（总体平均）滤波法114
433 几种常用静态滤波程序114
434 自相关法滤波116
435 低通数字滤波器模型及程序117
436 其他数字滤波器118
44 数字线性化技术与程序设计118
441 连续函数拟合法119
442 插值法（分段拟合法）120
443 查表法123
45 零点漂移与增益误差的处理技术124
451 误差模型124
452 自校准电路125
453 测量系统的校准127
454 环境因素综合补偿技术与程序设计128
46 控制技术及其算法130
461 闭环(反馈式)仪表与控制技术130
462 控制算法131
47 相关测量及其算法137
471 相关测量原理137
472 相关算法与相关器139
思考题与习题146
5 多单片机系统与通信总线147
51 概述147
52 多单片机系统的结构与通信148
521 单片机串行口直接连接式148
522 SPI总线连接与通信式148
523 多端口存储器连接式149
524 共享总线式149
525 并口连接式151
526 多单片机系统的通信152
53 智能仪表的对外通信与标准总线153
531 数据通信与接口总线153
532 RS-232C串行接口总线标准155
533 RS-422、RS-423、RS-485接口总线标准158
534 USB接口总线159
535 IEEE-488并行接口总线标准163
536 IEEE-488接口166
54 现场总线与智能仪表168
541 现场总线的产生与发展168
542 现场总线的定义与特点169
543 现场总线仪表（智能仪表）170
544 现场总线通信技术173
55 TCP/IP协议与智能仪表上网178
551 TCP/IP协议与以太网概述178
552 协议与标准179
553 智能仪表接入Internet181
思考题与习题184
6 智能技术185
61 概述185
611 数值处理技术与符号处理技术185
612 智能技术的产生与发展186
613 智能程序设计语言186
62 模糊控制技术187
621 模糊集合188
622 隶属函数及其确定188
623 模糊集合中的基本定义和基本运算189
624 模糊关系190
625 模糊推理191
626 模糊控制器的设计194
627 模糊控制器设计实例197
63 软测量技术199
631 软测量技术的意义199
632 软测量技术的内容200
633 软测量技术的建模202
634 软测量技术应用实例203
64 专家系统207
641 概述207
642 知识的表示与获取209
643 基于知识的推理213
644 专家系统应用实例215
思考题与习题219
7 可靠性设计技术220
71 可靠性设计基础220
711 可靠性的基本概念220
712 影响仪表可靠性的因素222
72 可靠性保障基本技术224
721 系统方案设计时的可靠性原则224
722 元器件的合理选用224
723 元器件的筛选227
724 降额设计228
725 系统可靠性保障的其他问题229
73 电磁兼容性设计231
731 电磁干扰的基本分析231
732 电源抗干扰设计233
733 屏蔽与接地235
734 抗串模干扰的措施236
735 抗共模干扰的措施238
736 总线的可靠性设计239
74 软件抗干扰技术240
741 CPU抗干扰技术240
742 输入输出的抗干扰技术243
75 软件可靠性设计244
751 软件设计过程中的可靠性244
752 软件可靠性设计的一些具体措施245
753 人机界面的容错技术247
76 智能仪表的自诊断技术249
761 CPU的自诊断250
762 ROM的自诊断250
763 RAM的自诊断250
764 数据采集通道的诊断251
765 模拟输出通道的诊断251
766 人机界面的诊断252
767 自诊断程序253
思考题与习题253
8 智能仪表的仿真与调试254
81 智能仪表的建模254
82 智能仪表的建模与仿真实例255
821 力（力矩）平衡机构式智能仪表255
822 内旋转式浓度变送器简介255
823 内旋转式浓度变送器的模型256
824 内旋转式浓度变送器的动态特性分析258
825 内旋转式浓度变送器的数字仿真259
83 智能仪表中的CPLD应用设计260
831 CPLD概述260
832 CPLD器件及描述语言260
833 CPLD设计举例261
84 智能仪表的开发调试264
841 通用MDS开发264
842 简易MDS开发265
843 自开发266
844 JTAG调试266
参考文献272
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本书特点:
本书是高等工科院校测控技术与仪器、自动化等本科专业的教材与教学参考书，也可作为控制科学与工程学科研究生教学用书，还可供广大从事仪器仪表、自动控制、计算机应用和电子技术工作的工程技术人员参考。
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