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目录 1

第一章 绪论 1

§1.1 智能化测量控制仪表的基本组成与发展 1

§1.2 智能化测量控制仪表的功能特点 3

§1.3 智能化测量控制仪表的设计方法 5

复习思考题 8

第二章 智能化测量控制仪表中的专用微处理机 9

§2.1 MCS-51系列单片机的特点 9

§2.2 MCS-51系列单片机的结构 10

2.2.1 MCS-51单片机的基本结构 10

2.2.2 MCS-51单片机的存贮器结构 13

2.2.3 MCS-51单片机的CPU 15

2.2.4 MCS-51单片机的并行I/O口 16

2.2.5 MCS-51单片机的定时器／计数器 19

2.2.6 MCS-51单片机的串行口 25

2.2.7 MCS-51单片机的中断系统 30

2.2.8 MCS-51单片机的工作方式 35

§2.3 CHMOS型单片机的节电工作方式 40

2.3.1 空闲方式和掉电方式 40

2.3.2 节电方式的应用 41

§2.4 CHMOS增强型单片机8XC51FA和8XC51GA的主要特点 43

2.4.1 8XC51FA的特点 43

2.4.2 比较／捕捉模块 45

2.4.3 16位捕捉方式 46

2.4.4 软件定时器和高速输出方式 47

2.4.5 脉冲宽度调制器PWM方式 47

2.4.6 监视定时器WDT 49

2.4.7 8XC51GA的特点 50

§2.5 PHILIPS单片机8XC552 52

2.5.1 8XC552的主要性能和结构 52

2.5.2 8XC552的复位电路 57

2.5.3 脉宽调制器PWM输出 58

2.5.4 A/D转换器 59

2.5.5 定时器T2和捕捉比较逻辑 61

2.5.6 监视定时器T3 65

2.5.7 输入输出口 66

2.5.8 8XC552的中断系统 67

2.5.9 I2C总线简介 70

§2.6 MCS-51单片机的指令系统 76

2.6.1 指令和助记符 76

2.6.2 指令的字节数 76

2.6.3 寻址方式 77

2.6.4 指令系统 81

复习思考题 92

3.1.1 A/D转换器的主要技术指标 94

§3.1 A/D及D/A转换器的主要技术指标 94

第三章 智能化测量控制仪表的ADC和DAC接口 94

3.1.2 D/A转换器的主要技术指标 95

§3.2 DAC接口技术 95

3.2.1 常用DAC芯片的接口方法 96

3.2.2 DAC接口的应用 102

§3.3 ADC接口技术 107

3.3.1 比较式ADC接口 108

3.3.2 积分式ADC接口 116

3.3.3 VFC式ADC接口 128

§3.4 数据采集系统 133

3.4.1 前置放大器 133

3.4.2 采样保持放大器 138

3.4.3 新型LC2MOS单片多位A/D转换器AD7701/AD7703 141

复习思考题 150

第四章 智能化测量控制仪表的键盘、显示器及打印输出接口 151

§4.1 键盘接口技术 151

4.1.1 非编码键盘 152

4.1.2 键值分析 159

4.1.3 编码键盘 166

§4.2 显示器接口技术 167

4.2.1 七段LED显示器 167

4.2.2 点阵式LED显示器 170

4.3.1 8279的工作原理 171

§4.3 8279可编程键盘／显示器芯片接口技术 171

4.3.2 8279的数据输入、显示输出及命令格式 173

4.3.3 8279的接口方法 178

§4.4 液晶显示器LCD接口技术 182

4.4.1 LCD显示器的工作原理和驱动方式 182

4.4.2 LCD显示器的驱动接口 184

4.4.3 点阵式液晶显示模块 187

§4.5 打印输出接口技术 195

4.5.1 PP40的接口信号 195

4.5.2 PP40的操作方式 195

4.5.3 PP40的接口方法和打印程序设计 198

4.5.5 TPμP-40A的字符代码和打印命令 207

4.5.4 TPμP-40A的性能和接口信号 207

4.5.6 TPuP-40A的接口方法和打印程序 209

复习思考题 214

第五章 智能化测量控制仪表的抗干扰技术 215

§5.1 干扰源 215

5.1.1 串模干扰、共模干扰及电源干扰 215

5.1.2 数字电路的干扰 217

§5.2 硬件抗干扰措施 218

5.2.1 串模干扰的抑制 218

5.2.2 共模干扰的抑制 220

5.2.3 输入输出通道干扰的抑制 221

5.2.4 电源与电网干扰的抑制 224

5.2.5 地线系统干扰的抑制 225

§5.3 软件抗干扰措施 226

5.3.1 数字量输入输出中的软件抗干扰 226

5.3.2 程序执行过程中的软件抗干扰 227

5.3.3 系统的恢复 231

复习思考题 234

第六章 智能化测量控制仪表的通讯接口 235

§6.1 串行通讯接口 235

6.1.1 RS-232C标准 235

6.1.2 串行通讯接口电路 240

6.1.3 智能化测量控制仪表与上位机之间的数据通讯 245

6.1.4 RS-422、RS-423标准 258

§6.2 并行通讯接口 258

6.2.1 IEEE-488标准（GP-IB标准） 258

6.2.2 基本接口功能要素 259

6.2.3 消息及其编码 260

6.2.4 接口功能 261

6.2.5 总线结构 263

6.2.6 三线挂钩原理 265

6.2.7 并行通讯接口芯片 268

复习思考题 271

第七章 智能化测量控制仪表中的数据处理技术 272

§7.1 定点数运算程序 272

§7.2 浮点数运算程序 282

§7.3 常用函数的计算方法 294

7.3.1 台劳公式 294

7.3.2 三角函数的计算 295

7.3.3 自然对数的计算 295

7.3.4 平方根的计算 297

§7.4 数制之间的转换 300

7.4.1 十进制整数转换为二进制数 300

7.4.2 十进制小数转换为二进制数 301

7.4.3 二进制整数转换为十进制数 303

7.4.4 二进制小数转换为十进制数 304

§7.5 数据的非数值处理 305

7.5.1 排序 305

7.5.2 查表 306

7.5.3 链表 312

7.5.4 队列 316

复习思考题 319

第八章 仪表中的常用测量与控制算法 320

§8.1 数字滤波算法 321

8.1.1 一阶惯性滤波 321

8.1.3 中位值滤波 323

8.1.2 限幅滤波 323

8.1.4 算术平均值滤波 324

8.1.5 滑动平均值滤波 326

8.1.6 加权滑动平均滤波 327

8.1.7 复合滤波法 328

§8.2 校正算法 328

8.2.1 系统误差的模型校正法 329

8.2.2 利用校准曲线通过查表法修正系统误差 330

8.2.3 非线性特性的校正 333

§8.3 量程自动转换与标度变换 337

8.3.1 量程自动转换 337

8.4.1 基本控制规律 341

8.3.2 标度变换 341

§8.4 PID控制算法 341

8.4.2 完全微分型PID控制算法 343

8.4.3 不完全微分型PID控制算法 346

8.4.4 PID算法的改进 347

8.4.5 PID调节器参数的整定及采样周期的选择 349

复习思考题 352

第九章 智能化测量控制仪表的设计 353

§9.1 智能化测量控制仪表的总体设计 354

§9.2 智能化测量控制仪表的硬件电路设计 355

9.2.1 仪表中专用单片机系统的设计 355

9.2.3 硬件电路设计过程 357

9.2.2 仪表中其它功能组件的设计 357

9.3.1 软件设计方法 359

§9.3 智能化测量控制仪表的软件设计 359

9.3.2 软件设计过程 361

§9.4 硬件调试方法 362

9.4.1 常见的硬件故障 362

9.4.2 硬件调试方法 363

§9.5 软件调试方法 364

9.5.1 常见的软件错误类型 364

9.5.2 软件调试方法 365

复习思考题 369

10.1.1 单片真有效值／直流转换器 370

第十章 智能化测量控制仪表整机分析 370

§10.1 智能化真有效值数字电压表的硬件结构 370

10.1.2 仪表单元电路的工作原理 372

§10.2 智能化真有效值数字电压表的监控程序 377

10.2.1 仪表的键盘功能 377

10.2.2 仪表的监控程序结构 378

10.2.3 主要功能模块简介 379

复习思考题 384

附录一 SIM8051模拟／调试软件的使用方法 385

附录二 常用集成电路芯片的引脚排列图 400

参考文献 405