微机化仪表原理及设计PDF电子书下载

1 微机化仪表设计概述 1

1.1 微机化仪表的功能和组成 1

1.1.1 微机化仪表的主要功能 1

1.1.2 微机化仪表的基本组成 2

1.2 微机化仪表的设计思想和研制步骤 4

1.2.1 微机化仪表的基本设计思想 4

1.2.2 微机化仪表的设计研制步骤 5

1.3 微机化仪表器件的选择 8

2 主机电路——仪表硬件电路设计之一 11

2.1 由Z80器件构成的主机电路 11

2.1.1 Z80CPU 11

2.1.2 Z80PI0和CTC 16

2.1.3 主机电路 20

2.2 由单片微机构成的主机电路 22

2.2.1 MCS-51单片微型计算机 22

2.2.2 主机电路 39

3 过程输入、输出通道——仪表硬件电路设计之二 44

3.1 模拟量输入通道 44

3.1.1 模拟量输入通道的结构 44

3.1.2 A/D转换芯片及其与微处理器(机)的接口 45

3.1.3 模拟量输入通道的其它器件 61

3.1.4 模拟量输入通道设计举例 66

3.2 模拟量输出通道 69

3.2.1 模拟量输出通道的结构 69

3.2.2 D/A转换芯片及其与微处理器(机)的接口 69

3.2.3 带手动操作电路的模拟量输出通道 76

3.2.4 模拟量输出通道设计举例 77

3.3 开关量输入输出通道 78

3.3.1 开关量输入输出通道的结构 79

3.3.2 开关量输入输出通道设计举例 79

4 人-机接口电路——仪表硬件电路设计之三 82

4.1 LED显示器接口 82

4.1.1 7段LED显示器 82

4.1.2 点阵式LED显示器 86

4.2 键盘接口 86

4.2.1 键盘结构和类型 86

4.2.2 抖动与串键 87

4.2.3 非编码键盘接口电路 88

4.2.4 编码式键盘接口电路 91

4.3 打印机接口 100

4.3.1 打印原理 100

4.3.2 GP-16微型打印机接口 100

4.3.3 PP-40彩色描绘器接口 103

5 通信接口电路——仪表硬件电路设计之四 109

5.1 串行通信接口 109

5.1.1 RS-232C标准 109

5.1.2 串行通信接口电路 113

5.1.3 MCS-51单片机与IBM-PC计算机的数据通信 119

5.1.4 RS-422、RS-423标准 123

5.2 并行通信接口 123

5.2.1 IEEE-488标准 123

5.2.2 并行通信接口器件 129

6 微机化仪表硬件电路的抗干扰 132

6.1 干扰与噪声源 132

6.1.1 外部干扰 132

6.1.2 数字电路的干扰 134

6.2 抗干扰措施 136

6.2.1 串模干扰的抑制 136

6.2.2 共模干扰的抑制 138

6.2.3 过程通道的抗干扰 139

6.2.4 电源与电网干扰的抑制 148

6.2.5 地线系统干扰的抑制 149

7 监控程序——仪表功能的软件实现之一 151

7.1 软件设计概述 151

7.1.1 软件设计的特点与一般方法 151

7.1.2 结构化设计与编程 151

7.1.3 软件功能测试 154

7.1.4 软件的运行、维护和改进 155

7.2 监控程序设计 155

7.2.1 概述 155

7.2.2 监控主程序 157

7.2.3 初始化管理 158

7.2.4 键盘管理 158

7.2.5 显示管理 163

7.2.6 中断管理 164

7.2.7 时钟管理 166

7.2.8 手-自动控制 167

7.2.9 自诊断处理 167

8 测量算法——仪表功能的软件实现之二 169

8.1 克服随机误差的软件算法(数字滤波) 169

8.1.1 程序判断法 169

8.1.2 中位值滤波法 171

8.1.3 算术平均滤波法 172

8.1.4 递推平均滤波法 174

8.1.5 加权递推平均滤波法 175

8.1.6 一阶惯性滤波法 176

8.1.7 复合滤波法 178

8.2 克服系统误差的软件算法 179

8.2.1 系统误差的模型校正法(非线性校正) 179

8.2.2 系统误差的标准数据校正法 195

8.2.3 仪表零位误差和增益误差的校正方法 196

8.2.4 传感器温度误差的校正方法 197

8.3 量程自动切换与工程量变换 198

8.3.1 量程自动切换 198

8.3.2 工程量变换(标度变换) 200

9 控制算法——仪表功能的软件实现之三 202

9.1 PID控制算法 202

9.1.1 概述 202

9.1.2 完全微分型PID控制算法 204

9.1.3 不完全微分型PID控制算法 208

9.1.4 PID算法的改进 209

9.1.5 PID调节器参数的整定及采样周期的选择 211

9.2 复杂控制算法 214

9.2.1 前馈控制算法 214

9.2.2 纯滞后补偿算法(Smith预估) 216

9.2.3 差拍控制与Dahlin算法 217

9.2.4 解耦算法 219

9.3 智能控制算法 221

9.3.1 PID参数自整定 222

9.3.2 模糊控制算法 223

10 微机化仪表设计实例 231

10.1 设计准则 231

10.2 设计实例 233

10.2.1 温度程序控制仪 233

10.2.2 色谱分析数据处理仪 245

10.3 仪表调试 255

10.3.1 常见故障 255

10.3.2 调试方法 256

附录1 思考题与习题 260

附录2 Z80指令表 263

附录3 MCS-51指令表 271

附录4 常用集成芯片引脚图 276