微机化仪表原理及设计PDF电子书下载

第一章 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 微机化仪表的设计开发过程 4

1.2.1 准备阶段 4

1.2.2 研制阶段 6

1.2.3 总调阶段 7

1.3 微机化仪表器件的选择 7

第二章 常用微处理器（机） 11

2.1 8085A微处理器 11

2.1.1 8085A结构 11

2.1.2 接口信号和功能 12

2.1.3 8085A最小系统 15

2.2 Z80微处理器 16

2.2.1 Z80CPU结构 16

2.2.2 接口信号与功能 18

2.2.3 Z80最小系统 20

2.3 MCS—51单片微型计算机 21

2.3.1 概述 21

2.3.2 MCS—51系统结构 24

2.3.3 单片机的扩展 36

2.4 MCS—96单片微型计算机 38

2.4.1 概况 38

2.4.2 MCS—96结构 40

第三章 输入输出通道 47

3.1 模拟量输入输出通道 47

3.1.1 模拟量输入通道 47

1 A/D通道的几种结构形式 47

2 A/D转换电路及其与微处理器的接口 48

3 A/D转换辅助电路 61

3.1.2 模拟量输出通道 64

1 D/A通道的几种结构形式 64

2 D/A转换电路及其与微处理器的接口 65

3.1.3 模入模出通道设计实例 69

3.2 开关量输入输出通道 74

第四章 微机化仪表的抗干扰设计 74

4.1 干扰与噪声源 78

4.1.1 外部干扰 79

4.1.2 数字电路的干扰 82

4.2 抗干扰设计 84

4.2.1 串模干扰的抑制 84

4.2.2 共模干扰的抑制 85

4.2.3 过程通道的抗干扰设计 87

4.2.4 电源与电网干扰的抑制 94

4.2.5 地线系统干扰的抑制 96

第五章 外设接口电路 98

5.1 LED显示接口 98

5.1.1 7段LED显示 98

5.1.2 点阵式LED显示 103

5.2 键盘接口 104

5.2.1 抖动与串键 104

5.2.2 非编码键盘 105

5.2.3 编码式键盘 110

5.3 打印机接口 121

5.3.1 打印原理 121

5.3.2 打印机接口 121

第六章 常用标准接口总线 124

6.1 IEEE—488并行标准接口总线 124

6.1.1 IEEE—488标准接口总线的基本特性 124

6.1.2 总线描述 125

6.1.3 总线工作过程 130

6.2 RS—232C串行标准接口总线 133

6.2.1 RS—232C传输数据格式和逻辑电平 133

6.2.2 RS—232C接口信号 135

6.2.3 单片机通信 139

6.3 RS—422、RS—423标准 141

第七章 软件设计 143

7.1 软件设计技术 143

7.1.1 结构化设计方法 143

7.1.2 由顶向下设计方法 145

7.1.3 模块化编程方法 147

7.2 微机化仪表软件的组成与设计 149

7.2.1 监控主程序 149

7.2.2 键盘管理 150

7.2.3 中断管理及处理 153

7.2.4 子程序模块 155

7.2.5 数据表 156

7.3 中断管理 156

7.3.1 8085中断系统 156

7.3.2 Z80中断系统 157

7.3.3 8051中断系统 161

第八章 测量算法 165

8.1 测量中的误差 165

8.1.1 仪表和基本误差 165

8.1.2 随机误差的性质与估计 166

8.1.3 粗差判别与坏值的舍弃 170

8.1.4 系统误差的分类和估计方法 170

8.1.5 误差的传递 172

8.1.6 误差的合成 175

8.2 克服随机误差的方法 176

8.2.1 叠加平均法 176

8.2.2 数据平滑 171

8.3 利用误差模型修正系统误差 178

8.4 利用校准数据修正系统误差 180

8.5 通过曲线拟合来求得校准方程 182

8.5.1 最小二乘原理 182

8.5.2 曲线的拟合 183

8.6 粗大误差的克服 187

8.6.1 统计法 188

8.6.2 数字滤波法 189

8.7 标度变换（工程量变换） 190

8.8 非线性校正 191

8.8.1 多项式逼近 191

8.8.2 分段逼近 192

第九章 控制算法 195

9.1 数字PID算法 195

9.1.1 完全微分型算法 195

9.1.2 不完全微分型算法 200

9.1.3 编制PID算法程序时几个值得注意的问题 203

9.2 前馈控制算法 205

9.2.1 前馈控制算法原理 205

9.2.2 前馈控制算法计算步骤 206

9.3 纯滞后补偿算法（Smith预估） 209

9.3.1 纯滞后补偿算法原理 209

9.3.2 纯滞后补偿算法计算步骤 211

9.4 差拍控制与Dahlin算法 213

9.4.1 差拍控制 213

9.4.2 Dahlin算法 215

9.5 解耦算法 217

9.5.1 解耦算法原理 217

9.5.2 解耦算法计算步骤 219

9.6 模糊算法 220

9.6.1 模糊控制算法原理 220

9.6.2 模糊控制实时算法 224

9.7 参数自整定算法 226

9.7.1 参数自整定基本原理 226

9.7.2 参数自整定修改模型算法 227

9.7.3 识别与校正模型算法 228

9.7.4 参数自整定算法的计算步骤 229

9.8 仿人工智能算法 231

第十章 微机化仪表的总体设计与实例 231

10.1 总体设计 234

10.1.1 设计准则 234

10.1.2 编写系统设计说明书和绘制总流程图 236

10.1.3 系统设计初步评价 237

10.2 微机液相色谱数据处理仪（实例1） 237

10.3 微机温度—时间控制仪（实例2） 250

10.4 智能温度控制仪（实例3） 257

笫十一章 调试方法和开发工具 265

11.1 常见故障 265

11.2 调试方法 266

11.2.1 静态调试 266

11.2.2 动态调试 267

11.3 开发工具 269

11.3.1 微型计算机开发系统 269

11.3.2 SICE通用单片机在线仿真系统 272

11.3.3 简易开发装置 276

11.3.4 逻辑分析仪功能简介 278

附录 279

附录1：8085A指令表 279

附录2：Z80指令表 284

附录3：MCS—51指令表 295

附录4：Z80PIO可编程并行接口芯片 304

附录5：8255可编程并行接口芯片 309

附录6：8251可编程串行接口芯片 314

附录7：8155RAM/IO扩展器 318

附录8：集成芯片引脚图 323