测控系统原理与设计PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 测控仪器和系统的地位与作用 1

1.2 测控系统微机化的重要意义 2

1.3 微机化测控系统的类型和组成 3

1.3.1 微机化检测系统 3

1.3.2 微机化控制系统 3

1.3.3 微机化测控系统 4

1.4 本课程的内容与性质 4

思考题与习题 5

第二章 测控通道(输入/输出通道) 6

2.1 模拟输入通道 6

2.1.1 模拟输入通道的基本类型与组成结构 6

2.1.2 传感器的选用 8

2.1.3 信号调理电路的参数设计和选择 9

2.1.4 采集电路的参数设计和选择 16

2.1.5 模拟输入通道的误差分配与综合 23

2.2 模拟输出通道 27

2.2.1 模拟输出通道的基本理论 27

2.2.2 模拟输出通道的基本结构 31

2.2.3 模拟输出通道组成电路的选用 33

2.3 开关量输入/输出通道 37

2.3.1 开关量输入通道 37

2.3.2 开关量输出通道 38

2.3.3 开关量输入/输出通道设计举例 41

2.4 单元电路的级联设计 46

2.4.1 电气性能的相互匹配 46

2.4.2 信号耦合与时序配合 46

2.4.3 电平转换接口 48

思考题与习题 52

第三章 主机及其接口 53

3.1 主机电路 53

3.1.1 基于PC机的主机电路 53

3.1.2 基于单片机的主机电路 55

3.2 测控接口及程序 58

3.2.1 A/D与微机接口及程序 58

3.2.2 VFC与微机接口及程序 63

3.2.3 D/A与微机接口及程序 65

3.2.4 功率接口 68

3.3.1 显示器接口及程序 70

3.3 人-机接口及程序 70

3.3.2 键盘接口及程序 78

3.3.3 键盘/显示器接口及程序 85

3.3.4 打印机接口及程序 94

3.3.5 报警器接口及程序 100

3.4 通信接口 103

3.4.1 串行通信接口 103

3.4.2 并行通信接口 118

思考题与习题 127

4.1 量程切换 128

第四章 测量数据处理 128

4.2 标度变换 130

4.2.1 模拟显示的标度变换 131

4.2.2 数字显示的标度变换 131

4.3 零位和灵敏度的误差校正 134

4.4 非线性校正 135

4.4.1 查表法 136

4.4.2 插值法 136

4.4.3 拟合法 142

4.5.1 越限报警系统设计实例 145

4.5 越限报警 145

4.5.2 上、下限报警处理程序设计 148

4.6 数字滤波 150

4.6.1 限幅滤波和中位值滤波 150

4.6.2 平均滤波 152

4.6.3 低通滤波 156

4.6.4 复合滤波 158

思考题与习题 158

5.1 PID控制原理与程序流程 160

5.1.1 过程控制的基本概念 160

第五章 PID控制算法 160

5.1.2 模拟PID调节器 161

5.1.3 数字PID控制器 162

5.1.4 PID算法的程序流程 164

5.2 标准PID算法的改进 167

5.2.1 微分项的改进 167

5.2.2 积分项的改进 169

5.3 数字PID参数的选择 172

5.3.1 采样周期的选择 172

5.3.2 数字PID控制的参数选择 173

5.4 数字PID控制的工程实现 175

5.4.1 给定值和被控量处理 176

5.4.2 偏差处理 177

5.4.3 控制算法的实现 178

5.4.4 控制量处理 178

5.4.5 自动/手动切换 179

思考题与习题 180

第六章 监控程序设计 181

6.1 监控程序的功能和组成 181

6.2.1 监控主程序 182

6.2 监控主程序和初始化管理 182

6.2.2 初始化管理 184

6.3 键盘管理 184

6.3.1 一键一义的键盘管理 184

6.3.2 一键多义的键盘管理 186

6.3.3 自动/手动切换 189

6.4 显示、中断与时钟管理 190

6.4.1 显示管理 190

6.4.2 中断管理 190

6.4.3 时钟管理 192

6.5.1 自检方式 193

6.5 硬件故障的自检 193

6.5.2 自检算法 194

6.5.3 自检软件 196

思考题与习题 197

第七章 抗干扰技术 198

7.1 噪声干扰的形成 198

7.1.1 噪声源 198

7.1.2 噪声的耦合方式 199

7.1.3 噪声的干扰模式 202

7.2.1 接地技术 203

7.2 硬件抗干扰技术 203

7.2.2 屏蔽技术 209

7.2.3 长线传输的干扰及抑制 210

7.2.4 共模干扰的抑制 213

7.2.5 差模干扰的抑制 218

7.2.6 供电系统抗干扰 220

7.2.7 印刷电路板抗干扰 222

7.3 软件抗干扰技术 225

7.3.1 软件冗余技术 226

7.3.2 软件陷阱技术 228

7.3.3 “看门狗”技术 232

7.3.4 故障自动恢复处理程序 240

思考题与习题 244

第八章 微机化测控系统设计及实例 246

8.1 设计要求和研制过程 246

8.1.1 设计的基本要求 246

8.1.2 设计研制过程 247

8.2 总体设计 248

8.3.1 元、器件的选择 251

8.3 硬件设计 251

8.3.2 电路设计的原则 253

8.3.3 硬件电路研制过程 254

8.4 软件设计 256

8.4.1 软件研制过程 256

8.4.2 软件设计的依据——系统定义 257

8.4.3 软件设计方法 259

8.4.4 软件的测试和运行 261

8.5 设计实例 262

8.5.1 电冰箱温度测控系统设计 262

8.5.2 防盗报警系统设计 267

思考题与习题 274

第九章 虚拟仪器与测控网络 275

9.1 虚拟仪器 275

9.1.1 虚拟仪器概述 275

9.1.2 虚拟仪器系统的构成 278

9.1.3 DAQ数据采集卡 281

9.1.4 VXI总线系统 283

9.1.5 软件 293

9.1.6 基于PC和DSP系统的虚拟仪器 299

9.2.1 简介 305

9.2 现场总线 305

9.2.2 现场总线的几种类型 309

9.2.3 结论 312

9.3 测控网络 312

9.3.1 简介 312

9.3.2 现场总线的网络拓扑结构 313

9.3.3 现场总线的数据通信模式 314

9.3.4 网络扩展与网络互联 316

9.3.5 测控网络应用 317

思考题与习题 319