智能仪表原理与设计技术PDF电子书下载

1 概述 1

1.1 智能仪表的功能和组成 1

1.1.1 智能仪表的主要功能 1

1.1.2 智能仪表的基本组成 3

1.2 智能仪表的设计思想和研制步骤 4

1.2.1 智能仪表的基本设计思想 4

1.2.2 智能仪表的设计研制步骤 4

1.3 智能仪表的开发工具 9

1.3.1 开发系统的功能 10

1.3.2 几种开发系统 10

2 仪表主机电路设计 13

2.1 由MCS—51单片微机构成的主机电路 13

2.1.1 MCS—5152单片微型计算机 13

2.1.2 主机电路 27

2.2 带ARM核的处理器芯片 32

2.2.1 ARM处理器概述 32

2.2.2 带ARM核的处理器芯片S3C44B0X 33

3 过程输入输出通道设计 37

3.1 模拟量输入通道 37

3.1.1 模拟输入通道的结构 37

3.1.2 AD转换芯片及其与单片机的接口 38

3.1.3 模拟量输入通道的其它器件 62

3.1.4 模拟量输入通道设计举例 67

3.2 模拟量输出通道 68

3.2.2 DA转换芯片及其与单片机的接口 69

3.2.1 模拟量输出通道的结构 69

3.2.3 模拟量输出通道设计实例 77

3.3 开关量输入输出通道 79

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 80

4 人－机接口电路设计 82

4.1 显示器接口 82

4.1.1 LED显示器 82

4.1.3 LCD显示器 85

4.1.2 点阵式LED显示器 85

4.1.4 点阵式LCD显示器 88

4.2 键盘接口 94

4.2.1 键盘结构和类型 94

4.2.2 抖动与串键 94

4.2.3 非编码式键盘接口电路 95

4.2.4 编码式键盘接口电路 97

4.3 打印机接口 104

4.3.1 打印原理 104

4.3.2 GP—16微型打印机接口 105

4.3.3 PP—40彩色描绘器接口 108

5 智能仪表通信原理与接口电路设计 113

5.1 引言 113

5.2 串行总线通信 114

5.2.1 RS—232C、RS—422和RS—485 114

5.2.2 通用串行总线USB 123

5.2.3 应用实例 127

5.3.2 几种有影响的现场总线 130

5.3 现场总线技术及现场总线智能仪表 130

5.3.1 现场总线的体系结构与特点 130

5.3.3 现场总线智能仪表 132

5.4 基于工业以太网的通信程序设计 133

5.4.1 概述 133

5.4.2 以太网在SCADA系统中的应用 134

5.4.3 基于以太网控制装置的通信程序设计 134

5.4.4 Socket基本技术介绍 135

5.4.5 基于PC—104嵌入式控制器的SCADA系统中以太网通信程序的设计 138

5.5 蓝牙技术通信 143

5.5.1 蓝牙技术的特色与工作原理 144

5.5.2 蓝牙芯片组及其实用连接技术 146

5.5.3 基于蓝牙技术的便携式数据采集装置 148

5.6 基于电力线载波通信的自动抄表系统 152

5.6.1 电力线载波通信概述 152

5.6.2 电力线载波通信原理与方法 153

5.6.3 常用电力线载波通信芯片 154

5.6.4 基于电力线载波通信的自动抄表系统结构和功能 155

5.6.5 基于PL2000A芯片的电力线载波通信系统设计 156

6 智能仪表硬件电路的抗干扰 166

6.1 干扰与噪声源 166

6.1.1 串模干扰 166

6.1.2 共模干扰 167

6.1.3 数字电路的干扰 168

6.1.4 电源干扰 170

6.2 抗干扰措施 170

6.2.1 串模干扰的抑制 170

6.2.2 共模干扰的抑制 172

6.2.3 过程通道的抗干扰 173

6.2.4 电源与电网干扰的抑制 180

6.2.5 地线系统的抑制 181

7.1 软件设计方法 183

7.1.1 结构化设计和编程 183

7 监控程序 183

7.1.2 软件功能测试 184

7.1.3 软件的运行、维护和改进 186

7.2 监控程序设计 186

7.2.1 概述 186

7.2.2 监控主程序 187

7.2.3 初始化管理 188

7.2.4 键盘管理 188

7.2.6 中断管理 193

7.2.5 显示管理 193

7.2.7 时钟管理 195

7.2.8 手－自动控制 196

7.2.9 自诊断处理 197

8 智能仪表的测量与控制算法 199

8.1 测量算法 199

8.1.1 克服随机误差的软件算法（数字滤波） 199

8.1.2 克服系统误差的软件算法 206

8.1.3 量程自动切换与工程量变换 216

8.2 控制算法 219

8.2.1 PID控制算法 219

8.2.2 智能控制算法 229

9 智能仪表设计实例 248

9.1 设计准则 248

9.2 设计实例 250

9.2.1 温度程序控制仪 250

9.2.2 变频调速控制器 260

9.2.3 多通道pH控制器 263

9.2.4 水表智能抄表系统 266

9.3 仪表调试 271

9.3.1 常见故障 271

9.3.2 调试方法 271

10 虚拟仪器技术及应用 275

10.1 引言 275

10.1.1 什么是虚拟仪器 275

10.1.2 虚拟仪器与传统仪器的比较 276

10.1.3 虚拟仪器的分类 277

10.1.4 虚拟仪器产品的国内外发展和应用状况 279

10.1.5 虚拟仪器系统与计算机监督控制和数据采集系统（SCADA） 280

10.1.6 虚拟仪器技术的发展前景与展望 281

10.2 虚拟仪器系统组成与结构 281

10.2.1 虚拟仪器系统硬件构成 281

10.2.2 虚拟仪器系统的软件体系结构 282

10.2.4 虚拟仪器设备的互换性和互操作性 284

10.2.3 VISA简述 284

10.3 虚拟仪器软件开发平台 289

10.3.1 LabWindowsCVI的组成、功能及特点 290

10.3.2 LabWindowsCVI开发环境介绍 291

10.3.3 LabVIEW简介 295

10.4 虚拟仪器系统的设计及应用实例 300

10.4.1 虚拟仪器系统的设计 300

10.4.2 虚拟仪器系统开发应用实例 301

参考文献 307