第1章 绪论 1
1.1 测控系统的任务 1
1.2 测控系统的发展 1
1.3 计算机测控系统的基本组成 2
1.4 计算机控制系统的类型 3
第2章 测控系统中的智能化器件 5
2.1 微控制器 5
2.1.1 常用单片机介绍 5
2.1.2 高性能微处理器 19
2.2 数字信号处理器 24
2.2.1 DSP概述 24
2.2.2 DSP的结构原理 25
2.2.3 DSP在测控系统中的应用 26
2.3 大规模可编程逻辑器件 27
2.3.1 可编程逻辑器件概述 27
2.3.2 CPLD/FPGA的结构原理 28
2.3.3 CPLD/FPGA的编程 30
2.3.4 CPLD/FPGA的选择 33
第3章 计算机测控系统的基本类型 34
3.1 测控系统的分类 34
3.2 智能仪器 34
3.2.1 传统仪器与智能仪器 34
3.2.2 智能仪器的构成 34
3.3 基本型测控系统 35
3.3.1 基本型测控系统概述 35
3.3.2 基本型测控系统的结构 35
3.4 集散型测控系统 36
3.4.1 集散型测控系统概述 36
3.4.2 集散型测控系统的结构 37
3.5 网络化测控系统 37
3.5.1 网络化测控系统概述 37
3.5.2 网络化测控系统的结构 38
3.6 虚拟仪器测控系统 39
3.6.1 虚拟仪器概述 39
3.6.2 虚拟仪器的特点 40
3.6.3 虚拟仪器测控系统的结构 40
第4章 测控系统中的总线 43
4.1 总线概述 43
4.1.1 微机系统中的总线 43
4.1.2 现代仪器仪表中的总线 43
4.2 ISA与PCI总线 44
4.2.1 ISA总线 44
4.2.2 PCI总线 46
4.3 GPIB总线 49
4.3.1 GPIB总线概述 49
4.3.2 GPIB总线的结构 50
4.3.3 GPIB总线仪器 51
4.4 VXI总线 52
4.4.1 VXI总线概述 52
4.4.2 VXI总线的结构 52
4.4.3 VXI总线仪器 53
4.5 PXI总线 55
4.5.1 PXI总线概述 55
4.5.2 PXI总线的结构 56
4.5.3 PXI总线仪器 57
4.6 LXI总线 57
4.6.1 LXI总线概述 57
4.6.2 LXI总线的特点 58
4.6.3 LXI总线测试系统 58
4.7 现场总线简介 59
4.7.1 现场总线概述 59
4.7.2 常用现场总线介绍 60
第5章 测控系统的输入／输出接口 66
5.1 开关量输入／输出接口 66
5.1.1 地址译码技术 66
5.1.2 简单输入／输出接口 68
5.1.3 可编程并行接口 71
5.2 模拟量输入／输出接口 76
5.2.1 A/D与D/A转换器的技术指标 77
5.2.2 A/D转换器的分类与基本原理 77
5.2.3 A/D转换器的接口 78
5.2.4 D/A转换器的接口 80
5.3 计算机输入／输出板卡 82
5.3.1 计算机模拟输入／输出通道 82
5.3.2 采样定理 83
5.3.3 模拟量输入／输出板卡 85
5.3.4 数字量输入／输出板卡 90
5.3.5 定时／计数器板卡 91
5.4 计算机输入／输出信号的隔离 95
5.4.1 开关量信号的隔离 95
5.4.2 模拟量信号的隔离 96
5.5 常用控制元件接口 97
5.5.1 继电器输出接口 97
5.5.2 固态继电器输出接口 98
5.5.3 大功率场效应管开关接口 99
5.5.4 可控硅输出接口 100
第6章 常用电动机控制技术 102
6.1 直流伺服电动机的控制 102
6.1.1 小功率直流伺服电动机的特性 102
6.1.2 直流伺服电动机的电压驱动及调速 106
6.1.3 直流伺服电动机控制技术 108
6.2 步进电动机及其控制 112
6.2.1 步进电动机的工作原理 112
6.2.2 步进电动机的驱动 115
6.2.3 步进电动机系统的主要性能指标和控制方法 118
6.3 无刷直流电动机及其控制 121
6.3.1 无刷直流电动机的工作原理 121
6.3.2 无刷直流电动机的驱动 122
6.3.3 无刷直流电动机的控制与计算机接口 124
第7章 测量信号的滤波技术 128
7.1 滤波器和滤波的基本理论 128
7.1.1 滤波器的基本概念 128
7.1.2 滤波器的基本理论 129
7.1.3 滤波器的基本类型 131
7.1.4 滤波器的传递函数和频率特性 132
7.1.5 滤波器的基本参数 133
7.2 电子电路构成的滤波器 134
7.2.1 无源滤波器 134
7.2.2 二阶有源滤波器 134
7.2.3 电源噪声滤波器 138
7.3 数字滤波技术 139
7.3.1 数字滤波技术的特点 139
7.3.2 数字滤波器的实现 141
7.3.3 算术平均值滤波器 142
7.4 滤波器的性能测试 143
7.4.1 电子电路滤波器的测试 143
7.4.2 计算机软件数字滤波器的测试 144
7.5 测量数据预处理技术 144
7.5.1 系统误差的自动校准 145
7.5.2 标度变换 146
7.5.3 线性化处理和非线性补偿 148
第8章 测控系统中的控制技术 150
8.1 自动控制系统概述 150
8.1.1 自动控制系统的工作原理 150
8.1.2 控制系统的基本要求 151
8.1.3 自动控制系统的分析方法 153
8.2 计算机测控系统中的控制器 154
8.2.1 计算机控制系统的组成和基本结构 154
8.2.2 离散控制系统的描述与响应分析 156
8.3 数字PID控制器及其算法 160
8.3.1 PID控制器的一般概念 160
8.3.2 基本PID算法 161
8.3.3 改进的PID算法 162
8.4 测控系统的程序设计 164
8.4.1 模块化程序设计 164
8.4.2 结构化程序设计 165
8.4.3 编程语言的应用 165
8.4.4 控制系统组态软件 167
第9章 计算机测控系统实例 170
9.1 基于虚拟仪器的伺服控制组件测试系统 170
9.1.1 测试系统的功能 170
9.1.2 伺服控制系统简介 170
9.1.3 虚拟仪器测试系统方案 171
9.1.4 测试系统的硬件结构 172
9.1.5 测试系统的软件结构 174
9.2 红外光电测距机检测检定系统 176
9.2.1 系统简介及测控任务说明 176
9.2.2 系统的硬件框图 177
9.2.3 激光干涉仪和红外光电测距机与计算机的接口 178
9.2.4 测量车运动控制系统 178
9.2.5 环境温度检测 180
9.2.6 通信连接 180
9.2.7 系统保护 181
参考文献 182