第1章 智能仪表设计概述 1
1.1 智能仪表行业的现状 1
1.2 智能仪表的功能和组成 2
1.2.1 智能仪表的功能 2
1.2.2 智能仪表的基本组成 3
1.3 智能仪表的研制步骤 4
1.3.1 制定设计方案 4
1.3.2 硬件、软件研制及仪表结构设计 4
1.3.3 仪表总调试和性能测定 5
第2章 微控制器的选择 7
2.1 微控制器概述 7
2.1.1 微控制器的概念和组成 7
2.1.2 当前微控制器的主要特点 7
2.1.3 微控制器的分类 8
2.2 常用的8位单片机 10
2.2.1 Intel公司的MCS-51单片机 10
2.2.2 Winbond公司的8位单片机 10
2.2.3 SST公司的SST89系列单片机 13
2.2.4 NXP半导体公司的8位单片机 14
2.2.5 Cygnal公司的C8051F单片机 16
2.2.6 Atmel公司的AT89单片机 19
2.2.7 Atmel公司的AVR单片机 21
2.2.8 Microehip公司的PIC单片机 23
2.2.9 Freescale公司的8位单片机 28
2.3 常用的16位单片机 32
2.3.1 MSP430系列单片机 33
2.3.2 Freescale公司的16位单片机 35
2.3.3 PIC24系列单片机 37
2.3.4 MCS196系列单片机 38
2.3.5 SPMC75系列单片机 40
2.4 ARM 41
2.4.1 ARM简介 41
2.4 2 NXP半导体公司的ARM 41
2.4.3 Atmel公司的ARM 44
2.4.4 ST公司的ARM 45
2.4.5 Samsung公司的ARM 46
2.5 DSP 47
2.5.1 DSP简介 47
2.5.2 DSP选型 48
2.6 微控制器的选择 50
第3章 输入输出接口 52
3.1 概述 52
3.2 常用A/D转换器及其应用 52
3.2.1 ADC0832芯片 53
3.2.2 TLC2543芯片 57
3.2.3 AD7705芯片 60
3.3 常用D/A转换器及其应用 65
3.3.1 MAX518芯片 67
3.3.2 TLC5618芯片 69
3.4 开关量通道设计 72
3.4.1 光隔离 72
3.4.2 继电器输入接口 72
3.4.3 LED及蜂鸣器输出 72
3.4.4 继电器输出接口 73
3.4.5 晶闸管输出接口 73
3.4.6 固态继电器输出接口 74
3.5 信号调理电路 74
3.5.1 I/V变换电路 74
3.5.2 调零调满 75
3.5.3 限幅电路 75
第4章 人机接口 78
4.1 键盘 78
4.1.1 键盘的分类 78
4.1.2 键盘接口 78
4.1.3 键盘电路结构 79
4.2 显示接口 86
4.2.1 LED接口电路 86
4.2.2 LCD接口电路 92
第5章 通信接口与总线 108
5.1 概述 108
5.1.1 通信接口与总线 108
5.1.2 通信和总线的相关概念 109
5.1.3 总线的作用 110
5.2 常用的总线 110
5.2.1 常用的内部总线 110
5.2.2 常用的系统总线 111
5.2.3 常用的外部总线 112
5.3 RS 232C总线 113
5.3.1 RS 232C总线标准 113
5.3.2 RS 232C与TTL转换 115
5.3.3 串行接口通信接线方法 116
5.4 RS 422总线 118
5.5 RS 485总线 118
5.5.1 RS 485总线标准 118
5.5.2 RS 485与TTL转换 119
5.5.3 RS 485与RS 232C转换 121
5.5.4 RS 485的通信接线方法 122
5.5.5 RS 485总线的抗干扰设计 122
5.6 串行通信举例 123
5.7 串行通信接口的扩展 132
5.7.1 扩展一个串行接口 132
5.7.2 扩展多个串行接口 134
5.7.3 模拟串行接口通信 135
5.8 VB中利用MSComm控件实现PC串行接口通信 138
5.9 现场总线 142
5.9.1 LONworks 143
5.9.2 ProFiBus 143
5.9.3 HART 144
5.9.4 FF 145
5.9.5 CAN 145
第6章 智能化仪表电源 147
6.1 线性集成稳压器 147
6.1.1 三端固定正集成稳压器 147
6.1.2 三端可调集成稳压器 150
6.1.3 低压差线性集成稳压器 151
6.2 开关集成稳压器 153
6.2.1 降压型开关集成稳压器及应用 154
6.2.2 升压型开关稳压器及应用 156
6.2.3 反极型开关集成稳压器及应用 158
6.3 直流集成基准电压源 159
6.3.1 集成基准电压源的分类 159
6.3.2 基准电压源的选择和技术指标 160
6.3.3 常见基准电压源介绍 161
第7章 常用的传感器 165
7.1 热电偶 165
7.1.1 热电偶的分类 165
7.1.2 热电偶的特性参数 165
7.1.3 常用的热电偶 165
7.1.4 热电偶测温及冷端补偿 166
7.1.5 热电偶专用集成电路 166
7.2 热电阻 168
7.2.1 常用的热电阻 168
7.2.2 热电阻的测量电路 169
7.3 DS18B20温度传感器 171
7.3.1 DS18B20温度传感器性能简介 171
7.3.2 DS18B20的温度测量 172
7.3.3 DS18B20的温度转换过程 172
7.3.4 DS18B20的应用 172
7.4 电流传感器 175
7.4.1 CSN系列闭环电流传感器 175
7.4.2 CLSM-25电流传感器 177
7.4.3 TDC-E系列直流漏电流传感器 177
7.4.4 CT系列电流互感器 177
7.4.5 LQZJ4-0.66电流互感器 179
7.5 电压传感器 180
7.5.1 DCV-100直流电压传感器 180
7.5.2 LV 25-P电压传感器 180
7.5.3 HB-BDLD型电压传感器 182
7.5.4 BTR-VJ18单相交流电压传感器 182
7.6 超声波传感器 183
7.6.1 超声波传感器的工作原理 183
7.6.2 超声波传感器的基本结构 184
7.6.3 超声波传感器的主要特性 184
7.6.4 超声波传感器常用器件 185
第8章 智能仪表设计实例 190
8.1 电动阀门智能控制器 190
8.1.1 项目背景 190
8.1.2 设计目标 190
8.1.3 总体方案的设计 191
8.1.4 硬件系统设计 192
8.1.5 软件系统设计 201
8.1.6 远程监控中心PC的软件设计 201
8.2 智能精密水压力发生器 202
8.2.1 项目背景 202
8.2.2 设计目标 203
8.2.3 总体方案的设计 204
8.2.4 硬件系统设计 205
8.2.5 控制面板的设计 212
8.2.6 软件系统设计 212
8.2.7 监控中心PC的软件设计 214
8.3 纵跳高度测距仪 215
8.3.1 项目背景 215
8.3.2 设计目标 215
8.3.3 总体方案的设计 216
8.3.4 硬件系统设计 218
8.3.5 软件系统设计 225
8.3.6 总结 225
8.4 人体身高测量仪 226
8.4.1 项目背景 226
8.4.2 设计目标 226
8.4.3 总体方案的设计 226
8.4.4 硬件系统设计 227
8.4.5 软件系统设计 233
8.5 闸门开度荷重测控仪 235
8.5.1 项目背景 235
8.5.2 设计目标 236
8.5.3 总体方案的设计 236
8.5.4 硬件系统设计 237
8.5.5 S3C44B0X与PC的远程通信 249
8.5.6 软件系统设计 250
8.6 空气压缩机性能参数检测仪 251
8.6.1 项目背景 251
8.6.2 设计目标 251
8.6.3 总体方案的设计 251
8.6.4 硬件系统设计 252
8.6.5 软件系统设计 257
8.7 起重机力矩限制器 258
8.7.1 项目背景 258
8.7.2 设计目标 259
8.7.3 总体方案的设计 259
8.7.4 硬件系统设计 260
8.7.5 软件系统设计 268
参考文献 271