1概述 1
1.1仪器仪表的技术发展 1
1.1.1现代仪器仪表的分类 1
1.1.2现代仪器仪表的发展趋势 2
1.1.3现代仪器仪表发展的关键技术 3
1.2智能仪表的功能和组成 5
1.2.1智能仪表的主要功能 5
1.2.2智能仪表的基本组成 6
1.3智能仪表的设计思想和研制步骤 7
1.3.1智能仪表的基本设计思想 7
1.3.2智能仪表的设计研制步骤 8
1.4智能仪表的开发工具 14
1.4.1开发系统的功能 14
1.4.2嵌入式系统的软件技术和开发工具平台 14
习题与思考题一 19
2仪表主机电路设计 20
2.1由MCS51单片微机构成的主机电路 20
2.1.1 MCS51/52单片微型计算机 20
2.1.2主机电路 34
2.2带ARM核的处理器芯片 39
2.2.1 ARM处理器概述 39
2.2.2带ARM核的处理器芯片S3C44B0X 40
习题与思考题二 42
3过程输入／输出通道设计 44
3.1模拟量输入通道 44
3.1.1模拟输入通道的结构 44
3.1.2 A/D转换芯片及其与单片机的接口 45
3.1.3模拟量输入通道的其他器件 69
3.1.4模拟量输入通道设计举例 74
3.2模拟量输出通道 75
3.2.1模拟量输出通道的结构 76
3.2.2 D/ A转换芯片及其与单片机的接口 76
3.2.3模拟量输出通道设计实例 84
3.3开关量输入／输出通道 86
3.3.1开关量输入／输出通道的结构 86
3.3.2开关量输入／输出通道设计举例 87
习题与思考题三 88
4人-机接口电路设计 90
4.1显示器接口 90
4.1.1 LED显示器 90
4.1.2点阵式LED显示器 93
4.1.3 LCD显示器 93
4.1.4点阵式LCD显示器 96
4.1.5液晶驱动芯片 102
4.2键盘接口 107
4.2.1键盘结构和类型 107
4.2.2抖动与串键 108
4.2.3非编码式键盘接口电路 108
4.2.4编码式键盘接口电路 110
4.3打印机接口 117
4.3.1打印原理 118
4.3.2 GP—16微型打印机接口 118
4.3.3 PP—40彩色描绘器接口 121
习题与思考题四 125
5智能仪表通信原理与接口设计 126
5.1引言 126
5.2串行总线通信 127
5.2.1 RS—232C 127
5.2.2 RS—422与RS—485串行接口标准 129
5.2.3串行通信参数 130
5.2.4串行通信工作模式及流量控制 131
5.2.5基于单片机的智能仪表与PC机数据通信 132
5.2.6应用实例 136
5.3通用串行总线USB 139
5.3.1 USB的特点 139
5.3.2 USB的物理接口和电气特性 140
5.3.3 USB的系统的组成 141
5.3.4 USB通信流 142
5.3.5 USB的传输方式 143
5.3.6 USB交换的包格式 144
5.3.7 USB接口芯片 146
5.3.8基于USB2.0的高速数据采集系统设计 147
5.4现场总线技术及现场总线智能仪表 150
5.4.1现场总线的体系结构与特点 150
5.4.2几种有影响的现场总线 151
5.4.3现场总线智能仪表 152
5.5工业以太网及其通信程序设计 153
5.5.1概述 153
5.5.2以太网在SCADA系统中的应用 154
5.5.3以太网控制装置的通信程序设计 155
5.5.4 Socket基本技术介绍 155
5.5.5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 158
5.6电力线载波通信技术及其在自动抄表系统中的应用 163
5.6.1电力线载波通信概述 163
5.6.2电力线载波通信原理与方法 164
5.6.3常用电力线载波通信芯片 165
5.6.4基于电力线载波通信的自动抄表系统结构和功能 166
5.6.5基于PL2000A芯片的电力线载波通信系统设计 167
5.7短程无线通信与蓝牙技术 177
5.7.1短程无线通信技术概述 177
5.7.2蓝牙通信技术 178
5.7.3蓝牙芯片组及其实用连接技术 180
5.7.4基于蓝牙技术的便携式数据采集装置 182
5.8 ZigBee短程无线通信技术 186
5.8.1 ZigBee协议标准 187
5.8.2 ZigBee的特点和组网方式 191
5.8.3 ZigBee的技术支持 192
5.8.4 ZigBee技术在无线水表中的应用 193
习题与思考题五 196
6智能仪表的抗干扰技术 197
6.1干扰分析 197
6.1.1电磁干扰分析 197
6.1.2干扰进入的渠道 200
6.2智能仪表的硬件抗干扰技术 201
6.2.1串模干扰的抑制 201
6.2.2共模干扰的抑制 203
6.2.3隔离技术 206
6.2.4接地技术 213
6.2.5屏蔽技术 216
6.2.6电源抗干扰设计 217
6.3软件抗干扰技术 219
6.3.1干扰对智能仪表造成的后果 219
6.3.2软件抗干扰的前提条件 220
6.3.3冗余技术 220
6.3.4软件陷阱技术 221
习题与思考题六 227
7监控程序 229
7.1软件设计方法 229
7.1.1结构化设计和编程 229
7.1.2软件功能测试 230
7.1.3软件的运行、维护和改进 232
7.2监控程序设计 232
7.2.1概述 232
7.2.2监控主程序 233
7.2.3初始化管理 234
7.2.4键盘管理 234
7.2.5显示管理 238
7.2.6中断管理 239
7.2.7时钟管理 241
7.2.8手-自动控制 242
7.2.9自诊断处理 242
习题与思考题七 243
8智能仪表的测量与控制算法 244
8.1测量算法 244
8.1.1克服随机误差的软件算法（数字滤波） 244
8.1.2克服系统误差的软件算法 250
8.1.3量程自动切换与工程量变换 260
8.2控制算法 263
8.2.1 PID控制算法 263
8.2.2智能控制算法 273
8.3多传感器信息融合技术 291
8.3.1多传感器信息融合的基本概念 291
8.3.2多传感器信息融合的基本原理 292
8.3.3多传感器信息融合系统的模型及结构 293
8.3.4多传感器信息融合的分类 296
8.3.5多传感器信息融合的主要数学工具 297
8.3.6多传感器信息融合的应用 298
习题与思考题八 300
9智能仪表设计实例 301
9.1设计准则 301
9.2设计实例 303
9.2.1温度程序控制仪 303
9.2.2变频调速控制器 313
9.2.3多通道pH控制器 316
9.2.4水表智能抄表系统 319
9.2.5以太网控制器 324
9.3仪表调试 334
9.3.1常见故障 334
9.3.2调试方法 335
习题与思考题九 337
10虚拟仪器技术及应用 339
10.1引言 339
10.1.1什么是虚拟仪器 339
10.1.2虚拟仪器与传统仪器的比较 340
10.1.3虚拟仪器的分类 341
10.1.4虚拟仪器产品的国内外发展和应用状况 344
10.1.5虚拟仪器系统与SCADA系统 344
10.1.6虚拟仪器技术的发展前景与展望 345
10.2虚拟仪器系统组成与硬件结构 345
10.2.1虚拟仪器系统组成 345
10.2.2虚拟仪器系统硬件构成 346
10.3虚拟仪器软件体系结构 347
10.3.1虚拟仪器软件架构的发展 347
10.3.2虚拟仪器软件架构VISA 348
10.3.3虚拟仪器设备的互换性和互操作性 350
10.4仪器驱动程序开发 354
10.4.1 VPP仪器驱动程序模型 354
10.4.2 VISA函数的应用 356
10.5虚拟仪器软件开发平台 359
10.5.1 LabWindows/CVI的组成、功能及特点 360
10.5.2 LabWindows/CVI开发环境介绍 361
10.5.3 LabVIEW简介 366
10.6虚拟仪器系统的设计及应用实例 371
10.6.1虚拟仪器系统的设计 371
10.6.2虚拟仪器系统开发应用实例 372
习题与思考题十 377
参考文献 378