第1章 绪论 1
1.1 测控系统的概述 2
1.1.1 测控系统的地位与作用 2
1.1.2 测控系统的重要意义 3
1.1.3 计算机测控系统的任务 4
1.2 测控系统微机化的组成和特点 6
1.2.1 硬件部分 6
1.2.2 软件部分 7
1.3 微机化测控系统的类型 8
1.3.1 概述 8
1.3.2 集中测控系统 8
1.3.3 集散控制系统 11
1.3.4 现场总线控制系统 12
1.4 微机化测控技术的发展 14
1.4.1 微机化测控技术的发展历程 14
1.4.2 微机化测控技术的发展趋势 14
1.5 课程的性质、内容与学习方法 16
习题 17
第2章 测控通道（输入／输出通道） 18
2.1 模拟输入通道 19
2.1.1 模拟输入通道的组成结构 19
2.1.2 传感器 21
2.1.3 调理电路 24
2.1.4 采集电路 27
2.1.5 设计实例 34
2.2 模拟输出通道 39
2.2.1 模拟输出通道的基本理论 39
2.2.2 模拟输出通道的基本结构 41
2.2.3 模拟输出通道单元电路的选用 43
2.3 开关量输入／输出通道 45
2.3.1 开关量输入通道 45
2.3.2 开关量输出通道 49
2.3.3 设计实例 52
2.4 数据采集卡 54
2.4.1 数据采集卡的种类 55
2.4.2 常用的数据采集卡 56
习题 61
第3章 测控系统接口及总线技术 62
3.1 主机电路 63
3.1.1 工控机 63
3.1.2 基于单片机的主机电路 66
3.2 测控接口技术 70
3.2.1 A/D转换器与微机接口 70
3.2.2 V/ f转换器与微机接口 73
3.2.3 键盘接口 74
3.2.4 显示电路接口 82
3.2.5 报警器接口 89
3.3 总线技术概述 90
3.3.1 总线分类 91
3.3.2 总线标准 92
3.4 并行总线技术 93
3.4.1 ISA/EISA总线 93
3.4.2 PCI总线 95
3.4.3 GPIB 100
3.5 串行总线技术 106
3.5.1 RS-232C/RS-485总线 108
3.5.2 USB 114
3.5.3 I2C总线 117
习题 121
第4章 微机测控系统中的软件 122
4.1 微机操作系统 123
4.1.1 概述 123
4.1.2 通用操作系统 124
4.1.3 实时操作系统 126
4.1.4 嵌入式操作系统 127
4.2 程序设计的一般技术 128
4.2.1 程序的设计方法 128
4.2.2 面向对象的程序设计 130
4.3 监控程序设计 132
4.3.1 监控程序结构 132
4.3.2 监控主程序 134
4.3.3 中断管理 135
4.3.4 硬件故障自检 137
习题 138
第5章 数据分析与处理 139
5.1 标度变换 141
5.1.1 硬件实现法 141
5.1.2 软件实现法 145
5.1.3 量程自动切换 147
5.2 测控系统的误差 150
5.2.1 误差的基本概念 152
5.2.2 误差的分类 153
5.2.3 误差的来源 154
5.3 信号去误差处理 155
5.3.1 随机误差的处理 155
5.3.2 粗大误差的剔除 157
5.3.3 系统误差的处理 158
5.3.4 零位和灵敏度的误差校正 160
5.4 非线性校正算法 164
5.4.1 插值处理 164
5.4.2 拟合处理 167
习题 172
第6章 计算机控制技术 173
6.1 计算机控制技术概述 175
6.1.1 典型的计算机控制系统 175
6.1.2 计算机控制技术及其发展方向 176
6.1.3 计算机控制系统的性能及其指标 180
6.2 PID控制原理与程序流程 182
6.2.1 过程控制的基本概念 183
6.2.2 模拟PID调节器 184
6.2.3 数字PID调节器 185
6.2.4 PID算法的程序流程 187
6.3 标准PID算法的改进 189
6.3.1 积分项的改进 190
6.3.2 微分项的改进 192
6.4 数字PID参数的选择 194
6.4.1 PID参数与系统控制性能 195
6.4.2 采样周期的选择 196
6.4.3 数字PID控制的参数选择 197
6.5 数字PID控制的工程实现 200
6.5.1 给定值处理 201
6.5.2 被控值处理 202
6.5.3 偏差处理 203
6.5.4 控制算法的实现 204
6.5.5 控制量处理 204
6.5.6 自动／手动切换 205
习题 207
第7章 抗干扰技术 208
7.1 噪声干扰的形成 209
7.1.1 噪声源 209
7.1.2 噪声耦合方式 211
7.1.3 噪声的干扰模式 214
7.2 硬件抗干扰技术 216
7.2.1 接地技术 216
7.2.2 共模干扰的抑制 223
7.2.3 差模干扰的抑制 227
7.2.4 屏蔽技术 229
7.2.5 电源系统的抗干扰 230
7.3 软件抗干扰技术 232
7.3.1 软件冗余技术 232
7.3.2 软件陷阱技术 233
7.3.3 “看门狗”技术 235
7.3.4 故障自动恢复处理程序 239
7.3.5 数字滤波技术 243
习题 246
第8章 虚拟仪器 247
8.1 虚拟仪器基础 248
8.1.1 虚拟仪器的概念 248
8.1.2 虚拟仪器的硬件系统 250
8.1.3 虚拟仪器的软件系统 251
8.1.4 虚拟仪器设计方法 252
8.2 LabVIEW基础 253
8.2.1 LabVIEW程序的基本构成 254
8.2.2 LabVIEW的操作模板 256
8.2.3 LabVIEW的数据类型和结构 257
8.2.4 LabVIEW在测控领域的应用 258
8.3 设计实例 259
8.3.1 基本信号发生器设计 259
8.3.2 虚拟数字滤波器设计 265
习题 269
第9章 微机化测控系统设计及实例 270
9.1 微机化测控系统的设计概述 271
9.1.1 系统设计的基本原则 271
9.1.2 设计过程 272
9.1.3 总体方案的设计 272
9.2 硬件设计 273
9.2.1 硬件电路的研制过程 273
9.2.2 元器件设计 273
9.2.3 电路设计原则 275
9.2.4 硬件调试 276
9.3 软件设计 276
9.3.1 软件的设计流程 276
9.3.2 软件的测试与运行 277
9.3.3 联机仿真调试 278
9.4 设计实例 279
9.4.1 恒温控制系统的设计 279
9.4.2 ECG心电信号采集系统的设计 283
习题 291
附录 MCS-51指令表 292
参考文献 297