第1章 概述 1
1.1仪器仪表的技术发展 2
1.1.1现代仪器仪表的分类 2
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 8
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 15
1.4.1开发系统的功能 15
1.4.2嵌入式系统的软件技术和开发工具平台 15
习题与思考题 20
第2章 构成智能仪表的主机电路 21
2.1 AT89C52单片机 21
2.1.1 AT89C52的主要特性和内部总体结构 21
2.1.2 AT89C52单片机的引脚功能 22
2.1.3 AT89C52单片机的主要组成部分 25
2.1.4主机电路设计 45
2.2 Neuron芯片 46
2.2.1处理单元 49
2.2.2存储单元 50
2.2.3附加电路及I/O接口 50
2.2.4总线收发器 53
2.2.5 Neuron固件 54
2.2.6现场总线智能仪表组成及其所组成的测控网络 54
2.3 CC2430芯片 55
2.3.1 MCU和存储器子系统 55
2.3.2射频及模拟收发器 57
2.3.3 CC2430芯片的主要特点 57
2.3.4 CC2430芯片的引脚功能 58
2.3.5无线智能仪表的硬件组成和CC2430应用电路 60
习题与思考题 61
第3章 过程输入输出通道 63
3.1模拟量输入通道 63
3.1.1模拟输入通道的结构 63
3.1.2 A/D转换芯片及其与单片机的 接口 64
3.1.3模拟量输入通道的其他器件 87
3.1.4模拟量输入通道设计举例 92
3.2模拟量输出通道 93
3.2.1模拟量输出通道的结构 93
3.2.2 D/A转换芯片及其与单片机的 接口 94
3.2.3模拟量输出通道设计实例 101
3.3开关量输入／输出通道 102
3.3.1开关量输入／输出通道的结构 103
3.3.2开关量输入/输出通道设计举例 103
习题与思考题 105
第4章 人机接口电路 106
4.1显示器接口 106
4.1.1 LED显示器接口 106
4.1.2点阵式LED显示器 111
4.1.3 LCD显示器 112
4.1.4点阵式LCD显示器 115
4.1.5液晶驱动芯片 120
4.2键盘接口 126
4.2.1键盘结构 126
4.2.2行扫描法原理 127
4.2.3键盘显示器接口技术 128
4.2.4键盘工作方式 130
4.2.5串行专用键盘／显示器接口芯片HD7279A 131
4.3打印机接口 139
4.3.1 GP-16微型打印机接口 139
4.3.2 PP-40彩色描绘器接口 142
习题与思考题 147
第5章 智能仪表通信原理与接口 148
5.1引言 148
5.2串行总线通信 149
5.2.1 RS-232C 149
5.2.2 RS-422与RS-485串行接口标准 151
5.2.3串行通信参数 152
5.2.4串行通信工作模式及流量控制 153
5.2.5基于单片机的智能仪表与PC 数据通信 154
5.3现场总线技术及现场总线仪表 158
5.3.1现场总线的体系结构与特点 158
5.3.2 几种有影响的现场总线 160
5.3.3现场总线智能仪表 170
5.4工业以太网及其通信程序设计 171
5.4.1概述 171
5.4.2以太网在SCADA系统中的 应用 172
5.4.3以太网控制装置的通信程序设计 173
5.4.4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 173
5.5智能仪表与PLC及上位机通信 178
5.5.1智能仪表与PLC通信 178
5.5.2智能仪表与上位机组态软件通信 183
5.5.3用Visual Basic编程实现智能仪表通信与计算机通信 185
5.6 ZigBee短程无线通信技术 187
5.6.1 ZigBee协议标准 187
5.6.2 ZigBee的特点和组网方式 191
5.6.3 ZigBee的技术支持 192
5.6.4 ZigBee技术在无线水表中的应用 193
习题与思考题 196
第6章 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 204
6.2.3隔离技术 207
6.2.4接地技术 214
6.2.5屏蔽技术 216
6.2.6电源抗干扰设计 218
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 220
6.3.2软件抗千扰的前提条件 220
6.3.3 冗冗余技术 221
6.3.4软件陷阱技术 222
习题与思考题 228
第7章 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 231
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 235
7.2.4键盘管理 235
7.2.5显示管理 239
7.2.6中断管理 240
7.2.7时钟管理 242
7.2.8手-动控制 243
7.2.9自诊断处理 243
习题与思考题 250
第8章 智能仪表的测量与控制算法 251
8.1测量算法 251
8.1.1克服随机误差的软件算法 251
8.1.2克服系统误差的软件算法 258
8.1.3量程自动切换与工程量变换 268
8.2控制算法 273
8.2.1 PID控制算法 273
8.2.2智能控制算法 283
习题与思考题 303
第9章 智能仪表设计实例 304
9.1设计准则 304
9.2设计实例 306
9.2.1温度程序控制仪的设计 306
9.2.2远程智能数据采集装置的设计（基于Neuron芯片的现场总线仪表设计之一） 317
9.2.3用于高压断路器的现场智能仪表的设计（基于Neuron芯片的现场总线仪表设计之二） 320
9.2.4无线空气质量检测仪表的设计（基于ZigBee技术的无线智能仪表设计之一） 330
9.2.5无线温度变送器的设计（基于ZigBee技术的无线智能仪表设计之二） 347
9.3仪表调试 362
9.3.1常见故障 362
9.3.2调试方法 362
习题与思考题 365
参考文献 366