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第1章 绪论1

1.1 测控系统的地位与作用1

1.2 测控系统微机化的重要意义2

1.3 微机化测控系统的类型和组成3

1.3.1 微机化检测系统3

1.3.2 微机化控制系统4

1.3.3 微机化测控系统4

1.4 本课程的内容与性质5

思考题与习题5

第2章 测控通道（输入／输出通道）6

2.1 模拟输入通道6

2.1.1 模拟输入通道的基本类型与组成结构6

2.1.2 传感器的选用8

2.1.3 信号调理电路的参数设计和选择9

2.1.4 采集电路的参数设计和选择17

2.1.5 模拟输入通道的误差分配与综合26

2.2 模拟输出通道30

2.2.1 模拟输出通道的基本理论30

2.2.2 模拟输出通道的基本结构34

2.2.3 模拟输出通道组成电路的选用36

2.3 开关量输入／输出通道40

2.3.1 开关量输入通道40

2.3.2 开关量输出通道41

2.3.3 开关量输入／输出通道设计举例44

2.4 单元电路的级联设计49

2.4.1 电气性能的相互匹配49

2.4.2 信号耦合与时序配合49

2.4.3 电平转换接口51

思考题与习题55

第3章 主机及其接口56

3.1 主机电路56

3.1.1 基于PC机的主机电路56

3.1.2 基于单片机的主机电路58

3.2 输入通道接口61

3.2.1 并行A/D接口61

3.2.2 串行A/D接口67

3.2.3 VFC接口70

3.3 输出通道接口72

3.3.1 并行D/A接口72

3.3.2 串行D/A接口75

3.3.3 功率接口77

3.4 人-机接口79

3.4.1 显示器接口79

3.4.2 键盘接口87

3.4.3 键盘／显示器接口94

3.4.4 打印机接口97

3.4.5 报警器接口101

3.5 通信接口104

3.5.1 RS-232C标准104

3.5.2 串行通信接口电路108

3.5.3 MCS-51单片机与IBM-PC计算机的数据通信114

3.5.4 RS-422、RS-423标准117

思考题与习题118

第4章 测控总线技术120

4.1 测控总线概述120

4.1.1 总线的基本概念120

4.1.2 总线的性能和标准121

4.1.3 常用的测控总线123

4.2 测控机箱底板总线127

4.2.1 VXI总线127

4.2.2 PCI和CPCI总线131

4.2.3 PXI总线136

4.3 测控机箱与计算机互联总线141

4.3.1 GPIB总线141

4.3.2 USB总线145

4.3.3 IEEE 1394总线149

思考题与习题152

第5章 测量数据处理153

5.1 测量数据的产生过程和影响因素153

5.1.1 测量数据的产生过程153

5.1.2 测量数据的影响因素153

5.2 零位和灵敏度的误差校正154

5.2.1 零位误差和灵敏度误差154

5.2.2 软件校正方法155

5.2.3 硬件校正方法156

5.3 量程自动切换158

5.3.1 量程切换的依据158

5.3.2 量程切换的方法159

5.4 超限自动报警161

5.4.1 超限报警处理程序设计161

5.4.2 超限报警系统设计实例162

5.5 标度变换165

5.5.1 硬件实现方法165

5.5.2 软件实现方法169

5.6 非线性校正算法173

5.6.1 查表法173

5.6.2 插值法174

5.6.3 拟合法179

5.7 数字滤波183

5.7.1 限幅滤波和中位值滤波184

5.7.2 平均滤波185

5.7.3 低通滤波189

5.7.4 复合滤波191

思考题与习题192

第6章 PID控制算法193

6.1 PID控制原理与程序流程193

6.1.1 过程控制的基本概念193

6.1.2 模拟PID调节器194

6.1.3 数字PID控制器195

6.1.4 PID算法的程序流程197

6.2 标准PID算法的改进200

6.2.1 微分项的改进200

6.2.2 积分项的改进203

6.3 数字PID参数的选择205

6.3.1 采样周期的选择205

6.3.2 数字PID控制的参数选择206

6.4 数字PID控制的工程实现209

6.4.1 给定值和被控量处理209

6.4.2 偏差处理210

6.4.3 控制算法的实现211

6.4.4 控制量处理212

6.4.5 自动／手动切换212

思考题与习题214

第7章 监控程序设计215

7.1 监控程序的功能和组成215

7.2 监控主程序和初始化管理216

7.2.1 监控主程序216

7.2.2 初始化管理218

7.3 键盘管理218

7.3.1 一键一义的键盘管理218

7.3.2 一键多义的键盘管理220

7.3.3 自动／手动切换223

7.4 显示、中断与时钟管理224

7.4.1 显示管理224

7.4.2 中断管理224

7.4.3 时钟管理226

7.5 硬件故障的自检227

7.5.1 自检方式227

7.5.2 自检算法228

7.5.3 自检软件230

思考题与习题231

第8章 抗干扰技术232

8.1 噪声干扰的形成232

8.1.1 噪声源232

8.1.2 噪声的耦合方式233

8.1.3 噪声的干扰模式236

8.2 硬件抗干扰技术237

8.2.1 接地技术237

8.2.2 屏蔽技术243

8.2.3 长线传输的干扰及抑制244

8.2.4 共模干扰的抑制247

8.2.5 差模干扰的抑制252

8.2.6 供电系统抗干扰254

8.2.7 印刷电路板抗干扰256

8.3 软件抗干扰技术259

8.3.1 软件冗余技术260

8.3.2 软件陷阱技术262

8.3.3 “看门狗”技术266

8.3.4 故障自动恢复处理程序274

思考题与习题278

第9章 微机化测控系统设计及实例280

9.1 设计要求和研制过程280

9.1.1 设计的基本要求280

9.1.2 设计的研制过程281

9.2 总体设计282

9.3 硬件设计285

9.3.1 元器件的选择285

9.3.2 电路设计的原则287

9.3.3 硬件电路研制过程288

9.4 软件设计290

9.4.1 软件研制过程290

9.4.2 软件设计的依据——系统定义291

9.4.3 软件设计方法293

9.4.4 软件的测试和运行295

9.5 设计实例296

9.5.1 电冰箱温度测控系统设计296

9.5.2 防盗报警系统设计301

思考题与习题308

第10章 测控系统新技术309

10.1 现场总线控制系统309

10.1.1 计算机测控系统的发展历程309

10.1.2 现场总线控制系统的特点313

10.1.3 几种主要的现场总线314

10.2 网络化测控系统317

10.2.1 网络化测控系统的发展317

10.2.2 网络化测控系统的结构319

10.2.3 网络化测控系统功能与特点323

10.3 虚拟仪器326

10.3.1 虚拟仪器的概念326

10.3.2 虚拟仪器的组成特点327

10.3.3 虚拟仪器的体系结构329

10.3.4 典型的虚拟仪器系统及其总线331

10.3.5 虚拟仪器网络化332

思考题与习题334