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1绪论1

1.1 计算机测控系统的定义1

1.2 计算机测控系统的组成3

1.2.1 计算机测控系统的硬件组成3

1.2.2 计算机测控系统的软件组成8

1.3 计算机测控系统的类型9

1.4 计算机测控系统的发展13

1.4.1 计算机测控系统的发展概况13

1.4.2 计算机测控系统的发展趋势13

习题116

2测控系统的接口设计17

2.1 开关量输入/输出接口与过程通道17

2.1.1 数字量输入接口17

2.1.2 数字量输出接口18

2.1.3 数字量输入通道18

2.1.4 数字量输出通道20

2.2 模拟量输入接口与过程通道21

2.2.1 模拟量输入通道的结构21

2.2.2 模拟量输入通道的组成22

2.3 模拟量输出接口与过程通道34

2.3.1 模拟量输出通道的结构形式35

2.3.2 D/A转换器35

2.4 输入/输出信号的隔离41

2.4.1 模拟量输入/输出信号的隔离41

2.4.2 数字量输入/输出信号的隔离45

2.5 人机接口设计46

2.5.1 键盘接口技术46

2.5.2 显示接口技术51

习题257

3现代测控系统的数据处理及控制理论59

3.1 测控系统中的滤波技术59

3.2 测量数据预处理技术61

3.2.1 误差的来源61

3.2.2 测量误差的分类62

3.2.3 减小系统误差的方法63

3.2.4 减小随机误差的方法64

3.3 线性离散系统的数学描述65

3.3.1 差分方程65

3.3.2 Z变换67

3.3.3 Z反变换73

3.3.4 脉冲传递函数75

3.3.5 计算机测控系统的稳定性分析80

3.4 数字控制器模拟化设计89

3.4.1 模拟控制器的数字化处理89

3.4.2 模拟PID控制器及其作用90

3.4.3 数字PID算法的改进94

3.4.4 数字PID控制器参数整定方法97

3.5 数字控制器离散化设计101

3.5.1 概述101

3.5.2 最少拍系统的设计102

3.5.3 最少拍无纹波系统的设计109

3.5.4 大林算法114

习题3119

4测控系统的软件设计122

4.1 测控系统软件开发任务与步骤122

4.2 测控系统的程序设计123

4.2.1 软件设计基本原则123

4.2.2 模块化程序设计124

4.2.3 自顶向下的程序设计法125

4.2.4 实时控制程序的结构设计126

4.3 测控系统的组态软件127

4.3.1 组态软件的系统构成127

4.3.2 组态软件的功能与特点128

4.3.3 几种流行的组态软件129

习题4130

5测控系统的抗干扰技术131

5.1 测控系统常见干扰来源与分类131

5.1.1 干扰的来源131

5.1.2 干扰的分类132

5.2 硬件抗干扰技术133

5.2.1 过程通道抗干扰技术134

5.2.2 系统供电与接地技术138

5.2.3 CPU抗干扰技术142

5.3 软件抗干扰技术143

5.3.1 输入输出数字量的软件抗干扰技术143

5.3.2 指令冗余技术144

5.3.3 软件陷阱技术145

5.4 容错技术145

习题5147

6测控系统中的总线与通信技术148

6.1 概述148

6.1.1 基本概念148

6.1.2 并行总线扩展技术149

6.1.3 串行通信技术151

6.2 芯片之间的串行总线技术152

6.2.1 SPI152

6.2.2 I2C153

6.3 板卡之间的总线技术155

6.3.1 ISA155

6.3.2 PCI156

6.3.3 PCI-E158

6.3.4 PXI158

6.4 设备之间的接口和协议159

6.4.1 RS-232C和RS-485159

6.4.2 Modbus160

6.4.3 现场总线161

6.4.4 工业以太网163

习题6164

7计算机测控系统设计方法与工程实例165

7.1 计算机测控系统的设计方法165

7.1.1 计算机测控系统的生命周期165

7.1.2 计算机测控系统的共性要求166

7.1.3 计算机测控系统的研发步骤167

7.2 计算机测控系统的控制器选型169

7.2.1 工业控制计算机169

7.2.2 可编程逻辑控制器170

7.2.3 单片机171

7.3 基于工控机和PLC的橡胶硫化过程控制系统实例172

7.3.1 项目背景和需求172

7.3.2 系统方案讨论与分析173

7.3.3 系统详细设计174

7.3.4 安装与调试176

习题7177

参考文献178