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1 概述1

1.1 智能仪表的功能和组成1

1.1.1 智能仪表的主要功能1

1.1.2 智能仪表的基本组成3

1.2 智能仪表的设计思想和研制步骤4

1.2.1 智能仪表的基本设计思想4

1.2.2 智能仪表的设计研制步骤4

1.3 智能仪表的开发工具9

1.3.1 开发系统的功能10

1.3.2 几种开发系统10

2 仪表主机电路设计13

2.1 由MCS—51单片微机构成的主机电路13

2.1.1 MCS—5152单片微型计算机13

2.1.2 主机电路27

2.2 带ARM核的处理器芯片32

2.2.1 ARM处理器概述32

2.2.2 带ARM核的处理器芯片S3C44B0X33

3 过程输入输出通道设计37

3.1 模拟量输入通道37

3.1.1 模拟输入通道的结构37

3.1.2 AD转换芯片及其与单片机的接口38

3.1.3 模拟量输入通道的其它器件62

3.1.4 模拟量输入通道设计举例67

3.2 模拟量输出通道68

3.2.2 DA转换芯片及其与单片机的接口69

3.2.1 模拟量输出通道的结构69

3.2.3 模拟量输出通道设计实例77

3.3 开关量输入输出通道79

3.3.1 开关量输入输出通道的结构79

3.3.2 开关量输入输出通道设计举例80

4 人－机接口电路设计82

4.1 显示器接口82

4.1.1 LED显示器82

4.1.3 LCD显示器85

4.1.2 点阵式LED显示器85

4.1.4 点阵式LCD显示器88

4.2 键盘接口94

4.2.1 键盘结构和类型94

4.2.2 抖动与串键94

4.2.3 非编码式键盘接口电路95

4.2.4 编码式键盘接口电路97

4.3 打印机接口104

4.3.1 打印原理104

4.3.2 GP—16微型打印机接口105

4.3.3 PP—40彩色描绘器接口108

5 智能仪表通信原理与接口电路设计113

5.1 引言113

5.2 串行总线通信114

5.2.1 RS—232C、RS—422和RS—485114

5.2.2 通用串行总线USB123

5.2.3 应用实例127

5.3.2 几种有影响的现场总线130

5.3 现场总线技术及现场总线智能仪表130

5.3.1 现场总线的体系结构与特点130

5.3.3 现场总线智能仪表132

5.4 基于工业以太网的通信程序设计133

5.4.1 概述133

5.4.2 以太网在SCADA系统中的应用134

5.4.3 基于以太网控制装置的通信程序设计134

5.4.4 Socket基本技术介绍135

5.4.5 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138

5.5 蓝牙技术通信143

5.5.1 蓝牙技术的特色与工作原理144

5.5.2 蓝牙芯片组及其实用连接技术146

5.5.3 基于蓝牙技术的便携式数据采集装置148

5.6 基于电力线载波通信的自动抄表系统152

5.6.1 电力线载波通信概述152

5.6.2 电力线载波通信原理与方法153

5.6.3 常用电力线载波通信芯片154

5.6.4 基于电力线载波通信的自动抄表系统结构和功能155

5.6.5 基于PL2000A芯片的电力线载波通信系统设计156

6 智能仪表硬件电路的抗干扰166

6.1 干扰与噪声源166

6.1.1 串模干扰166

6.1.2 共模干扰167

6.1.3 数字电路的干扰168

6.1.4 电源干扰170

6.2 抗干扰措施170

6.2.1 串模干扰的抑制170

6.2.2 共模干扰的抑制172

6.2.3 过程通道的抗干扰173

6.2.4 电源与电网干扰的抑制180

6.2.5 地线系统的抑制181

7.1 软件设计方法183

7.1.1 结构化设计和编程183

7 监控程序183

7.1.2 软件功能测试184

7.1.3 软件的运行、维护和改进186

7.2 监控程序设计186

7.2.1 概述186

7.2.2 监控主程序187

7.2.3 初始化管理188

7.2.4 键盘管理188

7.2.6 中断管理193

7.2.5 显示管理193

7.2.7 时钟管理195

7.2.8 手－自动控制196

7.2.9 自诊断处理197

8 智能仪表的测量与控制算法199

8.1 测量算法199

8.1.1 克服随机误差的软件算法（数字滤波）199

8.1.2 克服系统误差的软件算法206

8.1.3 量程自动切换与工程量变换216

8.2 控制算法219

8.2.1 PID控制算法219

8.2.2 智能控制算法229

9 智能仪表设计实例248

9.1 设计准则248

9.2 设计实例250

9.2.1 温度程序控制仪250

9.2.2 变频调速控制器260

9.2.3 多通道pH控制器263

9.2.4 水表智能抄表系统266

9.3 仪表调试271

9.3.1 常见故障271

9.3.2 调试方法271

10 虚拟仪器技术及应用275

10.1 引言275

10.1.1 什么是虚拟仪器275

10.1.2 虚拟仪器与传统仪器的比较276

10.1.3 虚拟仪器的分类277

10.1.4 虚拟仪器产品的国内外发展和应用状况279

10.1.5 虚拟仪器系统与计算机监督控制和数据采集系统（SCADA）280

10.1.6 虚拟仪器技术的发展前景与展望281

10.2 虚拟仪器系统组成与结构281

10.2.1 虚拟仪器系统硬件构成281

10.2.2 虚拟仪器系统的软件体系结构282

10.2.4 虚拟仪器设备的互换性和互操作性284

10.2.3 VISA简述284

10.3 虚拟仪器软件开发平台289

10.3.1 LabWindowsCVI的组成、功能及特点290

10.3.2 LabWindowsCVI开发环境介绍291

10.3.3 LabVIEW简介295

10.4 虚拟仪器系统的设计及应用实例300

10.4.1 虚拟仪器系统的设计300

10.4.2 虚拟仪器系统开发应用实例301

参考文献307