《智能仪表原理、设计及调试 8位、16位单片机应用技术》求取 ⇩

1智能仪表设计概述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

目录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

1.2.1.1模块化设计4

1.2.1.2模块的连接4

1.2.2智能仪表的设计研制步骤5

1.2.2.1 确定任务、拟制设计方案5

1.2.2.2硬件、软件研制及仪表结构设计6

1.3智能仪表的开发工具7

1.3.1开发系统的功能7

1.2.2.3仪表总调、性能测定7

1.3.2 几种开发系统8

1.3.2.1简易型开发系统8

1.3.2.2软件模拟开发系统8

1.3.2.3通用型开发系统8

1.3.2.4专用开发系统9

2主机电路——仪表硬件电路设计之一10

2.1 由MCS—51单片微机构成的主机电路10

2.1.1 MCS—51/52单片微型计算机10

2.1.1.1 概述10

2.1.1.2 MCS—51引脚10

2.1.1.3微处理器11

2.1.1.4存贮器11

2.1.1.5输入输出口13

2.1.1.6定时／计数器13

2.1.1.7 串行口19

2.1.1.8 中断系统22

2.1.2主机电路25

2.1.2.1外接存贮器25

2.1.2.2外接I/O接口26

2.1.2.3主机电路举例29

2.2 由MCS—96单片微机构成的主机电路30

2.2.1 MCS—96单片微型计算机30

2.2.1.1 概述30

2.2.1.2 8098引脚30

2.2.1.3微处理器31

2.2.1.4存贮器31

2.2.1.5基本输入输出口34

2.2.1.6 中断系统35

2.2.1.7控制和状态寄存器37

2.2.1.8定时／计数器39

2.2.1.9高速输入部件HSI40

2.2.1.10高速输出部件HSO42

2.2.1.11 A/D转换器44

2.2.1.12脉宽调制输出部件（D/A）46

2.2.1.13 串行口46

2.2.2 主机电路49

3过程输入输出通道——仪表硬件电路设计之二51

3.1模拟量输入通道51

3.1.1模拟量输入通道的结构51

3.1.2 A/D转换芯片及其与单片机的接口52

3.1.2.1 A/D转换芯片的一般描述52

3.1.2.2 几种A/D芯片及接口电路53

3.1.3模拟量输入通道的其它器件69

3.1.3.1多路模拟开关69

3.1.3.2采样保持电路70

3.1.3.3前置放大电路71

3.1.4模拟量输入通道设计举例74

3.2模拟量输出通道77

3.2.1模拟量输出通道的结构77

3.2.2 D/A转换芯片及其与单片机的接口78

3.2.2.1 D/A转换芯片的一般描述78

3.2.2.2几种D/A芯片及其接口电路79

3.2.2.3 电压／电流转换电路82

3.2.3模拟量输出通道设计举例83

3.3开关量输入输出通道84

3.3.1开关量输入输出通道的结构85

3.3.2开关量输入输出通道设计举例85

4.1.1.2 LED显示器工作原理89

4.1.1.1 LED显示器结构89

4.1.1 LED显示器89

4.1显示器接口89

4人－机接口电路——仪表硬件电路设计之三89

4.1.1.3 LED显示器接口实例90

4.1.2 LCD显示器92

4.1.2.1 LCD显示器结构92

4.1.2.2 LCD显示器工作原理93

4.1.2.3 LCD显示器接口实例94

4.1.3点阵式LED显示器95

4.2键盘接口95

4.2.1键盘结构和类型95

4.2.2抖动与串键96

4.2.2.1 抖动96

4.2.2.2 串键96

4.2.3非编码式键盘接口电路96

4.2.4.1 键盘、显示接口芯片827999

4.2.4编码式键盘接口电路99

4.2.4.2键盘、显示器与8279的接口105

4.3打印机接口108

4.3.1打印原理108

4.3.2 GP—16微型打印机接口108

4.3.2.1 GP—16接口信号108

4.3.2.2命令字108

4.3.2.3状态字110

4.3.2.4 GP—16与单片机的接口111

4.3.3 PP—40彩色描绘器接口111

4.3.3.1 PP—40接口信号111

4.3.3.2 PP—40操作方式112

4.3.3.3 FP—40与单片机的接口115

5.1.1 RS—232C标准117

5.1.1.1数据传送格式和电气特性117

5.1串行通信接口117

5通信接口电路——仪表硬件电路设计之四117

5.1.1.2接口信号118

5.1.1.3通信系统结构120

5.1.2串行通信接口电路121

5.1.2.1串行通信方法121

5.1.2.2串行通信的接口器件123

5.1.2.3 8251与单片机的接口126

5.1.3单片机与IBM—PC计算机的数据通信128

5.1.4 RS—422、RS—423、RS—485标准132

5.2并行通信接口133

5.2.1 IEEE—488标准133

5.2.1.1性能133

5.2.1.2总线结构和接口信号134

5.2.1.3总线工作过程137

5.2.2并行通信接口器件139

6智能仪表硬件电路的抗干扰142

6.1 干扰与噪声源142

6.1.1外部干扰142

6.1.1.1串模干扰142

6.1.1.2共模干扰143

6.1.1.3电源干扰144

6.1.2数字电路的干扰144

6.2抗干扰措施146

6.2.1 串模干扰的抑制146

6.2.2共模干扰的抑制148

6.2.3过程通道的抗干扰149

6.2.3.1开关量输入输出通道的抗干扰149

6.2.3.2模拟量输入输出通道的抗干扰152

6.2.4 电源与电网干扰的抑制156

6.2.4.1抑制电网干扰的措拖156

6.2.4.2印刷电路板电源开关噪声的抑制156

6.2.5地线系统干扰的抑制157

7监控程序——仪表功能的软件实现之一158

7.1软件设计方法158

7.1.1结构化设计与编程158

7.1.1.1“自顶向下”的设计方法158

7.1.1.2模块化编程159

7.1.2软件功能测试159

7.1.2.1测试目的159

7.1.2.2测试方法160

7.1.2.3测试的基本原则160

7.1.3软件的运用、维护和改进160

7.2.1概述161

7.2监控程序设计161

7.2.2监控主程序162

7.2.3初始化管理163

7.2.4键盘管理164

7.2.4.1一键一义的键盘管理164

7.2.4.2一键多义的键盘管理166

7.2.5 显示管理169

7.2.6中断管理170

7.2.7时钟管理172

7.2.8手—自动控制173

7.2.9 自诊断处理173

8测量算法——仪表功能的软件实现之二175

8.1克服随机误差的软件算法（数字滤波）175

8.1.1程序判断法175

8.1.2中位值滤波法176

8.1.3算术平均滤波法178

8.1.4递推平均滤波法179

8.1.5加权递推平均滤波法180

8.1.6一阶惯性滤波法181

8.1.7复合滤波法182

8.2克服系统误差的软件算法183

8.2.1 系统误差的模型校正法（非线性校正）183

8.2.1.1代数插值法184

8.2.1.2最小二乘法188

8.2.2系统误差的标准数据校正法190

8.2.3仪表零位误差和增益误差的校正方法191

8.2.3.1零位误差的校正方法191

8.2.3.2增益误差的校正方法191

8.2.4传感器温度误差的校正方法192

8.3.1.1 采用程控放大器193

8.3.1量程自动切换193

8.3量程自动切换与工程量变换193

8.3.1.2 自动切换不同量程的传感器194

8.3.2工程量变换（标度变换）195

9控制算法——仪表功能的软件实现之三197

9.1 PID控制算法197

9.1.1 概述197

9.1.1.1 P控制算法198

9.1.1.2 PI控制算法198

9.1.1.3 PD控制算法199

9.1.2完全微分型PID控制算法199

9.1.3不完全微分型PID控制算法200

9.1.4 PID算法的改进202

9.1.4.1抗积分饱和202

9.1.4.3微分先行和输入滤波203

9.1.4.2 防止积分极限环的产生203

9.1.5 PID调节器参数的整定及采样周期的选择204

9.1.5.1 控制度204

9.1.5.2 采样周期204

9.1.5.3 参数整定205

9.2智能控制算法207

9.2.1 PID参数自整定208

9.2.2模糊控制算法209

9.2.2.1 概述209

9.2.2.2控制算法结构的设计210

9.2.2.3模糊控制实时算法214

9.2.3人工神经网络技术217

9.2.3.1 概述217

9.2.3.2神经网络基本概念217

9.2.3.3学习算法举例219

10.1 设计准则221

10智能仪表设计实例221

10.2设计实例223

10.2.1温度程序控制仪223

10.2.1.1 设计要求223

10.2.1.2系统组成和工作原理224

10.2.1.3硬件结构和电路设计224

10.2.1.4软件结构和程序框图228

10.2.2变频调速控制器234

10.2.2.1变频调速系统234

10.2.2.2控制器功能和硬件配置235

10.2.2.3变频算法和软件设计236

10.2.3多通道pH控制器237

10.2.3.4软件设计238

10.2.3.3控制特性238

10.2.3.2硬件组成238

10.2.3.1设计要求238

10.2.4色谱分析数据处理仪241

10.2.4.1 设计要求241

10.2.4.2硬件结构和电路设计242

10.2.4.3软件算法和程序框图243

10.3仪表调试250

10.3.1常见故障250

10.3.2调试方法251

10.3.2.1静态调试252

10.3.2.2动态调试253

附录1思考题与习题255

附录2 MCS—51指令表259

附录3 MCS—96指令表264

附录4常用集成芯片引脚图267