本書基于智能儀表的基本原理及設計技術，結合行業(yè)發(fā)展新技術，闡述智能儀表的具體設計過程。全書共9章。概述部分簡要介紹智能儀表的概念及功能和組成、儀器儀表的發(fā)展過程及相關技術。第2~5章闡述智能儀表的硬件設計，主要包括智能儀表的主機電路過程、輸入/輸出通道、人機接口、通信原理與接口設計。第6,7章闡述智能儀表的軟件設計，主要介紹軟件設計方法、智能儀表的監(jiān)控程序、中斷處理程序、測控算法等功能模塊的設計。第8章介紹智能儀表的可靠性設計，主要闡述可靠性的概念、影響智能儀表可靠性的因素以及智能儀表可靠性設計的具體方法。第9章介紹智能儀表的設計準則和調試方法，通過若干設計實例全面闡述智能儀表的開發(fā)過程、實施技術及注意事項。
本書是作為普通高等教育本科教材編寫的。在體系上注重理論原理與實際應用相結合，突出應用性，盡量在有限的篇幅內拓寬讀者的知識領域和思維廣度�？勺鳛楦叩仍盒y控技術與儀器、自動化、電子信息工程和機電一體化等專業(yè)的教材，也可作為從事智能儀表設計、制造、使用的工程技術人員的參考書。
智能儀表在工業(yè)生產中的應用越來越廣泛，大規(guī)模生產對智能儀表的功能和性能要求也越來越高。而微電子技術的快速發(fā)展、現場總線及無線傳感器技術的工業(yè)應用給智能儀表的設計提供了新的實施手段。國內許多高校為測控技術與儀器及相關專業(yè)的本科生開設了智能儀表設計的相關課程。作者根據華東理工大學本科教材建設規(guī)劃，充分借鑒了國內外相關教材和資料文獻，結合多年的教學及科研實踐體會，精選內容編寫了本書。
本書基于智能儀表的基本原理及設計技術，結合行業(yè)發(fā)展新技術，闡述智能儀表的具體設計過程。全書共9章。概述部分簡要介紹智能儀表的概念及功能和組成、儀器儀表的發(fā)展過程及相關技術。第2~5章闡述智能儀表的硬件設計，主要包括智能儀表的主機電路過程、輸入/輸出通道、人機接口、通信原理與接口設計。第6,7章闡述智能儀表的軟件設計，主要介紹軟件設計方法、智能儀表的監(jiān)控程序、中斷處理程序、測控算法等功能模塊的設計。第8章介紹智能儀表的可靠性設計，主要闡述可靠性的概念、影響智能儀表可靠性的因素以及智能儀表可靠性設計的具體方法。第9章介紹智能儀表的設計準則和調試方法，通過若干設計實例全面闡述智能儀表的開發(fā)過程、實施技術及注意事項。
本書由葉西寧、凌志浩主編，吳勤勤主審，葉西寧、凌志浩、王華忠、劉笛等編寫。書中插圖由楊濤及本課題組其他研究生共同繪制。
本書是作為普通高等教育應用型本科教材編寫的，在體系上注重理論原理與實際應用相結合，突出應用性，盡量在有限的篇幅內拓寬讀者的知識領域和思維廣度。
本書可作為高等院校測控技術與儀器、自動化、電子信息工程和機電一體化等專業(yè)的教材，也可作為從事智能儀表設計、制造、使用的工程技術人員的參考書。
在本書編著過程中，編者為汲取各家之長參閱了大量資料，對書末所列參考文獻的所有作者的辛勤勞動和貢獻致以真誠的謝意！本書得到了華東理工大學教材建設與評審委員會的資助以及華東理工大學出版社有關同志的大力支持，在此對支持和幫助本書出版的單位和個人表示衷心的感謝。
由于編者的學識及教學經驗有限，書中難免存在錯誤和不足，懇請讀者批評指正。
編者2019年10月于上海，華東理工大學
目錄
1 概述
1.1 儀器儀表的技術發(fā)展
1.1.1 現代儀器儀表的分類
1.1.2現代儀器儀表的發(fā)展趨勢
1.1.3現代儀器儀表發(fā)展的關鍵技術
1.2 智能儀表的功能和組成
1.2.1智能儀表的主要功能
1.2.2智能儀表的基本組成
1.3智能儀表的設計思想和研制步驟
1.3.1智能儀表的基本設計思想
1.3.2智能儀表的設計、研制步驟
1.4智能儀表的開發(fā)工具
1.4.1開發(fā)系統(tǒng)的功能
1.4.2嵌入式系統(tǒng)的軟件技術和開發(fā)工具平臺
習題與思考題
2 智能儀表的主機電路
2.1 AT89C52單片機
2.1.1 AT89C52單片機的主要特性和基本結構
2.1.2 AT89C52單片機的引腳功能
2.1.3 AT89C52單片機的主要組成
2.2主機電路設計
2.2.1并行擴展的主機電路
2.2.2串行擴展的主機電路
2.3 CC2530芯片
2.3.1 CC2530內部結構
2.3.2 CC2530芯片的引腳功能
2.3.3 CC2530芯片的存儲器和存儲器映射
2.3.4射頻及模擬收發(fā)器
2.3.5 CC2530的典型應用電路
習題與思考題
3 過程輸入/輸出通道
3.1 模擬量輸入通道
3.1.1 模擬輸入通道的結構
3.1.2 A/D轉換芯片及其與單片機的接口
3.1.3 模擬量輸入通道的其他器件
3.1.4 模擬量輸入通道設計舉例
3.2 模擬量輸出通道
3.2.1 模擬量輸出通道的結構
3.2.2 D/A轉換芯片及其與單片機的接口
3.2.3模擬量輸出通道設計實例
3.3開關量輸入/輸出通道
習題與思考題
4 人機接口電路
4.1 顯示器接口
4.1.1七段LED顯示器
4.1.2點陣式LED顯示器
4.1.3 LCD顯示器
4.1.4點陣式LCD顯示器
4.2 鍵盤接口
4.2.1 鍵盤結構和類型
4.2.2 抖動與串鍵
4.2.3 非編碼式鍵盤接口電路
4.2.4 編碼式鍵盤接口電路
習題與思考題
5 通信原理與接口設計
5.1 串行總線通信
5.1.1 RS-232C
5.1.2 RS-422與RS-485串行接口標準
5.1.3 串行通信參數
5.1.4 串行通信工作模式及流量控制
5.1.5 基于單片機的智能儀表與PC的數據通信
5.2 現場總線技術及現場總線儀表
5.2.1 現場總線的體系結構與特點
5.2.2 過程儀表常用現場總線介紹
5.2.3 現場總線智能儀表與現場總線控制系統(tǒng)
5.2.4 FF總線接口芯片與接口圓卡硬件設計
5.3 工業(yè)無線通信技術與過程工業(yè)無線儀表
5.3.1 工業(yè)無線通信與技術標準
5.3.2 Wireless HART協(xié)議及儀表
5.3.3 WIA-PA儀表及其應用
5.4 ZigBee短程無線通信技術及應用
5.4.1 ZigBee協(xié)議標準
5.4.2 ZigBee的特點和組網方式
5.4.3 ZigBee技術在無線水表中的應用
習題與思考題
6 監(jiān)控程序
6.1 軟件設計概述
6.1.1 軟件設計過程
6.1.2 程序編寫
6.1.3 軟件測試
6.1.4 軟件的運行、維護和優(yōu)化
6.2 監(jiān)控程序設計
6.2.1 概述
6.2.2 監(jiān)控主程序
6.2.3 初始化管理
6.2.4 鍵盤管理
6.2.5 顯示管理
6.2.6 中斷管理
6.2.7 時鐘管理
6.2.8 手-自動控制
6.2.9 自診斷
習題與思考題
7 測量與控制算法
7.1 測量算法
7.1.1 測量誤差的分類
7.1.2 隨機誤差的消除方法
7.1.3 系統(tǒng)誤差的消除算法
7.1.4 量程自動切換與工程量變換
7.2 控制算法
7.2.1 PID控制算法
7.2.2 智能控制算法
習題與思考題
8 可靠性設計
8.1可靠性設計概述
8.1.1 可靠性的基本概念
8.1.2 影響智能儀表可靠性的因素
8.1.3 智能儀表方案的可靠性設計原則
8.2 智能儀表的抗干擾設計
8.2.1 干擾分析
8.2.2 硬件抗干擾設計
8.2.3 軟件抗干擾設計
8.2.4 掉電保護設計
習題與思考題
9 智能儀表設計實例
9.1 設計準則
9.2 設計實例
9.2.1 溫度程序控制儀
9.2.2 基于現場總線的遠程智能數據采集裝置設計
9.2.3 無線空氣質量檢測儀表設計
9.3 儀表調試
9.3.1 常見故障
9.3.2 調試方法
習題與思考題
參考文獻
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