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第1章 概述1

1.1仪器仪表的技术发展2

1.1.1现代仪器仪表的分类2

1.1.2现代仪器仪表的发展趋势2

1.1.3现代仪器仪表发展的关键技术3

1.2智能仪表的功能和组成5

1.2.1智能仪表的主要功能5

1.2.2智能仪表的基本组成6

1.3智能仪表的设计思想和研制步骤7

1.3.1智能仪表的基本设计思想8

1.3.2智能仪表的设计研制步骤8

1.4智能仪表的开发工具15

1.4.1开发系统的功能15

1.4.2嵌入式系统的软件技术和开发工具平台15

习题与思考题20

第2章 构成智能仪表的主机电路21

2.1 AT89C52单片机21

2.1.1 AT89C52的主要特性和内部总体结构21

2.1.2 AT89C52单片机的引脚功能22

2.1.3 AT89C52单片机的主要组成部分25

2.1.4主机电路设计45

2.2 Neuron芯片46

2.2.1处理单元49

2.2.2存储单元50

2.2.3附加电路及I/O接口50

2.2.4总线收发器53

2.2.5 Neuron固件54

2.2.6现场总线智能仪表组成及其所组成的测控网络54

2.3 CC2430芯片55

2.3.1 MCU和存储器子系统55

2.3.2射频及模拟收发器57

2.3.3 CC2430芯片的主要特点57

2.3.4 CC2430芯片的引脚功能58

2.3.5无线智能仪表的硬件组成和CC2430应用电路60

习题与思考题61

第3章 过程输入输出通道63

3.1模拟量输入通道63

3.1.1模拟输入通道的结构63

3.1.2 A/D转换芯片及其与单片机的 接口64

3.1.3模拟量输入通道的其他器件87

3.1.4模拟量输入通道设计举例92

3.2模拟量输出通道93

3.2.1模拟量输出通道的结构93

3.2.2 D/A转换芯片及其与单片机的 接口94

3.2.3模拟量输出通道设计实例101

3.3开关量输入／输出通道102

3.3.1开关量输入／输出通道的结构103

3.3.2开关量输入/输出通道设计举例103

习题与思考题105

第4章 人机接口电路106

4.1显示器接口106

4.1.1 LED显示器接口106

4.1.2点阵式LED显示器111

4.1.3 LCD显示器112

4.1.4点阵式LCD显示器115

4.1.5液晶驱动芯片120

4.2键盘接口126

4.2.1键盘结构126

4.2.2行扫描法原理127

4.2.3键盘显示器接口技术128

4.2.4键盘工作方式130

4.2.5串行专用键盘／显示器接口芯片HD7279A131

4.3打印机接口139

4.3.1 GP-16微型打印机接口139

4.3.2 PP-40彩色描绘器接口142

习题与思考题147

第5章 智能仪表通信原理与接口148

5.1引言148

5.2串行总线通信149

5.2.1 RS-232C149

5.2.2 RS-422与RS-485串行接口标准151

5.2.3串行通信参数152

5.2.4串行通信工作模式及流量控制153

5.2.5基于单片机的智能仪表与PC 数据通信154

5.3现场总线技术及现场总线仪表158

5.3.1现场总线的体系结构与特点158

5.3.2 几种有影响的现场总线160

5.3.3现场总线智能仪表170

5.4工业以太网及其通信程序设计171

5.4.1概述171

5.4.2以太网在SCADA系统中的 应用172

5.4.3以太网控制装置的通信程序设计173

5.4.4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173

5.5智能仪表与PLC及上位机通信178

5.5.1智能仪表与PLC通信178

5.5.2智能仪表与上位机组态软件通信183

5.5.3用Visual Basic编程实现智能仪表通信与计算机通信185

5.6 ZigBee短程无线通信技术187

5.6.1 ZigBee协议标准187

5.6.2 ZigBee的特点和组网方式191

5.6.3 ZigBee的技术支持192

5.6.4 ZigBee技术在无线水表中的应用193

习题与思考题196

第6章 智能仪表的抗干扰技术197

6.1干扰分析197

6.1.1电磁干扰分析197

6.1.2干扰进入的渠道200

6.2智能仪表的硬件抗干扰技术201

6.2.1串模干扰的抑制201

6.2.2共模干扰的抑制204

6.2.3隔离技术207

6.2.4接地技术214

6.2.5屏蔽技术216

6.2.6电源抗干扰设计218

6.3软件抗干扰技术219

6.3.1干扰对智能仪表造成的后果220

6.3.2软件抗千扰的前提条件220

6.3.3 冗冗余技术221

6.3.4软件陷阱技术222

习题与思考题228

第7章 监控程序229

7.1软件设计方法229

7.1.1结构化设计和编程229

7.1.2软件功能测试231

7.1.3软件的运行、维护和改进232

7.2监控程序设计232

7.2.1概述232

7.2.2监控主程序233

7.2.3初始化管理235

7.2.4键盘管理235

7.2.5显示管理239

7.2.6中断管理240

7.2.7时钟管理242

7.2.8手-动控制243

7.2.9自诊断处理243

习题与思考题250

第8章 智能仪表的测量与控制算法251

8.1测量算法251

8.1.1克服随机误差的软件算法251

8.1.2克服系统误差的软件算法258

8.1.3量程自动切换与工程量变换268

8.2控制算法273

8.2.1 PID控制算法273

8.2.2智能控制算法283

习题与思考题303

第9章 智能仪表设计实例304

9.1设计准则304

9.2设计实例306

9.2.1温度程序控制仪的设计306

9.2.2远程智能数据采集装置的设计（基于Neuron芯片的现场总线仪表设计之一）317

9.2.3用于高压断路器的现场智能仪表的设计（基于Neuron芯片的现场总线仪表设计之二）320

9.2.4无线空气质量检测仪表的设计（基于ZigBee技术的无线智能仪表设计之一）330

9.2.5无线温度变送器的设计（基于ZigBee技术的无线智能仪表设计之二）347

9.3仪表调试362

9.3.1常见故障362

9.3.2调试方法362

习题与思考题365

参考文献366