計算機測控技術及應用

前言

隨著計算機在機械工程領域的廣泛應用，計算機及其應用技術已經(jīng)成為機械工程專業(yè)技術人員必備的知識。本書就是基于這一觀念，為廣大機械工程專業(yè)技術人員和計算機測控專業(yè)技術人員編寫的。本書系統(tǒng)闡述了計算機原理、輸入輸出系統(tǒng)、計算機通信、數(shù)據(jù)采集、測控技術、計算機測控系統(tǒng)設計等知識。在本書編寫中力求知識新穎，實用性強。本書可供廣大機械工程專業(yè)技術人員學習和應用計算機技術之用，也可作為機械工程碩士研究生專業(yè)課教材及其他專業(yè)的研究生和本科生學習計算機的參考書。本書有大量的圖表資料，可作為現(xiàn)場技術人員的工具書使用。本書分為兩大部分。第1部分為教程，其中：第l章介紹計算機硬件與系統(tǒng)；第2章介紹微機基本軟件系統(tǒng)；第3章介紹計算機通信技術；第4章介紹計算機數(shù)據(jù)采集技術；第5章介紹計算機測控應用技術，其中有PID控制技術、PWM控制技術、變頻調(diào)速技術、虛擬儀器設計、分布式控制系統(tǒng)設計、設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)設計；第6章介紹單片微機原理與應用技術；第.7 章介紹測控系統(tǒng)設計應用實例。第II部分是實驗指導，實驗指導編寫了存儲器訪問、I2C通信、RS～232C通信、鍵盤輸入、液晶顯示、開關量輸入輸出、定時器中斷、A／D轉(zhuǎn)換、D／A轉(zhuǎn)換等10個實驗。實驗內(nèi)容豐富，描述清楚，學生依照實驗指導按步驟進行，就能完成實驗并深刻體驗和理解所學的理論知識。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)闡述了計算機測控系統(tǒng)的核心技術知識，包括計算機硬件結構與基本軟件系統(tǒng)、計算機通信技術、數(shù)據(jù)采集技術、測控系統(tǒng)設計等知識。本書理論聯(lián)系實際，內(nèi)容豐富?？梢宰鳛闄C械工程碩士研究生的專業(yè)課教材，也可作為測控專業(yè)的研究生和本科生的專業(yè)課教材。本書有大量的圖表資料，也可作為現(xiàn)場技術人員的工具書使用。    實驗指導部分，結合教材內(nèi)容，共設計了10個實驗，包括并行接口的存儲器讀寫實驗、I2C串行接口的存儲器讀寫實驗、RS-232C通信實驗、鍵盤輸入實驗、液晶圖形與字符顯示實驗、開關量輸入與輸出實驗、定時器／計數(shù)器中斷實驗、用ADC0809進行A／D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集實驗、用V／F變換方法進行A／D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集實驗、大量數(shù)據(jù)存儲與保存實驗等。    書后附錄簡要介紹了在8位單片機系統(tǒng)中廣為應用的C51程序設計語言。

書籍目錄

前言第1部分　教程緒論　第1章　微型計算機硬件結構　　1.1　微型計算機的處理器　　1.2　微型計算機總線　　　1.2.1　微機的內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、外部總線、3GIO總線　　　1.2.2　系統(tǒng)總線的連接方式　　　1.2.3　總線結構對計算機系統(tǒng)性能的影響　　　1.2.4　常用系統(tǒng)總線介紹　　　1.2.5　微處理器總線的時序　　1.3　存儲器　　　1.3.1　存儲器類型與存儲體系結構　　　1.3.2　隨機主存儲器（RAM）　　　1.3.3　輔助存儲器　　1.4　常用輸入輸出設備　　　1.4.1　輸入輸出設備　　　1.4.2　鍵盤　　　1.4.3　顯示器　　　1.4.4　打印機　　思考題與習題　第2章　微機基本軟件系統(tǒng)　　2.1　微機基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）　　　2.1.1　BIOS的功能　　　2.1.2　BIOS的種類　　　2.1.3　BIOS設置　　2.2　中斷系統(tǒng)　　2.3　操作系統(tǒng)（OS）　　　2.3.1　Windows 95　　　2.3.2　Windows CE　　　2.3.3　windows NT（工作站）　　　2.3.4　Windows 98　　　2.3.5　Windows Me　　　2.3.6　Windows 2000　　　2.3.7　Windows XP　　　2.3.8　Windows 2003　　　2.3.9　Windows VISTA　　　2.3.10　Linux　　　2.3.11　UC／0S-II　　思考題與習題　第3章　計算機通信技術　　3.1　USB接口　　　3.1.1　USB概述　　　3.1.2　USB系統(tǒng)　　　3.1.3　總線拓樸　　　3.1.4　USB通信端點與管道　　　3.1.5　USB總線協(xié)議　　　3.1.6　USB接口器件介紹　　3.2　RS-232C接口　　　3.2.1　RS-232C傳遞信息的格式標準　　　3.2.2　RS-232C標準的信號線定義　　　3.2.3　信號線的連接和使用　　　3.2.4　RS-232C電氣特性　　　3.2.5　機械特性　　3.3　RS-423A／422A／485接口　　　3.3.1　RS-423A接口　　　3.3.2　RS-422A接口　　　3.3.3　RS-485接口　　　3.3.4　RS-423A／422A／485接口性能比較　　3.4　CAN總線接口　　　3.4.1　CAN總線特點　　　3.4.2　標準CAN總線和擴展CAN總線　　　3.4.3　總線仲裁　　　3.4.4　出錯處理　　　3.4.5　CAN控制器與收發(fā)器　　3.5　計算機通信小結　　思考題與習題　第4章　計算機數(shù)據(jù)采集技術　　4.1　集成運算放大器與信號調(diào)理　　　4.1.1　運算放大器主要參數(shù)　　　4.1.2　虛地概念　　　4.1.3　集成運算放大器的典型應用線路　　4.2　采樣保持電路　　4.3　采樣過程與采樣定理　　4.4　采樣偏差的校正技術　　4.5　信號隔離與選通技術　　4.6　數(shù)據(jù)采集中的抗干擾技術　　　4.6.1　干擾因素與抗干擾基本方法　　　4.6.2　若干特殊濾波技術　　　4.6.3　A／D轉(zhuǎn)換過程中的抗干擾技術　　4.7　D／A轉(zhuǎn)換技術與應用電路　　　4.7.1　R-2RT形電阻網(wǎng)絡型DAC的工作原理　　　4.7.2　權電阻型DAC的工作原理　　　4.7.3　DAC的性能指標　　　4.7.4　DAC0832及其與計算機的接口　　　4.7.5　8位以上DAC及其與微機的連接　　4.8　A／D轉(zhuǎn)換技術與應用電路　　　4.8.1　逐位逼近式ADC的結構及工作原理　　　4.8.2　雙積分式ADC的結構及工作原理　　　4.8.3　∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器結構及工作原理　　　4.8.4　AD574系列A／D轉(zhuǎn)換器及其與計算機的接口技術　　　4.8.5　12位A／D轉(zhuǎn)換器MAX186／MAX188　　　4.8.6　ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器　　　4.8.7　使用處理器內(nèi)帶的A／D轉(zhuǎn)換器　　思考題與習題　第5章　控制系統(tǒng)應用技術　　5.1　控制系統(tǒng)概述　　5.2　PID控制技術　　　5.2.1　常規(guī)PID控制　　　5.2.2　自適應PID控制　　　5.2.3　智能PID控制　　5.3　步進電機的PwM控制技術　　　5.3.1　PWM控制的基本原理　　　5.3.2　步進電機概述　　　5.3.3　恒力矩均勻細分驅(qū)動技術　　　5.3.4　全數(shù)字PWM逆變驅(qū)動技術　　5.4　變頻調(diào)速技術　　　5.4.1　異步電動機概述　　　5.4.2　異步電動機調(diào)速　　　5.4.3　異步電動機變頻調(diào)速　　　5.4.4　變壓變頻協(xié)調(diào)控制　　5.5　虛擬儀器設計　　　5.5.1　虛擬儀器基本概念　　　5.5.2　LabVIEW虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)　　　5.5.3　虛擬儀器設計舉例　　5.6　DCS在配料系統(tǒng)中的應用設計　　　5.6.1　概述　　　5.6.2　基于串行總線的配料控制系統(tǒng)　　5.7　設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)設計　　　5.7.1　設備狀態(tài)監(jiān)測的意義　　　5.7.2　設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷的分析方法　　　5.7.3　設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡化　　思考題與習題　第6章　單片微型計算機　　6.1　8位單片機系列產(chǎn)品　　6.2　8051單片機　　　6.2.1　8051的基本結構與功能　　　6.2.2　8051封裝與引腳功能　　　6.2.3　時鐘電路　　　6.2.4　復位和復位電路　　　6.2.5　存儲器結構　　　6.2.6　指令部件　　　6.2.7　特殊功能寄存器　　　6.2.8　布爾處理器　　　6.2.9　8051的機器周期與指令周期　　　6.2.10　8051訪問片外存儲器的時序　　　6.2.11　8051的系統(tǒng)擴展　　　6.2.12　8051的中斷系統(tǒng)　　　6.2.13　8051的定時器／計數(shù)器　　　6.2.14　8051的串行接口　　6.3　單片機在沖床自動控制中的應用　　6.4　多功能單片機C8051F　　　6.4.1　C8051F特性簡介　　　6.4.2　指令集　　　6.4.3　中斷系統(tǒng)　　　6.4.4　電源管理方式　　6.5　宏晶多功能單片機簡介　　思考題與習題第Ⅱ部分　實驗指導　實驗1　并行接口的存儲器讀寫實驗　實驗2　I2C串行接口的存儲器讀寫實驗　實驗3　RS-232C通信實驗　實驗4　鍵盤輸入實驗　實驗5　液晶圖形與字符顯示實驗　實驗6　開關量輸入與輸出實驗　實驗7　定時器／計數(shù)器中斷實驗　實驗8　用ADC0809進行A／D轉(zhuǎn)換實驗　實驗9　用V／F變換方法進行A／D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集實驗　實驗10　大量數(shù)據(jù)存儲與保存實驗附錄C51　程序設計語言簡介參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：隨著監(jiān)測與診斷技術的廣泛使用，監(jiān)測與診斷的要求也在不斷增加，監(jiān)測與診斷系統(tǒng)越來越龐大、復雜，而且在不同場合下對監(jiān)測與診斷系統(tǒng)有不同的要求。工業(yè)總線技術的進步和監(jiān)測與診斷要求的不斷提高，對系統(tǒng)組建的難度也在不斷增加，這主要體現(xiàn)在兩個方面，首先由于監(jiān)測目標的多樣化，使得任何一種總線技術都難以覆蓋整個自動測試的需求。如何針對監(jiān)測需求的應用特點，設計監(jiān)測系統(tǒng)的體系結構，使其發(fā)揮出最佳的監(jiān)測性能是目前亟待解決的問題。另一方面，由于監(jiān)測過程和監(jiān)測儀器功能的復雜化和多樣化，使現(xiàn)代自動監(jiān)測系統(tǒng)的組建，特別是監(jiān)測軟件的設計難度成倍增加。但是現(xiàn)在的監(jiān)測與診斷系統(tǒng)往往既不兼容，又不能共享軟、硬件資源，在一些較為復雜和監(jiān)測參數(shù)較多的場合下，需要許多儀器，這些儀器不但價格昂貴、體積大、占用空間，而且儀器之間的連接形式繁瑣復雜。監(jiān)測與診斷系統(tǒng)往往由開發(fā)人員和制造廠完成，用戶雖然可以提出某些意見和要求，但不可能立即予以體現(xiàn)，而且用戶也不大可能參與監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的設計與制造，因此系統(tǒng)的個性、可擴展性、更新?lián)Q代和預測維修等方面無法滿足用戶需求，限制了其應用。為了滿足科學技術和工業(yè)發(fā)展的需要，解決現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中設備監(jiān)測與診斷中出現(xiàn)的新問題，出現(xiàn)了網(wǎng)絡化的智能監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。它以先進的電子技術、計算機技術、信息技術為基礎迅速崛起，并很快在各個領域得到推廣和應用，效益與作用日趨顯著，覆蓋面越來越廣，得到眾多使用者的充分肯定。

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