智能仪表设计开发与应用

第1章 绪论 1 1.1 智能仪表的产生与发展 2 1.1.1 仪表的发展历史 2 1.1.2 智能仪表的分类 2 1.2 智能仪表的结构与功能 3 1.2.1 智能仪表的结构 3 1.2.2 智能仪表的功能 4 1.3 智能仪表的设计开发过程 7 1.3.1 设计原则 7 1.3.2 硬件设计和调试 8 1.3.3 软件设计和调试 8 1.3.4 智能仪表结构设计 8 本章小结 8 思考题 9 第2章 微控制器的选择 10 2.1 微控制器概述 10 2.2 微控制器的选择方法 10 2.3 Intel 51系列单片机 11 2.3.1 AT89C51/ AT89C52简介 11 2.3.2 AT89C55WD简介 13 2.3.3 CC2430/CC2431简介 13 2.4 ARM系列单片机 14 2.4.1 ARM的概念及其发展 14 2.4.2 ARM处理器的主要特点 14 2.4.3 常用ARM处理器 15 2.5 DSP数字处理器 17 2.5.1 DSP技术概念及其发展 17 2.5.2 DSP处理器的主要结构特点 17 2.5.3 常用DSP芯片 17 本章小结 19 思考题 19 第3章 输入输出接口设计 20 3.1 概述 20 3.1.1 开关量输入输出接口概述 20 3.1.2 模拟量输入输出接口概述 20 3.2 开关量输入接口的设计 21 3.2.1 简单开关接口电路 21 3.2.2 霍尔元件开关数字输入电路 22 3.2.3 光敏器件开关数字输入电路 22 3.3 开关量输出接口的设计 22 3.3.1 驱动放大电路 23 3.3.2 隔离输出电路 23 3.4 A/D转换及模拟输入接口的设计 24 3.4.1 A/D转换器的技术指标 24 3.4.2 ADC的转换原理 25 3.4.3 模拟量输入通道组成 26 3.4.4 A/D转换器芯片的选择原则 27 3.4.5 A/D转换器常用的芯片 28 3.5 D/A转换及模拟输出接口的设计 39 3.5.1 D/A转换主要技术指标 39 3.5.2 D/A转换器的转换原理 40 3.5.3 模拟量输出通道的组成 40 3.5.4 D/A转换器（DAC）芯片的选择原则 41 3.5.5 D/A转换器常用的芯片 41 3.6 传感器 48 3.6.1 电信号测量及其接口电路设计 48 3.6.2 非电信号测量及其接口电路设计 51 3.6.3 信号调理电路 63 本章小结 66 思考题 67 第4章 人机交互接口 68 4.1 输入设备 68 4.1.1 键盘 68 4.1.2 触摸屏 79 4.1.3 其他非接触式人机交互 91 4.2 输出设备 95 4.2.1 LED显示器 95 4.2.2 LCD显示器 101 4.3 微型打印机 121 本章小结 121 思考题 121 第5章 总线及接口电路设计 123 5.1 概述 123 5.2 常用总线及其接口设计 123 5.2.1 RS-232C总线 123 5.2.2 RS-485总线 126 5.2.3 USB总线 128 5.2.4 CAN总线 136 5.2.5 I2C总线 146 5.2.6 ModBus现场总线 151 5.3 无线数据传输技术 154 5.3.1 红外无线传输技术 155 5.3.2 射频识别技术 157 5.3.3 ZigBee无线传输技术 160 5.3.4 远程无线通信GPRS及通信模块 162 本章小结 165 思考题 165 第6章 软件系统设计 167 6.1 软件设计过程 167 6.1.1 系统定义 167 6.1.2 绘制流程图 168 6.1.3 编写程序 169 6.1.4 软件测试 169 6.1.5 文件编制 170 6.1.6 软件维护 170 6.2 软件设计方法 170 6.2.1 模块化设计 170 6.2.2 结构化设计 170 6.2.3 监控程序结构 171 本章小结 177 思考题 177 第7章 智能仪表设计与应用 178 7.1 单片机*小系统设计 178 7.1.1 51系列单片机*小系统设计 178 7.1.2 STM32嵌入式*小系统设计 180 7.2 温度检测系统的设计 182 7.2.1 系统设计要求 182 7.2.2 总体方案设计 182 7.2.3 硬件电路设计 183 7.2.4 软件设计 187 7.2.5 系统调试 190 7.3 通用仪表测试仪的设计 191 7.3.1 系统设计要求 191 7.3.2 总体方案设计 191 7.3.3 硬件电路设计 193 7.3.4 软件设计 196 7.3.5 系统调试 197 7.4 矿井瓦斯监测报警定位系统的设计 197 7.4.1 系统设计要求 197 7.4.2 总体方案设计 198 7.4.3 硬件电路设计 199 7.4.4 软件设计 202 7.5 智能家居控制系统设计 205 7.5.1 系统设计要求 205 7.5.2 总体方案设计 206 7.5.3 硬件电路设计 206 7.5.4 软件设计 212 7.5.5 系统调试 220 本章小结 222 思考题 223 参考文献 224