本书基于智能仪表的基本原理及设计技术，结合行业发展新技术，阐述智能仪表的具体设计过程。全书共9章。概述部分简要介绍智能仪表的概念及功能和组成、仪器仪表的发展过程及相关技术。第2~5章阐述智能仪表的硬件设计，主要包括智能仪表的主机电路过程、输入/输出通道、人机接口、通信原理与接口设计。第6,7章阐述智能仪表的软件设计，主要介绍软件设计方法、智能仪表的监控程序、中断处理程序、测控算法等功能模块的设计。第8章介绍智能仪表的可靠性设计，主要阐述可靠性的概念、影响智能仪表可靠性的因素以及智能仪表可靠性设计的具体方法。第9章介绍智能仪表的设计准则和调试方法，通过若干设计实例全面阐述智能仪表的开发过程、实施技术及注意事项。
本书是作为普通高等教育本科教材编写的。在体系上注重理论原理与实际应用相结合，突出应用性，尽量在有限的篇幅内拓宽读者的知识领域和思维广度。可作为高等院校测控技术与仪器、自动化、电子信息工程和机电一体化等专业的教材，也可作为从事智能仪表设计、制造、使用的工程技术人员的参考书。
智能仪表在工业生产中的应用越来越广泛，大规模生产对智能仪表的功能和性能要求也越来越高。而微电子技术的快速发展、现场总线及无线传感器技术的工业应用给智能仪表的设计提供了新的实施手段。国内许多高校为测控技术与仪器及相关专业的本科生开设了智能仪表设计的相关课程。作者根据华东理工大学本科教材建设规划，充分借鉴了国内外相关教材和资料文献，结合多年的教学及科研实践体会，精选内容编写了本书。
本书基于智能仪表的基本原理及设计技术，结合行业发展新技术，阐述智能仪表的具体设计过程。全书共9章。概述部分简要介绍智能仪表的概念及功能和组成、仪器仪表的发展过程及相关技术。第2~5章阐述智能仪表的硬件设计，主要包括智能仪表的主机电路过程、输入/输出通道、人机接口、通信原理与接口设计。第6,7章阐述智能仪表的软件设计，主要介绍软件设计方法、智能仪表的监控程序、中断处理程序、测控算法等功能模块的设计。第8章介绍智能仪表的可靠性设计，主要阐述可靠性的概念、影响智能仪表可靠性的因素以及智能仪表可靠性设计的具体方法。第9章介绍智能仪表的设计准则和调试方法，通过若干设计实例全面阐述智能仪表的开发过程、实施技术及注意事项。
本书由叶西宁、凌志浩主编，吴勤勤主审，叶西宁、凌志浩、王华忠、刘笛等编写。书中插图由杨涛及本课题组其他研究生共同绘制。
本书是作为普通高等教育应用型本科教材编写的，在体系上注重理论原理与实际应用相结合，突出应用性，尽量在有限的篇幅内拓宽读者的知识领域和思维广度。
本书可作为高等院校测控技术与仪器、自动化、电子信息工程和机电一体化等专业的教材，也可作为从事智能仪表设计、制造、使用的工程技术人员的参考书。
在本书编著过程中，编者为汲取各家之长参阅了大量资料，对书末所列参考文献的所有作者的辛勤劳动和贡献致以真诚的谢意！本书得到了华东理工大学教材建设与评审委员会的资助以及华东理工大学出版社有关同志的大力支持，在此对支持和帮助本书出版的单位和个人表示衷心的感谢。
由于编者的学识及教学经验有限，书中难免存在错误和不足，恳请读者批评指正。
编者2019年10月于上海，华东理工大学
目录
1 概述
1.1 仪器仪表的技术发展
1.1.1 现代仪器仪表的分类
1.1.2现代仪器仪表的发展趋势
1.1.3现代仪器仪表发展的关键技术
1.2 智能仪表的功能和组成
1.2.1智能仪表的主要功能
1.2.2智能仪表的基本组成
1.3智能仪表的设计思想和研制步骤
1.3.1智能仪表的基本设计思想
1.3.2智能仪表的设计、研制步骤
1.4智能仪表的开发工具
1.4.1开发系统的功能
1.4.2嵌入式系统的软件技术和开发工具平台
习题与思考题
2 智能仪表的主机电路
2.1 AT89C52单片机
2.1.1 AT89C52单片机的主要特性和基本结构
2.1.2 AT89C52单片机的引脚功能
2.1.3 AT89C52单片机的主要组成
2.2主机电路设计
2.2.1并行扩展的主机电路
2.2.2串行扩展的主机电路
2.3 CC2530芯片
2.3.1 CC2530内部结构
2.3.2 CC2530芯片的引脚功能
2.3.3 CC2530芯片的存储器和存储器映射
2.3.4射频及模拟收发器
2.3.5 CC2530的典型应用电路
习题与思考题
3 过程输入/输出通道
3.1 模拟量输入通道
3.1.1 模拟输入通道的结构
3.1.2 A/D转换芯片及其与单片机的接口
3.1.3 模拟量输入通道的其他器件
3.1.4 模拟量输入通道设计举例
3.2 模拟量输出通道
3.2.1 模拟量输出通道的结构
3.2.2 D/A转换芯片及其与单片机的接口
3.2.3模拟量输出通道设计实例
3.3开关量输入/输出通道
习题与思考题
4 人机接口电路
4.1 显示器接口
4.1.1七段LED显示器
4.1.2点阵式LED显示器
4.1.3 LCD显示器
4.1.4点阵式LCD显示器
4.2 键盘接口
4.2.1 键盘结构和类型
4.2.2 抖动与串键
4.2.3 非编码式键盘接口电路
4.2.4 编码式键盘接口电路
习题与思考题
5 通信原理与接口设计
5.1 串行总线通信
5.1.1 RS-232C
5.1.2 RS-422与RS-485串行接口标准
5.1.3 串行通信参数
5.1.4 串行通信工作模式及流量控制
5.1.5 基于单片机的智能仪表与PC的数据通信
5.2 现场总线技术及现场总线仪表
5.2.1 现场总线的体系结构与特点
5.2.2 过程仪表常用现场总线介绍
5.2.3 现场总线智能仪表与现场总线控制系统
5.2.4 FF总线接口芯片与接口圆卡硬件设计
5.3 工业无线通信技术与过程工业无线仪表
5.3.1 工业无线通信与技术标准
5.3.2 Wireless HART协议及仪表
5.3.3 WIA-PA仪表及其应用
5.4 ZigBee短程无线通信技术及应用
5.4.1 ZigBee协议标准
5.4.2 ZigBee的特点和组网方式
5.4.3 ZigBee技术在无线水表中的应用
习题与思考题
6 监控程序
6.1 软件设计概述
6.1.1 软件设计过程
6.1.2 程序编写
6.1.3 软件测试
6.1.4 软件的运行、维护和优化
6.2 监控程序设计
6.2.1 概述
6.2.2 监控主程序
6.2.3 初始化管理
6.2.4 键盘管理
6.2.5 显示管理
6.2.6 中断管理
6.2.7 时钟管理
6.2.8 手-自动控制
6.2.9 自诊断
习题与思考题
7 测量与控制算法
7.1 测量算法
7.1.1 测量误差的分类
7.1.2 随机误差的消除方法
7.1.3 系统误差的消除算法
7.1.4 量程自动切换与工程量变换
7.2 控制算法
7.2.1 PID控制算法
7.2.2 智能控制算法
习题与思考题
8 可靠性设计
8.1可靠性设计概述
8.1.1 可靠性的基本概念
8.1.2 影响智能仪表可靠性的因素
8.1.3 智能仪表方案的可靠性设计原则
8.2 智能仪表的抗干扰设计
8.2.1 干扰分析
8.2.2 硬件抗干扰设计
8.2.3 软件抗干扰设计
8.2.4 掉电保护设计
习题与思考题
9 智能仪表设计实例
9.1 设计准则
9.2 设计实例
9.2.1 温度程序控制仪
9.2.2 基于现场总线的远程智能数据采集装置设计
9.2.3 无线空气质量检测仪表设计
9.3 仪表调试
9.3.1 常见故障
9.3.2 调试方法
习题与思考题
参考文献
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