计算机测控系统设计与编程实现

计算机测控系统设计与编程实现 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业
作者:李江全 编
出品人:
页数:366
译者:
出版时间:2008-2
价格:48.00元
装帧:
isbn号码:9787121058677
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机测控
  • 测控系统
  • 系统设计
  • 编程实现
  • 单片机
  • 嵌入式系统
  • C语言
  • 数据采集
  • 仪器仪表
  • 自动化控制
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具体描述

《计算机测控系统设计与编程实现》从工程实际出发,全面系统地介绍了计算机测控系统设计的软硬件技术。内容包括:计算机测控技术的概念、组成、分类和发展,总线接口与过程通道,计算机测控系统中的硬件与软件,串口通信测控系统及其实现,基于板卡的测控系统及其实现,中小型集散测控系统及其实现,CAN总线测控系统及其实现,计算机测控系统的软硬件设计等。在各系统的实现部分选取了当前测控领域常用的面向对象语言VisualBasic、监控组态软件Kingview和虚拟仪器软件LabVIEW作为开发软件,并提供多个设计实例详细介绍了典型测控程序的开发步骤及实现方法。

好的,这里是一份关于《计算机测控系统设计与编程实现》这本书的详细图书简介,内容专注于计算机、测控系统、硬件接口、软件开发等相关领域,力求全面而深入,不包含对原书内容的任何提及。 --- 图书简介:现代嵌入式系统与工业自动化编程实践 书名:现代嵌入式系统与工业自动化编程实践 内容聚焦: 本书深入探讨了现代工业环境中嵌入式系统、实时控制以及自动化解决方案的设计、开发与部署。内容涵盖了从底层硬件交互到高级软件架构构建的全过程,旨在为读者提供一套系统且实用的工程实践知识体系。 第一部分:嵌入式系统基础与硬件接口技术 本部分旨在为读者打下坚实的嵌入式系统基础,重点关注微控制器(MCU)与外部环境的有效交互。 1. 微控制器架构与选型: 我们将详细解析主流微控制器(如ARM Cortex-M系列、RISC-V架构)的核心组成,包括流水线设计、中断系统(NVIC/PLIC)的运作机制。内容将深入对比不同内核在功耗、实时性与处理能力上的权衡,并提供针对特定应用场景(如物联网边缘计算、高精度运动控制)的MCU选型指南。强调理解内存映射、总线结构(如AHB/APB)对系统性能的影响。 2. 信号调理与模数转换(ADC/DAC): 高效的测控离不开对真实世界信号的精确捕获与输出。本章详述了各类传感器信号(如电压、电流、温度、压力)的调理电路设计,包括放大、滤波(有源/无源滤波器设计)与隔离技术。深入解析ADC的转换原理,如SAR、Sigma-Delta架构,探讨采样率、分辨率、量化误差与噪声抑制的关键技术。同时,DAC在波形生成与控制回路中的应用也将被细致剖析。 3. 通用与专用通信协议栈: 现代嵌入式系统是互联的。本书详述了从底层驱动到应用层的通信协议实现。重点内容包括: 串行通信: 深入UART、SPI、I2C协议的时序图与硬件实现细节,重点在于如何通过DMA(直接内存访问)实现高吞吐量的数据传输而不占用CPU资源。 工业现场总线: 详细介绍CAN/CAN FD协议的帧格式、错误检测机制及其在分布式控制系统(DCS)中的应用。探讨EtherCAT、Profinet等工业以太网协议的实时性保障机制。 无线技术: 针对低功耗广域网(LPWAN,如LoRa/NB-IoT)和短距离通信(如Bluetooth LE),阐述其在能源管理与资产追踪中的部署策略与协议栈优化。 4. 定时器、计数器与脉冲宽度调制(PWM): 精准的时间控制是所有控制系统的基石。本章解析了高级定时器模块(如带死区控制的互补PWM输出)在电机驱动中的应用。对于复杂的周期性任务,将介绍如何利用外部中断与高精度计数器实现事件同步与频率测量。 第二部分:实时操作系统(RTOS)与并发编程 实时性是工业控制软件的核心要求。本部分聚焦于如何利用RTOS来管理复杂的并发任务流。 1. RTOS内核机制与任务调度: 本书详细对比了FreeRTOS、μC/OS-III、Zephyr等主流RTOS的内核架构。深入解析抢占式调度、时间片轮转以及优先级继承等调度算法。特别强调如何通过分析上下文切换开销与任务抖动(Jitter)来评估系统的实时性能。 2. 进程间通信(IPC)与同步机制: 有效的资源共享与同步是避免竞态条件的关键。我们将全面讲解信号量、互斥锁(Mutex)、消息队列、事件组等IPC机制的正确使用场景与陷阱。重点讨论如何使用消息队列实现任务间的数据传递,以及如何设计无死锁的资源访问模型。 3. 内存管理与栈溢出防御: 在资源受限的嵌入式环境中,内存管理至关重要。探讨静态内存池分配、动态内存分配(如Heap管理)在RTOS环境下的挑战。提供栈空间估算方法与溢出检测技术,确保系统运行的健壮性。 4. 驱动程序开发与硬件抽象层(HAL): 系统软件的稳定依赖于高质量的底层驱动。本章指导读者如何遵循模块化原则,设计可移植的硬件抽象层。涵盖中断服务程序(ISR)的编写规范、临界区的保护,以及如何编写稳定、可测试的设备驱动代码。 第三部分:工业自动化软件架构与高级控制算法 本部分将理论与工程实践相结合,侧重于构建可靠的、可扩展的自动化控制软件。 1. 状态机设计与有限状态自动机(FSM): 复杂的设备操作流程天然适合用状态机描述。本书提供了一套基于结构化FSM(Hierarchical State Machines, HSM)的软件设计范式,用于管理复杂的设备运行流程、故障恢复逻辑和操作模式切换,提高代码的可维护性和可验证性。 2. 经典控制理论在嵌入式中的实现: 从数字PID控制器开始,深入剖析数字信号处理(DSP)算法在嵌入式平台上的优化。内容包括: PID算法的离散化与参数整定: 讨论位置式、增量式PID的差异,以及Ziegler-Nichols等参数整定方法在实时系统中的应用。 前馈控制与抗饱和策略: 引入先进的控制技术,如前馈补偿、抗积分饱和(Anti-windup)机制的设计与实现,以应对非线性负载和外部干扰。 观测器设计: 讲解Luenberger观测器、卡尔曼滤波器(EKF/UKF)在状态估计中的应用,尤其是在传感器数据融合与状态重构方面的作用。 3. 软件可靠性、调试与测试: 工业级软件对可靠性要求极高。本书强调代码审查、单元测试(使用Mocking技术模拟硬件)和集成测试的重要性。详细介绍JTAG/SWD调试接口的高级用法,包括断点设置、内存查看、实时跟踪(Trace)功能,以及使用逻辑分析仪辅助软件时序问题的诊断。 4. 嵌入式系统安全基础: 随着工业物联网(IIoT)的发展,安全性日益突出。本部分介绍基本的嵌入式安全概念,包括固件签名验证、安全启动流程(Secure Boot)、数据加密存储与传输中的TLS/DTLS协议栈在资源受限设备上的裁剪与实现。 --- 目标读者: 本书适合于电子工程、自动化、计算机科学与技术专业的本科高年级学生、研究生,以及致力于从事嵌入式软件开发、工业控制系统工程师、机电一体化项目开发者等专业人士。通过本书的学习,读者将能够独立完成从硬件选型到复杂算法部署的全流程嵌入式测控系统设计与编程工作。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我是一位在嵌入式领域摸爬滚打多年的工程师,对各种测控系统的设计与实现有着浓厚的兴趣。读完这本书,我最大的感受是它在某些特定应用场景下的实用性。书中关于某个工业自动化项目的案例分析,我觉得写得相当到位,详细介绍了其硬件选型、系统架构以及关键算法的实现细节。尤其是对于实时操作系统(RTOS)在其中的应用,以及如何进行多任务调度和同步,书中给出了不少值得借鉴的思路。然而,这本书在理论深度和普适性方面,却略显不足。它更倾向于介绍具体的解决方案,而对通用的设计原则和方法论的探讨则相对较少。很多时候,我希望书中能对不同测控系统设计的权衡取舍、优缺点进行更深入的分析,比如在精度、成本、功耗、响应速度等方面的考量。此外,书中对一些高级主题,如模糊控制、神经网络控制等,虽然有所提及,但内容比较浅尝辄止,未能深入挖掘其在测控系统中的实际应用价值和方法。总体而言,这本书更适合作为特定项目的设计参考,而非一本全面的理论教材。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚毕业进入自动化行业的学生,我对这本书充满了期待,希望能借此机会巩固课堂上学到的知识,并将其与实际工程项目结合起来。然而,这本书给我带来的更多是困惑。书中的一些章节,特别是涉及到上位机软件开发的部分,让我觉得有些陈旧。如今的软件开发生态和工具链已经发生了很大的变化,书中介绍的一些技术和框架,在实际工作中已经很少被使用了,或者说有更优的替代方案。例如,在GUI设计方面,书中主要依赖于某个特定的开发环境,而对于跨平台和现代化的UI框架,却鲜有提及。这让我感觉,这本书的内容更新可能不够及时,无法跟上行业发展的步伐。此外,书中的一些代码示例,虽然在功能上能够运行,但在代码风格、可读性以及面向对象的思想等方面,都存在一些可以改进的空间。我希望能看到更具现代感、更符合工程实践的代码,并且有关于代码重构和模块化设计的指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气,但内容方面,我确实有些失望。作为一名初学者,我希望这本书能提供更基础、更系统的入门知识,比如清晰地讲解传感器的工作原理、信号的采集方式,以及PID控制的基本概念和推导过程。然而,书中直接跳到了复杂的硬件平台和编程技巧,对于缺乏相关背景知识的我来说,阅读起来非常吃力。那些图表和代码片段,如果能附带更详尽的解释,说明其设计思路和实现逻辑,我想会有很大的帮助。可惜的是,这些关键的“为什么”和“怎么做”并没有得到充分的阐述,更多的是一种“拿来主义”。我尝试着去理解其中的一些例子,但因为缺乏基础理论的支撑,感觉就像在照猫画虎,知其然不知其所以然。如果书的内容能从最基础的概念讲起,循序渐进,逐步深入,那么对于我这样的读者来说,会更容易上手,也能建立起更扎实的知识体系。目前这本书给我的感觉,更像是为有一定基础的工程师准备的参考资料,而不是一本面向广大初学者的入门教程。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大学的教师,平时在讲授《计算机测控技术》这门课程时,一直在寻找一本既有理论深度又不失实践指导意义的教材。这本书在某些方面确实触及了我对教材的要求,例如它对于一些常用传感器接口的设计,以及底层驱动程序的编写,都有比较详尽的描述。这对于学生理解硬件和软件之间的交互非常重要。然而,这本书在章节的逻辑组织上,我觉得可以做得更好。有些概念的引入显得比较突兀,没有清晰的过渡,导致学生在学习时容易感到割裂。我希望教材能够有一个更流畅的知识体系,从基础概念到核心技术,再到实际应用,能够形成一个完整的学习路径。同时,书中对于一些关键算法的数学推导,虽然存在,但如果能提供更直观的图形化解释,或者与仿真软件的结合,想必会大大提升学生对算法的理解程度。另外,书中关于系统集成和调试的部分,可以更加强调一些通用的调试技巧和方法,而不仅仅是针对某个具体项目。

评分☆☆☆☆☆

我是一名热衷于DIY的科技爱好者,一直对如何将传感器、微控制器和计算机结合起来,创造出有趣的智能设备充满好奇。这本书的名字和封面深深吸引了我,我以为它能提供很多关于如何从零开始搭建一个简单的测控系统的灵感和指导。然而,读起来却发现,这本书的门槛对我来说实在太高了。它似乎默认读者已经对电子电路、数字信号处理以及嵌入式编程有着相当的了解。书中的很多术语和概念,我都需要花费大量时间去查阅资料才能勉强理解。例如,书中在介绍某个通信协议时,直接给出了时序图和寄存器配置,却没有从最基本的原理入手,解释这个协议为什么需要这样设计,它解决了什么问题。同样,在讲解微控制器与外部设备交互时,对于GPIO、ADC、DAC等基本外设的配置,也没有进行详细的讲解。如果书中能提供一些简单的硬件实验模块,或者列出一些入门级的DIY项目,并给出详细的步骤和指导,我想我会更容易入门,也能感受到其中的乐趣。

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