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第1章 智能仪表项目开发方案实例1

1.1 智能仪表的组成原理1

1.1.1 智能仪表的概念1

1.1.2 智能仪表的硬件组成2

1.1.3 智能仪表的软件组成3

1.2 智能仪表的研制开发步骤4

1.2.1 制订总体方案4

1.2.2 工程设计与实现6

1.2.3 系统的调试7

1.3 选题调研实例7

1.3.1 选题背景7

1.3.2 国内外技术状态和发展趋势9

1.4 开发流程规划10

1.5 总体方案设计实例11

1.5.1 总体方案设计原则11

1.5.2 系统总体结构11

1.5.3 系统各组成单元总体方案13

1.5.4 技术途径15

第2章 微控制器选型实例17

2.1 微控制器17

2.1.1 微控制器简介17

2.1.2 常用16位单片机简介18

2.2 嵌入式微处理器20

2.3 数字信号处理器21

2.4 可编程逻辑器件22

2.4.1 可编程逻辑器件简介22

2.4.2 CycloneⅡ简介25

2.5 微控制器选择考虑因素26

2.6 MC9S12DG256微控制器29

2.6.1 MC9S12DG256微控制器简介30

2.6.2 MC9S12DG256微控制器功能模块介绍31

2.6.3 mc9s12dg256.h文件定义39

2.7 MC9S12DG256开发调试工具44

2.7.1 开发调试工具介绍44

2.7.2 调试工具使用44

第3章 数据采集单元开发实例53

3.1 数据采集单元输入通道53

3.1.1 压力变送器开发53

3.1.2 电压电流转换电路56

3.1.3 开关量隔离输入接口57

3.1.4 A/D转换及TLC1543 A/D转换器58

3.1.5 模拟量输入保护电路61

3.2 数据采集单元输出通道62

3.2.1 D/A转换及TLC5617 D/A转换器62

3.2.2 模拟量隔离输出接口65

3.2.3 开关量控制输出接口70

3.3 数据采集单元电源规划71

3.4 数据采集单元电路原理图72

第4章 主控单元开发实例77

4.1 主控单元输入通道77

4.2 主控单元人机通道78

4.2.1 显示面板78

4.2.2 拨码开关密码保护接口78

4.2.3 键盘接口79

4.2.4 与FPGA压力显示模块的接口80

4.2.5 工作状态显示接口81

4.2.6 系统报警输出接口83

4.3 主控单元电源规划84

4.4 主控单元电路原理图84

第5章 基于FPGA的压力显示模块开发实例88

5.1 基于FPGA的硬件设计88

5.1.1 数码管动态扫描88

5.1.2 EP2C5Q208C8简介89

5.1.3 模块硬件整体结构89

5.1.4 配置电路设计90

5.1.5 模块电源电路设计91

5.2 基于VHDL的软件设计91

5.3 FPGA开发调试工具94

5.4 压力显示模块电路原理图103

第6章 通信接口设计实例107

6.1 常用串行通信协议107

6.2 系统通信接口设计111

6.3 通信协议及程序开发113

6.3.1 主控单元和数据采集单元的通信协议114

6.3.2 主控单元和数据采集单元的通信程序116

6.3.3 远程PC和主控单元的通信协议122

6.3.4 远程PC和主控单元的通信程序123

第7章 软件开发实例127

7.1 底层硬件接口程序127

7.1.1 EETS4K模块读写驱动程序127

7.1.2 串行接口驱动程序129

7.1.3 实时时钟RTI驱动程序129

7.1.4 ATD_10B8C模块驱动程序130

7.1.5 74HC164驱动3位8段数码管的驱动程序130

7.1.6 74HC165驱动8位微型拨码开关的驱动程序132

7.1.7 与FPGA接口驱动程序134

7.1.8 按键扫描驱动检测程序137

7.1.9 TLC1543驱动程序140

7.1.10 模拟量数据采集驱动程序143

7.1.11 TLC5617驱动程序144

7.2 μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统146

7.3 μC/OS-Ⅱ在MC9S12DG256微控制器上的移植148

7.3.1 μC/OS-Ⅱ的移植条件148

7.3.2 为内核编写与硬件相关的代码149

7.3.3 重新定义内核的大小和功能151

7.4 软件系统任务划分及管理155

7.4.1 数据采集单元任务划分及管理155

7.4.2 主控单元任务划分及管理161

7.5 远程PC软件174

7.5.1 功能需求分析174

7.5.2 串行通信174

7.5.3 界面设计175

第8章 抗干扰设计177

8.1 硬件抗干扰177

8.1.1 接地技术177

8.1.2 隔离技术180

8.1.3 去耦电路182

8.1.4 稳压电路182

8.1.5 晶体振荡器183

8.1.6 其他措施183

8.2 软件抗干扰183

8.2.1 数字滤波184

8.2.2 看门狗技术184

8.2.3 参数冗余检错185

8.2.4 开关量输入输出软件抗干扰措施185

8.3 RS-485总线的抗干扰186

第9章 试验调试188

9.1 试验调试主要内容188

9.2 实例项目的实验室调试189

9.3 实例项目的现场试验调试190

第10章 50m跑自动计时器设计实例解析193

10.1 设计要求193

10.2 总体方案的设计193

10.3 硬件设计194

10.3.1 单片机的选择194

10.3.2 电源设计194

10.3.3 起点电路195

10.3.4 终点电路198

10.3.5 LCD电路200

10.3.6 通信接口电路201

10.4 软件设计201

10.4.1 起点程序设计201

10.4.2 终点程序设计203

第11章 电机车防撞仪实例解析213

11.1 设计要求213

11.2 总体方案的设计213

11.2.1 碰撞危险度的判定213

11.2.2 电机车防撞仪的工作原理214

11.2.3 系统总体方案214

11.3 硬件设计215

11.3.1 微控制器的选择215

11.3.2 激光测距系统电路的设计215

11.3.3 速度测定系统电路设计216

11.3.4 通信接口设计216

11.3.5 LED工作指示电路设计217

11.3.6 复位电路设计217

11.3.7 信号输出电路设计218

11.4 无线语音通信系统设计219

11.4.1 无线语音通信的建立219

11.4.2 语音压缩编解码219

11.4.3 nRF401无线收发模块219

11.5 软件设计220

11.5.1 主程序220

11.5.2 报警、按键扫描和显示子程序223

11.5.3 开关扫描子程序227

11.5.4 激光测距通信控制子程序230

11.5.5 测速控制子程序243

第12章 闭眼单脚站立测试仪设计实例解析247

12.1 设计要求247

12.2 总体方案的设计247

12.2.1 测量方法的选择247

12.2.2 系统解决方案248

12.2.3 系统各部分组成功能介绍249

12.3 硬件设计249

12.3.1 微控制器的选择249

12.3.2 光电测量电路的设计253

12.3.3 光电接收电路253

12.3.4 脉冲发生电路及信号接收处理电路254

12.3.5 多通道光电测量系统254

12.3.6 通信接口的设计256

12.3.7 液晶显示接口256

12.3.8 按键电路设计256

12.3.9 电源电路设计256

12.4 软件设计257

第13章 体重秤设计实例解析268

13.1 设计要求268

13.2 总体方案设计268

13.3 硬件设计269

13.3.1 单片机的选择269

13.3.2 看门狗电路设计269

13.3.3 传感器的选择269

13.3.4 电源设计269

13.3.5 变压器的选择270

13.3.6 5V及6V电源设计270

13.3.7 参考电源设计270

13.3.8 信号放大电路270

13.3.9 TLC2543 A/D转换芯片271

13.3.10 RS-232通信接口的设计273

13.3.11 数码管显示电路的设计273

13.4 软件设计276

第14章 多功能数字电子时钟设计实例解析300

14.1 设计要求300

14.2 硬件设计300

14.2.1 单片机的选择300

14.2.2 时钟电路设计301

14.2.3 温度测量电路设计301

14.2.4 按键与显示电路设计302

14.3 软件设计303

参考文献325