智能仪表原理与设计

智能仪表原理与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:化学工业
作者:李昌禧
出品人:
页数:272
译者:
出版时间:2005-3
价格:29.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787502564445
丛书系列:
图书标签:
  • 智能仪表
  • 电力系统
  • 测量技术
  • 传感器
  • 数据采集
  • 信号处理
  • 嵌入式系统
  • 自动化
  • 工业控制
  • 仪表设计
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具体描述

本书系统地阐述了基于嵌入式系统的智能仪表的基本原理和设计方法。阐述了智能仪表的概念、结构和特点,详细介绍了智能仪表的设计基础、人-机接口技术、数据采集技术、数据处理技术和仪表可靠性设计技术;同时还介绍了多单片机系统与总线标准、智能技术和智能仪表仿真与调试技术等最新技术及其发展方向。本书在各章节中都给出了大量实用的硬件电路和部分程序,还对实例进行了详细分析,力图使读者对智能仪表的组成原理、结构特点和设计思路有全面的、具体的认识。为了帮助读者复习、讨论各章节的内容,各章还设有一定量的思考题和习题。

  在本书的编写过程中,参考了大量的相关书籍、论文和资料,力求论述全面系统、内容丰富新颖。

  本书是高等工科院校测控技术与仪器、自动化等本科专业的教材与教学参考书,也可作为控制科学与工程学科研究生教学用书,还可供广大从事仪器仪表、自动控制、计算机应用和电子技术工作的工程技术人员参考。

好的,这是一份关于《高级嵌入式系统开发实践》的图书简介,其内容将完全不涉及“智能仪表原理与设计”这一主题。 --- 图书名称:《高级嵌入式系统开发实践:从硬件抽象到实时内核优化》 图书简介 在当今数字化浪潮中,嵌入式系统已不再是简单的微控制器应用,而是构成了物联网(IoT)、工业自动化、消费电子乃至航空航天等尖端技术的核心基石。本书旨在为具备一定单片机或基础嵌入式经验的工程师和高级学生,提供一套深入、全面且极具实战性的高级嵌入式系统开发知识体系与实践指南。我们将跳脱出传统的“点亮LED”和“串口通信”层面,直击现代嵌入式系统设计中最复杂、最关键的技术挑战。 本书的核心目标在于,指导读者掌握构建高性能、高可靠性、可维护性强的复杂嵌入式系统的底层架构设计与优化方法。 第一部分:底层硬件抽象与驱动框架构建(深入理解芯片级交互) 现代嵌入式开发不再是直接操作寄存器,而是需要构建健壮的硬件抽象层(HAL)。本部分将详细解析如何设计和实现一个高效、模块化的HAL。 1. 新一代微控制器架构剖析: 我们将聚焦于Cortex-M系列及更高性能的处理器内核(如Cortex-A的嵌入式应用),深入探讨其流水线机制、特权级别(EL0到EL3)、内存保护单元(MPU)和内存管理单元(MMU)的配置与应用。重点分析中断控制器(NVIC/GIC)的精细化管理,确保中断延迟的最小化和处理的确定性。 2. 驱动程序的工程化实践: 介绍面向对象的思想在C语言驱动设计中的应用,构建可复用、可测试的驱动框架。内容涵盖高级总线协议(如AXI/AHB)的理解与驱动实现,以及如何针对特定SoC(System on Chip)的定制化外设进行高效适配。我们将详细讲解DMA(直接内存访问)的高级配置模式,包括链式DMA和循环DMA,以最大程度释放CPU资源。 3. 电源管理与低功耗设计的高级技术: 探讨动态电压和频率调节(DVFS)在嵌入式设备中的策略性应用。深入解析各种睡眠模式(Sleep Modes)的唤醒机制、唤醒源的优先级处理,以及如何通过固件策略实现系统级的功耗预算和实时功耗监控。 第二部分:实时操作系统(RTOS)的深度优化与定制(迈向实时性保证) RTOS是复杂嵌入式系统的灵魂。本书不会止步于FreeRTOS的基本API调用,而是深入探讨RTOS内核的内部机制及其性能调优。 1. RTOS内核源码剖析: 详细解析主流RTOS(如FreeRTOS、Zephyr或μC/OS)的任务调度算法(如优先级继承、抢占式调度)和上下文切换的汇编级实现原理。理解时间片轮转、Tickless Idle模式的优劣与最佳实践。 2. 中断与任务的交互优化: 解决“中断锁定时长”这一关键性能瓶颈。介绍如何合理划分临界区,应用ISR安全调用API,以及如何使用消息队列和事件标志组进行高效、低延迟的任务唤醒。讨论软件定时器与硬件定时器的协同工作机制。 3. 内存分配策略与碎片化管理: 内存在嵌入式系统中的管理至关重要。我们将对比分析多种动态内存分配算法(如dlmalloc、slab分配器),并针对嵌入式场景中常见的内存碎片问题,提出定制化的内存池(Memory Pool)设计方案和碎片实时监测工具。 4. 确定性与时间分析: 引入实时性分析的概念。学习如何使用Worst-Case Execution Time (WCET) 分析工具和方法,评估关键任务的响应时间,确保系统满足严格的时序约束。 第三部分:高级通信协议栈与网络嵌入式应用 现代嵌入式设备无不与外界连接。本部分聚焦于复杂网络协议栈的移植、裁剪与优化。 1. 轻量级TCP/IP协议栈的定制与安全: 针对资源受限的环境,讲解如何裁剪LwIP等协议栈,去除冗余功能,优化Socket API的性能。深入探讨嵌入式设备中的网络安全基础,包括TLS/SSL协议的资源占用优化、固件空中升级(OTA)的安全传输机制。 2. 工业与低功耗无线通信: 全面覆盖工业控制中常用的硬实时总线协议(如EtherCAT或PROFINET的简化实现思路),以及面向IoT的低功耗广域网(LPWAN)协议栈(如LoRaWAN或NB-IoT)的接入层设计与数据包处理。 3. 嵌入式Linux的内核裁剪与驱动开发(针对高性能平台): 对于基于ARM Cortex-A的应用,我们将介绍如何对Yocto或Buildroot构建的Linux系统进行深度裁剪,专注于驱动层的优化。重点讲解设备树(Device Tree)的编写规范、内核模块的加载与卸载机制,以及用户空间与内核空间的高效数据交换技术(如共享内存、Netlink)。 第四部分:可靠性、调试与持续集成 一个优秀的嵌入式产品必须稳定可靠。本部分侧重于工程实践中的质量保障。 1. 系统级调试与故障诊断: 超越简单的JTAG/SWD调试。学习使用逻辑分析仪、示波器进行复杂的时序验证,以及利用ETM(嵌入式跟踪宏单元)进行非侵入式的代码执行跟踪。探讨如何设计有效的看门狗(Watchdog)策略,包括外部看门狗与内部双重看门狗的协同工作。 2. 故障恢复与容错设计: 介绍Bootloader的两级备份机制(A/B分区),以及如何设计应用层级的异常处理框架,包括栈溢出检测、硬件异常捕获与安全重启流程。 3. 自动化测试与CI/CD在嵌入式中的落地: 介绍如何搭建一个包含硬件在环(HIL)测试的持续集成流程。重点讲解模拟器(如QEMU)在单元测试和集成测试中的应用,以及如何自动化生成测试报告和覆盖率数据。 适用读者: 有1-3年经验,希望向高级或资深嵌入式工程师发展的工程师。 对操作系统原理、硬件底层交互有强烈求知欲的研究生或博士生。 负责设计和维护复杂、高可靠性嵌入式产品的技术负责人。 本书的特色在于,它不提供任何“现成”的样例代码,而是提供设计思想、方法论和决策框架,引导读者基于自身的硬件平台,独立构建出高效、健壮的底层软件架构。

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读后感

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用户评价

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我一直在关注智能仪表在工业领域的应用,尤其是那些对可靠性和安全性要求极高的场景。《智能仪表原理与设计》这本书,我留意到它在“防爆与安全设计”以及“电磁兼容性(EMC)设计”方面有所提及。在许多工业环境下,例如石油化工、矿井等,必须采用符合防爆标准的仪表,以防止爆炸事故的发生。我希望这本书能详细介绍相关的防爆标准、设计要求和实现技术。同时,电磁干扰在现代电子设备中是一个普遍存在的问题,尤其是在复杂的工业环境中,各种电磁源交织在一起,可能导致仪表工作不稳定甚至失效。因此,EMC设计显得尤为重要。我期待书中能提供关于EMC设计的基本原理、传导干扰和辐射干扰的防护措施,以及相关的测试方法和标准。如果能结合实际案例,讲解如何通过电路布局、滤波、屏蔽等手段来提高仪表的EMC性能,那对我来说将是极大的帮助,能够有效避免我在产品开发过程中可能遇到的隐患。

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对于我这种刚入行不久的工程师来说,《智能仪表原理与设计》这本书就像是一本“百科全书”。我最感兴趣的部分是关于“传感器原理与选型”。我知道,智能仪表的核心在于其测量能力,而传感器的性能直接决定了测量的精度、范围和响应速度。我希望这本书能详细介绍各种主流传感器的工作原理,比如电阻式、电容式、压电式、霍尔效应传感器,以及光学传感器、声学传感器等。更重要的是,我希望它能提供一些关于如何根据具体测量对象、环境条件和精度要求来选择最合适传感器的指导。例如,在测量温度时,是选择热敏电阻、热电偶,还是红外传感器?在选择位移传感器时,是用线性电位器、LVDT,还是编码器?这些都是我在实际工作中经常会遇到的问题。如果书中能提供一些比较表格、选型指南,甚至是一些工程案例分析,那将极大地减轻我的工作负担,并且帮助我做出更明智的技术决策。我总觉得,打好基础至关重要,而传感器正是智能仪表的基础。

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这本书的名字是《智能仪表原理与设计》,我之前对这方面内容一直很感兴趣,也读过不少相关的技术书籍,但说实话,《智能仪表原理与设计》这本书我还没来得及细读,只是在书店里翻阅过,初步了解了一下它的目录和章节安排。从我看到的来看,这本书似乎涵盖了从传感器技术、信号处理到嵌入式系统开发、通信协议,再到用户界面设计和实际应用案例等多个层面,听起来相当全面。我特别留意到它在“传感器接口电路设计”和“数据采集与处理算法”这两个部分,感觉理论讲解应该会比较深入,同时还可能配有一些实际的电路图和程序框图,这对我这种喜欢动手实践的人来说是非常有吸引力的。另外,我对书中关于“低功耗设计技术”和“嵌入式操作系统选择与优化”的部分也颇为好奇,毕竟在很多实际的智能仪表应用中,续航能力和系统的稳定性是至关重要的考量因素。如果书中能提供一些关于这些方面的具体设计思路和优化建议,那将是非常有价值的。我个人认为,一本好的技术书籍不应该仅仅停留在理论层面,更应该能够指导读者解决实际问题,甚至能够激发新的灵感。从我短暂的浏览来看,《智能仪表原理与设计》似乎在这方面有所侧重,这点让我对它充满了期待。我希望这本书能够帮助我更好地理解智能仪表的整体架构,掌握关键的技术细节,并在未来的项目开发中提供切实可行的指导。

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说实话,我当初买《智能仪表原理与设计》这本书,主要是被它的“实际应用案例分析”章节所吸引。我一直认为,理论知识只有结合实际应用才能真正发挥价值,而这本书似乎在这方面做得相当不错。我初步翻阅了一下,发现它列举了多个不同行业的智能仪表应用案例,比如智能水表、智能电表、智能医疗设备、工业过程控制仪表等等。每个案例都从项目背景、技术需求、系统设计、关键技术点和实现效果等多个维度进行了深入剖析,这让我能够更直观地感受到书本知识在现实世界中的落地情况。我尤其对书中关于“物联网与智能仪表融合”的探讨很感兴趣,现在万物互联是大势所趋,如何让智能仪表更好地接入物联网平台,实现数据的远程采集、监控和分析,是很多工程师都在思考的问题。如果这本书能提供一些这方面的理论指导和技术框架,那将是极大的帮助。此外,书中关于“嵌入式软件开发流程与调试技巧”的内容,如果能结合具体的案例进行讲解,那会更加生动,也能帮助我少走弯路。我希望这本书能够给我带来一些启发,让我能够将学到的原理和技术,更好地应用到我未来负责的项目中,设计出更智能、更高效的仪表产品。

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我之前在学习嵌入式开发的时候,经常会遇到一些关于数据采集和处理的瓶颈,所以当我看到《智能仪表原理与设计》这本书时,就立刻引起了我的兴趣。我关注的重点在于它如何讲解“数据采集系统设计”和“信号处理算法”。据我所知,一个好的数据采集系统需要考虑采样率、量化精度、抗干扰能力等多个方面,而高效的信号处理算法则是从原始数据中提取有价值信息的核心。我希望这本书能够详细介绍几种常用的数据采集架构,比如逐次逼近型、Σ-Δ型,以及各种滤波算法,如FIR、IIR滤波器,还有一些更高级的信号分析技术,比如傅里叶变换、小波变换等。如果书中能提供一些伪代码或者C语言的实现示例,那对我来说就太有帮助了。我最近在研究一个需要高精度传感器数据处理的项目,如果能从这本书中找到一些优化算法或者设计思路,将能大大提高我的工作效率。我一直觉得,一本好的技术书籍,应该能够清晰地阐述技术原理,并且提供可行的实现方法,让读者能够学以致用。《智能仪表原理与设计》这本书,从我目前的了解来看,似乎在这方面有不错的表现。

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作为一名对嵌入式系统有浓厚兴趣的学习者,我一直希望能够深入理解智能仪表的“嵌入式系统软硬件协同设计”过程。《智能仪表原理与设计》这本书,我看到它似乎涵盖了这方面的内容,这让我非常兴奋。我理解,智能仪表的设计不仅仅是硬件的堆砌,更需要软件的配合才能实现其智能化。我希望书中能够详细讲解如何进行嵌入式系统的整体架构设计,包括硬件选型(微控制器、内存、外设等)、软件模块划分、操作系统选择(RTOS或裸机)、驱动程序开发,以及应用层逻辑的实现。我尤其希望它能强调软硬件之间的协同优化,比如如何根据硬件特性来设计高效的软件算法,或者如何通过软件来弥补硬件的一些不足。如果书中能提供一些实际的软硬件协同设计案例,或者是一些通用的设计方法论,那将极大地帮助我提升我的嵌入式系统设计能力,并且更好地理解智能仪表是如何从概念走向产品的。

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我最近在琢磨一些关于工业自动化领域的新项目,正好看到《智能仪表原理与设计》这本书,虽然还没有完全读完,但前几章的内容已经让我受益匪浅。特别是关于“智能传感器技术”的章节,它详细讲解了不同类型传感器的特性、选择依据,以及如何针对具体应用场景进行优化,这对于我理解如何从源头上保证测量数据的准确性和可靠性非常有帮助。书中对于“信号调理电路”的阐述也相当到位,我一直觉得这是连接传感器和后续处理单元的关键环节,书中列举了多种典型的信号调理电路拓扑,并分析了各自的优缺点,甚至还给出了参数设计的详细步骤,这对我来说是极大的福音。我还在阅读关于“嵌入式处理器选型与微控制器架构”的部分,它不仅介绍了主流的嵌入式处理器,还深入分析了它们的指令集、存储器管理和中断机制,让我对微控制器的工作原理有了更清晰的认识,也为我后续的软件开发奠定了基础。这本书的图文并茂,许多概念都配有清晰的示意图和原理图,大大降低了理解的难度。我尤其欣赏的是,书中并没有回避一些比较复杂的技术细节,而是用一种比较易于理解的方式进行阐述,这对于我这种非科班出身但对技术充满热情的人来说,简直是太友好了。我目前正在尝试将书中介绍的某些算法应用到我自己的一个小型原型开发中,效果看起来很不错。

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我目前正在从事智能家居产品的研发,因此对“人机交互界面设计”和“用户体验优化”非常关注,《智能仪表原理与设计》这本书恰好提到了这方面的内容。我理解,智能仪表不仅仅是冰冷的硬件,它还需要有一个直观、易用的用户界面,能够让用户方便地查看数据、设置参数,甚至进行远程控制。我希望书中能深入探讨如何设计有效的用户界面,包括按键布局、显示屏信息组织、图形用户界面(GUI)的开发,以及如何利用语音、手势等新兴交互方式。此外,用户体验是产品成功的关键,书中如果能分享一些关于提升用户体验的设计原则和方法,比如减少用户的学习成本、提供清晰的反馈信息、优化操作流程等,对我来说将非常有价值。我一直在思考如何在有限的屏幕空间内,同时展现丰富的信息,并且保证操作的便捷性,这确实是一个挑战。我希望这本书能给我提供一些创新的思路和实用的技巧,让我设计的智能仪表产品在用户体验方面能够脱颖而出。

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最近我对智能仪表的低功耗设计技术产生了浓厚的兴趣,因为我发现很多便携式和电池供电的智能设备,其续航能力是决定用户体验的关键因素。《智能仪表原理与设计》这本书,我看目录里有这方面的内容,我非常期待书中能够详细讲解如何实现低功耗。这可能包括对微控制器、传感器、显示屏等各个组成部分的功耗优化策略,比如如何选择低功耗芯片,如何优化软件算法以减少CPU的运行时间,如何利用睡眠模式和唤醒机制,以及如何设计高效的电源管理电路。我尤其希望书中能提供一些具体的工程实践经验和优化技巧,例如如何平衡性能和功耗,如何在有限的功耗预算下实现所需的功能。我目前正在负责一个需要长时间电池供电的智能监测项目,如果能从这本书中获得一些实用的指导,将对我项目的成功至关重要。我相信,在日益普及的物联网应用中,低功耗设计将变得越来越重要。

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我一直对智能仪表中的通信技术及其在物联网中的应用感到好奇。《智能仪表原理与设计》这本书,我看它涉及了“通信接口与协议设计”这一块,我对此非常感兴趣。我知道,智能仪表需要能够与其他设备或系统进行数据交换,这涉及到各种通信接口,比如UART、SPI、I2C,以及更高级的USB、Ethernet,还有无线通信技术,如Wi-Fi、Bluetooth、LoRa、NB-IoT等。我希望书中能详细介绍这些通信接口的工作原理、时序以及在实际应用中的注意事项。更重要的是,我期待它能深入探讨各种通信协议,例如Modbus、CAN bus、OPC UA等,以及如何在智能仪表设计中选择和实现最适合的协议。尤其是在物联网时代,如何让智能仪表安全、可靠、高效地接入到云平台,实现远程监控和数据分析,这是我非常想了解的。如果书中能提供一些关于协议栈的开发经验或者相关的开发工具介绍,那将对我非常有帮助。

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