計算機自動檢測與控制技術

內容簡介

本書以計算機、現代信息和網路技術為基礎，全面系統地介紹了計算機自動檢測與控制系統的設計與實現。全書共分為14章，主要內容有計算機測控系統的總體結構；數據採集、數據處理與分析等信息處理技術；各種感測設備和非接觸測量，圖像特徵識別和特徵提取；控制系統的常用和灑禁市控制算法；嵌入式作業系統的剪裁，設備驅動程式的設計；計算機測控系統的軟體設計等。本書在編寫過程中，既重視內容的全面，又注意實際套用，且對系統和促抹笑的設計方法和指標進行了詳細的介紹，可為物聯網的研究及套用奠定基礎。本書既適合計算機、自控和物聯網專業的本科教材，也可供工程技術人員在進行工程設計時參考

圖書目錄

序

前言

第1章　計算機自動檢測與控制系統簡介1

1.1　概述及其分類1

1.1.1　概述1

1.1.2　計算機自動檢測與控制系統分類3

1.2　計算機自動檢測與控制技術的發展8

1.3　計算機自動檢測與控制系統的基本組織形式13

1.3.1　計算機自動檢測與控制系統的一般概念13

1.3.2　計算機自動檢測與控制系統的控制部分14

1.3.3　工業控制計算機15

習題17

第2章　計算機自動檢測與控制系統結構與功能18

2.1　計算機自動檢測與控制系統的結構18

2.2　計算機自動檢測與控制系拒多元統的匯流排技術22

2.2.1　工業控制計算機匯流排概述22

2.2.2　計算機匯流排的分類23

2.2.3　現場匯流排27

2.3　計算機自動檢測與控制系統的基本功能30

2.4　計算機自動檢測與控制系統的特點及系統軟體31

習題32

第3章　數據採集33

3.1　模擬信號處理33

3.1.1　模擬量簡介33

3.1.2　模擬量處理34

3.2　採樣盛榜虹過程35

3.3　採樣方法36

3.3.1　採樣頻率的選擇36

3.3.2　採樣定理37

3.3.3　採樣定理的有關問題37

3.4　採樣控制38

3.5　模/數和數/模轉換器40

3.5.1　轉換器簡介與分類40

3.5.2　A/D、D/A轉換器的主要技術指標41

3.5.3　逐次逼近式A/D轉換器45

3.5.4　雙斜積分式A/D轉換器46

3.5.5　D/A轉換器的基本組成48

3.5.6　D/A轉換器48

習題51

第4章　檢測數據處理52

4.1　檢測數據的編輯與奇異項處理52

4.1.1　檢測數據的編輯52

4.1.2　檢測數據的奇異項處理52

4.2　電平漂移與數據趨勢項的處理54

4.2.1　電平漂移的處理54

4.2.2　數據趨勢項的處理54

4.3　檢測數據的濾波57

4.3.1　數據的平滑濾波57

4.3.2　數據的數字濾波58

4.4　檢測數據的標度變換60

4.4.1　線性參數的標度變換61

4.4.2　非線性參數的標度變換61

4.4.3　套用舉例64

習題65

第5章　測控數據分析66

5.1　建立數學模型66

5.1.1　數承再學模型66

5.1.2　建模及步驟67

5.1.3　靜態性能指標68

5.2　檢測數據的分類70

5.2.1　確定性檢測數據70

5.2.2　隨機檢測數據72

5.3　檢測數據的分析73

5.3.1　確定性數據的分析73

5.3.2　隨機數據嘗棗重的分析74

習題76

第6章　計算機圖像檢測技術77

6.1　計算機圖像信息處理77

6.1.1　概述77

6.1.2　計算機圖像存儲格式77

6.1.3　計算機視覺坐標系及變換80

6.2　圖像處理與檢測83

6.2.1　圖像信息預處理83

6.2.2　圖像邊緣檢測84

6.2.3　運動目標檢測85

6.2.4　圖像陰影的檢測與去除86

6.3　圖像檢測系統的標尋拳屑定與校正88

6.3.1　攝像機的成像原理及標定88

6.3.2　雙目立體成像模型90

6.3.3　實用攝像機標定算法90

6.3.4　利用極線約束理論校正標定93

習題95

第7章　計算機圖像識別技術96

7.1　計算機圖像特徵提取與識別技術96

7.1.1　圖像特徵提取96

7.1.2　圖像角點提取方法97

7.1.3　圖像的匹配100

7.1.4　圖像匹配的方法100

7.2　圖像檢測系統的三維還原101

7.2.1　雙目立體視覺三維還原原理101

7.2.2　基於最小二乘法的三維還原102

7.2.3　基於公垂線中點的三維還原103

7.3　套用實例105

7.3.1　三維測量的基本原理105

7.3.2　測量參數的標定與校正106

7.3.3　測量數據的處理108

習題110

第8章　感測器111

8.1　概述111

8.1.1　感測器的定義和組成111

8.1.2　感測器的特性及分類111

8.2　熱工感測器113

8.2.1　壓力感測器113

8.2.2　溫度感測器114

8.2.3　流量感測器114

8.2.4　液位與濕度感測器115

8.3　運動感測器116

8.3.1　角度位移感測器116

8.3.2　振動感測器117

8.3.3　霍爾感測器117

8.4　化學感測器118

8.4.1　氣敏感測器118

8.4.2　煙霧感測器119

8.5　光電感測器119

8.5.1　常見光電器件119

8.5.2　光纖感測器120

8.5.3　雷射感測器121

習題122

第9章　射頻識別技術123

9.1　RFID概述123

9.1.1　RFID的概念及其發展進程123

9.1.2　RFID的特徵及分類123

9.1.3　RFID的相關技術125

9.1.4　RFID的套用126

9.2　RFID系統127

9.2.1　RFID的基本組成及原理127

9.2.2　RFID系統的通信協定129

9.2.3　RFID系統的安全性129

9.3　IC卡130

9.3.1　IC卡概述與分類130

9.3.2　IC卡的工作原理及技術131

9.4　非接觸式IC卡Mifare one132

9.4.1　Mifare one卡簡介132

9.4.2　Mifare one卡編程133

習題135

第10章　測控系統中的作業系統136

10.1　作業系統概述136

10.1.1　嵌入式作業系統簡介136

10.1.2　嵌入式作業系統的特點及套用137

10.1.3　實時作業系統138

10.2　作業系統的選擇與核心的裁剪140

10.2.1　作業系統的選擇140

10.2.2　核心的裁剪142

10.3　Linux系統常用命令145

10.3.1　檔案許可權與目錄配置145

10.3.2　檔案與目錄管理148

10.3.3　檔案與檔案系統的壓縮與打包149

習題150

第11章　驅動程式的開發151

11.1　設備驅動的基本原理151

11.2　WinCE下的驅動程式開發152

11.2.1　WinCE下的驅動程式開發原理152

11.2.2　WinCE下的流式驅動程式開發153

11.2.3　WinCE下的GPS驅動程式的實現155

11.3　Linux下的驅動程式開發158

11.3.1　Linux下的驅動原理158

11.3.2　字元設備驅動程式開發159

11.3.3　塊設備驅動程式開發161

11.3.4　Linux驅動程式開發實例——A/D驅動程式167

習題171

第12章　計算機控制系統的控制算法172

12.1　計算機控制算法概述172

12.1.1　計算機控制算法的選擇172

12.1.2　計算機控制算法的發展173

12.2　程式控制和數值控制算法174

12.2.1　開環數值控制174

12.2.2　逐點比較法插補原理175

12.3　PID控制算法178

12.3.1　模擬PID調節器178

12.3.2　數字PID控制算法180

12.4　模糊控制181

12.4.1　模糊控制概述181

12.4.2　模糊控制的基本組成與原理182

12.5　步進電機的控制184

12.5.1　步進電機的工作方式184

12.5.2　步進電機的控制算法186

習題188

第13章　計算機測控系統的設計189

13.1　計算機測控系統的分析與規劃189

13.1.1　計算機測控系統的分析189

13.1.2　計算機測控系統的規劃189

13.2　計算機測控系統的硬體設計192

13.2.1　微處理器系統及其性能的確定192

13.2.2　系統外部特性的要求　195

13.2.3　測控系統的硬體設計197

13.3　計算機測控系統的性能及其指標198

13.3.1　計算機測控系統的穩定性198

13.3.2　計算機測控系統的能控性和能觀測性199

13.3.3　計算機測控系統的動態指標199

13.3.4　計算機測控系統的綜合指標200

13.4　計算機測控系統的軟體設計201

13.4.1　計算機測控系統軟體概述201

13.4.2　程式設計的功能要求202

13.4.3　控制算法的選取203

13.4.4　計算機測控系統的軟體設計模型203

13.4.5　計算機測控系統的軟體設計方法205

習題209

第14章　智慧型公交系統的設計210

14.1　智慧型公交系統的總體設計210

14.2　車載單元的設計211

14.2.1　GPS導航概述211

14.2.2　北斗導航的套用216

14.2.3　A/D轉換模組的設計219

14.2.4　通信控制222

14.3　智慧型語音報站系統的設計223

14.3.1　智慧型語音報站系統概述223

14.3.2　智慧型語音報站算法223

14.3.3　智慧型語音報站的實現224

14.4　智慧型公交調度中心的設計226

14.4.1　智慧型公交調度中心的分析與設計226

14.4.2　智慧型公交調度算法228

14.4.3　智慧型公交調度系統的仿真229

14.5　系統功能集成與測試232

14.5.1　導航模組的集成232

14.5.2　A/D信息採集模組的集成233

14.5.3　通信測試234

14.5.4　信息發布系統測試234

習題235

附錄A　A/D驅動程式源碼236

附錄B　部分習題參考答案238

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