王占杰编著的《计算机自动检测与控制技术(重点大学计算机教材)》主要从计算机技术的角度出发，结合自动检测和控制的相关理论与技术来介绍计算机自动检测与控制的有关知识。本书重视理论知识与实际应用的结合，并对系统的设计方法和指标进行了详细介绍，可为物联网的研究和应用奠定基础，适合作为计算机、自动控制和物联网专业的本科教材-也可供工程技术人员参考。

王占杰编著的《计算机自动检测与控制技术(重点大学计算机教材)》以计算机、现代信息和网络技术为基础，全面系统地介绍了计算机自动检测与控制系统的设计与实现。全书共分为14章，主要内容有计算机测控系统的总体结构；数据采集、数据处理与数据分析等信息处理技术；各种传感设备和非接触测量，图像特征识别和特征提取；控制系统的常用控制算法；嵌入式操作系统的裁剪，设备驱动程序的设计；计算机测控系统的软件设计等。

《计算机自动检测与控制技术(重点大学计算机教材)》在编写过程中，既重视内容的全面，又注意实际应用，且对系统的设计方法和指标进行了详细的介绍，可为物联网的研究及应用奠定基础。本书既适合作为计算机、自控和物联网专业的本科教材，也可供工程技术人员在进行工程设计时参考。

序

前言

第1章　计算机自动检测与控制系统简介1

　1.1　概述及其分类1

　　1.1.1　概述1

　　1.1.2　计算机自动检测与控制系统分类3

　1.2　计算机自动检测与控制技术的发展8

　1.3　计算机自动检测与控制系统的基本组织形式13

　　1.3.1　计算机自动检测与控制系统的一般概念13

　　1.3.2　计算机自动检测与控制系统的控制部分14

　　1.3.3　工业控制计算机15

　习题17

第2章　计算机自动检测与控制系统结构与功能18

　2.1　计算机自动检测与控制系统的结构18

　2.2　计算机自动检测与控制系统的总线技术22

　　2.2.1　工业控制计算机总线概述22

　　2.2.2　计算机总线的分类23

　　2.2.3　现场总线27

　2.3　计算机自动检测与控制系统的基本功能30

　2.4　计算机自动检测与控制系统的特点及系统软件31

　习题32

第3章　数据采集33

　3.1　模拟信号处理33

　　3.1.1　模拟量简介33

　　3.1.2　模拟量处理34

　3.2　采样过程35

　3.3　采样方法36

　　3.3.1　采样频率的选择36

　　3.3.2　采样定理37

　　3.3.3　采样定理的有关问题37

　3.4　采样控制38

　3.5　模/数和数/模转换器40

　　3.5.1　转换器简介与分类40

　　3.5.2　A/D、D/A转换器的主要技术指标41

　　3.5.3　逐次逼近式A/D转换器45

　　3.5.4　双斜积分式A/D转换器46

　　3.5.5　D/A转换器的基本组成48

　　3.5.6　D/A转换器48

　习题51

第4章　检测数据处理52

　4.1　检测数据的编辑与奇异项处理52

　　4.1.1　检测数据的编辑52

　　4.1.2　检测数据的奇异项处理52

　4.2　电平漂移与数据趋势项的处理54

　　4.2.1　电平漂移的处理54

　　4.2.2　数据趋势项的处理54

　4.3　检测数据的滤波57

　　4.3.1　数据的平滑滤波57

　　4.3.2　数据的数字滤波58

　4.4　检测数据的标度变换60

　　4.4.1　线性参数的标度变换61

　　4.4.2　非线性参数的标度变换61

　　4.4.3　应用举例64

　习题65

第5章　测控数据分析66

　5.1　建立数学模型66

　　5.1.1　数学模型66

　　5.1.2　建模及步骤67

　　5.1.3　静态性能指标68

　5.2　检测数据的分类70

　　5.2.1　确定性检测数据70

　　5.2.2　随机检测数据72

　5.3　检测数据的分析73

　　5.3.1　确定性数据的分析73

　　5.3.2　随机数据的分析74

　习题76

第6章　计算机图像检测技术77

　6.1　计算机图像信息处理77

　　6.1.1　概述77

　　6.1.2　计算机图像存储格式77

　　6.1.3　计算机视觉坐标系及变换80

　6.2　图像处理与检测83

　　6.2.1　图像信息预处理83

　　6.2.2　图像边缘检测84

　　6.2.3　运动目标检测85

　　6.2.4　图像阴影的检测与去除86

　6.3　图像检测系统的标定与校正88

　　6.3.1　摄像机的成像原理及标定88

　　6.3.2　双目立体成像模型90

　　6.3.3　实用摄像机标定算法90

　　6.3.4　利用极线约束理论校正标定93

　习题95

第7章　计算机图像识别技术96

　7.1　计算机图像特征提取与识别技术96

　　7.1.1　图像特征提取96

　　7.1.2　图像角点提取方法97

　　7.1.3　图像的匹配100

　　7.1.4　图像匹配的方法100

　7.2　图像检测系统的三维还原101

　　7.2.1　双目立体视觉三维还原原理101

　　7.2.2　基于最小二乘法的三维还原102

　　7.2.3　基于公垂线中点的三维还原103

　7.3　应用实例105

　　7.3.1　三维测量的基本原理105

　　7.3.2　测量参数的标定与校正106

　　7.3.3　测量数据的处理108

　习题110

第8章　传感器111

　8.1　概述111

　　8.1.1　传感器的定义和组成111

　　8.1.2　传感器的特性及分类111

　8.2　热工传感器113

　　8.2.1　压力传感器113

　　8.2.2　温度传感器114

　　8.2.3　流量传感器114

　　8.2.4　液位与湿度传感器115

　8.3　运动传感器116

　　8.3.1　角度位移传感器116

　　8.3.2　振动传感器117

　　8.3.3　霍尔传感器117

　8.4　化学传感器118

　　8.4.1　气敏传感器118

　　8.4.2　烟雾传感器119

　8.5　光电传感器119

　　8.5.1　常见光电器件119

　　8.5.2　光纤传感器120

　　8.5.3　激光传感器121

　习题122

第9章　射频识别技术123

　9.1　RFID概述123

　　9.1.1　RFID的概念及其发展进程123

　　9.1.2　RFID的特征及分类123

　　9.1.3　RFID的相关技术125

　　9.1.4　RFID的应用126

　9.2　RFID系统127

　　9.2.1　RFID的基本组成及原理127

　　9.2.2　RFID系统的通信协议129

　　9.2.3　RFID系统的安全性129

　9.3　IC卡130

　　9.3.1　IC卡概述与分类130

　　9.3.2　IC卡的工作原理及技术131

　9.4　非接触式IC卡Mifare one132

　　9.4.1　Mifare one卡简介132

　　9.4.2　Mifare one卡编程133

　习题135

第10章　测控系统中的操作系统136

　10.1　操作系统概述136

　　10.1.1　嵌入式操作系统简介136

　　10.1.2　嵌入式操作系统的特点及应用137

　　10.1.3　实时操作系统138

　10.2　操作系统的选择与内核的裁剪140

　　10.2.1　操作系统的选择140

　　10.2.2　内核的裁剪142

　10.3　Linux系统常用命令145

　　10.3.1　文件权限与目录配置145

　　10.3.2　文件与目录管理148

　　10.3.3　文件与文件系统的压缩与打包149

　习题150

第11章　驱动程序的开发151

　11.1　设备驱动的基本原理151

　11.2　WinCE下的驱动程序开发152

　　11.2.1　WinCE下的驱动程序开发原理152

　　11.2.2　WinCE下的流式驱动程序开发153

　　11.2.3　WinCE下的GPS驱动程序的实现155

　11.3　Linux下的驱动程序开发158

　　11.3.1　Linux下的驱动原理158

　　11.3.2　字符设备驱动程序开发159

　　11.3.3　块设备驱动程序开发161

　　11.3.4　Linux驱动程序开发实例——A/D驱动程序167

　习题171

第12章　计算机控制系统的控制算法172

　12.1　计算机控制算法概述172

　　12.1.1　计算机控制算法的选择172

　　12.1.2　计算机控制算法的发展173

　12.2　程序控制和数值控制算法174

　　12.2.1　开环数值控制174

　　12.2.2　逐点比较法插补原理175

　12.3　PID控制算法178

　　12.3.1　模拟PID调节器178

　　12.3.2　数字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　模糊控制的基本组成与原理182

　12.5　步进电机的控制184

　　12.5.1　步进电机的工作方式184

　　12.5.2　步进电机的控制算法186

　习题188

第13章　计算机测控系统的设计189

　13.1　计算机测控系统的分析与规划189

　　13.1.1　计算机测控系统的分析189

　　13.1.2　计算机测控系统的规划189

　13.2　计算机测控系统的硬件设计192

　　13.2.1　微处理器系统及其性能的确定192

　　13.2.2　系统外部特性的要求　195

　　13.2.3　测控系统的硬件设计197

　13.3　计算机测控系统的性能及其指标198

　　13.3.1　计算机测控系统的稳定性198

　　13.3.2　计算机测控系统的能控性和能观测性199

　　13.3.3　计算机测控系统的动态指标199

　　13.3.4　计算机测控系统的综合指标200

　13.4　计算机测控系统的软件设计201

　　13.4.1　计算机测控系统软件概述201

　　13.4.2　程序设计的功能要求202

　　13.4.3　控制算法的选取203

　　13.4.4　计算机测控系统的软件设计模型203

　　13.4.5　计算机测控系统的软件设计方法205

　习题209

第14章　智能公交系统的设计210

　14.1　智能公交系统的总体设计210

　14.2　车载单元的设计211

　　14.2.1　GPS导航概述211

　　14.2.2　北斗导航的应用216

　　14.2.3　A/D转换模块的设计219

　　14.2.4　通信控制222

　14.3　智能语音报站系统的设计223

　　14.3.1　智能语音报站系统概述223

　　14.3.2　智能语音报站算法223

　　14.3.3　智能语音报站的实现224

　14.4　智能公交调度中心的设计226

　　14.4.1　智能公交调度中心的分析与设计226

　　14.4.2　智能公交调度算法228

　　14.4.3　智能公交调度系统的仿真229

　14.5　系统功能集成与测试232

　　14.5.1　导航模块的集成232

　　14.5.2　A/D信息采集模块的集成233

　　14.5.3　通信测试234

　　14.5.4　信息发布系统测试234

　习题235

附录A　A/D驱动程序源码236

附录B　部分习题参考答案238