真實世界的Python儀器監控：數據采集與控制系統自動化（簡體書）

《真實世界的Python儀器監控》主要探討如何運用Python快速構建自動化儀器控制系統，幫助讀者瞭解如何通過自行開發應用程序來監視或者控制儀器硬件。《真實世界的Python儀器監控》內容涵蓋了從接線到建立接口，直到完成可用軟件的整個過程。

《真實世界的Python儀器監控(數據采集與控制系統自動化)》編著者約翰·休斯。
本書主要探討如何運用Python 快速構建自動化儀器控制系統，幫助讀者了解如何通過自行開發應用程序來監視或者控制儀器硬件。本書內容涵蓋了從接線到建立接口，直到完成可用軟件的整個過程。
本書可幫助讀者了解如何通過自行開發應用程序來監視或控制儀器硬件。無論是想從設備中采集數據，還是進行自動化控制，這本實用圖書都將向你展示——如何利用Pyhton的快速開發能力，實現從接線到建立接口，直到完成可用軟件的整個過程。本書提供逐步講解、清晰實例，以及將PC連接到各種設備的實踐技巧。
讀者可運用書中列出的硬件參考，確認設備的特定接口類型，然后根據示例照貓畫虎，使用Pyhton和c語言來完成接口的開發。本書內容涵蓋接口類型、數據處理，以及用戶界面的實現，適用于任何想進行儀表控制、機器人、數據采集、過程控制等相關工作的讀者。

第1章 儀器學概論 1
數據采集 2
控制輸出 4
開環控制 5
閉環控制 6
順序控制 8
應用概觀 9
電子測試儀器 9
實驗室儀器 11
過程控制 12
小結 14
第2章 基本電子學 15
電荷 15
電流 17
基礎電路理論18
電路原理圖 20
直流電路特性23
歐姆定律 24
電流吸入與電流輸出 26
再談電阻 27
交流電路 28
正弦波 29
電容器 30
電感器 34
其他波形：方波、斜波、三角波和脈沖 37
接口 38
離散數字I/O 38
模擬I/O 42
計數器與定時器 46
脈寬調制 48
串行I/O 49
并行I/O 51
小結 53
推薦閱讀 54
第3章 Python 編程語言 55
安裝Python 56
Python 編程 57
Python 的命令行 57
命令行參數和環境 58
Python 中的對象 59
Python 中的數據類型 60
表達式 73
操作符 73
語句 79
字串 86
程序組織 91
模塊導入 101
加載并運行Python 程序 104
基礎輸入輸出 106
提示和技巧 110
Python 開發工具 112
編輯器和IDE 112
調試器 115
小結 115
推薦閱讀 115
第4章 C 語言編程 117
安裝C 語言編程環境 117
使用C 語言開發軟件 118
一個簡單的C 程序 119
預處理指令 122
標準數據類型 126
用戶定義類型 127
操作符 127
表達式 136
語句 136
數組和指針 143
結構 146
函式 150
標準庫 151
編譯C 程序 152
C 語言綜述 156
C 開發工具 156
小結 157
推薦閱讀 157
第5章 Python 擴展 159
用C 建立Python 擴展 160
Python 的C 擴展API 161
擴展代碼的模塊組織 161
Python API 類型和函數 163
方法表 163
方法標記 164
傳遞數據 165
使用Python 的C 擴展API 167
通用離散I/O API 167
通用包裝器示例 169
調用擴展 173
Python 的ctypes 外部函數庫 177
用ctypes 載入外部DLL 177
ctypes 中的基本數據類型 178
使用ctypes 179
小結 179
推薦閱讀 180
第6章 硬件：工具與耗材 181
必備工具 181
手工工具 182
數字萬用表 184
焊接工具 187
最好能有的工具 189
高級工具 190
示波器 190
邏輯分析儀 192
測試設備注意事項 194
耗材 194
全新和二手 195
小結 196
推薦閱讀 196
第7章 物理接口 197
連接器 197
DB 型連接器 198
USB 連接器 201
圓形連接器 202
接線端子 203
接線 205
連接器失效 207
串行接口 208
RS-232/EIA-232 209
RS-485/EIA-485 215
USB 220
Windows 虛擬串口 224
GPIB/IEEE-488 226
GPIB/IEEE-488 信號 226
GPIB 連接 228
GPIB 轉接USB 229
PC 總線接口設備 230
基于總線接口的優缺點 230
數據采集卡 232
GPIB 接口卡 232
舊并不代表差 233
小結 234
推薦閱讀 234
第8章 開始干吧 235
項目定義 236
需求驅動的設計 236
從需求開始 237
工程目標 238
需求 239
為什么需要需求 240
良好的需求 241
全景 242
需求類型 242
用例 244
可追溯性 246
需求捕獲 248
設計軟件 248
軟件設計說明 249
SDD 的圖景 249
偽代碼 253
分而治之 253
處理錯誤和故障 255
功能測試 256
為需求而測 257
測試用例 257
測試錯誤處理 260
回歸測試 261
進展追蹤 261
實施 262
代碼風格 262
組織你的代碼 264
代碼復查 265
單元測試 268
連接到硬件 277
軟件文檔化 278
版本控制 281
缺陷跟蹤 281
用戶文檔 282
小結 283
推薦閱讀 283
第9章 控制系統概念 285
基礎控制系統理論 286
線性控制系統 286
非線性控制系統 288
順序控制系統 289
術語和符號 290
控制系統框圖 292
傳遞函數 293
時間和頻率 293
控制系統類型 298
開環控制 299
閉環控制 299
非線性控制：繼電器控制器 306
順序控制系統 308
比例、比例積分、比例積分微分控制 312
混合控制系統 317
用Python 實現控制系統 318
線性比例控制器 318
開關式控制器 319
簡單PID 控制器 320
小結 324
推薦閱讀 324
第10章 構建并使用仿真器 327
什么是仿真 328
低保真和高保真 329
模擬錯誤和故障 330
使用Python 創建一個仿真器 333
程序包和模塊的組織 334
數據輸入/ 輸出仿真器 334
交流電源控制器仿真 349
串行終端仿真器 358
使用終端仿真器腳本 359
顯示仿真數據 361
gnuplot 361
使用gnuplot 363
使用gnuplot 將仿真器數據圖表化 366
創建你自己的仿真器 369
確認仿真器的必要性 369
仿真的范圍 370
時間和精力 371
小結 371
推薦閱讀 371
第11章 儀器數據I/O 373
數據I/O ：接口軟件 373
接口格式與協議 374
Python 接口支持的工具包 383
Windows 平臺上的替代品 389
在Linux 下使用基于總線的硬件I/O 設備 389
數據I/O ：數據采集與寫入 391
基本數據I/O 391
阻塞和非阻塞調用 398
數據I/O 方法 399
數據I/O 錯誤處理 402
處理不一致的數據 407
小結 411
推薦閱讀 412
第12章 讀寫數據文件 413
ASCII 數據文件 414
原始的ASCII 字符集 414
Python 的ASCII 字符操作方法 416
讀寫ASCII 平面文件 418
配置數據 425
AutoConvertpy 模塊--自動轉換字符串 427
FileUtilspy 模塊--ASCII 數據文件I/O 工具 430
二進制數據文件 440
平面二進制數據文件 440
用Python 處理二進制數據 442
圖像數據 453
小結 462
推薦閱讀 462
第13章 用戶界面 465
文本界面 465
控制臺 465
ANSI 顯示控制臺技術 478
Python 和curses 494
用不用curse 是個問題嗎 502
圖形用戶界面 502
圖形用戶界面的歷史和概念 503
在Python 中使用GUI 504
TkInter 508
wxPython 514
小結 522
推薦閱讀 523
第14章 實例 525
串行接口 525
簡易DMM 數據獲取 526
串行接口的離散或模擬數據I/O 設備 531
串行接口及對速度的考慮 535
USB 實例：LabJack U3 536
LabJack 連接 537
安裝LabJack 設備 538
LabJack 與Python 539
小結 546
推薦閱讀 547
附錄A 自由和開源軟件資源 549
附錄B 儀器資源 553
索引

第1章儀器學概論數據采集控制輸出開環控制閉環控制順序控制應用概觀電子測試儀器實驗室儀器過程控制小結第2章基本電子學電荷電流基礎電路理論電路原理圖直流電路特性歐姆定律電流吸入與電流輸出再談電阻交流電路正弦波電容器電感器其他波形：方波、斜波、三角波和脈衝接口離散數字I/O模擬I/O計數器與定時器脈寬調製串行I/O並行I/O小結推薦閱讀第3章Python編程語言安裝PythonPython編程Python的命令行命令行參數和環境Python中的對象Python中的數據類型表達式操作符語句字串程序組織模塊導入加載並運行Python程序基礎輸入輸出提示和技巧Python開發工具編輯器和IDE調試器小結推薦閱讀第4章C語言編程安裝C語言編程環境使用C語言開發軟件一個簡單的C程序預處理指令標準數據類型用戶定義類型操作符表達式語句數組和指針結構函式標準庫編譯C程序C語言綜述C開發工具小結推薦閱讀第5章Python擴展用C建立Python擴展Python的C擴展API擴展代碼的模塊組織PythonAPI類型和函數方法表方法標記傳遞數據使用Python的C擴展API通用離散I/OAPI通用包裝器示例調用擴展Python的ctypes外部函數庫用ctypes載入外部DLLctypes中的基本數據類型使用ctypes小結推薦閱讀第6章硬件：工具與耗材必備工具手工工具數字萬用表焊接工具最好能有的工具高級工具示波器邏輯分析儀測試設備注意事項耗材全新和二手小結推薦閱讀第7章物理接口連接器DB型連接器USB連接器圓形連接器接線端子接線連接器失效串行接口RS-232/EIA-232RS-485/EIA-485USBWindows虛擬串口GPIB/IEEE-488GPIB/IEEE-488信號GPIB連接GPIB轉接USBPC總線接口設備基於總線接口的優缺點數據采集卡GPIB接口卡舊並不代表差小結推薦閱讀第8章開始幹吧項目定義需求驅動的設計從需求開始工程目標需求為什麼需要需求良好的需求全景需求類型用例可追溯性需求捕獲設計軟件軟件設計說明SDD的圖景偽代碼分而治之處理錯誤和故障功能測試為需求而測測試用例測試錯誤處理回歸測試進展追蹤實施代碼風格組織你的代碼代碼複查單元測試連接到硬件軟件文檔化版本控制缺陷跟蹤用戶文檔小結推薦閱讀第9章控制系統概念基礎控制系統理論線性控制系統非線性控制系統順序控制系統術語和符號控制系統框圖傳遞函數時間和頻率控制系統類型開環控制閉環控制非線性控制：繼電器控制器順序控制系統比例、比例積分、比例積分微分控制混合控制系統用Python實現控制系統線性比例控制器開關式控制器簡單PID控制器小結推薦閱讀第10章構建並使用仿真器什麼是仿真低保真和高保真模擬錯誤和故障使用Python創建一個仿真器程序包和模塊的組織數據輸入/輸出仿真器交流電源控制器仿真串行終端仿真器使用終端仿真器腳本顯示仿真數據gnuplot使用gnuplot使用gnuplot將仿真器數據圖表化創建你自己的仿真器確認仿真器的必要性仿真的範圍時間和精力小結推薦閱讀第11章儀器數據I/O數據I/O：接口軟件接口格式與協議Python接口支持的工具包Windows平臺上的替代品在Linux下使用基於總線的硬件I/O設備數據I/O：數據采集與寫入基本數據I/O阻塞和非阻塞調用數據I/O方法數據I/O錯誤處理處理不一致的數據小結推薦閱讀第12章讀寫數據文件ASCII數據文件原始的ASCII字符集Python的ASCII字符操作方法讀寫ASCII平面文件配置數據AutoConvert．py模塊：自動轉換字符串FileUtils．py模塊：ASCII數據文件I/O工具二進制數據文件平面二進制數據文件用Python處理二進制數據圖像數據小結推薦閱讀第13章用戶界面文本界面控制台ANSI顯示控制台技術Python和curses用不用curse是個問題嗎圖形用戶界面圖形用戶界面的歷史和概念在Python中使用GUITkInterwxPython小結推薦閱讀第14章實例串行接口簡易DMM數據獲取串行接口的離散或模擬數據I/O設備串行接口及對速度的考慮USB實例：LabJackU3LabJack連接安裝LabJack設備LabJack與Python小結推薦閱讀附錄A自由和開源軟件資源附錄B儀器資源索引