微型計算機控制技術及應用

第1章 緒論
(1)
1.1 微型計算機控制系統(tǒng)的體系結構
(1)
1.1.1 微型計算機控制系統(tǒng)的組成
(1)
1.1.2 微型計算機控制系統(tǒng)的硬件結構 (2) 
1.1.3 微型計算機控制系統(tǒng)的軟件 (4)
1.2 微型計算機控制系統(tǒng)的分類 (5)
1.2.1 自動控制系統(tǒng)的分類 (5)
1.2.2 微型計算機控制系統(tǒng)的類型 (6)
1. 3 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展 (12)
1.3.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展階段 (12)
1.3.2 微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 (13) 
習題一 (15)
第2章 數(shù)字控制理論基礎與設計方法
(16)
2.1 微型計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 (18)
2.1.1 數(shù)學模型基礎 (18)
2.1.2 控制系統(tǒng)的微分方程及其求解 (20)
2.1.3 拉代變換與控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) (23) 
2.2 離散系統(tǒng)的基本概念 (35)
2.2.1 Z變換及其性質 (36)
2.2.2 Z反變換 (39)
2.2.3 離散系統(tǒng)的數(shù)學模型 (41)
2.3 微機數(shù)字PID控制及其算法 (47)
2.3.1 時間連續(xù)的PID控制規(guī)律 (48)
2.3.2 PID控制的數(shù)字化實現(xiàn) (49)
2.3.3 PID算法程序設計 (51)
2.3.4 PID控制算法中的幾個實際問題 (52) 
2.3.5 幾種常用的數(shù)字PID及其算法 (56)
2.3.6 PID控制的脈沖傳遞函數(shù) (60)
2.3.7 PID參數(shù)的整定 (61)
習題二 (64)
第3章 數(shù)字控制器的直接設計方法
(67)
3.1 數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù) (67)
3.2 最少拍隨動系統(tǒng)的設計 (67)
3.2.1 最少拍隨動系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù) (68) 
3.2.2 最少拍隨動系統(tǒng)數(shù)字控制器的分析 (68) 
3.2.3 最少拍隨動系統(tǒng)數(shù)字控制器的設計 (70) 
3.3 最少拍無紋波隨動系統(tǒng)的設計 (72)
3.3.1 單位階躍輸入最少拍無紋波隨動系統(tǒng)的設計 (72)

3.3.2 單位速度輸入最少拍無紋波隨動系統(tǒng)的設計 (72)

3.3.3 最少拍無紋波隨動系統(tǒng)設計舉例 (73) 
3.4 大林(Dahlin)算法 (75)
3.4.1 大林算法中D(z)的基本形式 (75)
3.4.2 一階慣性環(huán)節(jié)大林算法的D(z)基本形式 (75) 
3.4.3 二階慣性環(huán)節(jié)大林算法的D(z)基本形式 (76) 
3.4.4 振鈴現(xiàn)象及其消除方法 (76)
3.5 D(z)算法的軟件實現(xiàn) (79)
3.5.1 直接程序設計法 (79)
3.5.2 串行程序設計法 (80)
3.5.3 并行程序設計法 (81)
3.5.4 數(shù)字控制器設計方法小結 (83)
習題三 (84)
第4章 模糊控制技術
(85)
4.1 模糊控制的基本概念 (85)
4.1.1 模糊控制的特點 (85)
4.1.2 模糊控制的數(shù)字基礎 (86)
4.2 模糊控制的實現(xiàn) (89)
4.2.1 模糊化接口 (89)
4.2.2 知識庫 (90)
4.2.3 模糊推理機 (91)
4.2.4 清晰化接口 (91)
4.3 模糊控制器設計方法 (92)
4.3.1 結構設計 (92)
4.3.2 模糊化 (93)
4.3.3 模糊控制器論域及比例因子的確定 (94) 
4.3.4 模糊控制規(guī)則的建立 (94)
4.3.5 清晰化 (94)
4.4 氣體流量模糊控制系統(tǒng)設計實例 (95)
4.4.1 系統(tǒng)結構 (95)
4.4.2 流量檢測和控制 (96)
4.4.3 模糊控制器的設計 (96)
4.4.4 系統(tǒng)的軟件設計及抗干擾措施 (98)
習題四 (98)
第5章 微機控制系統(tǒng)中的微處理器
(99)
5.1 MCS-51系列單片機的硬件結構 (99)
5.1.1 基本結構 (99)
5.1.2 存儲器的配置和組織 (103)
5.1.3 振蕩器、時鐘電路和CPU時序 (107)
5.1.4 并行I/O端口 (108)
5.1.5 定時器/計數(shù)器 (110)
5.1.6 串行接口 (111)
5.1.7 中斷系統(tǒng) (113)
5.2 MCS-51單片機的指令系統(tǒng) (115)
5.2.1 指令和助記符 (115)
5.2.2 尋址方式 (116)
5.2.3 指令系統(tǒng) (117)
5.3 常用單片微型計算機 (121)
5.3.1 ATMEL 89系列單片機 (121)
5.3.2 ATMEL 90系列單片機 (122)
5.3.3 MCS-251系列單片機 (123)
5.3.4 80C51單片微控制器 (123)
5.3.5 Motorola單片機 (124)
5.4 工業(yè)控制機 (126)
習題五 (127)
第6章 接口與總線
(128)
6.1 概述 (128)
6.1.1 接口與總線的概念 (128)
6.1.2 接口與總線的分類 (131)
6.2 并行接口 (132)
6.2.1 Centronics和IEEE 1284并行接口標準 (132) 
6.2.2 STD總線 (132)
6.2.3 PC/104與Compact PCI總線 (134)
6.3 異步串行接口 (136)
6.3.1 串行傳輸?shù)幕靖拍? (136)
6.3.2 RS-232C串行接口 (137)
6.3.3 RS-499與RS-485串行接口 (140)
6.3.4 20mA電流環(huán)串行接口 (143)
6.4 同步串行接口 (144)
6.4.1 I2C接口 (144)
6.4.2 SPI接口 (153)
6.4.3 1-Wire總線接口 (157)
6.5 現(xiàn)場總線技術 (161)
6.5.1 現(xiàn)場總線與現(xiàn)場總線系統(tǒng) (161)
6.5.2 現(xiàn)場總線的技術特征 (162)
6.5.3 典型的幾種現(xiàn)場總線 (163)
習題六 (168)
第7章 前向通道與數(shù)據(jù)采集
(169)
7.1 微機控制系統(tǒng)中的前向通道 (169)
7.1.1 前向通道組成和特點 (169)
7.1.2 傳感器與變送器 (170)
7.2 數(shù)字量輸入通道 (175)
7.2.1 輸入信號調理 (176)
7.2.2 隔離技術 (176)
7.2.3 開關信號輸入 (177)
7.2.4 脈沖信號輸入 (177)
7.2.5 數(shù)字編碼信號輸入 (182)
7.3 模擬量輸入通道 (183)
7.3.1模擬信號調理 (184)
7.3.2 A/D轉換器及其性能指標 (187)
7.3.3 常用A/D轉換器 (188)
7.3.4 A/D轉換器及其接口 (190)
7.4 數(shù)據(jù)采集 (201)
7.4.1 采樣定理與采樣/保持 (202)
7.4.2 多路開關與數(shù)據(jù)選擇 (204)
7.4.3 數(shù)據(jù)采集程序 (208)
習題七 (211)
第8章 后向通道與執(zhí)行機構
(212)
8.1 輸出通道的結構 (212)
8.1.1 數(shù)字量輸出通道 (212)
8.1.2 模擬量輸出通道 (212)
8.2 開關量輸出的常用器件與電路 (213)
8.2.1 功率開關接口技術 (213)
8.2.2 電磁式繼電器的驅動 (215)
8.2.3 可控硅輸出接口 (216)
8.2.4 固態(tài)繼電器輸出接口 (218)
8.3 模擬量輸出的方法及器件 (220)
8.3.1 D/A轉換接口技術及應用 (220)
8.3.2 F/V轉換接口技術 (231)
8.3.3 線性功率驅動接口 (233)
8.4 常用電動機及驅動方法 (235)
8.4.1 伺服電機控制接口 (235)
8.4.2 步進電機控制接口 (239)
習題八 (242)
第9章 人—機接口
(243)
9.1 鍵盤接口技術 (243)
9.1.1 獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤 (243)
9.1.2 鍵盤接口及程序設計 (245)
9.2 顯示接口技術 (250)
9.2.1 LED顯示接口技術 (250)
9.2.2 LCD顯示接口技術 (254)
9.3 觸摸屏技術 (267)
9.3.1 觸摸屏的工作原理 (267)
9.3.2 觸摸屏的三個基本技術特性 (268)
9.4 微型打印機及接口 (269)
9.4.1 打印接口 (270)
9.4.2 TP霵系列微型打印機 (271)
9.4.3 打印機接口設計 (272)
習題九 (274)
第10章 微機控制系統(tǒng)的可靠性與抗干擾技術
(276) 
10.1 可靠性與抗干擾技術的基本概念 (276)
10.1.1 可靠性的概念 (276)
10.1.2 電磁兼容性 (277)
10.1.3 噪聲的分類和耦合方式 (279)
10.14 控制系統(tǒng)可靠性設計的基本途徑 (284) 
10.2 硬件的可靠性與抗干擾技術 (284)
10.2.1 元器件與系統(tǒng)結構 (284)
10.2.2 濾波與去耦電路 (286)
10.2.3 隔離與屏蔽技術 (289)
10.2.4 電源干擾的抑制與接地技術 (294)
10.2.5 停電保護和熱插撥技術 (297)
10.2.6 Watchdog技術 (300)
10.2.7 印制板的抗干擾措施 (302)
10.3 軟件的可靠性與抗干擾技術 (302)
10.3.1存儲空間的分配和程序結構的設計 (302) 
10.3.2 數(shù)字濾波技術 (304)
10.3.3 數(shù)據(jù)的檢錯和糾錯 (308)
10.3.4 開機自檢與故障診斷 (309)
習題十 (311)
第11章 微機控制系統(tǒng)的設計實例
(312)
11.1微機控制系統(tǒng)設計概述 (312)
11.1.1微機控制系統(tǒng)的設計方法 (312)
11.1.2 微機控制系統(tǒng)的設計要素 (316)
11.2 溫度控制系統(tǒng)的設計 (317)
11.2.1測量電路方案選擇 (318)
11.2.2 總體流程 (318)
11.2.3 理論分析與計算 (319)
11.2.4 測量過程總體分析 (320)
11.2.5 抗干擾措施 (323)
11.2.6 軟件設計 (323)
11.3 CAN總線構成的智能自控系統(tǒng) (328)
11.3.1系統(tǒng)總體方案的設計 (328)
11.3.2 節(jié)點硬件電路的設計 (329)
11.3.3 CAN總線控制器SJA1000與接口 (331) 
11.3.4 軟件設計 (337)
11.4 熱電廠鍋爐集散控制系統(tǒng) (339)
11.4.1系統(tǒng)組成 (340)
11.4.2 控制方案 (344)
11.4.3 組態(tài)軟件 (346)
附錄 (350)
附錄A MCS-51指令表 (350)
附錄B 圖形符號對照表 (355)
參考文獻 (357)