微型計算機控制技術實用教程

目錄
第1章  微型計算機控制系統(tǒng)概述    1
1.1  微型計算機控制系統(tǒng)的組成    1
1.1.1  微型機控制系統(tǒng)的硬件結構    2
1.1.2  微型機控制系統(tǒng)的軟件    3
1.2  微型機控制系統(tǒng)的分類    4
1.2.1  操作指導控制系統(tǒng)    4
1.2.2  直接數字控制系統(tǒng)（DDC）    5
1.2.3  計算機監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）    5
1.2.4  嵌入式系統(tǒng)    6
1.2.5  現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）    9
1.3  微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢    11
1.3.1  單片微型計算機    11
1.3.2  可編程邏輯控制器    12
1.3.3  STD總線工業(yè)控制機    14
1.3.4  工業(yè)PC    14
1.3.5  微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢    15
習題一    17
第2章  模擬量輸入/輸出通道的接口技術    19
2.1  多路開關及采樣-保持器    19
2.1.1  多路開關    19
2.1.2  采樣-保持器    25
2.2  模擬量輸出通道的接口技術    27
2.2.1  8位D/A轉換器及其接口技術    27
2.2.3  高于8位的D/A轉換器及其接口技術    32
2.3  模擬量輸入通道接口技術    34
2.3.1  8位A/D轉換器    35
2.3.2  8位A/D轉換器的接口技術    37
2.3.3  8位A/D轉換器的程序設計    41
2.3.4  高于8位的A/D轉換器及其接口技術    44
習題二    49
第3章  人機交互接口技術    53
3.1  鍵盤接口技術    53
3.1.1  鍵盤設計需解決的幾個問題    53
3.1.2  少量功能鍵的接口技術    55
3.1.3  矩陣鍵盤的接口技術    57
3.1.4  鍵盤特殊功能的處理    60
3.2  LED顯示接口技術    63
3.2.1  LED數碼管的結構及顯示原理    63
3.2.2  LED動態(tài)顯示接口技術    66
3.2.3  LED靜態(tài)顯示接口技術    70
3.2.4  硬件譯碼顯示電路    72
3.3  LCD的顯示接口技術    75
3.3.1  LCD的基本結構及工作原理    75
3.3.2  LCD的驅動方式    76
3.3.3  4位LCD靜態(tài)驅動芯片ICM7211    78
3.3.4  點陣式LCD的接口技術    80
習題三    92
第4章  常用控制程序的設計    95
4.1  報警程序的設計    95
4.1.1  常用的報警方式    95
4.1.2  簡單報警程序的設計    97
4.1.3  越限報警程序的設計    102
4.2  開關量輸出接口技術    106
4.2.1  光電隔離技術    106
4.2.2  繼電器輸出接口技術    107
4.2.3  固態(tài)繼電器輸出接口技術    108
4.2.4  大功率場效應管開關接口技術    111
4.2.5  可控硅接口技術    112
4.2.6  電磁閥接口技術    114
4.3  電機控制接口技術    115
4.3.1  小功率直流電機調速原理    115
4.3.2  開環(huán)脈沖寬度調速系統(tǒng)    117
4.3.3  PWM調速系統(tǒng)設計    118
4.3.4  閉環(huán)脈沖寬度調速系統(tǒng)    122
4.3.5  交流電機控制接口技術    127
4.4  步進電機控制接口技術    128
4.4.1  步進電機的工作原理    128
4.4.2  步進電機控制系統(tǒng)的原理    129
4.4.3  步進電機與微型機的接口及程序設計    132
4.4.4  步進電機步數及速度的確定方法    137
4.4.5  步進電機的變速控制    138
習題四    139
第5章  總線接口技術    145
5.1  串行通信基本概念    145
5.1.1  數據傳送方式    145
5.1.2  異步通信和同步通信    147
5.2  串行通信標準總線（RS-232-C）    148
5.2.1  RS-232-C    148
5.2.2  RS-423/RS-422/RS-485    152
5.3  SPI總線    157
5.3.1  SPI的內部結構    157
5.3.2  SPI的工作原理    160
5.3.3  多機SPI系統(tǒng)    162
5.3.4  串行時鐘的極性和相位    163
5.3.5  SPI中斷    163
5.3.6  直接采用SPI總線接口芯片的應用    164
5.3.7  SPI總線模擬程序設計    165
5.4  I2C總線    166
5.4.1  I2C總線概述    167
5.4.2  I2C總線的數據傳送    168
5.4.3  尋址    171
5.4.4  仲裁和時鐘同步化    174
5.4.5  I2C總線的電氣特性    176
5.4.6  I2C時序規(guī)范    178
5.4.7  直接采用I2C總線接口芯片的應用    178
5.4.8  I2C總線模擬實用程序    180
5.5  現(xiàn)場總線技術    185
5.5.1  現(xiàn)場總線技術的發(fā)展概況    186
5.5.2  現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點    187
5.5.3  5種典型的現(xiàn)場總線    187
5.5.5  現(xiàn)場總線的應用    190
習題五    192
第6章  過程控制數據處理的方法    194
6.1  數字濾波技術    195
6.1.1  程序判斷濾波    195
6.1.2  算術平均值濾波    198
6.1.4  加權平均值濾波    201
6.1.5  滑動平均值濾波    201
6.1.6  RC低通數字濾波    202
6.1.7  復合數字濾波    203
6.1.8  各種數字濾波性能的比較    204
6.2  量程自動轉換和標度變換    204
6.2.1  量程自動轉換    205
6.2.2  線性參數標度變換    209
6.2.3  非線性參數標度變換    211
6.3  測量數據預處理技術    212
6.3.1  線性插值算法    213
6.3.2  分段插值算法程序的設計方法    213
6.3.3  插值法在流量測量中的應用    214
6.3.4  系統(tǒng)誤差的自動校正    220
6.4  DSP在數據處理中的應用    221
6.4.1  DSP簡介    221
6.4.2  DSPS芯片    222
6.4.3  DSP在數據處理中的應用    224
習題六    226
第7章  數字PID及其算法    229
7.1  PID調節(jié)算法    230
7.1.1  比例（P）調節(jié)器    231
7.1.2  比例―積分調節(jié)器（PI）    231
7.1.3  比例―微分調節(jié)器    233
7.1.4  比例―積分―微分作用調節(jié)器（PID）    234
7.2  PID算法的數字實現(xiàn)    234
7.2.1  PID算法的數字化    234
7.2.2  PID算法的程序設計    237
7.3  數字PID調節(jié)中的幾個實際問題    238
7.3.1  正、反作用問題    238
7.3.2  飽和作用的抑制    239
7.3.3  手動/自動跟蹤及手動后援問題    242
7.4  PID算法的發(fā)展    244
7.4.1  不完全微分的PID算式    244
7.4.2  積分分離的PID算式    245
7.4.3  變速積分的PID算式    247
7.4.4  帶死區(qū)的PID算式    248
7.4.5  PID比率控制    248
7.5  PID參數的整定方法    251
7.5.1  采樣周期T的確定    251
7.5.2  歸一參數整定法    252
7.5.3  優(yōu)選法    252
習題七    253
第8章  模糊控制技術    256
8.1  模糊控制概述    256
8.1.1  模糊控制的發(fā)展概況    256
8.1.2  模糊控制的特點    257
8.1.3  模糊控制的應用    258
8.1.4  模糊控制的發(fā)展    259
8.2  模糊控制算法的設計    259
8.2.1  常見的模糊控制規(guī)則    259
8.2.2  反映控制規(guī)則的模糊關系    262
8.3  基本模糊控制器    262
8.3.1  查詢表的建立    262
8.3.2  基本模糊控制器實例    263
8.4  模糊數模型的建立    267
8.4.1  模糊控制器語言變量值的選取    268
8.4.2  雙輸入單輸出模糊控制器的模糊控制規(guī)則    268
8.4.3  建立模糊數模型    269
8.5  模糊 - PID復合控制器    272
8.5.1  比例 - 模糊 - PI控制器    273
8.5.2  參數模糊自整定PID控制器    274
習題八    277
第9章  微型機控制系統(tǒng)的設計    278
9.1  微型機控制系統(tǒng)的設計方法及步驟    278
9.1.1  控制系統(tǒng)總體方案的確定    279
9.1.2  微型計算機及接口的選擇    281
9.1.3  控制算法的選擇    282
9.1.4  控制系統(tǒng)的硬件設計    283
9.1.5  控制系統(tǒng)軟件設計    288
9.1.6  微型計算機控制系統(tǒng)的調試    289
9.2  微型計算機控制的自動裝箱系統(tǒng)    290
9.2.1  自動裝箱控制系統(tǒng)的原理    290
9.2.2  控制系統(tǒng)硬件設計    291
9.2.3  控制系統(tǒng)軟件設計    294
9.3  單片機多功能轉速表    301
9.3.1  單片機多功能轉速表系統(tǒng)組成及工作原理    301
9.3.2  轉速的測量    304
9.3.3  串行顯示接口及程序    305
9.3.4  其他軟件的設計    307
習題九    308
附錄一  MCS-51系列單片機指令及位地址速查表    310
附錄二  選擇題參考答案    316
參考文獻    317