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第一章 单片微型机系统概述 1

1.1 单片机简介 1

1.1.1 单片机的特点 1

1.1.2 单片机发展概况 3

1.1.3 单片机发展趋势 9

1.1.4 单片机的应用 13

1.2 单片机控制系统及智能化仪器的组成 14

1.2.1 单片机控制系统的组成 14

1.2.2 软件 17

1.2.3 智能化仪器的组成及功能 18

1.3 单片机控制系统的分类 20

1.3.1 操作指导控制系统 20

1.3.2 直接数字控制系统(DDC) 21

1.3.3 计算机监督系统(SCC) 22

1.3.4 分布式控制系统 24

第二章 MCS--51系列单片机简介 27

2.1 MCS--51系列单片机内部结构 28

2.1.1 运算器 28

2.1.2 控制器 30

2.1.3 存储器 32

2.1.4 定时/计数器 36

2.1.5 串行接口 38

2.1.6 布尔处理器 39

2.1.7 MCS--51系列单片机的引脚功能 39

2.2 MCS--51系列单片机指令系统 41

2.2.1 数据传送类指令 43

2.2.2 算术运算类指令 44

2.2.3 逻辑运算类指令 45

2.2.4 布尔变量操作类指令 46

2.2.5 控制转移类指令 47

2.3 MCS 51系列单片机中断系统 49

2.3.1 8051中断控制方法 50

2.3.2 中断处理中的几个问题 51

第三章 单片机接口技术 53

3.1 存储器的扩展 55

3.1.1 程序存储器的扩展 55

3.1.2 数据存储器的扩展 59

3.1.3 大容量存储器的扩展 61

3.2 I/O接口的扩展 65

3.2.1 简单I/O接口的扩展 65

3.2.2 可编程接口的扩展 69

3.2 模拟量输出通道接口技术 76

3.3.1 D/A转换器的参数 77

3.3.2 D/A转换器原理 79

3.3.3 集成电路D/A转换器 80

3.3.4 D/A转换器的输出方式 90

3.3.5 D/A转换器与单片机的接口及程序设计 94

3.4 模拟量输入通道接口技术 100

3.4.1 A/D转换器的参数 100

3.4.2 A/D转换原理 102

3.4.3 集成电路A/D转换器 103

3.4.4 A/D转换器与单片机的接口 114

3.4.5 A/D转换器的程序设计 118

3.5 V/F变换器 123

3.5.1 V/F变换器的原理 123

3.5.2 几种常用的V/F变换器 125

3.5.3 V/F变换器的应用 129

3.6.1 模拟量输入通道的连接方法 133

3.6 数据采集系统 133

3.6.2 多路开关及采样/保持器 136

3.6.3 巡回检测系统 142

第四章 常用控制程序设计 150

4.1 判断程序的设计 150

4.1.1 算术判断程序 151

4.1.2 逻辑判断程序 152

4.1.3 标志判断程序 156

4.1.4 数字电路模拟程序 157

4.1.5 逻辑电路与软件模拟性能比较 164

4.2 上、下限报警程序 164

4.2.1 简单的软件报警程序设计 165

4.2.2 直接报警程序 168

4.2.3 复杂报警程序 170

4.3 显示程序 173

4.3.1 LED数码管的结构及显示原理 176

4.3.2 动态显示电路及程序设计 179

4.3.3 静态显示电路及程序设计 185

4.3.4 硬件译码显示电路 189

4.4 键盘接口及处理程序 191

4.4.1 非编码键盘的接口及处理程序 193

4.4.2 少量功能键的设计 200

4.4.3 串行接口非编码键盘 202

4.4.4 键盘锁定技术及双功能键的设计 205

4.5 步进电机控制程序 208

4.5.1 步进电机的工作原理 209

4.5.2 步进电机控制系统原理 210

4.5.3 步进电机与单片机的接口及程序设计 213

4.5.4 步进电机步数及速度的确定方法 218

4.5.5 步进电机的变速控制 219

4.5.6 步进电机的主从控制 221

4.6 电机控制技术 223

4.6.1 小功率直流电机调速原理 223

4.6.2 开环脉冲宽度调速系统 224

4.6.3 闭环脉冲宽度调速系统 232

4.6.4 交流电机控制技术 236

第五章 数据处理方法及非线性补偿 245

5.1 计算机中数据的表示方法 246

5.1.1 定点运算 246

5.1.2 浮点运算 247

5.2 查表技术 248

5.2.1 顺序查表法 249

5.2.2 计算查表法 251

5.2.3 对分查表法 254

5.3 插值法 257

5.3.1 多项式插值公式 258

5.3.2 拉格朗日(Lagrange)插值公式 259

5.3.3 插值公式的余项 260

5.3.4 分段插值法 260

5.3.5 插值法的应用 261

5.4 其它非线性补偿方法及误差修正 270

5.4.1 最小二乘拟合法 271

5.4.2 测量误差及其补偿方法 273

5.5 数字滤波程序的设计 278

5.5.1 程序判断滤波 278

5.5.2 中值滤波 282

5.5.3 算术平均值滤波 283

5.5.4 加权平均值滤波 285

5.5.6 PC低通数字滤波 287

5.5.5 滑动平均值滤波 287

5.5.7 复合数字滤波 291

5.5.8 各种数字滤波器性能的比较 292

5.6 标度变换程序的设计 292

5.6.1 线性参数标度变换 293

5.6.2 非线性参数标度变换 294

第六章 数字PID及其算法 298

6.1 PID算法的数字实现 299

6.1.1 PID算法的数字化 299

6.1.2 PID算法程序设计 301

6.2 数字PID调节中的几个实际问题 306

6.2.1 正、反作用问题 306

6.2.2 饱和作用的抑制 307

6.2.3 手动/自动跟踪及手动后援问题 309

6.3.1 不完全微分的PID算式 311

6.3 几种发展的PID算法 311

6.3.2 积分分离的PID算式 312

6.3.3 变速积分的PID算式 313

6.3.4 带死区的PID算式 315

6.3.5 PID比率控制 315

6.4 PID参数的整定 317

6.4.1 采样周期T的确定 318

6.4.2 扩充临界比例度法 319

6.4.3 扩充响应曲线法 320

6.4.4 归一参数整定法 321

6.4.5 优选法 321

第七章 直接数字控制及其算法 323

7.1 最少拍随动系统的设计 323

7.1.1 最少拍随动系统的脉冲传递函数 323

7.1.2 最少拍随动系统数字控制器的设计 325

7.2.1 单位阶跃输入最少拍无波纹随动系统的设计 329

7.2 最少拍无波纹随动系统的设计 329

7.2.2 单拉速度输入最少拍无波纹随动系统的设计 330

7.2.3 最少拍无波纹随动系统设计举例 331

7.3 大林(Dahlin)算法 333

7.3.1 大林算法的D(z)基本形式 333

7.3.2 振铃现象及其消除方法 335

7.4 数字控制器D(z)在单片机上的实现方法 338

7.4.1 直接程序设计法 338

7.4.2 串行程序设计法 339

7.4.3 并行程序设计法 341

7.4.4 数字控制器的设计 343

第八章 标准总线 348

8.1.1 STD总线简介 349

8.1 STD总线 349

8.1.2 STD总线引脚说明 350

8.2 IEEE--488总线 357

8.2.1 IEEE--488总线的电气特性及引脚功能 357

8.2.2 IEEE--488标准总线信息交换的方法 360

8.2.3 IEEE--488标准总线与CPU的接口 361

8.3 RS--232--C串行接口总线 361

8.3.1 RS--232--C传递信息的格式标准 362

8.3.2 RS--232--C电气特性 362

8.3.3 RS--232--C机械特性及引脚功能 363

8.3.4 RS--232--C与8051单片机接口 364

8.4 RS--449、RS--422--A和RS--423--A总线 365

8.4.1 RS--449引脚说明 366

8.4.2 RS--422--A和RS--423--A电气特性 367

8.4.3 RS--422--A和RS--423--A接口电路 368

8.5 位总线 370

8.5.1 位总线处理 371

8.5.2 RUPI--44系列增强型单片机简介 375

第九章 单片机系统设计与开发 381

9.1 单片机系统设计方法及步骤 381

9.1.1 控制系统总体方案的确定 382

9.1.2 单片机的选择 384

9.1.3 控制算法的选用 386

9.1.4 单片机系统硬件设计 386

9.1.5 单片机控制系统软件设计 390

9.1.6 单片机控制系统的调试 391

9.2 单片机开发系统简介 392

9.2.1 单片机开发系统原理 393

9.2.2 国内常用单片机开发系统简介 395

9.3 单片机STD总线工业控制机 400

9.3.1 52AX系列STD总线工业控制机简介 400

9.3.2 52A1系统模板的组成 402

第十章 单片机在工业过程控制及智能化仪器中的应用 407

10.1 单片机在顺序控制中的应用 407

10.1.1 自动剪板机工作原理 407

10.1.2 硬件接口电路 408

10.1.3 软件设计 411

10.2 单片机多功能转速度 415

10.2.1 单片机多功能转速表系统组成及工作原理 415

10.2.2 转速的测量 418

10.2.3 串行显示接口及程序 420

10.2.4 其它软件的设计 420

10.3 加热炉控制系统 424

10.3.1 控制系统原理 425

10.3.2 控制系统软件设计 432

10.4 8044应用实例 434

10.4.1 概述 434

10.4.2 硬件接口 434

10.4.3 软件设计 436

第十一章 单片机加密技术及抗干扰措施 443

11.1 GAL编程技术 443

11.1.1 GAL编程原理 444

11.1.2 GAL的结构 446

11.1.3 GAL开发工具 450

11.1.4 GAL应用举例 451

11.2 单片机硬件及软件加密技术 454

11.2.1 硬件加密技术 454

11.2.2 软件加密技术 460

11.3 微型机系统硬件抗干扰措施 462

11.3.1 电源抗干扰措施 462

11.3.2 接地问题 464

11.3.3 模拟量输入通道的抗干扰措施 465

11.3.4 传输线的抗干扰措施 469

11.3.5 其它抗干扰措施 470

11.4 微型机系统软件抗干扰措施 471

11.4.1 数字滤波 471

11.4.2 设立软件陷阱 472

11.4.3 时间监视器 472

11.4.4 输入/输出软件抗干扰措施 473

附录一 MCS-51系列单片机指令及位地址速查表 476

附录二 三字节浮点运算子程序 482

参考文献 502