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目录 1

第一章 单片微型计算机 1

1.1单片微机发展概况 1

1.2单片微机应用概况 3

1.3MCS-8098单片微机结构 7

1.3.18098单片机的基本结构 7

1.3.2芯片引脚功能 10

1.48098中央处理器CPU 12

1.4.1寄存器算术逻辑运算单元RALU 12

1.4.2片内数据存储器RAM 13

1.58098片内外存储器空间分配与总线时序 14

1.6系统复位 16

1.78098单片机的软件组成 18

1.7.1操作数类型 18

1.7.2通用寄存器的定义 19

1.7.3寻址方式 19

1.7.4程序状态字寄存器PSW 21

1.7.5芯片配置寄存器CCR 22

1.88098中断系统 22

1.8.1中断技术 22

1.8.2中断源 23

1.8.3中断登记寄存器和中断屏蔽寄存器 25

1.98098指令系统 27

1.108098定时器／计数器 30

1.11高速输入部件HSI 34

1.12高速输出部件HSO 38

1.13模数（A/D）转换与数模（D/A）转换 42

思考题与习题 47

第二章 微型计算机接口技术 48

2.1概述 48

2.2存储器的扩展 49

2.2.1程序存储器的扩展 50

2.2.2数据存储器的扩展 53

2.2.3新型号、大容量存储器的扩展 57

2.3.1并行I/O接口的扩展 65

2.3I/O接口的扩展 65

2.3.2串行I/O接口的扩展 72

2.4模拟量输出通道的接口技术 83

2.4.1D/A转换器原理、参数 84

2.4.2集成电路D/A转换器 86

2.4.3D/A转换器与单片微机的接口 91

2.5模拟量输入通道的接口技术 96

2.5.1A/D转换器原理、参数 96

2.5.2多通道8位A/D转换器ADC0809 97

2.5.312位A/D转换器AD574 99

2.5.4A/D转换器与单片微机接口 103

2.6多路开关及采样／保持器 108

2.6.1多路开头 108

2.6.2采样／保持器 109

思考题与习题 112

第三章 常用控制程序设计 115

3.1计算机中数据的表示方法 115

3.1.1定点表示法 115

3.1.2浮点表示法 116

3.2定点数运算程序设计 118

3.2.1四字节乘法运算 118

3.2.2四字节除法运算 120

3.3浮点数运算程序设计 121

3.3.1四字节浮点数乘法运算 121

3.3.2四字节浮点数除法运算 122

3.4.1查表程序设计 124

3.4查表与散转程序设计 124

3.4.2散转程序设计 127

3.5被测信号的监视与报警 128

3.6数字滤波程序 130

3.6.1平滑滤波法 130

3.6.2中位值滤波法 135

3.6.3程序判断滤波法 136

3.6.4一阶滞后滤波法 137

3.6.5浮点四字节低通数字滤波子程序 138

3.7标度变换程序 139

3.8键盘、显示程序 141

3.8.1键扫描子程序KIN 141

3.8.2显示子程序DESP 143

3.9.1消除仪器仪表中的零点漂移 144

3.9消除仪器仪表中的零点漂移与标度变换漂移 144

3.9.2消除仪器仪表中的标度变换漂移 147

思考题与习题 150

第四章 微机控制理论基础 151

4.1离散系统的基本概念 151

4.1.1采样过程及离散信号的数学描述 152

4.1.2信号复现及采样定理 154

4.2Z变换及其基本定理 154

4.2.1Z变换 155

4.2.2Z变换性质及基本定理 159

4.3.1留数计算法 161

4.3逆Z变换 161

4.3.2长除法 163

4.3.3部分分式法 163

4.4离散系统的数学描述 164

4.4.1离散系统差分方程的一般形式 165

4.4.2用Z变换求解差分方程 167

4.5数字离散系统的脉冲传递函数 168

4.5.1脉冲传递函数 168

4.5.2开环和闭环脉冲传递函数 171

思考题与习题 174

第五章 状态空间分析法 176

5.1基本概念 176

5.2.1矩阵描述与状态向量 177

5.2状态方程的描述 177

5.2.2状态空间表达式 179

5.2.3状态变量的非唯一性和状态变换 180

5.3状态方程的建立和求解 181

5.3.1状态方程的建立 181

5.3.2状态方程的求解 181

5.4用状态变量反馈实现零极点配置 186

5.5线性系统的能控性和能观性 188

5.5.1能控性 188

5.5.2能观性 190

5.6.1离散系统的能控性 193

5.6离散系统的能控性和能观性 193

5.6.2离散系统的能观性 196

5.7连续与离散状态方程的相互转换 198

5.7.1连续状态方程转换为离散状态方程 199

5.7.2离散状态方程转换为连续状态方程 201

思考题与习题 201

第六章 微机数值控制算法 203

6.1开环数值控制算法的基本原理 203

6.1.1数值控制算法原理 203

6.1.2逐点比较算法 205

6.2平面直线插补算法 205

6.2.1第1象限直线插补算法与实现 205

6.2.2四象限直线插补算法 213

6.3平面圆弧插补算法 214

6.3.1第1象限圆弧插补算法与实现 214

6.3.2四象限圆弧插补计算公式 219

思考题与习题 222

第七章 微机数字PID控制算法 223

7.1PID算法及其数字化的实现 223

7.2PID算法程序设计 225

7.2.1位置型PID算法程序设计 225

7.2.2增量型PID算法程序设计 228

7.3PID控制规律的脉冲传递函数 234

7.4PID控制算法中积分项的处理 235

7.4.1抑制积分饱和作用的算法 236

7.4.2消除积分量化误差的PID算法 237

7.4.3变速积分的PID算法 237

7.5不完全微分PID控制算法 239

7.6PID参数的整定 243

7.6.1PID参数与系统控制性能 243

7.6.2采样周期的确定 244

7.6.3扩充临界比例度法 245

7.6.4PID归一参数整定法 246

思考题与习题 247

第八章 微机直接数字控制（DDC）算法 248

8.1直接数字控制系统的脉冲传递函数 248

8.2.1最小拍随动系统脉冲传递函数 249

8.2.2最小拍随动系统数字控制器分析 249

8.2最小拍随动系统 249

8.2.3最小拍随动系统数字控制器设计 251

8.3最小拍无波纹数字控制器的设计 256

8.4大林算法 260

8.4.1一阶惯性环节的大林算法D（z）基本形式 262

8.4.2二阶惯性环节的大林算法D（z）基本形式 264

8.5数字控制器D）（2）算法的实现 264

8.5.1直接程序设计法 265

8.5.2串行程序设计法 266

8.5.3并行程序设计法 269

思考题与习题 272

9.1极值原理法 274

第九章 最优控制 274

9.2连续系统与离散系统的最优控制 275

9.2.1连续系统的最优控制 275

9.2.2离散系统的最优控制 279

9.3线性时变和时不变连续系统的最优控制 281

9.3.1线性时变系统 281

9.3.2线性时不变系统 283

9.4动态规划法 286

9.4.1最佳性原理与动态规划法 286

9.4.2连续控制系统 288

9.4.3离散控制系统 290

思考题与习题 294

10.1控制系统总体方案的选择 296

第十章 微机控制系统的设计 296

10.2单片微机控制系统的设计步骤与方法 297

10.2.1画出系统控制原理框图 297

10.2.2选择器件、画出系统连接详细电路图 298

10.2.3系统控制软件的设置和设计 302

10.2.4系统调试与试运行 303

10.3多路数据采集系统 303

10.3.1设计要求 304

10.3.2系统硬件电路设计 304

10.3.3系统软件设计 307

10.4智能化多功能转速表 313

10.4.1多功能转速表的原理结构与功能 313

10.4.2原理分析 314

10.4.3软件设计 315

10.5微机温度自动控制系统的设计 318

10.5.1设计要求与分析 318

10.5.2系统硬件电路设计 320

10.5.3系统软件设计 322

10.6微处理器集散控制系统 336

思考题与习题 338

附录 341

附录A 8098特殊功能寄存器和通用寄存器的定义 342

附录B 单片微机8096管脚配置图及指令系统表 342

附录C 16位微处理器8086/8088管脚配置图及指令系统表 343

附录D 单片微机MCS-51管脚配置图及指令系统表 351

参考文献 357