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目 录 1

概论 1

0.1计算机控制的一般概念 1

0.2计算机控制系统的分类 2

0.3计算机控制的特点 5

第一章计算机控制系统的主要部件 7

1.1 CPU 7

1.1.1单片微处理器（μP） 7

1.1.2单片微型计算机（μC） 9

1.1.3 MCS-48单片微型计算机 11

1.2内存贮器 29

1.2.1控制机内存容量的规模 29

1.2.2内存地址译码 30

1.2.3常用的存贮器芯片 35

1.3控制接口与过程通道 45

1.3.1 接口与通道的概念 45

1.3.2接口装置的任务 46

1.3.3生产过程对计算机控制系统的要求 46

1.3.4接口地址的译码方法 47

2.1接口芯片的选择 50

2.1.1可编程并行输入／输出接口 50

第二章开关量输入和输出接口 50

2.1.2普通数字电路作接口芯片 52

2.2接口芯片与CPU的连接 54

2.2.1 普通数字电路与CPU的连接 54

2.2.2可编程并行输入／输出接口与CPU的连接 55

2.3开关量输出接口举例 56

2.3.1驱动发光二极管及数码管 56

2.3.2驱动继电器或电磁线圈 61

2.3.3用开关量输出去触发可控硅 61

2.4.1开关或按钮输入 63

2.1.2拨码开关输入 63

2.4开关量输入接口 63

2.4.3键盘输入接口 64

第三章模拟量输入／输出接口 66

3.1 模拟量输入／输出的结构 66

3.1.1 模拟量输入／输出的用途与结构 66

3.1.2模拟多路开关 68

3.1.3模拟保持器 69

3.2 A/D转换的类型 71

3.2.1 计数器式A/D转换器 71

3.2.2双积分式A/D转换器 71

3.2.3逐次逼近式（逐位比较式）A/D转换器 73

3.3.1模入芯片的选择 74

3.2.4快速并行转换式A/D转换器 74

3.3模拟量输入接口 74

3.3.2 ADC 0808/0809芯片及其应用 75

3.3.3高速A/D转换器AD574的应用 79

3.4模拟量的输出接口 83

3.4.1 D/A转换 83

3.4.2 8位CPU与10位、12位D/A联接的方法 88

3.4.3 8位D/A DAC0832 88

3.4.4 12位D/A DAC1210和DAC1232 90

4.1.1总线的分类 93

4.1 微型计算机的总线结构 93

第四章微型计算机控制系统的硬件设计 93

4.1.2采用总线结构的原因 94

4.1.3微型计算机常用总线的特点 95

4.2内部总线 96

4.2.1 STD总线 97

4.2.2多总线 98

4.2.3 S-100总线 100

4.2.4 APPLEⅡ总线 103

4.2.5 IBMPC总线 104

4.3外总线 106

4.3.1 IEEE-488总线 106

4.2.6 MOTEL电路 106

4.3.2 RS-232 C串行接口 110

4.3.3 RS-422、RS-423 114

4.3.4串行电流回路标准 115

4.4微型计算机接口常用的数字电路 115

4.4.1 微型计算机专用接口芯片 115

4.4.2 TTL电路 116

4.4.3 MOS数字电路 117

4.4.4数字逻辑电路比较及微型计算机的总线驱动 120

4.5.1操作方法的分类 121

4.5计算机控制系统的操作方法 121

4.5.2计算机控制系统给定操作的方法 122

4.6 电源设计 124

4.6.1 计算机控制系统的电源 125

4.6.2集成电压调整器 126

4.6.3三端稳压器的主要性能参数 126

4.6.4三端稳压器的型号 127

4.6.5三端稳压器的应用 127

4.7信号传输中的电气隔离 130

4.7.1概述 130

4.7.2光电隔离器（光电耦合器） 131

4.7.3光电隔离器件的应用 134

5.1概述 137

第五章线性离散系统的理论基础 137

5.2离散时间函数的数学表达式及采样定理 138

5.2.1 离散时间函数的数学表达式 138

5.2.2采样函数f*(t)的频谱分析 138

5.2.3采样定理 140

5.2.4信号的复现 140

5.3 Z变换 141

5.3.1 Z变换的定义 141

5.3.2 Z变换的方法 142

5.3.3 Z变换的性质 143

5.3.4 Z反变换 145

5.4线性常系数差分方程 147

5.4.1 差分方程的定义 147

5.4.2差分方程的解法 148

5.5脉冲传递函数 149

5.5.1脉冲传递函数的定义 149

5.5.2脉冲传递函数的推导 149

5.5.3开环系统脉冲传递函数 151

5.5.4闭环系统脉冲传递函数 151

5.6采样控制系统的时域分析 153

5.6.1用Z变换法求系统的单位阶跃响应 153

5.6.2采样系统的稳定性分析 154

5.6.3采样控制系统的稳态误差 157

5.7采样控制系统的频域分析 159

5.7.1双线性变换 159

5.7.2 Bode图 160

第六章微型机系统的工程设计方法 164

6.1性能指标 164

6.1.1抗干扰性能 164

6.1.2参数变化的灵敏度 164

6.2基于连续系统的设计法 165

6.2.1双线性变换法 165

6.2.2零、极点匹配法 168

6.2.3 PID调节器的离散化 169

6.2.4频域法 172

6.3直接离散化的设计方法 174

6.3.1概述 174

6.3.2有限拍系统的设计 175

6.3.3 Smith预报控制 176

6.4采样周期的选择 178

6.5数字控制器D(z)的程序实现 179

6.5.1直接程序法 179

6.5.2串联程序设计法 180

6.5.3并联程序设计法 181

6.6数字滤波器 181

6.6.2低通数字滤波器 182

6.6.1算术平均值法 182

6.6.3抗干扰中值滤波器 183

第七章 基于状态空间模型的极点配置设计法 185

7.1状态变量反馈和极点配置的基本概念 185

7.2连续状态方程的离散化 188

7.3全部状态可测时按极点配置设计系统 190

7.4按极点配置设计观测器 194

7.4.1预报观测器 195

7.4.2降阶观测器 197

7.5控制器的设计 198

7.6随动系统的设计 200

8.1.1单片机的系统扩展 201

第八章微型机过程控制系统应用举例 201

8.1单片机的系统扩展和应用 201

8.1.2多通道电压采集系统 212

8.1.3电脑数字温度计 215

8.2电脑单回路控制器 228

8.2.1电脑单回路控制器的应用 228

8.2.2单回路电脑温控仪的工作原理 229

8.2.3单回路控制器常用子程序 231

8.2.4函数发生器程序设计 233

8.2.5单回路控制器的初始化和解释程序 236

8.2.6单回路的采样滤波和报警程序 239

8.2.7单回路输出程序 241

8.2.8显示程序 243

8.2.9打印程序 244

8.3 电解电流的直接数字控制系统 249

8.3.1 系统的组成及工作原理 249

8.3.2数字控制器的设计 250

8.3.3程序的实现及特点 253

8.3.4数字系统的计算机仿真 256

8.4微型计算机在变频调速系统中的应用 258

8.4.1变频调速简介 258

8.4.2可控硅的触发方式 259

8.4.3模拟调节及数字调节方式 264

8.4.4 自动检测 265

8.4.5变频起动的优化控制 265

8.4.6应用举例 267

附录A：MCS-8048指令表 274

附录B：MCS-51微机指令表 276

附录C：国外部分单片微型机一览表 278

附录D：MCS-8039数字显示仪表程序清单 285

附录E：单回路逻辑判断PID控制程序清单 298

附录F：微型计算机控制交流变频电源程序清单 325

附录G：拉普拉斯变换 336