STD总线工业控制机的设计与应用PDF电子书下载

第一章 工业控制机及其发展 1

1-1 工业控制机发展概述 1

1-1-1 工业自动化与计算机 1

1-1-2 工业控制机发展概况 2

1-1-3 我国工业控制机的研制与发展对策 4

1-2 工业控制机的组成、分类和特点 7

1-2-1 工业控制机的组成 7

1-2-2 计算机控制系统的基本结构模式 8

1-2-3 工业控制机系统的分类 9

1-2-4 工业控制机的特点 18

1-3 开放式体系结构和组合设计方法 19

1-3-1 关于推行开放式设计思想 19

1-3-2 关于组合设计方法 22

1-4 工业控制机技术发展趋势 23

1-4-1 小型化 23

1-4-2 组合化 25

1-4-3 模块化 25

1-4-4 标准化 26

第二章 STD总线规范与工业控制机设计概要 29

2-1 总线结构和典型微型机总线简介 29

2-1-1 关于总线结构 29

2-1-2 几种常用总线及其技术特点 31

2-1-3 各种总线的采用情况 35

2-2 STD总线标准 36

2-2-1 STD总线引脚定义 36

2-2-2 说明 38

2-2-3 信号描述 39

2-2-4 定时规范 42

2-2-5 电气特性 44

2-2-6 机械特性 45

2-3 STD总线的技术特点 47

2-4 STD总线如何支持各种字长的CPU 51

2-4-1 8位STD总线 51

2-4-2 16位STD总线--总线复用和周期窃取 51

2-4-3 32位STD总线--STD32总线和局部总线方案 52

2-4-4 STD总线与多处理器系统 59

2-5 工业控制机中的半导体存储器 60

2-5-1 工业控制用存储器的技术特点 60

2-5-2 SRAM，EPROM，E2PROM和NOVRAM及其使用方法 61

2-5-3 带后备电池的存储器模板设计 64

2-5-4 通用SRAM掉电保护电路 65

2-6 STD总线中断系统及其扩展 68

2-6-1 串行和并行中断优先权 68

2-6-2 兼容式中断系统的扩展 69

2-7 工业控制机的基本系统组成 71

2-7-1 工业控制机系统组成的特点 71

2-7-2 基本系统的组成 73

第三章 Z80基本系统设计 79

3-1 系统硬件设计 79

3-1-1 Z80 CPU板设计 79

3-1-2 HD64180 CPU板设计 85

3-2 Z80系统软件设计 90

3-2-1 监控程序 90

3-2-2 STD CP/M操作系统 91

第四章 单片微控制器的STD总线工业控制机设计 97

4-1 单片机与STD总线 97

4-1-1 单片机的特点 97

4-1-2 单片机如何与STD总线兼容 97

4-2 STD MCS-51 CPU模板的设计 101

4-2-1 MCS-51简介 101

4-2-2 模板的硬件设计 103

4-2-3 模板的软件 108

4-3 STD MCS-96 CPU模板的设计 110

4-3-1 MCS-96简介 110

4-3-2 模板的硬件设计 111

4-3-3 模板的软件 115

4-4 单片机STD总线工业控制机的组成 115

第五章 8088系列基本系统设计 117

5-1 STD总线8088系列的设计原则与系统组成 117

5-2 8088/V20 CPU板设计 118

5-2-1 V20 CPU 119

5-2-2 总线复用实现 120

5-2-3 V20 CPU板的存储器 123

5-2-4 计数器/定时器 125

5-2-5 8级可屏蔽中断 126

5-2-6 RS-232C接口和打印机接口 129

5-3 V40 CPU板设计 131

5-3-1 V40 (？PD70208)简介 131

5-3-2 V40 CPU板设计 138

5-4 半导体盘和软磁盘适配器设计 142

5-4-1 半导体盘模板设计 142

5-4-2 软盘控制器板 147

5-5 STD系统Ⅱ系统软件 153

5-5-1 STD系统Ⅱ的MS-DOS操作系统 154

5-5-2 DOS命令分析 156

5-5-3 DOS内存映象 158

5-5-4 MS-DOS操作系统的移植 158

5-5-5 STD系统的监控系统 160

5-6 STD总线多主CPU系统 161

5-6-1 多主CPU系统结构 161

5-6-2 多主CPU系统特点 163

5-6-3 多主CPU系统总线仲裁器设计 164

5-6-4 多主CPU系统的存储器及I/O设计 166

5-6-5 多主CPU系统通信邮箱设计 166

5-6-6 多主CPU系统应用软件的开发与调试 170

5-7 结构化高级语言及其固化运行 171

第六章 人-机接口技术 175

6-1 显示系统 175

6-1-1 显示基本原理 175

6-1-2 显示适配器模板设计 178

6-2 汉字信息处理 186

6-2-1 汉字信息处理系统的构成 186

6-2-2 汉字显示与汉字字模库 188

6-2-3 汉字打印 189

6-3 键盘接口 190

6-3-1 IBM PC/XT键盘及其接口 190

6-3-2 非标准专用键盘及其接口设计 191

6-4 打印控制器及Centronics接口 194

6-4-1 打印机适配器构成 194

6-4-2 并行打印机适配器接口信号分布 194

第七章 开关量输入/输出模板及其反应 196

7-1 开关量输入/输出 196

7-1-1 开关量输入/输出概述 196

7-1-2 开关量I/O模板的典型结构 196

7-1-3 典型TTL电平接口I/O模板及其应用 199

7-2 开关量输入信号调理 201

7-3 开关量输出驱动电路 203

7-3-1 常用驱动电路 203

7-3-2 可控硅的控制方法 206

7-3-3 固态继电器SSR的使用方法 208

7-4 I/O模板智能化和大量开关变位信号的智能化处理方法 215

7-4-1 智能化I/O模板--某些情况下的最佳选择 215

7-4-2 开关变位的查询 216

7-4-3 智能I/O模板和主CPU板间的通信 216

7-4-4 I/O模板的智能化--一种发展趋势 219

第八章 模-数、数-模及信号调理 221

8-1 模拟输入/输出子系统的组成 221

8-2 D/A转换原理和模板设计 222

8-2-1 D/A转换原理 222

8-2-2 集成电路D/A芯片 225

8-2-3 多通道D/A转换器 227

8-2-4 V/I转换器 228

8-2-5 STD总线D/A转换模板 230

8-2-6 光电隔离型D/A模板设计 232

8-3 A/D转换原理 233

8-3-1 双积分型A/D的工作原理 234

8-3-2 逐次逼近型A/D的工作原理 235

8-3-3 并行型A/D转换器 236

8-3-4 串-并比较型A/D转换器的工作原理 237

8-3-5 V/F型A/D转换器的工作原理 238

8-4 工业控制用A/D模板的设计和使用方法 239

8-4-1 12位32路高速A/D模板的设计与使用 240

8-4-2 智能式A/D模板 246

8-4-3 智能式4组6路同步数据采集模板 248

8-5 信号调理的原理和电路 250

8-5-1 信号调理中的常用电路和技术 250

8-5-2 几种典型的信号调理模板及应用 258

8-5-3 模块化信号调理器简介 261

第九章 数据通信与分散式测控系统 263

9-1 数据通信概述 263

9-1-1 分散式测控系统的发展和数据通信 263

9-1-2 数据通信方式 264

9-2 串行数据通信 265

9-2-1 异步传送与同步传送 265

9-2-2 面向字符与面向位的传送 266

9-3 典型串行通信接口模板举例 269

9-4 RS-232C和Modem 20mA电流环 271

9-4-1 RS-232C标准串行通信接口使用方法 271

9-4-2 调制解调器 272

9-4-3 无线通信 276

9-5 RS-423/422/485串行通信接口及其应用 277

9-5-1 平衡与不平衡接口电路 277

9-5-2 RS-422和RS-485及其应用 280

9-5-3 RS-422/485接口模板举例 282

9-5-4 RS-422A在高速并行同步传送中的应用 284

9-5-5 RS-232C/422A转换环节 284

9-6 总线网的可靠性措施 285

9-7 分散式测控系统与工业局部网络 288

9-7-1 概述 288

9-7-2 计算机网络协议及其层次结构 291

9-7-3 IEEE802参考模型 293

9-7-4 工业局部网络的选型考虑 297

9-8 STD总线ARCnet的设计及应用 299

9-8-1 引言 299

9-8-2 STD总线ARCnet网络板的设计 300

9-8-3 ARCnet网络的连接方式 305

9-9 BITBUS通信网络的设计 306

9-9-1 概述 306

9-9-2 BITBUS通信规程 307

9-9-3 8044 BEM简介 309

9-9-4 BITBUS软件简介 311

9-9-5 STD总线BITBUS模板设计 312

9-9-6 改进的BITBUS网络 315

9-9-7 BITBUS网络的互连和应用 318

9-9-8 把BITBUS改进为令牌传送总线型网络 320

9-10 现场总线及工业控制网络PROFIBUS的实现 321

9-10-1 现场总线概述 321

9-10-2 现场总线标准化的基本要求 322

9-10-3 PROFIBUS及其实现 327

第十章 工业控制的常用算法和软件 332

10-1 DDC控制 332

10-1-1 模拟调节器的离散化方法 332

10-1-2 对象特性的实验测定 340

10-2 PID算法 341

10-2-1 连续PID控制器微分方程的离散化 341

10-2-2 变形PID算法 343

10-2-3 PID参数整定方法 349

10-3 其它常用控制算法 351

10-3-1 计算机控制系统的离散化设计方法 351

10-3-2 最少拍伺服系统的设计 352

10-3-3 无波纹快速数字伺服系统的设计 358

10-3-4 改善过渡过程的换接程序 361

10-3-5 大林算法 363

10-4 自适应控制 364

10-4-1 一种全系数的自适应控制方法 365

10-4-2 自校正PID控制器 367

10-5 组态控制软件 370

10-5-1 控制算法模块库 370

10-5-2 控制组态实施 371

第十一章 应用系统设计 372

11-1 应用系统的研制流程 372

11-1-1 准备阶段 372

11-1-2 设计阶段 373

11-1-3 仿真和调试阶段 375

11-1-4 现场安装调试阶段 378

11-2 工业控制机系统组合 379

11-2-1 系统模式 379

11-2-2 计算机机型选择 381

11-2-3 I/O子系统的组合方式 382

11-3 应用软件设计 383

11-3-1 控制系统对应用软件的要求 384

11-3-2 应用软件的设计方法 384

11-3-3 应用软件设计中的高级语言及发展趋势 387

11-4 设计举例之一--工业蒸汽锅炉控制系统设计 388

11-5 设计举例之二--抗生素发酵微型机控制系统 392

11-6 设计举例之三--组态化分散系统 396

第十二章 电源、接地、抗干扰和可靠性 402

12-1 工业控制机的运行环境 402

12-2 开关电源设计 403

12-2-1 可靠性分析及其对策 404

12-2-2 噪声及其抑制 405

12-2-3 KTD-5A型开关电源原理图及性能指标 407

12-3 屏蔽和接地 409

12-3-1 屏蔽 409

12-3-2 接地 414

12-4 尖峰脉冲干扰的综合防治 418

12-5 Watchdog和系统支持板 420

12-5-1 Watchdog的工作原理 420

12-5-2 Watchdog的实现 421

12-5-3 Watchdog的使用方法 423

12-5-4 使用Watchdog的若干问题 424

12-5-5 应用Watchdog的编程例子 425

12-5-6 电源掉电检测及其应用 427

12-5-7 系统支持板简介 429

12-6 可靠性估算及其措施 429

12-6-1 电子产品可靠率的数学模型 429

12-6-2 STD总线产品平均无故障时间(MTBF)的计算 430

12-6-3 质量保证 433

12-7 容错设计 434

12-7-1 容错设计的必要性和可能性 435

12-7-2 容错中的冗余设计 435

12-7-3 实用容错计算机系统设计举例 439

主要参考文献 447