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目录 1

第一章　微型计算机控制系统概述 1

第一节　微型计算机控制系统发展概况 1

一、单片微型计算机 1

二、可编程逻辑控制器 4

三、STD总线工业控制机 10

四、工业PC机 11

第二节　微型计算机控制系统组成 13

一、微型机控制系统硬件结构 13

二、微型机控制系统软件设计 15

第三节　微型计算机控制系统的分类 16

一、操作指导控制系统 16

二、直接数字控制系统 17

三、计算机监督系统 17

四、分布控制系统 19

第二章　微型计算机控制系统并行接口及其总线 24

第一节　存储器及I/O接口编址方式 24

一、I/O端口地址译码方法 24

二、统一式I/O接口编址方式 28

三、隔离式I/O接口编址方式 28

第二节　简单I/O接口方法 31

一、简单I/O接口的扩展 32

二、并行／串行转换接口 35

第三节　可编程并行接口 39

一、8155H/8156H 40

二、8255A 45

第四节　并行接口总线 54

一、STD总线 54

二、PC总线 59

第一节　工业控制常用传感器 64

第三章　模拟量输入／输出通道接口技术 64

一、温度传感器 65

二、流量传感器 75

三、压力传感器 81

四、其它传感器 84

第二节　模拟信号的放大及转换 84

一、仪器放大器 84

二、隔离放大器 86

三、可编程增益放大器 91

四、V/I转换电路 95

五、I/V转换电路 97

第三节　多路开关及采样／保持器 99

一、采样定理 100

二、多路开关 102

三、采样／保持器 109

第四节　模拟量输出通道接口技术 111

一、D/A转换器原理 112

二、8位D/A转换器及其接口技术 114

三、高于8位D/A转换器及其接口技术 123

第五节　8位模拟量输入通道接口技术 132

一、A/D转换原理 133

二、8位A/D转换器 133

三、8位A/D转换器接口技术 140

四、8位A/D转换器的程序设计 143

第六节　高精度模拟量输入通道接口技术 148

一、12位A/D转换器AD574 148

二、41/2位双积分A/D转换器ICL7135 152

三、串行16位A/D转换器MAX195 154

四、高于8位的A/D转换器接口技术及程序设计 156

一、V/F变换器的原理 160

第七节　V/F变换器 160

二、几种常用的V/F变换器 162

三、V/F变换器的应用 165

第四章　键盘／显示技术 170

第一节　设计键盘应解决的几个问题 170

一、按键的确认 170

二、按键防抖动技术 171

三、键盘锁定技术 173

第二节　少量功能键及拨码盘接口技术 175

一、独立式按键接口 175

二、功能开关接口 177

三、拨码盘的设计 177

第三节　矩阵键盘接口技术 179

一、程控扫描法 179

三、中断扫描法 184

二、定时扫描法 184

四、串行接口非编码键盘 185

第四节　LED显示接口技术 188

一、LED数码管的结构及显示原理 189

二、LED动态显示接口技术 192

三、LED静态显示接口技术 197

四、硬件译码显示电路 201

五、LED光柱模拟显示器件 203

第五节　LCD显示接口技术 207

一、LCD的基本结构及工作原理 207

二、LCD的驱动方式 208

三、4位LCD静态驱动芯片ICM7211 211

第六节　8279键盘显示扩展技术 213

一、8279的结构及工作原理 213

二、8279的管脚及其功能 215

三、8279初始化 216

四、8279的应用 219

第五章　常用控制程序设计 225

第一节　报警程序设计 225

一、常用报警方式 225

二、简单报警程序的设计 227

三、越限报警程序的设计 232

第二节　语音报警系统设计 236

一、单片机语音采集系统设计 236

二、语音报警系统设计 239

三、集成语音芯片简介 245

第三节　开关量输出接口技术 250

一、光电隔离器 250

二、继电器输出接口技术 251

三、固态继电器输出接口技术 252

四、大功率场效应管开关接口技术 253

五、可控硅接口技术 255

六、电磁阀接口技术 257

第四节　电机控制接口技术 258

一、小功率直流电机调速原理 259

二、开环脉冲宽度调速系统 259

三、PWM调速系统设计 263

四、闭环脉冲宽度调速系统 266

五、交流电机控制接口技术 271

第五节　步进电机控制接口技术 273

一、步进电机工作原理 274

二、步进电机控制系统原理 274

三、步进电机与单片机的接口及程序设计 277

四、步进电机步数及速度的确定方法 283

五、步进电机的变速控制 283

第六章　微型机控制系统的串行通信技术 286

第一节　串行通信基本概念 286

二、波特率和接收／发送时钟 287

一、数据传送方式 287

三、异步和同步通信 288

四、信号调制和解调 289

五、差错控制技术 292

第二节　串行通信标准总线 295

一、RS-232-C 296

二、RS-449和RS-423/RS-422 306

三、RS-485 309

四、20mA（60mA）电流环路串行接口 315

第三节　BITBUS总线 317

一、BITBUS结构 317

二、BITBUS通信规程 318

三、RUPI-44系列增强型单片机简介 323

四、BITBUS软件简介 327

一、MCS-51系列单片机串行接口结构 328

第四节 MCS-51系列单片机串行接口 328

二、MCS-51系列单片机串行接口的工作方式 331

三、单片机多机通信技术 334

四、主从式多机通信应用实例 335

第五节　PC机和单片机通信技术 343

一、异步通信适配器 343

二、异步通信芯片INS 8250 343

三、PC机与单片机双机通信技术 351

四、PC机与单片机多机通信技术 356

第六节　几种新型串行接口总线 364

一、SPI总线 364

二、12C总线 372

三、SMBus总线 385

第七章　数据处理方法 394

第一节　查表技术 394

一、顺序查表法 395

二、计算查表法 396

三、对分查表法 399

第二节　数字滤波程序设计 402

一、程序判断滤波 402

二、中值滤波 405

三、算术平均值滤波 407

四、加权平均值滤波 410

五、滑动平均值滤波 410

六、RC低通数字滤波 410

七、复合数字滤波 411

八、各种数字滤波性能的比较 413

第三节　标度变换程序的设计 413

一、线性参数标度变换 413

二、非线性参数标度变换 415

一、线性插值算法 418

第四节　非线性参数补偿方法 418

二、分段插值法程序设计方法 419

三、插值法在流量测量中的应用 420

第八章　数字PID及其算法 428

第一节　PID算法的数字实现 428

一、PID算法的数字化 428

二、PID算法的程序设计 430

第二节　数字PID调节中的几个实际问题 436

一、正、反作用问题 436

二、饱和作用的抑制 436

三、手动／自动跟踪及手动后援问题 439

第三节　几种发展的PID算法 442

一、不完全微分的PID算式 442

二、积分分离的PID算式 443

三、变速积分的PID算式 444

四、带死区的PID算式 445

五、PID比率控制 446

第四节　PID参数的整定方法 449

一、采样周期T的确定 449

二、扩充临界比例度法 450

三、扩充响应曲线法 450

四、归一参数整定法 451

五、优选法 452

第九章　直接数字控制及其算法 453

第一节　最少拍随动系统的设计 453

一、最少拍随动系统的脉冲传递函数 453

二、最少拍随动系统数字控制器的设计 455

第二节　最少拍无波纹随动系统的设计 459

一、单位阶跃输入最少拍无波纹随动系统的设计 460

二、单位速度输入最少拍无波纹随动系统的设计 460

三、最少拍无波纹随动系统设计举例 461

一、大林算法的D（z）基本形式 463

第三节　大林（Dahlin）算法 463

二、振铃现象及其消除方法 465

第四节　数字控制器D（z）在单片机上的实现方法 469

一、直接程序设计法 469

二、串行程序设计法 470

三、并行程序设计法 471

四、数字控制器的设计 473

第十章　微型机在工业控制及智能化仪器中的应用 479

第一节　微型机控制系统设计方法及步骤 479

一、控制系统总体方案的确定 480

二、微型机及接口的选择 482

三、控制算法的选择 484

四、控制系统硬件设计 485

五、控制系统软件设计 491

六、微型机控制系统的调试 492

一、自动装箱控制系统原理 494

第二节 微型机控制自动装箱系统 494

二、控制系统硬件设计 495

三、控制系统软件设计 497

第三节　微型机控制一体化监控系统 505

一、系统概述 505

二、一体化监控系统的组成 505

三、监控系统硬件设计 507

四、监控系统软件设计 511

第四节　加热炉温度控制系统 514

一、温度控制系统的组成 514

二、温度控制系统硬件设计 515

三、温度控制系统数字控制器数学模型 519

四、温度控制系统软件设计 520

五、手动后援问题 534

第一节　电源、地线、传输干扰及其对策 535

第十一章　微型机控制系统抗干扰技术 535

一、电源干扰及其对策 536

二、地线干扰及其对策 542

三、传输线的干扰及其对策 544

第二节　微型机控制系统硬件抗干扰措施 546

一、模拟量输入通道的干扰及其对策 546

二、μP监控电路 550

三、掉电保护 554

第三节　微型机控制系统软件抗干扰措施 555

一、提高数据采集可靠性的方法 556

二、输入／输出软件抗干扰措施 556

三、防止“死机”的对策 557

附录 559

附录一　MCS-51系列单片机指令及位地址速查表 559

附录二　三字节浮点运算子程序 565

参考文献 587