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第1章绪论 1

1.1微型计算机控制系统的体系结构 1

1.1.1微型计算机控制系统的组成 1

目录 1

1.1.2微型计算机控制系统的硬件 2

结构 2

1.1.3微型计算机控制系统的软件 4

1.2微型计算机控制系统的分类 5

1.2.1自动控制系统的分类 5

1.2.2微型计算机控制系统的类型 6

1.3计算机控制系统的发展 12

1.3.1控制系统的发展阶段 12

趋势 13

1.3.2微型计算机控制系统的发展 13

习题一 15

第2章数字控制理论基础与设计方法 16

2.1微型计算机控制系统的数学模型 18

2.1.1数学模型基础 18

2.1.2控制系统的微分方程及其求解 20

2.1.3拉代变换与控制系统的传递 23

函数 23

2.2离散系统的基本概念 35

2.2.1 Z变换及其性质 36

2.2.2 Z反变换 39

2.2.3离散系统的数学模型 41

2.3微机数字PID控制及其算法 47

2.3.1时间连续的PID控制规律 48

2.3.2 PID控制的数字化实现 49

2.3.3 PID算法程序设计 51

2.3.4 PID控制算法中的几个实际 52

问题 52

2.3.5几种常用的数字PID及其算法 56

2.3.6 PID控制的脉冲传递函数 60

2.3.7 PID参数的整定 61

习题二 64

第3章数字控制器的直接设计方法 67

3.1数字控制器的脉冲传递函数 67

3.2最少拍随动系统的设计 67

分析 68

3.2.2最少拍随动系统数字控制器的 68

函数 68

3.2.1最少拍随动系统的脉冲传递 68

3.2.3最少拍随动系统数字控制器的 70

设计 70

3.3最少拍无纹波随动系统的设计 72

3.3.1单位阶跃输入最少拍无纹波随动系统的设计 72

3.3.2单位速度输入最少拍无纹波随动系统的设计 72

3.3.3最少拍无纹波随动系统设计 73

举例 73

3.4大林（Dahlin）算法 75

3.4.1大林算法中D（z）的基本形式 75

3.4.2一阶惯性环节大林算法的D（z）基本形式 75

3.4.3二阶惯性环节大林算法的D（z）基本形式 76

3.4.4振铃现象及其消除方法 76

3.5.1直接程序设计法 79

3.5 D（z）算法的软件实现 79

3.5.2串行程序设计法 80

3.5.3并行程序设计法 81

3.5.4数字控制器设计方法小结 83

习题三 84

第4章模糊控制技术 85

4.1模糊控制的基本概念 85

4.1.1模糊控制的特点 85

4.1.2模糊控制的数字基础 86

4.2模糊控制的实现 89

4.2.1模糊化接口 89

4.2.2知识库 90

4.2.4清晰化接口 91

4.2.3模糊推理机 91

4.3模糊控制器设计方法 92

4.3.1结构设计 92

4.3.2模糊化 93

4.3.3模糊控制器论域及比例因子的 94

确定 94

4.3.4模糊控制规则的建立 94

4.3.5清晰化 94

4.4气体流量模糊控制系统设计实例 95

4.4.1系统结构 95

4.4.2流量检测和控制 96

4.4.3模糊控制器的设计 96

4.4.4系统的软件设计及抗干扰措施 98

习题四 98

5.1.1基本结构 99

5.1 MCS-51系列单片机的硬件结构 99

第5章微机控制系统中的微处理器 99

5.1.2存储器的配置和组织 103

5.1.3振荡器、时钟电路和CPU时序 107

5.1.4并行I/O端口 108

5.1.5定时器/计数器 110

5.1.6串行接口 111

5.1.7中断系统 113

5.2 MCS-51单片机的指令系统 115

5.2.1指令和助记符 115

5.2.2寻址方式 116

5.2.3指令系统 117

5.3常用单片微型计算机 121

5.3.1 ATMEL 89系列单片机 121

5.3.2 ATMEL 90系列单片机 122

5.3.3 MCS-251系列单片机 123

5.3.4 80C51单片微控制器 123

5.3.5 Motorola单片机 124

5.4工业控制机 126

习题五 127

第6章接口与总线 128

6.1概述 128

6.1.1接口与总线的概念 128

6.1.2接口与总线的分类 131

6.2并行接口 132

6.2.1 Gentronics和IEEE 1284并行接口标准 132

6.2.2 STD总线 132

6.2.3 PC/104与Compact PCI总线 134

6.3.1串行传输的基本概念 136

6.3异步串行接口 136

6.3.2 RS-232C串行接口 137

6.3.3 RS-499与RS-485串行接口 140

6.3.4 20mA电流环串行接口 143

6.4同步串行接口 144

6.4.1 I2C接口 144

6.4.2 SPI接口 153

6.4.3 l-Wire总线接口 157

6.5现场总线技术 161

6.5.1现场总线与现场总线系统 161

6.5.2现场总线的技术特征 162

6.5.3典型的几种现场总线 163

习题六 168

7.1.1前向通道组成和特点 169

7.1微机控制系统中的前向通道 169

第7章前向通道与数据采集 169

7.1.2传感器与变送器 170

7.2数字量输入通道 175

7.2.1输入信号调理 176

7.2.2隔离技术 176

7.2.3开关信号输入 177

7.2.4脉冲信号输入 177

7.2.5数字编码信号输入 182

7.3模拟量输入通道 183

7.3.1模拟信号调理 184

7.3.2 A/D转换器及其性能指标 187

7.3.3常用A/D转换器 188

7.3.4 A/D转换器及其接口 190

7.4数据采集 201

7.4.1采样定理与采样／保持 202

7.4.2多路开关与数据选择 204

7.4.3数据采集程序 208

习题七 211

第8章后向通道与执行机构 212

8.1输出通道的结构 212

8.1.1数字量输出通道 212

8.1.2模拟量输出通道 212

8.2开关量输出的常用器件与电路 213

8.2.1功率开关接口技术 213

8.2.2电磁式继电器的驱动 215

8.2.3可控硅输出接口 216

8.2.4固态继电器输出接口 218

8.3.1 D/A转换接口技术及应用 220

8.3模拟量输出的方法及器件 220

8.3.2 F/V转换接口技术 231

8.3.3线性功率驱动接口 233

8.4常用电动机及驱动方法 235

8.4.1伺服电机控制接口 235

8.4.2步进电机控制接口 239

习题八 242

第9章人—机接口 243

9.1键盘接口技术 243

9.1.1独立式键盘和矩阵式键盘 243

9.1.2键盘接口及程序设计 245

9.2显示接口技术 250

9.2.1 LED显示接口技术 250

9.2.2 LCD显示接口技术 254

9.3触摸屏技术 267

9.3.1触摸屏的工作原理 267

9.3.2触摸屏的三个基本技术特性 268

9.4微型打印机及接口 269

9.4.1打印接口 270

9.4.2 TPμP系列微型打印机 271

9.4.3打印机接口设计 272

习题九 274

第10章微机控制系统的可靠性与抗干扰 276

技术 276

10.1可靠性与抗干扰技术的基本概念 276

10.1.1可靠性的概念 276

10.1.2电磁兼容性 277

10.1.3噪声的分类和耦合方式 279

10.1.4控制系统可靠性设计的基本 284

途径 284

10.2硬件的可靠性与抗干扰技术 284

10.2.1元器件与系统结构 284

10.2.2滤波与去耦电路 286

10.2.3隔离与屏蔽技术 289

10.2.4电源干扰的抑制与接地技术 294

10.2.5停电保护和热插拨技术 297

10.2.6 Watchdog技术 300

10.2.7印制板的抗干扰措施 302

10.3软件的可靠性与抗干扰技术 302

10.3.1存储空间的分配和程序结构的设计 302

10.3.2数字滤波技术 304

10.3.3数据的检错和纠错 308

10.3.4开机自检与故障诊断 309

习题十 311

第11章微机控制系统的设计实例 312

11.1微机控制系统设计概述 312

11.1.1微机控制系统的设计方法 312

11.1.2微机控制系统的设计要素 316

11.2温度控制系统的设计 317

11.2.1测量电路方案选择 318

11.2.2总体流程 318

11.2.3理论分析与计算 319

11.2.4测量过程总体分析 320

11.2.5抗干扰措施 323

11.2.6软件设计 323

11.3.1系统总体方案的设计 328

11.3 CAN总线构成的智能自控系统 328

11.3.2节点硬件电路的设计 329

11.3.3 CAN总线控制器SJA1000与 331

接口 331

11.3.4软件设计 337

11.4热电厂锅炉集散控制系统 339

11.4.1系统组成 340

11.4.2控制方案 344

11.4.3组态软件 346

附录 350

附录A MCS-51指令表 350

附录B图形符号对照表 355

参考文献 357