第一篇 系统开发、接口和设计 1
第一章 微机应用系统的开发 1
第一节 系统要求和限制分析 1
1.1 系统要求 1
目录 1
1.2 系统限制 2
第二节 系统总体结构的确定 2
2.1 硬件逻辑 2
2.2 微计算机（微处理器） 3
2.3 小型计算机 4
3.2 I/O接口 5
第三节 课题说明 5
3.1 通信 5
3.3 计算 6
3.4 实时性 6
3.5 环境 6
第四节 主要依据 7
4.1 寄存器结构 7
4.2 寄存器精度 9
4.3 对称性 9
4.4 地址空间 9
第五节 指令集合 10
5.1 指令分类 10
4.5 堆栈 10
5.2 寻址方式 11
第六节 支援软件 12
6.1 ROM监控程序 12
6.2 操作系统键盘 13
6.3 语言 13
6.4 应用软件 13
第七节 结构 13
7.1 单片机 13
7.2 内／外部堆栈 14
7.3 位片式处理器 14
7.4 辅助微处理器 14
7.6 外围设备 15
7.5 多处理器 15
第八节 系统接口 16
第九节 开发工具 16
9.1 仿真器 16
9.2 调试软件 17
9.3 模拟器 17
第十节 微计算机形式的选择 17
10.1 买一个已组装的微计算机 17
10.2 购买多插件系统所组成的微计算机 18
10.3 买一个单板微计算机 18
10.4 用组件自己组装一个微计算机 18
第十一节 微处理器系统的价格因素 19
10.5 买一个单片微计算机 19
第十二节 微处理器系统的一般设计步骤 20
第十三节 基本微处理器系统的设计 22
13.1 整个系统的说明 22
13.2 硬件设计 24
13.3 软件设计 41
第二章 微处理器 66
第一节 MCS-518位单片机 66
1.1 8051主要特性 67
1.2 内部数据存储器（片内RAM） 69
1.3 特殊功能寄存器 70
1.4 指令系统 72
1.5 寻址方式 80
1.6 控制信号 81
1.7 中断系统 83
1.8 I/O口结构和操作 85
1.9 定时器／计数器 85
1.10 串行接口 90
第二节 8位微处理器名集 96
2.1 6800/6802 96
2.2 6502 105
2.3 65C02 111
2.4 8080/8085 116
2.5 Z80 126
2.6 6809 135
第三节 16位微处理器名集 147
3.1 Intel 8086 148
3.2 Motorola 68000 149
3.3 Zilog Z8001/2 150
第三章 接口电路和LSI外部设备组件 153
第一节 接口电路综述 153
1.1 外围设备驱动器 153
1.2 传输电路 153
1.3 显示驱动器 156
第二节 外设驱动器的应用 157
1.4 MOS存储器驱动器 157
2.1 继电器驱动器 158
2.2 电流读出告警驱动器 158
2.3 负载的电气隔离 159
2.5 高电流负载驱动器 161
2.4 电平转换 162
2.6 平衡传输线驱动器 165
2.7 TTL电平与步进电机的转换 166
第三节 显示驱动器 167
3.1 VLED显示器 167
3.2 真空荧光显示 171
第四节 可编程键盘／显示接口8279/8279-5 173
4.1 管脚功能说明 174
4.2 工作方式 175
4.3 硬件说明 175
4.4 软件工作原理 177
4.5 接口分析 179
第五节 机床数控系统的多排显示——8279的应用 184
5.1 硬件框图 185
5.2 软件编程 185
第四章 并行接口 188
第一节 分类 188
第二节 零线信号交换 188
第三节 一线信号交换 192
第四节 二线信号交换 194
第五节 三线信号交换，Centronics并行接口 197
第六节 IEEE-488-1978接口 200
6.1 控制器、发话者、收听者 201
6.2 传输信息 202
第七节 并行I/O集成电路 204
7.1 INTEL 8255A可编程外设接口 206
7.2 MOTOROLA 6821并行接口转接器 213
7.3 MOTOROLA 68230并行接口／定时器 219
7.4 TI 9914A通用接口总线转接器 225
第八节 实用IEEE 488通用接口总线的实现 233
9.1 8291发话者／收听者组件 236
第九节 IEEE-488总线接口组件 236
9.2 68488通用接口转接器（GPIA） 238
9.3 96LS488接口组件 241
第五章 串行接口 244
第一节 串行传输方式 244
第二节 串行协议 245
第三节 异步传输 246
第四节 同步传输 247
4.1 字节控制协议 247
4.2 面向位协议 247
第五节 RS-232C标准 248
6.1 RS-449 253
第六节 RS-422，RS-423，和RS-449标准 253
6.2 RS-422A、RS-423A 256
6.3 实际使用中存在的问题 256
第七节 传输电路、EIA标准应用 260
7.1 EIA（电子工业协会）标准应用 261
7.2 RS-485标准 267
7.3 同轴线 269
第八节 电流环路 270
第九节 串行I/O集成电路 271
9.1 电平转换器 272
9.2 接收器／发送器集成电路 273
9.3 通用异步接收发送器（UART） 273
9.4 6850ACIA（异步通信接口转接器） 279
9.5 8250 ACE（异步通信转接器） 283
第十节 同步数据接口 291
10.1 8251 USART（通用同步／异步接收器发送器） 292
10.2 2651 PCI（可编程接口） 298
10.3 8251AUSART的应用 299
10.4 多协议数据通信组件 302
第十一节 波特速率发生器 303
第十二节 含8251实际应用系统 305
12.1 8253可编程定时器 305
12.2 系统一 307
12.3 系统二 308
1.1 基本原理和转换功能 312
第六章 模拟接口 312
第一节 数模（D/A）转换器 312
1.2 D/A转换器电路 314
第二节 D/A转换器特性参数 316
第三节 电流输出型D/A转换器 319
3.1 MC1408 D/A转换器 319
3.2 双极性D/A转换器 321
第四节 电压输出型D/A转换器 322
第五节 乘法型D/A转换器 323
第六节 模数A/D转换器 324
6.1 转换原理 325
6.3 A/D转换器特性 327
6.2 采样概念 327
第七节 逐次逼近A/D转换器 328
7.1 原理与特性 328
7.2 AD571典型电路 330
7.3 取样保持放大器 331
7.4 逐次逼近A/D转换器实际电路 332
第八节 积分型A/D转换器 337
8.1 双积分型A/D转换器 337
8.2 ADC1714？BCD码转换器 338
第九节 并行比较型A/D转换器 340
第十节 转换器选择 341
第十一节 微处理器与数据转换器接口 343
11.1 D/A转换器与微处理器的接口 344
11.2 12位D/A转换器AD565与8位微处理器的接口 345
11.3 A/D转换器与微处理器接口 347
11.4 A/D转换器ADC7574与微处理器接口 348
11.5 微处理器控制的逐次逼近的A/D转换器 349
11.6 软件启动的A/D转换器 350
11.7 自由运行平均A/D转换器 353
11.8 ADC0844 8位A/D转换器与微处理器的接口 357
第十二节 数据转换器的应用 358
12.1 地址状态分析器 358
12.2 图像接口 358
13.2 硬件设计 360
第十三节 非线性函数的实现 360
13.1 AD5588位D/A转换器 360
13.3 软件驱动A/D转换器 362
13.4 非线性传递函数的实现 363
第七章 微处理器系统中的误差校正 372
第一节 利用奇偶校验检测误差 372
第二节 汉明编码原理 373
2.1 基本原理 373
2.2 每个字含多个误差的保护 374
第三节 汉明方程计算电路与校正电路 375
第四节 8位字实时误差校正 377
第五节 16位字实时误差校正 379
第六节 汉明误差校正的硬件／固件方法 380
第七节 8位硬件／固件混合系统 383
第八节 循环冗余码检验 385
8.1 基本原理 385
8.2 硬件设计 387
8.3 软件设计 388
第八章 用运算处理器增强系统能力 390
第一节 Am9511运算处理器 390
1.1 管脚说明 392
1.2 命令结构 393
1.3 数据格式 395
1.4 功能说明 396
1.5 执行时间 399
1.6 开关特性 400
1.7 应用 401
第二节 查询技术的系统设计 403
2.1 硬件设计 403
2.2 软件驱动器设计 405
2.3 y＝？的计算 412
2.4 Z＝ex/y＋（x/y）2的计算 413
第三节 中断方式软件驱动器 415
3.1 中断方式的软件驱动器设计 415
3.2 中断服务程序 417
第四节 中断方式软件驱动器的应用 421
第五节 多微处理器系统中APU的应用 422
第六节 多微处理器系统中计算实例 424
第二篇 427
第一章 机电一体化概论 427
第一节 机电一体化的概念 427
第二节 世界各国发展概况 428
2.1 数控机床 429
2.2 机器人 429
2.3 汽车电子化 430
2.4 世界电力电子技术的发展 430
2.5 计算机辅设计与制造、柔性制造系统和计算机集成制造系统 430
3.2 数显装置 431
3.1 数控机床 431
第三节 我国的发展概况 431
2.6 家用电器的电子化 431
3.3 工业机器人 432
3.4 我国汽车电子化 432
3.5 工业窑炉控制设备 432
3.6 电力电子技术 432
3.7 CIMS技术的开发应用 432
3.8 主要问题与差距 432
4.2 按照产品功能变化的特点分类 433
4.4 按照机电产品的用途分类 433
4.3 按照机械电子结合深度分类 433
4.1 按照产品的功能分类 433
第四节 机电一体化产品分类 433
第二章 机床机电一体化 435
第一节 概论 435
第二节 数控机床工作原理 436
第三节 数控系统主要部件介绍 438
3.1 步进电机 438
3.2 功率放大器 442
3.3 宽调速直流和交流伺服电机调速系统 450
3.4 滚珠丝杠 460
3.5 控制计算机 467
4.2 数控机床改造方案选择 475
4.1 数控机床改造步骤 475
第四节 数控机床的改造步骤和方案选择 475
4.3 数控机床改造方案选择实例 477
第三章 车床的机电一体化 480
第一节 概述 480
1.1 数控车床的组成 481
1.2 数控车床的性能和精度选择 481
第二节 传动系统 483
第三节 自动转位刀架 490
第四节 主轴变速系统 494
第五节 车床数控系统 497
5.1 主要技术参数及功能 497
5.3 软件结构 499
5.2 接口线路 499
5.4 插补运算原理 500
5.5 插补运算程序流程 504
5.6 升降速电路 506
5.7 螺纹加工 508
第六节 程序输入 510
6.1 纸带输入 510
6.2 键盘输入 512
第七节 显示 517
7.1 CRT显示器的基本原理 517
7.2 字符的产生 517
7.3 显示存储器 520
7.4 显示程序设计 521
7.5 图形显示板的显示 522
第八节 通用软件实例 524
8.1 多坐标数控车床通用软件实例 524
8.2 用MCS-51汇编语言编写的实用软件 538
第四章 铣床和铇床的机电一体化 575
第一节 概述 575
第二节 传动系统 577
3.1 数字积分法插补原理 579
第三节 数控程序设计 579
3.2 数控铣削中刀具半径自动偏移和尖角过渡 590
3.3 镜象功能 595
第四节 数控镗铣床 596
第五章 钻床和镗床的机电一体化 597
第一节 概述 597
第二节 四轴数控钻床 598
第三节 仿真编程 599
3.1 初始化 600
3.2 键盘扫描程序 600
4.1 删孔程序 601
4.2 增孔程序 601
第四节 检查与修改程序 601
3.3 计数存储程序 601
第五节 加工程序 602
5.1 返回原点程序 602
5.2 返回加工点程序 603
5.3 下钻、抬钻及移位 603
第六节 光栅尺和其它数显尺 603
6.1 光栅尺 603
6.2 感应同步器 604
6.3 磁尺 605
第六章 磨床的机电一体化 606
第一节 概述 606
第二节 数控磨床改造 607
第三节 磨床微机控制系统设计及应用实例 610
3.1 磨削加工自动循环及切入过程控制 610
3.2 磨床微机控制系统设计 612
3.3 控制程序设计 615
3.4 伺服电机数控缓进磨床（蠕动磨床） 619
第七章 可编程控制器的应用 621
第一节 概述 621
第二节 应用实例 621
2.1 大型炼钢电炉的控制 621
2.2 分选机控制 622
2.3 静压轴承油路控制 622
2.4 油循环控制 622
2.6 醋酸生产装置的控制 623
2.5 上下料机械手控制 623
2.7 混合液料控制 624
2.8 压铸机控制 624
2.9 单臂起重机质量考核控制 625
2.10 抢答比赛系统控制 625
2.11 饲料送料报警控制 626
第三节 编程及指令系统 626
3.1 编程器 626
3.2 编程器的使用 627
3.3 指令总表 630
3.4 欧姆龙编程指令系统 630
第四节 编程应用实例 632
第八章 诊断与仿真模拟 636
第一节 概述 636
第二节 计算机数控系统的诊断 636
2.2 故障的测试 636
2.1 微处理器的故障 637
2.3 编制测试诊断程序的原则 638
2.4 检测诊断程序实例 639
第三节 数控编程的动态图形模拟 642
3.1 基本用途 642
3.2 系统的特性和要求 642
3.3 系统的硬件设计 643
3.4 系统的软件设计 645
3.5 数控加工程序动态图形模拟的实现 646
第九章 两级微机控制系统 655
第一节 概述 655
1.1 自动检测与控制系统 655
1.2 CAD/CAM系统 655
1.3 故障诊断系统 656
1.4 DNC及FMC等系统 656
第二节 CAD/CAM系统 656
2.1 图形生成 656
2.2 回转体零件CAD/CAM系统的基本组成 658
2.3 数据库及其命令文件 658
2.4 绘图命令文件 660
2.5 尺寸的智能化标注 662
2.6 标题栏与齿轮精度表 664
2.7 表面粗糙度、形位公差与技术要求 665
2.8 设计实例——轴 665
2.9 CAD和数控机床的接口 668
2.10 自带图形库的CAD/CAM系统 670
2.11 CAM控制中的基本问题 690
第三节 柔性制造系统（FMS） 703
第四节 机器人控制 705
附录1 微处理器选择参考表 707
附录2 常用汉字点阵信息 748
参考文献 754