第一分册 目录 1
第一篇 基础知识 1
第一章 计算机的基础 1
1.1.1 逻辑元件 1
1.1.2 二进制数及其算术运算 3
1.1.2.1 二进制加法 4
1.1.2.2 二进制减法 5
1.1.2.5 讯息编码 6
1.1.2.4 二进制除法 6
1.1.2.3 二进制乘法 6
1.1.3 计算机功能的执行过程 8
1.1.3.1 数据的读取和传送 8
1.1.3.2 算术运算 11
1.1.3.3 译码和控制 15
1.1.3.4 存储器 17
1.1.4 计算机的结构和运行 20
第二章 程序编制基础 23
1.2.1 解题的基础 24
1.2.2.1 问题的识别 27
1.2.2 问题的分析 27
1.2.2.2 算法和试探法 28
1.2.2.3 程序结构 28
1.2.2.4 流程图 30
1.2.2.5 判断表 30
1.2.2.6 程序库 34
1.2.3 程编语言 34
1.2.3.1 汇编程序 35
1.2.3.2 编译程序 38
1.2.3.4 面向问题的语言 43
1.2.3.3 解释程序 43
1.2.4 操作的外部环境 44
1.2.4.1 操作系统 45
1.2.4.2 多程序同时执行 45
1.2.4.3 多重处理 46
1.2.5 程序编制的社会环境 46
1.2.5.1 程编员的选择 46
1.2.5.2 程编员的训练 47
1.2.5.3 职业性机构 47
2.1.2 控制问题 49
2.1.1 生产过程的特征 49
第一章 过程控制机系统 49
第二篇 工业控制机的硬件 49
2.1.2.1 控制的必要性 50
2.1.2.2 控制的方式 50
2.1.2.3 控制的要求 51
2.1.3 数字计算机 51
2.1.3.1 数字计算机的特点 51
2.1.3.2 用作过程控制机的数字计算机 54
2.1.3.3 小型二进制计算机 54
2.1.4.1 中央处理机（CPU）和存储器 55
2.1.4 过程控制机系统 55
2.1.4.1.1 定时 56
2.1.4.1.2 中断 56
2.1.4.1.3 存储保护 57
2.1.4.1.4 外存储器 57
2.1.4.2 生产过程的输入／输出 58
2.1.4.2.1 模拟量输入 58
2.1.4.2.2 数字量输入 58
2.1.4.2.4 脉冲计数器 59
2.1.4.2.3 过程中断 59
2.1.4.2.5 模拟量输出 60
2.1.4.2.6 脉冲输出 60
2.1.4.2.7 接点操作 60
2.1.4.3 人—机接口 60
2.1.4.4 通讯 61
2.1.4.5 程编配套装置 61
2.1.5 控制手段 64
2.1.5.1 数据采集 64
2.1.5.2 操作指导（开环控制） 65
2.1.5.3 闭环监控 66
2.1.5.4 直接式数字控制（DDC） 67
2.1.5.5 控制的进展 68
2.1.5.5.1 前馈控制 68
2.1.5.5.2 自适应控制 69
2.1.5.6 管理讯息控制系统 69
2.1.6 可靠性和可维修性 71
2.1.7 安装要点 73
2.1.8 管理问题 74
2.1.8.1 设计管理 74
2.1.8.2 系统的合理性 75
2.1.8.3 系统的选择 76
2.1.8.4 系统的使用 77
2.1.9 结论 78
第二章 中央处理机及其外围装置 79
2.2.1 概念和定义 79
2.2.1.1 存储器和程序储存的概念 79
2.2.1.2 性能和硬件／软件的权衡 81
2.2.1.3 科学计算机和控制计算机 82
2.2.1.5 控制机的结构 83
2.2.1.4 分时系统 83
2.2.2 运控单元 84
2.2.2.1 字长 85
2.2.2.2 定址技术 87
2.2.2.2.1 变址和基数定址 87
2.2.2.2.2 间接定址 88
2.2.2.2.3 相对定址 89
2.2.2.3 指令系统 89
2.2.2.3.1 指令格式和定址 90
2.2.2.3.2 算术指令 92
2.2.2.3.3 存数及取数指令 94
2.2.2.3.4 逻辑指令 95
2.2.2.3.5 移位指令 96
2.2.2.3.6 转移和测试指令 97
2.2.2.3.7 机器状态指令 98
2.2.2.3.8 变址指令 98
2.2.2.3.9 输入／输出指令 99
2.2.3 存储器 100
2.2.3.1 主存储器 101
2.2.3.2 辅助存储器（外存） 102
2.2.3.3 存储保护 103
2.2.4 程序中断 104
2.2.4.1 一般概念 104
2.2.4.2 中断的优先权 106
2.2.4.3 中断的执行过程 108
2.2.5 输入／输出通道 111
2.2.5.1 通道的重叠 112
2.2.5.2 直接式程序控制 112
2.2.5.3 间接式程序控制 113
2.2.5.4 链环 114
2.2.5.5.1 直接式程序控制通道的示例 115
2.2.5.5 通道的执行过程 115
2.2.5.5.2 间接式程序控制通道的示例 116
2.2.5.6 设备用转接器 118
2.2.5.7 输入／输出接口 119
2.2.6 输入／输出（I/O）设备 120
2.2.6.1 生产过程I/O子系统 121
2.2.6.2 数据处理用I/O设备（DP I/O） 123
2.2.6.2.1 纸带设备 124
2.2.6.2.2 穿孔卡设备 125
2.2.6.2.4 宽行打印机 126
2.2.6.2.3 打印机 126
2.2.7 通讯 127
第三章 模拟量输入子系统 129
2.3.1 传感器和模入功能 129
2.3.1.1 测量用传感器 129
2.3.1.2 传感器的输出特性 129
2.3.1.3 模入装置 130
2.3.2 模入子系统的结构 131
2.3.2.1 高电平子系统 132
2.3.2.2 低电平高速子系统 133
2.3.2.3 低电平中速或低速子系统 134
2.3.2.4 各种复合系统及其它特点 135
2.3.2.4.1 高电平—低电平的重迭 135
2.3.2.4.2 可编程序的定标检验 136
2.3.2.4.3 比较器的特点 136
2.3.3 系统误差 136
2.3.3.1 定义和数值 137
2.3.3.2 共模误差 137
2.3.3.2.2 直流共模 138
2.3.3.2.1 共模电压 138
2.3.3.2.3 共模抑制比 140
2.3.3.2.4 交流共模 141
2.3.3.3 热电势 142
2.3.3.3.1 西贝克效应 142
2.3.3.3.2 热电电路定律 142
2.3.3.3.3 热电率 143
2.3.3.3.4 系统热误差 144
2.3.4.1.2 接触电阻 146
2.3.4.1.1 总则 146
2.3.4.1 终端器件 146
2.3.4 模入装置 146
2.3.4.1.3 泄漏电阻 147
2.3.4.1.4 共模误差 148
2.3.4.1.5 接地 149
2.3.4.1.6 噪声 149
2.3.4.1.7 热电势误差 149
2.3.4.1.8 热电偶补偿 150
2.3.4.2.1 总则 151
2.3.4.2 讯号整形 151
2.3.4.1.9 安全 151
2.3.4.2.2 电流—电压转换 152
2.3.4.2.3 讯号衰减 153
2.3.4.2.4 讯号滤波 155
2.3.4.2.4.1 单节RC低通滤波器 155
2.3.4.2.4.2 双节RC低通滤波器 158
2.3.4.2.4.3 双T型RC滤波器 162
2.3.4.3.1 机电开关 163
2.3.4.3.1.1 干簧继电器 163
2.3.4.3 多路转换 163
2.3.4.3.1.2 湿式水银接点继电器 166
2.3.4.3.1.3 振动换流式继电器 168
2.3.4.3.1.4 其它机电开关 169
2.3.4.3.2 半导体开关 169
2.3.4.3.2.1 双极晶体管开关 169
2.3.4.3.2.2 场效应晶体管 176
2.3.4.3.2.3 光耦合器件 180
2.3.4.3.3.1 单端式（SPST） 181
2.3.4.3.3 多路转换器的结构 181
2.3.4.3.3.2 差动式（DPST） 184
2.3.4.3.3.3 差动—飞渡电容式 186
2.3.4.3.3.4 差动—变压器耦合式 191
2.3.4.4 放大器 196
2.3.4.4.1 放大倍数和灵敏度 196
2.3.4.4.2 频带宽度和稳定时间 198
2.3.4.4.3 温度系数和漂移 200
2.3.4.4.4 共模抑制 202
2.3.4.4.5 分时要求 206
2.3.4.5.2 多路比较器型ADC 208
2.3.4.5.1 基本转换原理 208
2.3.4.5 模—数转换器（ADC） 208
2.3.4.5.3 逐次逼近型ADC 210
2.3.4.5.4 斜坡型ADC 217
2.3.4.5.5 积分多斜型ADC 220
2.3.4.5.6 电压—频率法 225
第四章 模入子系统工程 227
2.4.1 子系统的共模性能 227
2.4.1.1 串接共模抑制 227
2.4.1.2 共模防护屏蔽 229
2.4.1.3 取决于增益的共模性能 234
2.4.1.4 滤波器和共模性能 236
2.4.2 采样误差 239
2.4.2.1 常模串扰 239
2.4.2.2 连续采样的效应 242
2.4.2.3 采样时间 244
2.4.2.4 采样原理 246
2.4.3 噪声控制的接地和屏蔽 248
2.4.3.1 噪声控制器件 248
2.4.3.2.2 辐射源 249
2.4.3.2.1 动力设备 249
2.4.3.2 噪声源 249
2.4.3.2.3 杂散源 250
2.4.3.3 接地措施 251
2.4.3.4 屏蔽 254
2.4.3.5 隔离和（或）消除 257
2.4.4 子系统的维修 257
2.4.4.1 硬件和软件的特征 258
2.4.4.2 维修人员 260
2.4.4.3 应用中可靠性的提高 261
2.4.5.1 性能准则 262
2.4.5 子系统的性能准则 262
2.4.5.2 误差类型 266
2.4.5.3 子系统性能的估计 266
2.4.5.4 “样本状态” 268
第五章 模拟量输出子系统 272
2.5.1 子系统的功能 272
2.5.1.1 电压输出 272
2.5.1.2 电流输出 273
2.5.1.3 模拟量存储装置 273
2.5.1.4 后备装置和后备方法 275
2.5.1.5 人机接口 276
2.5.2 子系统的结构 277
2.5.2.1 单通道DAC 277
2.5.2.2 分时DAC 277
2.5.2.3 组合式结构 278
2.5.3 数—模转换器的部件 278
2.5.3.1 解码网络 279
2.5.3.1.1 电压控制的加权网络 279
2.5.3.1.2 电流控制的加权网络 280
2.5.3.1.3 电压控制的梯形网络 281
2.5.3.1.4 电流控制的梯形网络 283
2.5.3.1.5 双极性输出 283
2.5.3.1.6 精密电阻 285
2.5.3.1.7 实际设计要点 285
2.5.3.2 DAC开关 287
2.5.3.2.1 二极管开关 288
2.5.3.2.2 双极型晶体管开关 291
2.5.3.2.3 场效应晶体管开关 295
2.5.3.3 精密基准源 296
2.5.3.3.1 稳压基准二极管 297
2.5.3.3.2 集成基准放大器 300
2.5.3.3.3 基本的基准电源电路 301
2.5.3.3.4 反馈调节器的设计 305
2.5.3.4 运算放大器 307
2.5.3.5 寄存器和控制器 309
2.5.4 数-模转换器（DAC）的设计 310
2.5.4.1 解码网络式DAC 310
2.5.4.2 运算式DAC的结构 311
2.5.4.3 分析DAC误差的方法 315
2.5.5.1 输出用多路转换开关 316
2.5.5 计算机—手动装置 316
2.5.5.2 输出记忆放大器 317
2.5.5.2.1 结构 318
2.5.5.2.2 实际设计的要点 320
2.5.5.3 手动控制 321
2.5.6 回退模拟量控制装置 322
2.5.6.1 模拟量电子控制器 323
2.5.6.2 模拟量电子控制器的结构 325
2.5.6.3.3 事故备用电源 327
2.5.6.3.2 无扰动转换 327
2.5.6.3.1 给定值记忆放大器 327
2.5.6.3 回退式模拟量控制器的设计 327
2.5.6.3.4 回退控制装置的设计示例 328
第六章 数字量输入／输出子系统 331
2.6.1 数字量输入子系统 331
2.6.1.1 数入子系统的结构 332
2.6.1.2 讯号整形和检测电路 333
2.6.1.3 数入逻辑装置的设计与控制 337
2.6.1.4 数入查错 340
2.6.2.1 数出的功能和结构 341
2.6.2 数字量输出子系统 341
2.6.2.2 数出电路的设计 342
2.6.2.3 数出逻辑装置的设计与控制 347
2.6.2.4 数出查错 349
第七章 人—机接口 350
2.7.1 总体设计思想 351
2.7.2 操作中人的行为因素 353
2.7.2.1 生产过程、变量和常数的命名 353
2.7.2.2 各种功能的位置安排 354
2.7.2.3 中央显示器 357
2.7.2.4 控制台的忙碌、清除和确认 359
2.7.2.5 直接选址 361
2.7.2.6 顺序选址 362
2.7.2.7 并列选址 363
2.7.2.8 相关选址 364
2.7.2.9 数据输入 366
2.7.2.10 状态输入 369
2.7.2.11 辅助显示器和记录器 370
2.7.2.12 请求打印记录 373
2.7.2.13 报警 374
2.7.2.14控制台操作差错 375
2.7.3 计算机和程序的因素 375
2.7.3.1 计算机接口 375
2.7.3.2 程序接口 376
2.7.3.3 控制台的程序设计 376
2.7.4 控制台设备的因素 379
2.7.4.1 总体设计 380
2.7.4.2 显示设备 381
2.7.4.3 输入器件 382