目录 1
第1章 概述 1
1.1 微机控制系统的概念 1
1.1.1 微机控制系统的发展概况 1
1.1.2 微机控制系统的组成 2
1.1.3 微机控制系统的结构和原理 3
1.1.4 微机控制系统的特点 4
1.2.1 计算机操作指导控制系统 5
1.2 微机控制系统的分类 5
1.2.2 直接数字控制系统（DDC） 6
1.2.3 监督计算机控制系统（SCC） 6
1.2.4 集散型控制系统（DCS） 7
1.2.5 现场总线控制系统（FCS） 7
1.3 微机控制的主要研究内容及发展前景 8
1.3.1 技术性能指标 8
1.3.2 研究内容 10
1.3.3 发展方向及应用前景 14
2.1 输入通道的结构与信号转换 17
第2章 过程输入通道与接口 17
2.1.1 数字量输入通道 18
2.1.2 模拟量输入通道 19
2.1.3 AI的常用器件及电路 21
2.2 模拟量输入通道中的常用放大器 23
2.2.1 测量放大器 23
2.2.2 可编程放大器 25
2.2.3 隔离放大器 25
2.3.1 8位转换器ADC0809与MCS-51单片机接口电路 27
2.3 A/D转换器与单片机接口电路 27
2.3.2 12位转换器AD574A与MCS-51单片机接口电路 30
2.3.3 V/F压频转换器 32
第3章 过程输出通道与接口 37
3.1 输出通道的结构及常用电路 37
3.1.1 数字量输出通道 37
3.1.2 模拟量输出通道 43
3.2 D/A转换器与单片机接口电路 46
3.2.1 8位转换器DAC0832与MCS-51单片机接口电路 46
3.2.2 12位转换器DAC1208与MCS-51单片机接口电路 49
3.2.3 F/V频压转换器 51
3.3 常用执行器 53
3.3.1 固态继电器 53
3.3.2 伺服电机 56
3.3.3 步进电机 57
3.3.4 电磁阀 59
3.3.5 变频器 59
4.1 键盘接口方法 63
第4章 人机接口 63
4.1.1 独立式连接的非编码键盘 64
4.1.2 矩阵式连接非编码键盘 65
4.2 数码显示方法 68
4.2.1 8段LED显示器结构与原理 68
4.2.2 LED显示器两种显示方式 69
4.2.3 用软件译码的8位动态LED显示接口电路 71
4.3 微型打印机及接口电路 73
4.3.1 GP16微型打印机的工作原理 74
4.3.2 MCS-51单片机和GP16的接口电路 75
第5章 数字控制器 79
5.1 PID模拟控制器及其调节 79
规律的数字化 79
5.2 PID控制器的几种改进形式 82
5.2.1 带有死区的PID算法 82
5.2.2 积分分离的PID算法 82
5.3 PID控制参数的整定 83
5.3.1 按扩充临界比例度法整定T和Kp、TI、TD 83
5.3.2 按扩充响应曲线法整定T和KP、TI、TD 84
5.4 串级控制技术 85
5.4.1 串级控制的结构和原理 85
5.4.2 数字串级控制算法 86
5.4.3 副回路微分先行串级控制算法 87
5.5 前馈-反馈控制技术 88
5.5.1 前馈控制的结构和原理 88
5.5.2 前馈-反馈控制结构 89
5.5.3 数字前馈-反馈控制算法 91
5.6.1 模糊控制的基本思想 93
5.6.2 模糊控制器的基本结构 93
5.6 模糊控制器 93
5.6.3 模糊控制的应用实例 95
第6章 抗干扰技术 97
6.1 干扰的来源和分类 97
6.1.1 干扰的来源 97
6.1.2 干扰的分类 98
6.2 硬件方面对几种主要干扰的抑制方法 100
6.2.1 电源噪声的抑制 100
6.2.2 过程通道干扰的抑制 103
6.2.3 接地技术 105
6.3 CPU软件抗干扰 106
6.3.1 人工复位 107
6.3.2 掉电保护 107
6.3.3 睡眠抗干扰 108
6.3.4 指令冗余 109
6.3.5 软件陷阱 109
6.3.6 程序运行监控电路 111
6.4.1 数字信号的输入方法 113
6.4 输入输出通道软件抗干扰 113
6.4.2 数字信号的输出方法 115
6.4.3 数字滤波 116
6.5 可靠性与故障诊断 118
6.5.1 可靠性设计 118
6.5.2 故障诊断 122
第7章 系统设计及综合实验 125
7.1 微机控制系统设计的要求和步骤 125
7.1.1 系统设计的基本要求 125
7.1.4 建立数学模型和确定控制算法 126
7.1.2 系统设计的特点 126
7.1.3 确定系统总体控制方案 126
7.1.5 微型机和接口电路的选择 127
7.1.6 系统总体设计 127
7.2 电热水暖恒温自动控制系统 129
7.2.1 系统设计目标及控制算法 129
7.2.2 电压前馈与调功输出 130
7.2.3 硬件设计 131
7.2.4 软件设计 132
7.3.1 系统结构 133
7.3 纸机转速控制 133
7.3.2 系统控制功能 134
7.3.3 调速操作与保护 140
7.4 SPWM二相交流电动机变频调速微机控制系统 141
7.4.1 极性控制信号的产生 142
7.4.2 SPWM信号的产生 145
7.4.3 V/F协调控制 146
7.5 系列综合实验 147
7.5.1 电热水暖恒温自动控制系统实验 147
7.5.2 单片机控制交流变频调速系统实验 150
7.5.3 多路数据采集监测管理系统实验 153
第8章 集散型控制系统及现场 156
总线技术 156
8.1 DCS的概念、特点和体系结构 156
8.1.1 DCS的组成及特点 156
8.1.2 DCS分层体系 158
8.2 DCS的网络结构与系统特性 159
8.2.1 网络结构 160
8.2.2 TDC-3000系统特性 161
8.3 现场控制站 166
8.3.1 多功能控制器的结构 167
8.3.2 过程管理器的结构 169
8.3.3 逻辑管理器的结构与功能 170
8.3.4 MC的无中断自动控制系统 172
8.3.5 MC的组态 174
8.4 操作站 180
8.4.1 增强型操作站的构成 180
8.4.2 增强型操作站的显示功能 186
8.5 现场总线技术 190
8.5.1 现场总线及其体系结构 191
8.5.2 总线的分类 193
8.5.3 FF现场总线的主要技术标准 195
附录1 z变换表 199
附录2 PID计算子程序清单（双字节有符号定点数） 200
附录3 标准值查表并线性化处理程序清单（双字节定点数） 209
附录4 数字温度传感器DS18B20使用方法 212
附录5 国内外集散系统一览表 220
参考文献 223