第一部分 计算机控制系统的基础知识第1章 绪论 3
1.1 计算机控制系统概述 3
1.1.1 计算机控制系统的概念 3
1.1.2 计算机控制系统的组成 3
1.2 计算机控制系统的分类 6
1.3 计算机控制系统的发展趋势 9
习题 10
第2章 输入输出接口技术 11
2.1 多路开关及采样／保持器 11
2.2 开关量输入输出接口 13
2.3 模拟量输入通道接口技术 13
2.3.1 A/D转换原理 14
2.3.2 8位A/D转换器 15
2.3.3 8位A/D转换器接口技术 17
2.3.4 8位A/D转换器的程序设计 19
2.4 模拟量输出通道接口技术 20
2.4.1 D/A转换器原理 20
2.4.2 8位D/A转换器及其接口技术 22
2.5 电动机控制接口技术 29
习题 33
第3章 人机交互接口技术 34
3.1 人机接口概述 34
3.2 键盘与键盘接口 34
3.2.1 按键抖动及其消除方法 34
3.2.2 键开关与键盘类型 35
3.2.3 键识别方法 36
3.2.4 键盘工作方式 38
3.3 其它输入设备及接口 39
3.4 显示设备及接口 40
3.4.1 CRT显示器及接口 40
3.4.2 LCD显示器 40
3.4.3 字母数字显示器 40
3.5 打印机及接口 48
习题 53
第4章 程序控制与数值控制 55
4.1 顺序控制 55
4.2 开环数值控制 59
4.2.1 数值控制的基本原理 59
4.2.2 逐点比较差补法 61
4.2.3 数字积分差补法 68
习题 73
第5章 过程控制数字处理方法 75
5.1 查表技术 76
5.1.1 顺序查找 76
5.1.2 直接查找 76
5.1.3 折半查找 76
5.1.4 分块查找 77
5.2 数字滤波技术 77
5.2.1 中值滤波法 78
5.2.2 算术平均值滤波 78
5.2.3 加权平均值滤波 78
5.2.4 滑动平均值滤波 79
5.2.5 低通滤波 79
5.3 量程自动转换和标度变换 80
5.3.1 量程自动转换 80
5.3.2 线性参数标度变换 81
5.3.3 非线性参数标度变换 81
习题 82
第6章 数字PID控制算法 83
6.1 连续PID控制算法 83
6.1.1 模拟PID控制器 83
6.1.2 数字PID控制算法 85
6.2 对标准PID算法的改进 87
6.2.1 积分饱和作用的抑制 87
6.2.2 干扰的抑制 87
6.2.3 其它改进算法 93
6.3 PID控制器参数与采样周期的选择 94
习题 96
第二部分 计算机控制系统的设计与实践第7章 计算机控制系统设计介绍 99
7.1 计算机控制系统设计的基本要求 99
7.2 计算机控制系统的设计步骤及方法 99
7.3 几种典型的计算机控制系统 102
7.3.1 基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统 102
7.3.2 基于PLC的计算机控制系统 103
7.3.3 基于单片机的计算机控制系统 103
7.3.4 基于嵌入式系统的计算机控制系统 104
习题 104
第8章 监控组态软件设计与应用 105
8.1 组态软件及其发展 105
8.2 组态软件的图形开发环境 108
8.2.1 基本概念 108
8.2.2 图形开发环境的工作界面 109
8.3 数据词典、动画连接与命令语言的使用 110
8.3.1 数据词典 110
8.3.2 画面的编辑与动画连接 113
8.3.3 命令语言及控制程序编写 116
8.4 趋势曲线、报表生成以及报警和事件的应用 116
8.4.1 趋势曲线 116
8.4.2 报表生成 118
8.4.3 报警和事件 119
8.5 程序的运行与调试 121
8.5.1 运行系统设置 121
8.5.2 运行系统 121
习题 122
第9章 PLC控制系统设计 123
9.1 PLC简介 123
9.1.1 可编程序控制器的由来 123
9.1.2 可编程序控制器的特点 124
9.1.3 可编程序控制器的应用领域 125
9.1.4 可编程序控制器的发展趋势 126
9.2 PLC的硬件结构 128
9.2.1 PLC的基本结构 128
9.2.2 可编程序控制器的物理结构 129
9.2.3 CPU模块 130
9.2.4 I/O模块 131
9.3 可编程序控制器的工作原理 132
9.3.1 用触点和线圈实现逻辑运算 132
9.3.2 可编程序控制器的工作方式 132
9.3.3 可编程序控制器的工作原理 133
9.4 S7200系列可编程序控制器性能简介 135
9.4.1 CPU模块 135
9.4.2 数字量扩展模块 136
9.4.3 模拟量输入输出扩展模块 136
9.4.4 STEP7-Micro/WIN编程软件简介 137
9.4.5 电源的选择 138
9.5 可编程序控制器程序设计基础 138
9.5.1 可编程序控制器的编程语言与程序结构 138
9.5.2 存储器的数据类型与寻址方式 141
9.5.3 位逻辑指令 143
9.5.4 定时器与计数器指令 144
9.6 S7200PLC在啤酒稀释中的应用 146
9.6.1 系统功能 146
9.6.2 系统结构 147
9.6.3 系统原理 147
9.6.4 系统主要画面 148
9.6.5 系统操作 149
9.6.6 参数可调整PID程序设计 149
习题 152
第10章 单片机控制系统设计 153
10.1 单片机简介 153
10.2 增强型51单片机的简单应用实例 154
10.3 基于51单片机的控制系统设计举例——温度控制系统 157
习题 151
第11章 IPC控制系统设计 162
11.1 IPC简介 162
11.1.1 IPC的特点 162
11.1.2 工业控制计算机的组成 162
11.2 IPC模板介绍 163
11.3 IPC软件设计 165
11.3.1 工业控制系统软件概述 165
11.3.2 基于组态王软件的工控系统软件设计 166
11.4 IPC简单应用实例 169
11.5 基于IPC的控制系统设计举例——啤酒发酵过程控制系统 170
11.5.1 系统工艺及控制要求 170
11.5.2 系统总体方案的设计 171
11.5.3 系统硬件选型 171
11.5.4 系统软件设计 172
11.5.5 系统的调试运行及控制效果 173
习题 173
第12章 嵌入式控制系统设计 174
12.1 嵌入式系统简介 174
12.2 ARM内核介绍 174
12.3 ARM核的指令系统 177
12.3.1 ARM指令的格式与条件码 177
12.3.2 单寄存器存取指令 179
12.3.3 多寄存器存取指令 181
12.3.4 数据交换指令 181
12.3.5 数据处理指令 182
12.3.6 乘法指令与乘加指令 184
12.3.7 ARM分支指令 185
12.3.8 软件中断指令 186
12.3.9 程序状态寄存器访问指令 186
12.3.10 ARM伪指令 187
12.4 嵌入式操作系统介绍 188
12.4.1 嵌入式操作系统的发展 188
12.4.2 使用实时操作系统的必要性 188
12.4.3 几种代表性嵌入式操作系统 189
12.5 嵌入式处理器介绍 190
12.6 μC/OS-Ⅱ在LPC2210上的移植 192
12.7 嵌入式控制系统设计实例——基于ARM的变频空调室内控制系统 197
习题 203
参考文献 204