第一章 概述 1
1.1 计算机控制的发展史 1
1.2 微型计算机控制系统的组成及特点 2
1.2.1 硬件组成 2
1.2.2 软件组成 3
1.2.3 微型计算机控制系统的特点 4
1.3 微型计算机控制系统的分类 5
1.3.1 操作指导控制系统 5
1.3.2 直接数字控制系统 6
1.3.3 监督控制系统 6
1.3.4 集散控制系统 6
第二章 输入输出过程通道 8
2.1 过程通道概述 8
2.2 数字量过程通道 11
2.2.1 数字信号调理电路 11
2.2.2 数字量与微型机的接口电路 15
2.3 模拟量输出通道 16
2.3.1 D/A转换器 17
2.3.2 D/A转换器与CPU之间的连接 21
2.3.3 模拟量输出通道的信号调理由路 22
2.4 模拟量输入通道 24
2.4.1 模拟量输入通道的信号调理电路 24
2.4.2 信号的采样及保持 32
2.4.3 A/D转换器 35
2.4.4 A/D转换器与CPU的接口 43
2.5 数字滤波 46
2.5.1 算术平均滤波法 47
2.5.2 中值滤波法 47
2.5.3 限幅滤波法 47
2.5.4 限速滤波法 47
2.5.5 移动平均滤波法 47
2.5.6 惯性滤波法 48
2.5.7 复合滤波法 48
思考题与习题 48
第三章 微机数控系统 50
3.1 概述 50
3.1.1 数控系统的基本概念 50
3.1.2 微机数控系统的组成 50
3.2 步进电机的控制原理 51
3.2.1 步进电机的结构原理 52
3.2.2 步进电机的主要性能指标 53
3.2.3 步进电机的微型机控制 54
3.3 插补原理及微机插补程序 62
3.3.1 逐点比较直线插补 62
3.3.2 逐点比较园弧插补 65
3.3.3 微机插补计算程序 69
3.4 微机数字程序控制系统举例 73
3.4.1 系统结构 73
3.4.2 加工指令的形成 73
3.4.3 编制加工程序 74
3.4.4 控制程序设计 75
思考题与习题 78
第四章 微型计算机控制系统的控制算法 79
4.1 数字PID控制算法 79
4.1.1 PID控制规律及其基本作用 79
4.1.2 PID控制算式的离散化 80
4.2 改进的数字PID控制算法 82
4.2.1 不完全微分PID算法 82
4.2.2 积分分离PID算法 84
4.2.3 带有死区的PID算法 85
4.2.4 消除积分不灵敏区的PID算法 85
4.3 数字PID控制方式的选择与参数整定 86
4.3.1 PID控制方式的选择 86
4.3.2 PID参数整定 88
4.4 数字PID控制系统的设计 91
4.4.1 单回路控制 91
4.4.2 串级控制 92
4.4.3 纯滞后补偿控制 94
4.5 数字PID控制器的工程实现 96
4.5.1 给定值处理 96
4.5.2 被控量处理 96
4.5.3 非线性特性的实现 96
4.5.4 控制量处理 97
4.5.5 自动／手动切换 97
4.5.6 设置PID参数区和数据区 97
4.6 最少拍无波纹控制系统设计 97
4.6.1 最少拍控制系统的基本概念与设计方法 98
4.6.2 最少拍无波纹控制系统的设计 101
4.7 达林算法 103
4.7.1 达林算法的基本形式 103
4.7.2 振铃现象的消除 104
4.8 最小方差控制器设计 105
4.8.1 最优预报 105
4.8.2 最小方差控制 107
思考题与习题 111
第五章 微型计算机控制系统中的人机接口技术 112
5.1 键盘及其接口 112
5.1.1 去抖动和键号识别 112
5.1.2 矩阵式非编码键盘 112
5.1.3 编码键盘 113
5.2 显示器及其接口 115
5.2.1 几种常用的显示器件 115
5.2.2 LED显示器及其接口 116
5.3 可编程8279键盘／显示器通用接口 118
5.3.1 Intel8279的组成及功能 118
5.3.2 Intel8279用于键盘、显示器接口 126
思考题与习题 131
第六章 微型计算机控制系统的抗干扰技术 132
6.1 工业现场的干扰及对系统的影响 132
6.1.1 干扰源与作用途径 132
6.1.2 干扰作用形式 134
6.2 硬件抗干扰技术 135
6.2.1 共模干扰的抑制 135
6.2.2 串模干扰的抑制 138
6.3 软件抗干扰技术 142
6.3.1 程序受扰出错的现象与原因 142
6.3.2 控制状态失常的软件抗干扰 143
6.3.3 程序运行失常的软件抗干扰 144
6.4 接地技术 145
6.4.1 微型机控制系统中的地线 145
6.4.2 常用的接地方法 145
6.5 电源系统的抗干扰技术 147
6.5.1 电源系统的抗干扰设计 147
6.5.2 电源系统的异常保护 148
思考题与习题 151
第七章 标准总线 152
7.1 概述 152
7.2 STD总线 153
7.2.1 STD总线的特点 153
7.2.2 STD总线的引脚说明 154
7.3 IEEE—488总线 159
7.3.1 IEEE—488总线的特点 159
7.3.2 IEEE—488总线的基本特性 160
7.3.3 IEEE—488总线的信息传送方式 162
7.4 RS—232—C总线的基本特性 164
7.4.1 RS—232—C总线的基本特性 165
7.4.2 RS—232—C总线传送信息方式 166
思考题与习题 167
第八章 微型计算机控制系统的设计 168
8.1 微型机控制系统设计的基本要求 168
8.2 微型机控制系统设计的一般步骤 170
8.3 微型机控制系统设计举例 179
8.3.1 控制任务与控制功能 179
8.3.2 系统硬件设计 180
8.3.3 系统软件设计 184
第九章 集散控制系统 191
9.1 概述 191
9.1.1 集散控制系统的产生 191
9.1.2 集散控制系统的特点 192
9.1.3 集散控制系统的发展趋势 193
9.2 集散控制系统的组成 193
9.2.1 小型集散控制系统 193
9.2.2 中型集散控制系统 194
9.2.3 大型集散控制系统 195
9.3 集散控制系统的功能 196
9.3.1 过程控制级 197
9.3.2 控制管理级 203
思考题与习题 208
附录A 存储器与I/O接口的编址方式 209
附录B 采样系统的Z变换 216