微型計算機控制技術(shù)實用教程

目錄
第1章  微型計算機控制系統(tǒng)概述    1
1.1  微型計算機控制系統(tǒng)的組成    1
1.1.1  微型機控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)    2
1.1.2  微型機控制系統(tǒng)的軟件    3
1.2  微型機控制系統(tǒng)的分類    4
1.2.1  操作指導控制系統(tǒng)    4
1.2.2  直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）    5
1.2.3  計算機監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）    5
1.2.4  嵌入式系統(tǒng)    6
1.2.5  現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）    9
1.3  微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢    11
1.3.1  單片微型計算機    11
1.3.2  可編程邏輯控制器    12
1.3.3  STD總線工業(yè)控制機    14
1.3.4  工業(yè)PC    14
1.3.5  微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢    15
習題一    17
第2章  模擬量輸入/輸出通道的接口技術(shù)    19
2.1  多路開關(guān)及采樣-保持器    19
2.1.1  多路開關(guān)    19
2.1.2  采樣-保持器    25
2.2  模擬量輸出通道的接口技術(shù)    27
2.2.1  8位D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)    27
2.2.3  高于8位的D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)    32
2.3  模擬量輸入通道接口技術(shù)    34
2.3.1  8位A/D轉(zhuǎn)換器    35
2.3.2  8位A/D轉(zhuǎn)換器的接口技術(shù)    37
2.3.3  8位A/D轉(zhuǎn)換器的程序設(shè)計    41
2.3.4  高于8位的A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)    44
習題二    49
第3章  人機交互接口技術(shù)    53
3.1  鍵盤接口技術(shù)    53
3.1.1  鍵盤設(shè)計需解決的幾個問題    53
3.1.2  少量功能鍵的接口技術(shù)    55
3.1.3  矩陣鍵盤的接口技術(shù)    57
3.1.4  鍵盤特殊功能的處理    60
3.2  LED顯示接口技術(shù)    63
3.2.1  LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理    63
3.2.2  LED動態(tài)顯示接口技術(shù)    66
3.2.3  LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)    70
3.2.4  硬件譯碼顯示電路    72
3.3  LCD的顯示接口技術(shù)    75
3.3.1  LCD的基本結(jié)構(gòu)及工作原理    75
3.3.2  LCD的驅(qū)動方式    76
3.3.3  4位LCD靜態(tài)驅(qū)動芯片ICM7211    78
3.3.4  點陣式LCD的接口技術(shù)    80
習題三    92
第4章  常用控制程序的設(shè)計    95
4.1  報警程序的設(shè)計    95
4.1.1  常用的報警方式    95
4.1.2  簡單報警程序的設(shè)計    97
4.1.3  越限報警程序的設(shè)計    102
4.2  開關(guān)量輸出接口技術(shù)    106
4.2.1  光電隔離技術(shù)    106
4.2.2  繼電器輸出接口技術(shù)    107
4.2.3  固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)    108
4.2.4  大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)    111
4.2.5  可控硅接口技術(shù)    112
4.2.6  電磁閥接口技術(shù)    114
4.3  電機控制接口技術(shù)    115
4.3.1  小功率直流電機調(diào)速原理    115
4.3.2  開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)    117
4.3.3  PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計    118
4.3.4  閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)    122
4.3.5  交流電機控制接口技術(shù)    127
4.4  步進電機控制接口技術(shù)    128
4.4.1  步進電機的工作原理    128
4.4.2  步進電機控制系統(tǒng)的原理    129
4.4.3  步進電機與微型機的接口及程序設(shè)計    132
4.4.4  步進電機步數(shù)及速度的確定方法    137
4.4.5  步進電機的變速控制    138
習題四    139
第5章  總線接口技術(shù)    145
5.1  串行通信基本概念    145
5.1.1  數(shù)據(jù)傳送方式    145
5.1.2  異步通信和同步通信    147
5.2  串行通信標準總線（RS-232-C）    148
5.2.1  RS-232-C    148
5.2.2  RS-423/RS-422/RS-485    152
5.3  SPI總線    157
5.3.1  SPI的內(nèi)部結(jié)構(gòu)    157
5.3.2  SPI的工作原理    160
5.3.3  多機SPI系統(tǒng)    162
5.3.4  串行時鐘的極性和相位    163
5.3.5  SPI中斷    163
5.3.6  直接采用SPI總線接口芯片的應(yīng)用    164
5.3.7  SPI總線模擬程序設(shè)計    165
5.4  I2C總線    166
5.4.1  I2C總線概述    167
5.4.2  I2C總線的數(shù)據(jù)傳送    168
5.4.3  尋址    171
5.4.4  仲裁和時鐘同步化    174
5.4.5  I2C總線的電氣特性    176
5.4.6  I2C時序規(guī)范    178
5.4.7  直接采用I2C總線接口芯片的應(yīng)用    178
5.4.8  I2C總線模擬實用程序    180
5.5  現(xiàn)場總線技術(shù)    185
5.5.1  現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展概況    186
5.5.2  現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點    187
5.5.3  5種典型的現(xiàn)場總線    187
5.5.5  現(xiàn)場總線的應(yīng)用    190
習題五    192
第6章  過程控制數(shù)據(jù)處理的方法    194
6.1  數(shù)字濾波技術(shù)    195
6.1.1  程序判斷濾波    195
6.1.2  算術(shù)平均值濾波    198
6.1.4  加權(quán)平均值濾波    201
6.1.5  滑動平均值濾波    201
6.1.6  RC低通數(shù)字濾波    202
6.1.7  復合數(shù)字濾波    203
6.1.8  各種數(shù)字濾波性能的比較    204
6.2  量程自動轉(zhuǎn)換和標度變換    204
6.2.1  量程自動轉(zhuǎn)換    205
6.2.2  線性參數(shù)標度變換    209
6.2.3  非線性參數(shù)標度變換    211
6.3  測量數(shù)據(jù)預處理技術(shù)    212
6.3.1  線性插值算法    213
6.3.2  分段插值算法程序的設(shè)計方法    213
6.3.3  插值法在流量測量中的應(yīng)用    214
6.3.4  系統(tǒng)誤差的自動校正    220
6.4  DSP在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用    221
6.4.1  DSP簡介    221
6.4.2  DSPS芯片    222
6.4.3  DSP在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用    224
習題六    226
第7章  數(shù)字PID及其算法    229
7.1  PID調(diào)節(jié)算法    230
7.1.1  比例（P）調(diào)節(jié)器    231
7.1.2  比例―積分調(diào)節(jié)器（PI）    231
7.1.3  比例―微分調(diào)節(jié)器    233
7.1.4  比例―積分―微分作用調(diào)節(jié)器（PID）    234
7.2  PID算法的數(shù)字實現(xiàn)    234
7.2.1  PID算法的數(shù)字化    234
7.2.2  PID算法的程序設(shè)計    237
7.3  數(shù)字PID調(diào)節(jié)中的幾個實際問題    238
7.3.1  正、反作用問題    238
7.3.2  飽和作用的抑制    239
7.3.3  手動/自動跟蹤及手動后援問題    242
7.4  PID算法的發(fā)展    244
7.4.1  不完全微分的PID算式    244
7.4.2  積分分離的PID算式    245
7.4.3  變速積分的PID算式    247
7.4.4  帶死區(qū)的PID算式    248
7.4.5  PID比率控制    248
7.5  PID參數(shù)的整定方法    251
7.5.1  采樣周期T的確定    251
7.5.2  歸一參數(shù)整定法    252
7.5.3  優(yōu)選法    252
習題七    253
第8章  模糊控制技術(shù)    256
8.1  模糊控制概述    256
8.1.1  模糊控制的發(fā)展概況    256
8.1.2  模糊控制的特點    257
8.1.3  模糊控制的應(yīng)用    258
8.1.4  模糊控制的發(fā)展    259
8.2  模糊控制算法的設(shè)計    259
8.2.1  常見的模糊控制規(guī)則    259
8.2.2  反映控制規(guī)則的模糊關(guān)系    262
8.3  基本模糊控制器    262
8.3.1  查詢表的建立    262
8.3.2  基本模糊控制器實例    263
8.4  模糊數(shù)模型的建立    267
8.4.1  模糊控制器語言變量值的選取    268
8.4.2  雙輸入單輸出模糊控制器的模糊控制規(guī)則    268
8.4.3  建立模糊數(shù)模型    269
8.5  模糊 - PID復合控制器    272
8.5.1  比例 - 模糊 - PI控制器    273
8.5.2  參數(shù)模糊自整定PID控制器    274
習題八    277
第9章  微型機控制系統(tǒng)的設(shè)計    278
9.1  微型機控制系統(tǒng)的設(shè)計方法及步驟    278
9.1.1  控制系統(tǒng)總體方案的確定    279
9.1.2  微型計算機及接口的選擇    281
9.1.3  控制算法的選擇    282
9.1.4  控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計    283
9.1.5  控制系統(tǒng)軟件設(shè)計    288
9.1.6  微型計算機控制系統(tǒng)的調(diào)試    289
9.2  微型計算機控制的自動裝箱系統(tǒng)    290
9.2.1  自動裝箱控制系統(tǒng)的原理    290
9.2.2  控制系統(tǒng)硬件設(shè)計    291
9.2.3  控制系統(tǒng)軟件設(shè)計    294
9.3  單片機多功能轉(zhuǎn)速表    301
9.3.1  單片機多功能轉(zhuǎn)速表系統(tǒng)組成及工作原理    301
9.3.2  轉(zhuǎn)速的測量    304
9.3.3  串行顯示接口及程序    305
9.3.4  其他軟件的設(shè)計    307
習題九    308
附錄一  MCS-51系列單片機指令及位地址速查表    310
附錄二  選擇題參考答案    316
參考文獻    317