微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)用教程

目錄
第1章  微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述    1
1.1  微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成    1
1.1.1  微型機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)    2
1.1.2  微型機(jī)控制系統(tǒng)的軟件    3
1.2  微型機(jī)控制系統(tǒng)的分類(lèi)    4
1.2.1  操作指導(dǎo)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(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）    5
1.2.4  嵌入式系統(tǒng)    6
1.2.5  現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)（FCS）    9
1.3  微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)    11
1.3.1  單片微型計(jì)算機(jī)    11
1.3.2  可編程邏輯控制器    12
1.3.3  STD總線(xiàn)工業(yè)控制機(jī)    14
1.3.4  工業(yè)PC    14
1.3.5  微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)    15
習(xí)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(kāi)關(guān)及采樣-保持器    19
2.1.1  多路開(kāi)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(jì)    41
2.3.4  高于8位的A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)    44
習(xí)題二    49
第3章  人機(jī)交互接口技術(shù)    53
3.1  鍵盤(pán)接口技術(shù)    53
3.1.1  鍵盤(pán)設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問(wèn)題    53
3.1.2  少量功能鍵的接口技術(shù)    55
3.1.3  矩陣鍵盤(pán)的接口技術(shù)    57
3.1.4  鍵盤(pán)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(dòng)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(dòng)方式    76
3.3.3  4位LCD靜態(tài)驅(qū)動(dòng)芯片ICM7211    78
3.3.4  點(diǎn)陣式LCD的接口技術(shù)    80
習(xí)題三    92
第4章  常用控制程序的設(shè)計(jì)    95
4.1  報(bào)警程序的設(shè)計(jì)    95
4.1.1  常用的報(bào)警方式    95
4.1.2  簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì)    97
4.1.3  越限報(bào)警程序的設(shè)計(jì)    102
4.2  開(kāi)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(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)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(jī)控制接口技術(shù)    115
4.3.1  小功率直流電機(jī)調(diào)速原理    115
4.3.2  開(kāi)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(jì)    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(jī)控制接口技術(shù)    127
4.4  步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)    128
4.4.1  步進(jìn)電機(jī)的工作原理    128
4.4.2  步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的原理    129
4.4.3  步進(jìn)電機(jī)與微型機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)    132
4.4.4  步進(jìn)電機(jī)步數(shù)及速度的確定方法    137
4.4.5  步進(jìn)電機(jī)的變速控制    138
習(xí)題四    139
第5章  總線(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)（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(xiàn)    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(jī)SPI系統(tǒng)    162
5.3.4  串行時(shí)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(xiàn)接口芯片的應(yīng)用    164
5.3.7  SPI總線(xiàn)模擬程序設(shè)計(jì)    165
5.4  I2C總線(xiàn)    166
5.4.1  I2C總線(xiàn)概述    167
5.4.2  I2C總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳送    168
5.4.3  尋址    171
5.4.4  仲裁和時(shí)鐘同步化    174
5.4.5  I2C總線(xiàn)的電氣特性    176
5.4.6  I2C時(shí)序規(guī)范    178
5.4.7  直接采用I2C總線(xiàn)接口芯片的應(yīng)用    178
5.4.8  I2C總線(xiàn)模擬實(shí)用程序    180
5.5  現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)    185
5.5.1  現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展概況    186
5.5.2  現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)    187
5.5.3  5種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)    187
5.5.5  現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用    190
習(xí)題五    192
第6章  過(guò)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(dòng)平均值濾波    201
6.1.6  RC低通數(shù)字濾波    202
6.1.7  復(fù)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(dòng)轉(zhuǎn)換和標(biāo)度變換    204
6.2.1  量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換    205
6.2.2  線(xiàn)性參數(shù)標(biāo)度變換    209
6.2.3  非線(xiàn)性參數(shù)標(biāo)度變換    211
6.3  測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)    212
6.3.1  線(xiàn)性插值算法    213
6.3.2  分段插值算法程序的設(shè)計(jì)方法    213
6.3.3  插值法在流量測(cè)量中的應(yīng)用    214
6.3.4  系統(tǒng)誤差的自動(dòng)校正    220
6.4  DSP在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用    221
6.4.1  DSP簡(jiǎn)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(xí)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(shí)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(jì)    237
7.3  數(shù)字PID調(diào)節(jié)中的幾個(gè)實(shí)際問(wèn)題    238
7.3.1  正、反作用問(wèn)題    238
7.3.2  飽和作用的抑制    239
7.3.3  手動(dòng)/自動(dòng)跟蹤及手動(dòng)后援問(wèn)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(xí)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(diǎn)    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(jì)    259
8.2.1  常見(jiàn)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(xún)表的建立    262
8.3.2  基本模糊控制器實(shí)例    263
8.4  模糊數(shù)模型的建立    267
8.4.1  模糊控制器語(yǔ)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(fù)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(xí)題八    277
第9章  微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    278
9.1  微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)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(jì)    283
9.1.5  控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)    288
9.1.6  微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試    289
9.2  微型計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)裝箱系統(tǒng)    290
9.2.1  自動(dòng)裝箱控制系統(tǒng)的原理    290
9.2.2  控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)    291
9.2.3  控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)    294
9.3  單片機(jī)多功能轉(zhuǎn)速表    301
9.3.1  單片機(jī)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(cè)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(jì)    307
習(xí)題九    308
附錄一  MCS-51系列單片機(jī)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(xiàn)    317