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第1章 微机控制概述1

1.1控制系统组成2

1.1.1控制系统概念2

1.1.2硬件组成3

1.1.3软件组成5

1.2控制系统分类5

1.2.1数据采集系统5

1.2.2操作指导控制系统6

1.2.3直接数字控制系统6

1.2.4监督计算机控制系统7

1.2.5分散控制系统8

1.2.6现场总线控制系统8

1.3控制装置种类8

1.3.1可编程控制器9

1.3.2可编程调节器9

1.3.3总线式工控机10

1.3.4单片微型计算机10

1.4单片微型计算机基本系统11

1.4.1MCS-51系列单片机11

1.4.2AT89系列单片机12

本章小结14

习题与思考14

第2章 模拟量输入通道15

2.1信号调理电路15

2.2多路模拟开关16

2.2.1结构原理17

2.2.2扩展电路17

2.3前置放大器18

2.3.1测量放大器19

2.3.2可变增益放大器20

2.4采样保持器20

2.4.1数据采样定理20

2.4.2采样保持器21

2.5A/D转换器21

2.5.1工作原理与性能指标22

2.5.2ADC0809芯片24

2.5.3AD574A芯片25

2.5.4MC14433芯片27

2.6接口电路29

2.6.1ADC0809与AT89C52的接口电路29

2.6.2AD574A与AT89C52的接口电路32

2.6.3MC14433与AT89C52的接口电路33

本章小结36

习题与思考36

第3章 模拟量输出通道37

3.1D/A转换器38

3.1.1D/A转换器工作原理38

3.1.2D/A转换器性能指标39

3.1.38位DAC0832芯片40

3.1.412位DAC1210芯片41

3.2接口电路43

3.2.1AT89C52与DAC0832的连接43

3.2.2AT89C52与DAC1210的连接45

3.3输出方式46

3.3.1电压输出方式46

3.3.2电流输出方式48

本章小结49

习题与思考49

第4章 数字量输入输出通道51

4.1光电耦合隔离技术51

4.1.1光电耦合隔离器51

4.1.2光电耦合隔离电路52

4.2数字量输入通道53

4.2.1信号调理电路53

4.2.2脉冲计数电路54

4.2.3拨盘开关电路55

4.3数字量输出通道57

4.3.1晶体管驱动电路57

4.3.2继电器驱动电路57

4.3.3晶闸管驱动电路58

4.3.4固态继电器驱动电路59

本章小结61

习题与思考61

第5章 检测装置与执行装置62

5.1检测装置62

5.1.1传感器的性能与分类63

5.1.2温度传感器65

5.1.3湿度传感器71

5.1.4压力传感器72

5.1.5物位传感器74

5.1.6流量传感器76

5.2执行装置79

5.2.1模拟量执行器80

5.2.2开关量执行器86

本章小结91

习题与思考91

第6章 键盘及其接口技术93

6.1键盘输入电路93

6.1.1键盘的抖动干扰93

6.1.2抖动干扰的消除94

6.2非编码独立式键盘95

6.2.1独立式键盘的结构原理95

6.2.2独立式键盘的接口技术95

6.3非编码矩阵式键盘97

6.3.1矩阵式键盘的结构原理97

6.3.2矩阵式键盘的识别方法98

6.3.3矩阵式键盘的程序设计98

6.4编码键盘101

6.4.1二进制编码器101

6.4.2编码键盘接口电路102

本章小结103

习题与思考104

第7章 显示器及其接口技术105

7.1LED数码管显示器105

7.1.1LED显示器工作原理106

7.1.2LED显示器显示方式108

7.1.3LED显示器接口电路110

7.2LCD液晶显示器115

7.2.1LCD显示器结构原理116

7.2.2LCD显示器驱动方式116

7.2.3LCD显示器接口电路118

7.3图形显示器120

7.3.1图形显示概述120

7.3.2图形显示画面121

本章小结124

习题与思考124

第8章 数据处理技术126

8.1测量数据预处理技术126

8.1.1系统误差的自动校准126

8.1.2数据极性的预处理128

8.1.3数据字长的预处理131

8.2数字滤波方法132

8.2.1平均值滤波132

8.2.2中值滤波135

8.2.3限幅滤波137

8.2.4惯性滤波138

8.3标度变换算法138

8.3.1线性式变换139

8.3.2非线性式变换140

8.3.3多项式变换141

8.4查表法143

8.4.1顺序查表法143

8.4.2计算查表法144

8.4.3对分查表法144

8.5越限报警处理145

8.5.1越限报警程序145

8.5.2越限报警方式146

本章小结149

习题与思考149

第9章 微机控制抗干扰技术150

9.1干扰的来源与传播途径150

9.1.1干扰的来源150

9.1.2干扰的传播途径151

9.2硬件抗干扰措施152

9.2.1串模干扰的抑制153

9.2.2共模干扰的抑制154

9.2.3长线传输干扰的抑制158

9.2.4信号线的选择与敷设159

9.2.5电源系统的抗干扰161

9.2.6接地系统的抗干扰164

9.3软件抗干扰措施168

9.3.1指令冗余技术168

9.3.2软件陷阱技术169

9.3.3程序运行监视系统169

本章小结171

习题与思考172

第10章 控制规律及算法173

10.1PID控制173

10.1.1PID控制原理174

10.1.2数字PID控制算法176

10.1.3数字PID算法的改进179

10.1.4数字PID参数的整定180

10.2串级控制182

10.2.1串级控制的结构和原理182

10.2.2串级控制系统的确定183

10.2.3数字串级控制算法184

10.3前馈控制184

10.3.1前馈控制的结构和原理185

10.3.2前馈-反馈控制结构186

10.3.3数字前馈-反馈控制算法186

10.4其他控制188

本章小结188

习题与思考188

第11章 串行通信技术190

11.1数据通信概述190

11.1.1数据通信概念190

11.1.2串行通信格式191

11.1.3串行通信制式192

11.2单片机之间的串行通信193

11.2.1单片机双机通信193

11.2.2单片机多机通信195

11.3PC机与单片机之间的串行通信196

11.3.1RS-232C接口总线196

11.3.2RS-485接口总线198

本章小结200

习题与思考200

第12章 工业控制机与可编程控制器201

12.1工控机结构组成201

12.1.1硬件组成202

12.1.2软件组成203

12.2工控机总线结构204

12.2.1内部总线204

12.2.2外部总线207

12.3工控机功能特点208

12.4工控机产品简介209

12.4.1工业计算机机箱210

12.4.2工业级底板210

12.4.3工业级CPU卡210

12.4.4PCI总线1/O卡212

12.5PLC结构组成213

12.5.1CPU模块214

12.5.21/O模块214

12.5.3编程装置215

12.5.4电源215

12.5.5PLC的物理结构215

12.6PLC编程语言217

12.7PLC工作过程219

12.8PLC功能特点221

12.9PLC产品简介222

12.9.1CPU模块222

12.9.2数字量扩展模块223

12.9.3模拟量扩展模块223

12.9.4热偶、热阻扩展模块224

12.9.5通信模块224

12.9.6通信处理器225

12.9.7中文显示屏225

12.9.8编程软件226

本章小结226

习题与思考226

第13章 分散控制系统与现场总线控制系统228

13.1DCS体系结构228

13.1.1分散过程控制级228

13.1.2集中操作监控级231

13.1.3综合信息管理级232

13.1.4通信网络系统233

13.2DCS功能特点233

13.2.1DCS的软件233

13.2.2DCS的特点234

13.3DCS产品简介234

13.3.1TDC-3000235

13.3.2I/AS236

13.3.3SUPCONJX-300238

13.4FCS体系结构239

13.5FCS功能特点242

13.5.1FCS的特点242

13.5.2FCS的组态243

13.6FCS产品简介243

13.6.1CAN243

13.6.2LonWorks243

13.6.3PROFIBUS244

13.6.4WorldFIP244

13.6.5HART244

13.6.6FF245

本章小结245

习题与思考246

第14章 监控组态软件247

14.1组态软件及其发展247

14.1.1组态软件的发展趋势248

14.1.2组态软件的特点248

14.1.3使用组态软件的一般步骤248

14.2组态软件的图形开发环境249

14.2.1基本概念249

14.2.2图形开发环境的工作界面250

14.3工艺控制流程图的组态252

14.3.1建模252

14.3.2变量的定义252

14.3.3画面的编辑与动画连接256

14.4复杂图形对象的组态及应用260

14.4.1趋势曲线260

14.4.2报表生成262

14.4.3报警和事件265

14.4.4配方管理267

14.5程序的运行与调试269

14.5.1运行系统设置269

14.5.2运行系统269

本章小结270

习题与思考270

第15章 控制系统设计及实例271

15.1系统设计原则271

15.2系统设计步骤273

15.2.1准备阶段273

15.2.2设计阶段274

15.2.3仿真及调试阶段279

15.2.4现场调试运行阶段280

15.3单片机控制系统281

15.3.1单片机开发系统281

15.3.2交通灯控制系统282

15.3.3水槽水位控制系统285

15.4循环水装置工控机系统287

15.4.1系统概述287

15.4.2硬件设计289

15.4.3软件设计290

15.4.4功能画面291

15.5中水回用PLC控制系统291

15.5.1系统概述291

15.5.2硬件设计292

15.5.3程序设计294

本章小结295

习题与思考295

附录297

附录AMCS-51单片机指令表297

附录B常用芯片引脚图302

附录C国外DCS系统一览表307

附录D国外DCS系统一览表308

参考文献310