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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