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目录1

第一章 单片微型计算机1

1.1单片微机发展概况1

1.2单片微机应用概况3

1.3MCS-8098单片微机结构7

1.3.18098单片机的基本结构7

1.3.2芯片引脚功能10

1.48098中央处理器CPU12

1.4.1寄存器算术逻辑运算单元RALU12

1.4.2片内数据存储器RAM13

1.58098片内外存储器空间分配与总线时序14

1.6系统复位16

1.78098单片机的软件组成18

1.7.1操作数类型18

1.7.2通用寄存器的定义19

1.7.3寻址方式19

1.7.4程序状态字寄存器PSW21

1.7.5芯片配置寄存器CCR22

1.88098中断系统22

1.8.1中断技术22

1.8.2中断源23

1.8.3中断登记寄存器和中断屏蔽寄存器25

1.98098指令系统27

1.108098定时器／计数器30

1.11高速输入部件HSI34

1.12高速输出部件HSO38

1.13模数（A/D）转换与数模（D/A）转换42

思考题与习题47

第二章 微型计算机接口技术48

2.1概述48

2.2存储器的扩展49

2.2.1程序存储器的扩展50

2.2.2数据存储器的扩展53

2.2.3新型号、大容量存储器的扩展57

2.3.1并行I/O接口的扩展65

2.3I/O接口的扩展65

2.3.2串行I/O接口的扩展72

2.4模拟量输出通道的接口技术83

2.4.1D/A转换器原理、参数84

2.4.2集成电路D/A转换器86

2.4.3D/A转换器与单片微机的接口91

2.5模拟量输入通道的接口技术96

2.5.1A/D转换器原理、参数96

2.5.2多通道8位A/D转换器ADC080997

2.5.312位A/D转换器AD57499

2.5.4A/D转换器与单片微机接口103

2.6多路开关及采样／保持器108

2.6.1多路开头108

2.6.2采样／保持器109

思考题与习题112

第三章 常用控制程序设计115

3.1计算机中数据的表示方法115

3.1.1定点表示法115

3.1.2浮点表示法116

3.2定点数运算程序设计118

3.2.1四字节乘法运算118

3.2.2四字节除法运算120

3.3浮点数运算程序设计121

3.3.1四字节浮点数乘法运算121

3.3.2四字节浮点数除法运算122

3.4.1查表程序设计124

3.4查表与散转程序设计124

3.4.2散转程序设计127

3.5被测信号的监视与报警128

3.6数字滤波程序130

3.6.1平滑滤波法130

3.6.2中位值滤波法135

3.6.3程序判断滤波法136

3.6.4一阶滞后滤波法137

3.6.5浮点四字节低通数字滤波子程序138

3.7标度变换程序139

3.8键盘、显示程序141

3.8.1键扫描子程序KIN141

3.8.2显示子程序DESP143

3.9.1消除仪器仪表中的零点漂移144

3.9消除仪器仪表中的零点漂移与标度变换漂移144

3.9.2消除仪器仪表中的标度变换漂移147

思考题与习题150

第四章 微机控制理论基础151

4.1离散系统的基本概念151

4.1.1采样过程及离散信号的数学描述152

4.1.2信号复现及采样定理154

4.2Z变换及其基本定理154

4.2.1Z变换155

4.2.2Z变换性质及基本定理159

4.3.1留数计算法161

4.3逆Z变换161

4.3.2长除法163

4.3.3部分分式法163

4.4离散系统的数学描述164

4.4.1离散系统差分方程的一般形式165

4.4.2用Z变换求解差分方程167

4.5数字离散系统的脉冲传递函数168

4.5.1脉冲传递函数168

4.5.2开环和闭环脉冲传递函数171

思考题与习题174

第五章 状态空间分析法176

5.1基本概念176

5.2.1矩阵描述与状态向量177

5.2状态方程的描述177

5.2.2状态空间表达式179

5.2.3状态变量的非唯一性和状态变换180

5.3状态方程的建立和求解181

5.3.1状态方程的建立181

5.3.2状态方程的求解181

5.4用状态变量反馈实现零极点配置186

5.5线性系统的能控性和能观性188

5.5.1能控性188

5.5.2能观性190

5.6.1离散系统的能控性193

5.6离散系统的能控性和能观性193

5.6.2离散系统的能观性196

5.7连续与离散状态方程的相互转换198

5.7.1连续状态方程转换为离散状态方程199

5.7.2离散状态方程转换为连续状态方程201

思考题与习题201

第六章 微机数值控制算法203

6.1开环数值控制算法的基本原理203

6.1.1数值控制算法原理203

6.1.2逐点比较算法205

6.2平面直线插补算法205

6.2.1第1象限直线插补算法与实现205

6.2.2四象限直线插补算法213

6.3平面圆弧插补算法214

6.3.1第1象限圆弧插补算法与实现214

6.3.2四象限圆弧插补计算公式219

思考题与习题222

第七章 微机数字PID控制算法223

7.1PID算法及其数字化的实现223

7.2PID算法程序设计225

7.2.1位置型PID算法程序设计225

7.2.2增量型PID算法程序设计228

7.3PID控制规律的脉冲传递函数234

7.4PID控制算法中积分项的处理235

7.4.1抑制积分饱和作用的算法236

7.4.2消除积分量化误差的PID算法237

7.4.3变速积分的PID算法237

7.5不完全微分PID控制算法239

7.6PID参数的整定243

7.6.1PID参数与系统控制性能243

7.6.2采样周期的确定244

7.6.3扩充临界比例度法245

7.6.4PID归一参数整定法246

思考题与习题247

第八章 微机直接数字控制（DDC）算法248

8.1直接数字控制系统的脉冲传递函数248

8.2.1最小拍随动系统脉冲传递函数249

8.2.2最小拍随动系统数字控制器分析249

8.2最小拍随动系统249

8.2.3最小拍随动系统数字控制器设计251

8.3最小拍无波纹数字控制器的设计256

8.4大林算法260

8.4.1一阶惯性环节的大林算法D（z）基本形式262

8.4.2二阶惯性环节的大林算法D（z）基本形式264

8.5数字控制器D）（2）算法的实现264

8.5.1直接程序设计法265

8.5.2串行程序设计法266

8.5.3并行程序设计法269

思考题与习题272

9.1极值原理法274

第九章 最优控制274

9.2连续系统与离散系统的最优控制275

9.2.1连续系统的最优控制275

9.2.2离散系统的最优控制279

9.3线性时变和时不变连续系统的最优控制281

9.3.1线性时变系统281

9.3.2线性时不变系统283

9.4动态规划法286

9.4.1最佳性原理与动态规划法286

9.4.2连续控制系统288

9.4.3离散控制系统290

思考题与习题294

10.1控制系统总体方案的选择296

第十章 微机控制系统的设计296

10.2单片微机控制系统的设计步骤与方法297

10.2.1画出系统控制原理框图297

10.2.2选择器件、画出系统连接详细电路图298

10.2.3系统控制软件的设置和设计302

10.2.4系统调试与试运行303

10.3多路数据采集系统303

10.3.1设计要求304

10.3.2系统硬件电路设计304

10.3.3系统软件设计307

10.4智能化多功能转速表313

10.4.1多功能转速表的原理结构与功能313

10.4.2原理分析314

10.4.3软件设计315

10.5微机温度自动控制系统的设计318

10.5.1设计要求与分析318

10.5.2系统硬件电路设计320

10.5.3系统软件设计322

10.6微处理器集散控制系统336

思考题与习题338

附录341

附录A 8098特殊功能寄存器和通用寄存器的定义342

附录B 单片微机8096管脚配置图及指令系统表342

附录C 16位微处理器8086/8088管脚配置图及指令系统表343

附录D 单片微机MCS-51管脚配置图及指令系统表351

参考文献357