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第一分册 目录1

第一篇 基础知识1

第一章 计算机的基础1

1.1.1 逻辑元件1

1.1.2 二进制数及其算术运算3

1.1.2.1 二进制加法4

1.1.2.2 二进制减法5

1.1.2.5 讯息编码6

1.1.2.4 二进制除法6

1.1.2.3 二进制乘法6

1.1.3 计算机功能的执行过程8

1.1.3.1 数据的读取和传送8

1.1.3.2 算术运算11

1.1.3.3 译码和控制15

1.1.3.4 存储器17

1.1.4 计算机的结构和运行20

第二章 程序编制基础23

1.2.1 解题的基础24

1.2.2.1 问题的识别27

1.2.2 问题的分析27

1.2.2.2 算法和试探法28

1.2.2.3 程序结构28

1.2.2.4 流程图30

1.2.2.5 判断表30

1.2.2.6 程序库34

1.2.3 程编语言34

1.2.3.1 汇编程序35

1.2.3.2 编译程序38

1.2.3.4 面向问题的语言43

1.2.3.3 解释程序43

1.2.4 操作的外部环境44

1.2.4.1 操作系统45

1.2.4.2 多程序同时执行45

1.2.4.3 多重处理46

1.2.5 程序编制的社会环境46

1.2.5.1 程编员的选择46

1.2.5.2 程编员的训练47

1.2.5.3 职业性机构47

2.1.2 控制问题49

2.1.1 生产过程的特征49

第一章 过程控制机系统49

第二篇 工业控制机的硬件49

2.1.2.1 控制的必要性50

2.1.2.2 控制的方式50

2.1.2.3 控制的要求51

2.1.3 数字计算机51

2.1.3.1 数字计算机的特点51

2.1.3.2 用作过程控制机的数字计算机54

2.1.3.3 小型二进制计算机54

2.1.4.1 中央处理机（CPU）和存储器55

2.1.4 过程控制机系统55

2.1.4.1.1 定时56

2.1.4.1.2 中断56

2.1.4.1.3 存储保护57

2.1.4.1.4 外存储器57

2.1.4.2 生产过程的输入／输出58

2.1.4.2.1 模拟量输入58

2.1.4.2.2 数字量输入58

2.1.4.2.4 脉冲计数器59

2.1.4.2.3 过程中断59

2.1.4.2.5 模拟量输出60

2.1.4.2.6 脉冲输出60

2.1.4.2.7 接点操作60

2.1.4.3 人—机接口60

2.1.4.4 通讯61

2.1.4.5 程编配套装置61

2.1.5 控制手段64

2.1.5.1 数据采集64

2.1.5.2 操作指导（开环控制）65

2.1.5.3 闭环监控66

2.1.5.4 直接式数字控制（DDC）67

2.1.5.5 控制的进展68

2.1.5.5.1 前馈控制68

2.1.5.5.2 自适应控制69

2.1.5.6 管理讯息控制系统69

2.1.6 可靠性和可维修性71

2.1.7 安装要点73

2.1.8 管理问题74

2.1.8.1 设计管理74

2.1.8.2 系统的合理性75

2.1.8.3 系统的选择76

2.1.8.4 系统的使用77

2.1.9 结论78

第二章 中央处理机及其外围装置79

2.2.1 概念和定义79

2.2.1.1 存储器和程序储存的概念79

2.2.1.2 性能和硬件／软件的权衡81

2.2.1.3 科学计算机和控制计算机82

2.2.1.5 控制机的结构83

2.2.1.4 分时系统83

2.2.2 运控单元84

2.2.2.1 字长85

2.2.2.2 定址技术87

2.2.2.2.1 变址和基数定址87

2.2.2.2.2 间接定址88

2.2.2.2.3 相对定址89

2.2.2.3 指令系统89

2.2.2.3.1 指令格式和定址90

2.2.2.3.2 算术指令92

2.2.2.3.3 存数及取数指令94

2.2.2.3.4 逻辑指令95

2.2.2.3.5 移位指令96

2.2.2.3.6 转移和测试指令97

2.2.2.3.7 机器状态指令98

2.2.2.3.8 变址指令98

2.2.2.3.9 输入／输出指令99

2.2.3 存储器100

2.2.3.1 主存储器101

2.2.3.2 辅助存储器（外存）102

2.2.3.3 存储保护103

2.2.4 程序中断104

2.2.4.1 一般概念104

2.2.4.2 中断的优先权106

2.2.4.3 中断的执行过程108

2.2.5 输入／输出通道111

2.2.5.1 通道的重叠112

2.2.5.2 直接式程序控制112

2.2.5.3 间接式程序控制113

2.2.5.4 链环114

2.2.5.5.1 直接式程序控制通道的示例115

2.2.5.5 通道的执行过程115

2.2.5.5.2 间接式程序控制通道的示例116

2.2.5.6 设备用转接器118

2.2.5.7 输入／输出接口119

2.2.6 输入／输出（I/O）设备120

2.2.6.1 生产过程I/O子系统121

2.2.6.2 数据处理用I/O设备（DP I/O）123

2.2.6.2.1 纸带设备124

2.2.6.2.2 穿孔卡设备125

2.2.6.2.4 宽行打印机126

2.2.6.2.3 打印机126

2.2.7 通讯127

第三章 模拟量输入子系统129

2.3.1 传感器和模入功能129

2.3.1.1 测量用传感器129

2.3.1.2 传感器的输出特性129

2.3.1.3 模入装置130

2.3.2 模入子系统的结构131

2.3.2.1 高电平子系统132

2.3.2.2 低电平高速子系统133

2.3.2.3 低电平中速或低速子系统134

2.3.2.4 各种复合系统及其它特点135

2.3.2.4.1 高电平—低电平的重迭135

2.3.2.4.2 可编程序的定标检验136

2.3.2.4.3 比较器的特点136

2.3.3 系统误差136

2.3.3.1 定义和数值137

2.3.3.2 共模误差137

2.3.3.2.2 直流共模138

2.3.3.2.1 共模电压138

2.3.3.2.3 共模抑制比140

2.3.3.2.4 交流共模141

2.3.3.3 热电势142

2.3.3.3.1 西贝克效应142

2.3.3.3.2 热电电路定律142

2.3.3.3.3 热电率143

2.3.3.3.4 系统热误差144

2.3.4.1.2 接触电阻146

2.3.4.1.1 总则146

2.3.4.1 终端器件146

2.3.4 模入装置146

2.3.4.1.3 泄漏电阻147

2.3.4.1.4 共模误差148

2.3.4.1.5 接地149

2.3.4.1.6 噪声149

2.3.4.1.7 热电势误差149

2.3.4.1.8 热电偶补偿150

2.3.4.2.1 总则151

2.3.4.2 讯号整形151

2.3.4.1.9 安全151

2.3.4.2.2 电流—电压转换152

2.3.4.2.3 讯号衰减153

2.3.4.2.4 讯号滤波155

2.3.4.2.4.1 单节RC低通滤波器155

2.3.4.2.4.2 双节RC低通滤波器158

2.3.4.2.4.3 双T型RC滤波器162

2.3.4.3.1 机电开关163

2.3.4.3.1.1 干簧继电器163

2.3.4.3 多路转换163

2.3.4.3.1.2 湿式水银接点继电器166

2.3.4.3.1.3 振动换流式继电器168

2.3.4.3.1.4 其它机电开关169

2.3.4.3.2 半导体开关169

2.3.4.3.2.1 双极晶体管开关169

2.3.4.3.2.2 场效应晶体管176

2.3.4.3.2.3 光耦合器件180

2.3.4.3.3.1 单端式（SPST）181

2.3.4.3.3 多路转换器的结构181

2.3.4.3.3.2 差动式（DPST）184

2.3.4.3.3.3 差动—飞渡电容式186

2.3.4.3.3.4 差动—变压器耦合式191

2.3.4.4 放大器196

2.3.4.4.1 放大倍数和灵敏度196

2.3.4.4.2 频带宽度和稳定时间198

2.3.4.4.3 温度系数和漂移200

2.3.4.4.4 共模抑制202

2.3.4.4.5 分时要求206

2.3.4.5.2 多路比较器型ADC208

2.3.4.5.1 基本转换原理208

2.3.4.5 模—数转换器（ADC）208

2.3.4.5.3 逐次逼近型ADC210

2.3.4.5.4 斜坡型ADC217

2.3.4.5.5 积分多斜型ADC220

2.3.4.5.6 电压—频率法225

第四章 模入子系统工程227

2.4.1 子系统的共模性能227

2.4.1.1 串接共模抑制227

2.4.1.2 共模防护屏蔽229

2.4.1.3 取决于增益的共模性能234

2.4.1.4 滤波器和共模性能236

2.4.2 采样误差239

2.4.2.1 常模串扰239

2.4.2.2 连续采样的效应242

2.4.2.3 采样时间244

2.4.2.4 采样原理246

2.4.3 噪声控制的接地和屏蔽248

2.4.3.1 噪声控制器件248

2.4.3.2.2 辐射源249

2.4.3.2.1 动力设备249

2.4.3.2 噪声源249

2.4.3.2.3 杂散源250

2.4.3.3 接地措施251

2.4.3.4 屏蔽254

2.4.3.5 隔离和（或）消除257

2.4.4 子系统的维修257

2.4.4.1 硬件和软件的特征258

2.4.4.2 维修人员260

2.4.4.3 应用中可靠性的提高261

2.4.5.1 性能准则262

2.4.5 子系统的性能准则262

2.4.5.2 误差类型266

2.4.5.3 子系统性能的估计266

2.4.5.4 “样本状态”268

第五章 模拟量输出子系统272

2.5.1 子系统的功能272

2.5.1.1 电压输出272

2.5.1.2 电流输出273

2.5.1.3 模拟量存储装置273

2.5.1.4 后备装置和后备方法275

2.5.1.5 人机接口276

2.5.2 子系统的结构277

2.5.2.1 单通道DAC277

2.5.2.2 分时DAC277

2.5.2.3 组合式结构278

2.5.3 数—模转换器的部件278

2.5.3.1 解码网络279

2.5.3.1.1 电压控制的加权网络279

2.5.3.1.2 电流控制的加权网络280

2.5.3.1.3 电压控制的梯形网络281

2.5.3.1.4 电流控制的梯形网络283

2.5.3.1.5 双极性输出283

2.5.3.1.6 精密电阻285

2.5.3.1.7 实际设计要点285

2.5.3.2 DAC开关287

2.5.3.2.1 二极管开关288

2.5.3.2.2 双极型晶体管开关291

2.5.3.2.3 场效应晶体管开关295

2.5.3.3 精密基准源296

2.5.3.3.1 稳压基准二极管297

2.5.3.3.2 集成基准放大器300

2.5.3.3.3 基本的基准电源电路301

2.5.3.3.4 反馈调节器的设计305

2.5.3.4 运算放大器307

2.5.3.5 寄存器和控制器309

2.5.4 数-模转换器（DAC）的设计310

2.5.4.1 解码网络式DAC310

2.5.4.2 运算式DAC的结构311

2.5.4.3 分析DAC误差的方法315

2.5.5.1 输出用多路转换开关316

2.5.5 计算机—手动装置316

2.5.5.2 输出记忆放大器317

2.5.5.2.1 结构318

2.5.5.2.2 实际设计的要点320

2.5.5.3 手动控制321

2.5.6 回退模拟量控制装置322

2.5.6.1 模拟量电子控制器323

2.5.6.2 模拟量电子控制器的结构325

2.5.6.3.3 事故备用电源327

2.5.6.3.2 无扰动转换327

2.5.6.3.1 给定值记忆放大器327

2.5.6.3 回退式模拟量控制器的设计327

2.5.6.3.4 回退控制装置的设计示例328

第六章 数字量输入／输出子系统331

2.6.1 数字量输入子系统331

2.6.1.1 数入子系统的结构332

2.6.1.2 讯号整形和检测电路333

2.6.1.3 数入逻辑装置的设计与控制337

2.6.1.4 数入查错340

2.6.2.1 数出的功能和结构341

2.6.2 数字量输出子系统341

2.6.2.2 数出电路的设计342

2.6.2.3 数出逻辑装置的设计与控制347

2.6.2.4 数出查错349

第七章 人—机接口350

2.7.1 总体设计思想351

2.7.2 操作中人的行为因素353

2.7.2.1 生产过程、变量和常数的命名353

2.7.2.2 各种功能的位置安排354

2.7.2.3 中央显示器357

2.7.2.4 控制台的忙碌、清除和确认359

2.7.2.5 直接选址361

2.7.2.6 顺序选址362

2.7.2.7 并列选址363

2.7.2.8 相关选址364

2.7.2.9 数据输入366

2.7.2.10 状态输入369

2.7.2.11 辅助显示器和记录器370

2.7.2.12 请求打印记录373

2.7.2.13 报警374

2.7.2.14控制台操作差错375

2.7.3 计算机和程序的因素375

2.7.3.1 计算机接口375

2.7.3.2 程序接口376

2.7.3.3 控制台的程序设计376

2.7.4 控制台设备的因素379

2.7.4.1 总体设计380

2.7.4.2 显示设备381

2.7.4.3 输入器件382