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目录1

第一篇　工业控制微型计算机系统总线及通信总线基础1

第一章　概论1

1.1　计算机在我国工业监测及控制领域中的应用现状1

1.2　工业控制计算机系统的一般概念3

1.3　工业控制微型计算机的特点及系统组成4

1.4　工业控制微型计算机的构成方案8

2.1.1　总线的概念13

2.1　概述13

第二章　总线-功能模板式工业控制微型计算机基础知识13

2.1.2　总线的分类14

2.1.3　工业标准的微型计算机系统总线简介14

2.2　S-100系统总线浅述17

2.2.1　S-100系统总线特性18

2.2.2　S-100系统总线信号定义18

2.2.3　S-100总线结构的工业控制微型机系统概念22

3.2　STD总线及其模板产品的特点26

第三章　STD总线基础26

3.1 概述26

3.3　标准失效率29

3.4　STD总线工业控制微型机系统的应用范围30

3.5　STD总线规范31

3.5.1　逻辑规范31

3.5.2　定时规范39

3.5.3　电气规范41

3.5.4　机械规范43

3.6　中断优先级排队在STD总线中的实施45

3.6.1 串行中断优先级排队逻辑电路45

3.6.2　并行中断优先级排队逻辑电路46

3.7　总线优先级排队在STD总线中的实施46

3.7.1 串行总线优先级排队逻辑电路47

3.7.2　并行总线优先级排队逻辑电路48

3.8 CMOS STD总线49

3.8.1　CMOS器件的工作特性49

3.8.2　CMOS STD系统50

3.9　STD总线技术的进展及前景54

3.9.1　采用VLSI技术54

3.9.2　双总线的STD系统结构54

3.9.3　全CMOS化55

3.9.4　采用16位微处理机55

3.9.5　网络化55

3.9.6　采用ASIC技术55

3.9.8　提高时钟频率56

3.9.7　采用高密度存储器56

3.9.9　STD总线IBM PC/XT兼容机57

3.9.10　STD总线多处理机系统57

第四章　工业控制微型机系统串行数据通信总线基础知识59

4.1　串行数据通信概述59

4.2　通信线路及EIA串行总线接口标准简介61

4.2.1 通信线路61

4.2.2　常用EIA串行通信总线标准61

4.2.3　RS-232C标准62

4.2.4　RS-423A标准66

4.2.5　RS-422A标准67

4.2.6　RS-485标准68

4.3　异步串行通信的数据格式及校验方法69

4.4　异步通信接口芯片综述70

4.5　同步串行通信的数据格式及校验方法72

4.5.1　同步通信格式72

4.5.2　CRC校验72

4.5.3　SDLC/HDLC同步通信规程75

4.6.1　工业生产过程数据通信系统概述77

4.6　位总线BITBUS标准77

4.6.2　位总线标准79

4.6.3　关于位总线互连的概念87

4.6.4　位总线分布式控制系统核心硬件8044简介88

4.6.5　8044通信单片机软件简介90

4.6.6　位总线分布式控制系统功能模板产品简介92

5.1.2　工业标准微处理器98

5.1.1　CPU模板概述98

5.1　CPU模板的结构98

第五章　微处理器模板98

第二篇　STD总线工业控制微型机的典型功能模板及基本系统98

5.2 STD 64180 CPU模板99

5.2.1　TP STD 8802模板的结构及功能99

5.2.2　HD 64180 MPU简介100

5.2.3　HD 64180信号及引脚功能简介103

5.2.4　HD 64180新增加的12条指令107

5.2.5　中断系统108

5.2.6　存储器管理单元（MMU）109

5.2.7　动态RAM刷新单元112

5.2.8　HD 64180 CPU模板的存储器配置及使用113

5.2.9　HD 64180 CPU模块的DMA通道简介114

5.2.10　HD 64180 CPU模板的串行异步通信接口117

5.2.11 同步串行I/O接口（CS I/O）120

5.2.12　可编程可重复装入的定时器PRT122

5.2.13　HD 64180 CPU模板的串行异步通信接口的应用123

5.2.14　CENTRONICS行式打印机接口123

5.3.1　STD系统Ⅱ工业控制微机的基本概念126

5.3　STD 8088多主CPU模板126

5.3.2　8088 CPU模板功能简介128

5.3.3　8088 CPU简介130

5.3.4　8088 CPU与8086 CPU的对比158

5.3.5　PC/XT及STD系统I 8088 CPU时序160

5.3.6　总线控制器8288165

5.3.7　STD 7864-1模板的多主总线控制器功能简介168

5.3.8　8088 CPU模板的多处理器系统—iAPX88/20173

5.3.9　8088 CPU模板的中断控制器8259A177

5.3.10　STD 7864-1模板的定时器／计数器（8253PIT）187

5.4 STD V40（80188）CPU模板195

5.4.1　STD-PC工业控制微型机系统概述195

5.4.2　STD v40 CPU模板功能简介196

5.4.3　v40 CPU简介198

5.4.4　STD—8811模板的内存地址分配213

6.1.2　工业控制微型机中半导体存储器的类型215

6.1.1　工业控制微型机对存储器性能的要求215

6.1　概述215

第六章　工业微型机中的半导体存储器及半导体电子盘模板215

6.1.3　“JEDEC”工业标准存储器插座引脚的兼容性218

6.2　静态存储器Intel 6264简介218

6.3 高集成度EPROM 27128220

6.4 电擦除的可编程序ROM——E2PROM221

6.4.1　E2PROM的工作原理221

6.4.2　E2PROM 2816A，2817A及2864的特点222

6.4.3　2817A简介224

6.5　动态存储器iRAM 2186224

6.6　非易失性存储器NOVRAM225

6.6.1 非易失性存储器简介225

6.6.2　NOVROM插座226

6.7　STD总线工控微型机中存储体的扩展方法228

6.7.1 为什么要进行存储体的扩展228

6.7.2　STD总线系统中的存储体扩展技术228

6.8.2　内存覆盖技术229

6.8.1　重定位技术229

6.8　STD工控微型机存储器的几项特殊技术229

6.8.3　内存数据保护技术230

6.9　半导体电子盘技术231

6.9.1 半导体电子盘与工控微型机的操作系统231

6.9.2　STD 51 84 RAM盘模板简介232

6.9.3　HSTD-7723半导体电子盘简介233

6.9.4　ST-8701半导体电子盘简介234

7.1.1　工业控制微型机的主机系统237

7.1.2　STD总线工业控制微型机显示器的类型237

7.1 概述237

第七章　显示、键盘及CRT控制器模板底板及系统支持模板237

7.1.3　显示控制器模板基础知识238

7.1.4　键盘控制的基本概念244

7.2　字符、图形显示器控制模板简介245

7.2.1　STD 5573多功能单色图形／键盘显示模板简介246

7.2.2　MC-6845显示控制器芯片247

7.2.3　汉字显示262

7.2.4　STD显示控制器模板图形软件简介269

7.3.1 概述273

7.3　键盘和LED数码管显示控制模板273

7.3.2　8279可编程键盘／显示器接口274

7.3.3　显示驱动单元284

7.3.4　IBM PC/XT键盘接口简介284

7.4　STD总线底板285

7.5.1　总线终端网络288

7.5.2　监控定时器288

7.5　系统支持模板288

7.5.3　实时时钟291

7.5.4　电网掉电保护294

第八章　过程数字量输入及输出接口模板及其应用举例297

8.1 概述297

8.2　并行输入输出接口电路的基本形式297

8.2.1 0线握手并行接口及其应用举例298

8.2.2　1线握手并行接口301

8.3　光电耦合器302

8.2.3　2线握手和3线握手并行接口302

8.4　开关量输入模板举例304

8.4.1　模板结构及功能304

8.4.2　应用举例306

8.5　开关量输出模板举例307

8.5.1 普通开关量输出模板308

8.5.2　固态继电器输出模板309

8.5.3　电磁继电器模板313

8.5.4　双向光电隔离PIO模板314

第九章　过程模拟量输入、输出接口模板及其应用举例319

9.1 概述319

9.1.1　模拟信号、数字信号及其转换的基本概念319

9.1.2　过程模拟量输入通道子系统设计的基本方法321

9.1.3　过程模拟量输入通道的典型结构321

9.1.4　过程模拟量输出通道的典型结构323

9.2　模拟量输入信号调理技术及信号调理模板简介323

9.2.1　信号预处理技术323

9.2.2　信号调理模板产品举例325

9.3　智能化温度数据采集子系统327

9.4　过程模拟量多路输入接口模板328

9.4.1　模拟多路开关328

9.4.2　过程模拟量多路输入接口模板举例（一）331

9.4.3　采样保持器332

9.4.4　过程模拟量多路输入接口模板举例（二）334

9.5　数／模转换技术及数／模转换模板335

9.5.1　数／模转换器的基本概念335

9.5.2　数／模转换器的主要技术指标338

9.5.3　过程模拟量输出模板中常用的D/A转换器芯片339

9.5.4　D/A转换模板举例346

9.6　模／数转换技术及模／数转换接口模板354

9.6.1　模／数转换器基本概念354

9.6.2　模／数转换器主要技术指标357

9.6.3　过程模拟量输入模板中常用的A/D转换器芯片358

9.6.4　A/D转换模板举例365

10.1 概述383

第十章　工业控制微型计算机基本系统383

10.2　TP STD 8000系列基本系统及系统软件简介384

10.2.1 STD BSI基本系统384

10.2.2　STD BS2基本系统388

10.2.3　STD BS3基本系统390

10.3　STD 5000系列工业控制微型机应用系统的组合模式及系统软件简介391

10.3.1　独立工作模式1391

10.3.3　STD Z80（5000系列）监控程序392

10.3.2　独立工作模式2392

10.3.4　STD CP/M操作系统简介393

10.3.5　独立工作模式3397

10.3.6　担任前台控制机398

10.3.7　构成分布式网络398

10.3.8　STD系统Ⅱ的操作系统STD MS DOS简介398

10.4　实时控制组态软件RTCCS功能简介405

10.5　STD系统Ⅱ基本系统406

10.5.1　概述406

10.5.2　系统Ⅱ的硬件体系结构406

10.6　STD-PC工业控制微型机基本系统407

10.6.2　主要技术特性408

10.6.3　硬件组成408

10.6.1 系统概述408

10.6.4　软件配置410

10.6.5　STD-PC工业控制微型机基本系统的工作模式410

10.7 多主STD总线工业控制微型机基本系统411

10.7.1　多微处理机系统的基本概念411

10.7.2　多主CPU模板间的通信——总线协议414

10.8.2　GKJ-STD I的主要功能419

10.8　STD总线工业控制微型机应用示例419

10.8.1　GJK-STD I工业锅炉控制系统的主要参数及控制精度419

10.8.3　系统结构421

10.8.4　CJK型工业锅炉微机控制装置的工作原理简介422

第三篇　多总线工业控制微型机基础425

第十一章　多总线MULTIBUS I基础知识425

11.1 多总线I（MULTIBUS I）的体系结构概述425

11.2.1　支持多种体系结构426

11.2　多总线系列结构的特点426

11.2.2　总线结构及其可扩展性429

11.2.3　多总线结构的通用性及其生存周期432

11.2.4　输入输出及存储器扩展方式432

11.3 MULTIBUS系统总线434

11.3.1　概述434

11.3.2　多总线系统总线的功能描述434

11.4 总线接口／信号定义与操作（一）438

11.4.1　地址线和禁止线440

11.4.2　数据线442

11.4.3　总线控制信号443

11.4.4　数据读／写操作时序446

11.5　总线接口／信号定义与操作（二）447

11.5.1 中断信号线447

11.5.2　非总线向量中断449

11.5.3　总线向量中断449

11.6.1　概述451

11.6.2　总线判优和交换信号线451

11.6　总线判优与总线交换信号定义及操作451

11.6.3　总线交换操作455

11.7　iSBX输入输出总线456

11.7.1　扩展iSBX总线的优点457

11.7.2　iSBX总线的逻辑描述458

11.7.3　iSBX总线设备459

11.7.4　iSBX总线信号定义460

11.7.5　iSBX总线操作概述467

11.7.7　iSBX总线的接插件472

11.7.6　iSBX总线电气规范472

11.8　iLBX执行总线473

11.8.1　简介473

11.8.2　局部执行总线的功能474

11.8.3　总线接口／信号线476

11.8.4　总线引脚排列476

11.8.5　总线操作协议476

11.8.6　总线访问476

11.8.7　数据传送操作477

11.8.8　机械规范478

11.9　多通道总线478

11.9.1　概述478

11.9.2　结构简介479

11.9.3　多通道总线的组成480

11.9.4　总线部件480

11.9.5　总线接口／信号线说明481

11.9.6　总线引脚排列481

11.9.7　总线操作协议482

11.10　多总线工业控制微型机的功能系列模板简介485

11.10.1　单板计算机模板举例485

11.10.2　内存扩展模板举例486

11.10.3 I/O扩展模板举例486

11.10.4 外设控制模板举例486

11.10.5　通信控制模板举例487

11.10.6　图形模板举例487

11.10.7　机箱、电源487

主要参考文献489