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目录1

第一章　微型计算机控制系统概述1

第一节　微型计算机控制系统发展概况1

一、单片微型计算机1

二、可编程逻辑控制器4

三、STD总线工业控制机10

四、工业PC机11

第二节　微型计算机控制系统组成13

一、微型机控制系统硬件结构13

二、微型机控制系统软件设计15

第三节　微型计算机控制系统的分类16

一、操作指导控制系统16

二、直接数字控制系统17

三、计算机监督系统17

四、分布控制系统19

第二章　微型计算机控制系统并行接口及其总线24

第一节　存储器及I/O接口编址方式24

一、I/O端口地址译码方法24

二、统一式I/O接口编址方式28

三、隔离式I/O接口编址方式28

第二节　简单I/O接口方法31

一、简单I/O接口的扩展32

二、并行／串行转换接口35

第三节　可编程并行接口39

一、8155H/8156H40

二、8255A45

第四节　并行接口总线54

一、STD总线54

二、PC总线59

第一节　工业控制常用传感器64

第三章　模拟量输入／输出通道接口技术64

一、温度传感器65

二、流量传感器75

三、压力传感器81

四、其它传感器84

第二节　模拟信号的放大及转换84

一、仪器放大器84

二、隔离放大器86

三、可编程增益放大器91

四、V/I转换电路95

五、I/V转换电路97

第三节　多路开关及采样／保持器99

一、采样定理100

二、多路开关102

三、采样／保持器109

第四节　模拟量输出通道接口技术111

一、D/A转换器原理112

二、8位D/A转换器及其接口技术114

三、高于8位D/A转换器及其接口技术123

第五节　8位模拟量输入通道接口技术132

一、A/D转换原理133

二、8位A/D转换器133

三、8位A/D转换器接口技术140

四、8位A/D转换器的程序设计143

第六节　高精度模拟量输入通道接口技术148

一、12位A/D转换器AD574148

二、41/2位双积分A/D转换器ICL7135152

三、串行16位A/D转换器MAX195154

四、高于8位的A/D转换器接口技术及程序设计156

一、V/F变换器的原理160

第七节　V/F变换器160

二、几种常用的V/F变换器162

三、V/F变换器的应用165

第四章　键盘／显示技术170

第一节　设计键盘应解决的几个问题170

一、按键的确认170

二、按键防抖动技术171

三、键盘锁定技术173

第二节　少量功能键及拨码盘接口技术175

一、独立式按键接口175

二、功能开关接口177

三、拨码盘的设计177

第三节　矩阵键盘接口技术179

一、程控扫描法179

三、中断扫描法184

二、定时扫描法184

四、串行接口非编码键盘185

第四节　LED显示接口技术188

一、LED数码管的结构及显示原理189

二、LED动态显示接口技术192

三、LED静态显示接口技术197

四、硬件译码显示电路201

五、LED光柱模拟显示器件203

第五节　LCD显示接口技术207

一、LCD的基本结构及工作原理207

二、LCD的驱动方式208

三、4位LCD静态驱动芯片ICM7211211

第六节　8279键盘显示扩展技术213

一、8279的结构及工作原理213

二、8279的管脚及其功能215

三、8279初始化216

四、8279的应用219

第五章　常用控制程序设计225

第一节　报警程序设计225

一、常用报警方式225

二、简单报警程序的设计227

三、越限报警程序的设计232

第二节　语音报警系统设计236

一、单片机语音采集系统设计236

二、语音报警系统设计239

三、集成语音芯片简介245

第三节　开关量输出接口技术250

一、光电隔离器250

二、继电器输出接口技术251

三、固态继电器输出接口技术252

四、大功率场效应管开关接口技术253

五、可控硅接口技术255

六、电磁阀接口技术257

第四节　电机控制接口技术258

一、小功率直流电机调速原理259

二、开环脉冲宽度调速系统259

三、PWM调速系统设计263

四、闭环脉冲宽度调速系统266

五、交流电机控制接口技术271

第五节　步进电机控制接口技术273

一、步进电机工作原理274

二、步进电机控制系统原理274

三、步进电机与单片机的接口及程序设计277

四、步进电机步数及速度的确定方法283

五、步进电机的变速控制283

第六章　微型机控制系统的串行通信技术286

第一节　串行通信基本概念286

二、波特率和接收／发送时钟287

一、数据传送方式287

三、异步和同步通信288

四、信号调制和解调289

五、差错控制技术292

第二节　串行通信标准总线295

一、RS-232-C296

二、RS-449和RS-423/RS-422306

三、RS-485309

四、20mA（60mA）电流环路串行接口315

第三节　BITBUS总线317

一、BITBUS结构317

二、BITBUS通信规程318

三、RUPI-44系列增强型单片机简介323

四、BITBUS软件简介327

一、MCS-51系列单片机串行接口结构328

第四节 MCS-51系列单片机串行接口328

二、MCS-51系列单片机串行接口的工作方式331

三、单片机多机通信技术334

四、主从式多机通信应用实例335

第五节　PC机和单片机通信技术343

一、异步通信适配器343

二、异步通信芯片INS 8250343

三、PC机与单片机双机通信技术351

四、PC机与单片机多机通信技术356

第六节　几种新型串行接口总线364

一、SPI总线364

二、12C总线372

三、SMBus总线385

第七章　数据处理方法394

第一节　查表技术394

一、顺序查表法395

二、计算查表法396

三、对分查表法399

第二节　数字滤波程序设计402

一、程序判断滤波402

二、中值滤波405

三、算术平均值滤波407

四、加权平均值滤波410

五、滑动平均值滤波410

六、RC低通数字滤波410

七、复合数字滤波411

八、各种数字滤波性能的比较413

第三节　标度变换程序的设计413

一、线性参数标度变换413

二、非线性参数标度变换415

一、线性插值算法418

第四节　非线性参数补偿方法418

二、分段插值法程序设计方法419

三、插值法在流量测量中的应用420

第八章　数字PID及其算法428

第一节　PID算法的数字实现428

一、PID算法的数字化428

二、PID算法的程序设计430

第二节　数字PID调节中的几个实际问题436

一、正、反作用问题436

二、饱和作用的抑制436

三、手动／自动跟踪及手动后援问题439

第三节　几种发展的PID算法442

一、不完全微分的PID算式442

二、积分分离的PID算式443

三、变速积分的PID算式444

四、带死区的PID算式445

五、PID比率控制446

第四节　PID参数的整定方法449

一、采样周期T的确定449

二、扩充临界比例度法450

三、扩充响应曲线法450

四、归一参数整定法451

五、优选法452

第九章　直接数字控制及其算法453

第一节　最少拍随动系统的设计453

一、最少拍随动系统的脉冲传递函数453

二、最少拍随动系统数字控制器的设计455

第二节　最少拍无波纹随动系统的设计459

一、单位阶跃输入最少拍无波纹随动系统的设计460

二、单位速度输入最少拍无波纹随动系统的设计460

三、最少拍无波纹随动系统设计举例461

一、大林算法的D（z）基本形式463

第三节　大林（Dahlin）算法463

二、振铃现象及其消除方法465

第四节　数字控制器D（z）在单片机上的实现方法469

一、直接程序设计法469

二、串行程序设计法470

三、并行程序设计法471

四、数字控制器的设计473

第十章　微型机在工业控制及智能化仪器中的应用479

第一节　微型机控制系统设计方法及步骤479

一、控制系统总体方案的确定480

二、微型机及接口的选择482

三、控制算法的选择484

四、控制系统硬件设计485

五、控制系统软件设计491

六、微型机控制系统的调试492

一、自动装箱控制系统原理494

第二节 微型机控制自动装箱系统494

二、控制系统硬件设计495

三、控制系统软件设计497

第三节　微型机控制一体化监控系统505

一、系统概述505

二、一体化监控系统的组成505

三、监控系统硬件设计507

四、监控系统软件设计511

第四节　加热炉温度控制系统514

一、温度控制系统的组成514

二、温度控制系统硬件设计515

三、温度控制系统数字控制器数学模型519

四、温度控制系统软件设计520

五、手动后援问题534

第一节　电源、地线、传输干扰及其对策535

第十一章　微型机控制系统抗干扰技术535

一、电源干扰及其对策536

二、地线干扰及其对策542

三、传输线的干扰及其对策544

第二节　微型机控制系统硬件抗干扰措施546

一、模拟量输入通道的干扰及其对策546

二、μP监控电路550

三、掉电保护554

第三节　微型机控制系统软件抗干扰措施555

一、提高数据采集可靠性的方法556

二、输入／输出软件抗干扰措施556

三、防止“死机”的对策557

附录559

附录一　MCS-51系列单片机指令及位地址速查表559

附录二　三字节浮点运算子程序565

参考文献587