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第一章 单片微型机系统概述1

1.1 单片机简介1

1.1.1 单片机的特点1

1.1.2 单片机发展概况3

1.1.3 单片机发展趋势9

1.1.4 单片机的应用13

1.2 单片机控制系统及智能化仪器的组成14

1.2.1 单片机控制系统的组成14

1.2.2 软件17

1.2.3 智能化仪器的组成及功能18

1.3 单片机控制系统的分类20

1.3.1 操作指导控制系统20

1.3.2 直接数字控制系统(DDC)21

1.3.3 计算机监督系统(SCC)22

1.3.4 分布式控制系统24

第二章 MCS--51系列单片机简介27

2.1 MCS--51系列单片机内部结构28

2.1.1 运算器28

2.1.2 控制器30

2.1.3 存储器32

2.1.4 定时/计数器36

2.1.5 串行接口38

2.1.6 布尔处理器39

2.1.7 MCS--51系列单片机的引脚功能39

2.2 MCS--51系列单片机指令系统41

2.2.1 数据传送类指令43

2.2.2 算术运算类指令44

2.2.3 逻辑运算类指令45

2.2.4 布尔变量操作类指令46

2.2.5 控制转移类指令47

2.3 MCS 51系列单片机中断系统49

2.3.1 8051中断控制方法50

2.3.2 中断处理中的几个问题51

第三章 单片机接口技术53

3.1 存储器的扩展55

3.1.1 程序存储器的扩展55

3.1.2 数据存储器的扩展59

3.1.3 大容量存储器的扩展61

3.2 I/O接口的扩展65

3.2.1 简单I/O接口的扩展65

3.2.2 可编程接口的扩展69

3.2 模拟量输出通道接口技术76

3.3.1 D/A转换器的参数77

3.3.2 D/A转换器原理79

3.3.3 集成电路D/A转换器80

3.3.4 D/A转换器的输出方式90

3.3.5 D/A转换器与单片机的接口及程序设计94

3.4 模拟量输入通道接口技术100

3.4.1 A/D转换器的参数100

3.4.2 A/D转换原理102

3.4.3 集成电路A/D转换器103

3.4.4 A/D转换器与单片机的接口114

3.4.5 A/D转换器的程序设计118

3.5 V/F变换器123

3.5.1 V/F变换器的原理123

3.5.2 几种常用的V/F变换器125

3.5.3 V/F变换器的应用129

3.6.1 模拟量输入通道的连接方法133

3.6 数据采集系统133

3.6.2 多路开关及采样/保持器136

3.6.3 巡回检测系统142

第四章 常用控制程序设计150

4.1 判断程序的设计150

4.1.1 算术判断程序151

4.1.2 逻辑判断程序152

4.1.3 标志判断程序156

4.1.4 数字电路模拟程序157

4.1.5 逻辑电路与软件模拟性能比较164

4.2 上、下限报警程序164

4.2.1 简单的软件报警程序设计165

4.2.2 直接报警程序168

4.2.3 复杂报警程序170

4.3 显示程序173

4.3.1 LED数码管的结构及显示原理176

4.3.2 动态显示电路及程序设计179

4.3.3 静态显示电路及程序设计185

4.3.4 硬件译码显示电路189

4.4 键盘接口及处理程序191

4.4.1 非编码键盘的接口及处理程序193

4.4.2 少量功能键的设计200

4.4.3 串行接口非编码键盘202

4.4.4 键盘锁定技术及双功能键的设计205

4.5 步进电机控制程序208

4.5.1 步进电机的工作原理209

4.5.2 步进电机控制系统原理210

4.5.3 步进电机与单片机的接口及程序设计213

4.5.4 步进电机步数及速度的确定方法218

4.5.5 步进电机的变速控制219

4.5.6 步进电机的主从控制221

4.6 电机控制技术223

4.6.1 小功率直流电机调速原理223

4.6.2 开环脉冲宽度调速系统224

4.6.3 闭环脉冲宽度调速系统232

4.6.4 交流电机控制技术236

第五章 数据处理方法及非线性补偿245

5.1 计算机中数据的表示方法246

5.1.1 定点运算246

5.1.2 浮点运算247

5.2 查表技术248

5.2.1 顺序查表法249

5.2.2 计算查表法251

5.2.3 对分查表法254

5.3 插值法257

5.3.1 多项式插值公式258

5.3.2 拉格朗日(Lagrange)插值公式259

5.3.3 插值公式的余项260

5.3.4 分段插值法260

5.3.5 插值法的应用261

5.4 其它非线性补偿方法及误差修正270

5.4.1 最小二乘拟合法271

5.4.2 测量误差及其补偿方法273

5.5 数字滤波程序的设计278

5.5.1 程序判断滤波278

5.5.2 中值滤波282

5.5.3 算术平均值滤波283

5.5.4 加权平均值滤波285

5.5.6 PC低通数字滤波287

5.5.5 滑动平均值滤波287

5.5.7 复合数字滤波291

5.5.8 各种数字滤波器性能的比较292

5.6 标度变换程序的设计292

5.6.1 线性参数标度变换293

5.6.2 非线性参数标度变换294

第六章 数字PID及其算法298

6.1 PID算法的数字实现299

6.1.1 PID算法的数字化299

6.1.2 PID算法程序设计301

6.2 数字PID调节中的几个实际问题306

6.2.1 正、反作用问题306

6.2.2 饱和作用的抑制307

6.2.3 手动/自动跟踪及手动后援问题309

6.3.1 不完全微分的PID算式311

6.3 几种发展的PID算法311

6.3.2 积分分离的PID算式312

6.3.3 变速积分的PID算式313

6.3.4 带死区的PID算式315

6.3.5 PID比率控制315

6.4 PID参数的整定317

6.4.1 采样周期T的确定318

6.4.2 扩充临界比例度法319

6.4.3 扩充响应曲线法320

6.4.4 归一参数整定法321

6.4.5 优选法321

第七章 直接数字控制及其算法323

7.1 最少拍随动系统的设计323

7.1.1 最少拍随动系统的脉冲传递函数323

7.1.2 最少拍随动系统数字控制器的设计325

7.2.1 单位阶跃输入最少拍无波纹随动系统的设计329

7.2 最少拍无波纹随动系统的设计329

7.2.2 单拉速度输入最少拍无波纹随动系统的设计330

7.2.3 最少拍无波纹随动系统设计举例331

7.3 大林(Dahlin)算法333

7.3.1 大林算法的D(z)基本形式333

7.3.2 振铃现象及其消除方法335

7.4 数字控制器D(z)在单片机上的实现方法338

7.4.1 直接程序设计法338

7.4.2 串行程序设计法339

7.4.3 并行程序设计法341

7.4.4 数字控制器的设计343

第八章 标准总线348

8.1.1 STD总线简介349

8.1 STD总线349

8.1.2 STD总线引脚说明350

8.2 IEEE--488总线357

8.2.1 IEEE--488总线的电气特性及引脚功能357

8.2.2 IEEE--488标准总线信息交换的方法360

8.2.3 IEEE--488标准总线与CPU的接口361

8.3 RS--232--C串行接口总线361

8.3.1 RS--232--C传递信息的格式标准362

8.3.2 RS--232--C电气特性362

8.3.3 RS--232--C机械特性及引脚功能363

8.3.4 RS--232--C与8051单片机接口364

8.4 RS--449、RS--422--A和RS--423--A总线365

8.4.1 RS--449引脚说明366

8.4.2 RS--422--A和RS--423--A电气特性367

8.4.3 RS--422--A和RS--423--A接口电路368

8.5 位总线370

8.5.1 位总线处理371

8.5.2 RUPI--44系列增强型单片机简介375

第九章 单片机系统设计与开发381

9.1 单片机系统设计方法及步骤381

9.1.1 控制系统总体方案的确定382

9.1.2 单片机的选择384

9.1.3 控制算法的选用386

9.1.4 单片机系统硬件设计386

9.1.5 单片机控制系统软件设计390

9.1.6 单片机控制系统的调试391

9.2 单片机开发系统简介392

9.2.1 单片机开发系统原理393

9.2.2 国内常用单片机开发系统简介395

9.3 单片机STD总线工业控制机400

9.3.1 52AX系列STD总线工业控制机简介400

9.3.2 52A1系统模板的组成402

第十章 单片机在工业过程控制及智能化仪器中的应用407

10.1 单片机在顺序控制中的应用407

10.1.1 自动剪板机工作原理407

10.1.2 硬件接口电路408

10.1.3 软件设计411

10.2 单片机多功能转速度415

10.2.1 单片机多功能转速表系统组成及工作原理415

10.2.2 转速的测量418

10.2.3 串行显示接口及程序420

10.2.4 其它软件的设计420

10.3 加热炉控制系统424

10.3.1 控制系统原理425

10.3.2 控制系统软件设计432

10.4 8044应用实例434

10.4.1 概述434

10.4.2 硬件接口434

10.4.3 软件设计436

第十一章 单片机加密技术及抗干扰措施443

11.1 GAL编程技术443

11.1.1 GAL编程原理444

11.1.2 GAL的结构446

11.1.3 GAL开发工具450

11.1.4 GAL应用举例451

11.2 单片机硬件及软件加密技术454

11.2.1 硬件加密技术454

11.2.2 软件加密技术460

11.3 微型机系统硬件抗干扰措施462

11.3.1 电源抗干扰措施462

11.3.2 接地问题464

11.3.3 模拟量输入通道的抗干扰措施465

11.3.4 传输线的抗干扰措施469

11.3.5 其它抗干扰措施470

11.4 微型机系统软件抗干扰措施471

11.4.1 数字滤波471

11.4.2 设立软件陷阱472

11.4.3 时间监视器472

11.4.4 输入/输出软件抗干扰措施473

附录一 MCS-51系列单片机指令及位地址速查表476

附录二 三字节浮点运算子程序482

参考文献502