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第1章绪论1

1.1微型计算机控制系统的体系结构1

1.1.1微型计算机控制系统的组成1

目录1

1.1.2微型计算机控制系统的硬件2

结构2

1.1.3微型计算机控制系统的软件4

1.2微型计算机控制系统的分类5

1.2.1自动控制系统的分类5

1.2.2微型计算机控制系统的类型6

1.3计算机控制系统的发展12

1.3.1控制系统的发展阶段12

趋势13

1.3.2微型计算机控制系统的发展13

习题一15

第2章数字控制理论基础与设计方法16

2.1微型计算机控制系统的数学模型18

2.1.1数学模型基础18

2.1.2控制系统的微分方程及其求解20

2.1.3拉代变换与控制系统的传递23

函数23

2.2离散系统的基本概念35

2.2.1 Z变换及其性质36

2.2.2 Z反变换39

2.2.3离散系统的数学模型41

2.3微机数字PID控制及其算法47

2.3.1时间连续的PID控制规律48

2.3.2 PID控制的数字化实现49

2.3.3 PID算法程序设计51

2.3.4 PID控制算法中的几个实际52

问题52

2.3.5几种常用的数字PID及其算法56

2.3.6 PID控制的脉冲传递函数60

2.3.7 PID参数的整定61

习题二64

第3章数字控制器的直接设计方法67

3.1数字控制器的脉冲传递函数67

3.2最少拍随动系统的设计67

分析68

3.2.2最少拍随动系统数字控制器的68

函数68

3.2.1最少拍随动系统的脉冲传递68

3.2.3最少拍随动系统数字控制器的70

设计70

3.3最少拍无纹波随动系统的设计72

3.3.1单位阶跃输入最少拍无纹波随动系统的设计72

3.3.2单位速度输入最少拍无纹波随动系统的设计72

3.3.3最少拍无纹波随动系统设计73

举例73

3.4大林（Dahlin）算法75

3.4.1大林算法中D（z）的基本形式75

3.4.2一阶惯性环节大林算法的D（z）基本形式75

3.4.3二阶惯性环节大林算法的D（z）基本形式76

3.4.4振铃现象及其消除方法76

3.5.1直接程序设计法79

3.5 D（z）算法的软件实现79

3.5.2串行程序设计法80

3.5.3并行程序设计法81

3.5.4数字控制器设计方法小结83

习题三84

第4章模糊控制技术85

4.1模糊控制的基本概念85

4.1.1模糊控制的特点85

4.1.2模糊控制的数字基础86

4.2模糊控制的实现89

4.2.1模糊化接口89

4.2.2知识库90

4.2.4清晰化接口91

4.2.3模糊推理机91

4.3模糊控制器设计方法92

4.3.1结构设计92

4.3.2模糊化93

4.3.3模糊控制器论域及比例因子的94

确定94

4.3.4模糊控制规则的建立94

4.3.5清晰化94

4.4气体流量模糊控制系统设计实例95

4.4.1系统结构95

4.4.2流量检测和控制96

4.4.3模糊控制器的设计96

4.4.4系统的软件设计及抗干扰措施98

习题四98

5.1.1基本结构99

5.1 MCS-51系列单片机的硬件结构99

第5章微机控制系统中的微处理器99

5.1.2存储器的配置和组织103

5.1.3振荡器、时钟电路和CPU时序107

5.1.4并行I/O端口108

5.1.5定时器/计数器110

5.1.6串行接口111

5.1.7中断系统113

5.2 MCS-51单片机的指令系统115

5.2.1指令和助记符115

5.2.2寻址方式116

5.2.3指令系统117

5.3常用单片微型计算机121

5.3.1 ATMEL 89系列单片机121

5.3.2 ATMEL 90系列单片机122

5.3.3 MCS-251系列单片机123

5.3.4 80C51单片微控制器123

5.3.5 Motorola单片机124

5.4工业控制机126

习题五127

第6章接口与总线128

6.1概述128

6.1.1接口与总线的概念128

6.1.2接口与总线的分类131

6.2并行接口132

6.2.1 Gentronics和IEEE 1284并行接口标准132

6.2.2 STD总线132

6.2.3 PC/104与Compact PCI总线134

6.3.1串行传输的基本概念136

6.3异步串行接口136

6.3.2 RS-232C串行接口137

6.3.3 RS-499与RS-485串行接口140

6.3.4 20mA电流环串行接口143

6.4同步串行接口144

6.4.1 I2C接口144

6.4.2 SPI接口153

6.4.3 l-Wire总线接口157

6.5现场总线技术161

6.5.1现场总线与现场总线系统161

6.5.2现场总线的技术特征162

6.5.3典型的几种现场总线163

习题六168

7.1.1前向通道组成和特点169

7.1微机控制系统中的前向通道169

第7章前向通道与数据采集169

7.1.2传感器与变送器170

7.2数字量输入通道175

7.2.1输入信号调理176

7.2.2隔离技术176

7.2.3开关信号输入177

7.2.4脉冲信号输入177

7.2.5数字编码信号输入182

7.3模拟量输入通道183

7.3.1模拟信号调理184

7.3.2 A/D转换器及其性能指标187

7.3.3常用A/D转换器188

7.3.4 A/D转换器及其接口190

7.4数据采集201

7.4.1采样定理与采样／保持202

7.4.2多路开关与数据选择204

7.4.3数据采集程序208

习题七211

第8章后向通道与执行机构212

8.1输出通道的结构212

8.1.1数字量输出通道212

8.1.2模拟量输出通道212

8.2开关量输出的常用器件与电路213

8.2.1功率开关接口技术213

8.2.2电磁式继电器的驱动215

8.2.3可控硅输出接口216

8.2.4固态继电器输出接口218

8.3.1 D/A转换接口技术及应用220

8.3模拟量输出的方法及器件220

8.3.2 F/V转换接口技术231

8.3.3线性功率驱动接口233

8.4常用电动机及驱动方法235

8.4.1伺服电机控制接口235

8.4.2步进电机控制接口239

习题八242

第9章人—机接口243

9.1键盘接口技术243

9.1.1独立式键盘和矩阵式键盘243

9.1.2键盘接口及程序设计245

9.2显示接口技术250

9.2.1 LED显示接口技术250

9.2.2 LCD显示接口技术254

9.3触摸屏技术267

9.3.1触摸屏的工作原理267

9.3.2触摸屏的三个基本技术特性268

9.4微型打印机及接口269

9.4.1打印接口270

9.4.2 TPμP系列微型打印机271

9.4.3打印机接口设计272

习题九274

第10章微机控制系统的可靠性与抗干扰276

技术276

10.1可靠性与抗干扰技术的基本概念276

10.1.1可靠性的概念276

10.1.2电磁兼容性277

10.1.3噪声的分类和耦合方式279

10.1.4控制系统可靠性设计的基本284

途径284

10.2硬件的可靠性与抗干扰技术284

10.2.1元器件与系统结构284

10.2.2滤波与去耦电路286

10.2.3隔离与屏蔽技术289

10.2.4电源干扰的抑制与接地技术294

10.2.5停电保护和热插拨技术297

10.2.6 Watchdog技术300

10.2.7印制板的抗干扰措施302

10.3软件的可靠性与抗干扰技术302

10.3.1存储空间的分配和程序结构的设计302

10.3.2数字滤波技术304

10.3.3数据的检错和纠错308

10.3.4开机自检与故障诊断309

习题十311

第11章微机控制系统的设计实例312

11.1微机控制系统设计概述312

11.1.1微机控制系统的设计方法312

11.1.2微机控制系统的设计要素316

11.2温度控制系统的设计317

11.2.1测量电路方案选择318

11.2.2总体流程318

11.2.3理论分析与计算319

11.2.4测量过程总体分析320

11.2.5抗干扰措施323

11.2.6软件设计323

11.3.1系统总体方案的设计328

11.3 CAN总线构成的智能自控系统328

11.3.2节点硬件电路的设计329

11.3.3 CAN总线控制器SJA1000与331

接口331

11.3.4软件设计337

11.4热电厂锅炉集散控制系统339

11.4.1系统组成340

11.4.2控制方案344

11.4.3组态软件346

附录350

附录A MCS-51指令表350

附录B图形符号对照表355

参考文献357