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目 录1

概论1

0.1计算机控制的一般概念1

0.2计算机控制系统的分类2

0.3计算机控制的特点5

第一章计算机控制系统的主要部件7

1.1 CPU7

1.1.1单片微处理器（μP）7

1.1.2单片微型计算机（μC）9

1.1.3 MCS-48单片微型计算机11

1.2内存贮器29

1.2.1控制机内存容量的规模29

1.2.2内存地址译码30

1.2.3常用的存贮器芯片35

1.3控制接口与过程通道45

1.3.1 接口与通道的概念45

1.3.2接口装置的任务46

1.3.3生产过程对计算机控制系统的要求46

1.3.4接口地址的译码方法47

2.1接口芯片的选择50

2.1.1可编程并行输入／输出接口50

第二章开关量输入和输出接口50

2.1.2普通数字电路作接口芯片52

2.2接口芯片与CPU的连接54

2.2.1 普通数字电路与CPU的连接54

2.2.2可编程并行输入／输出接口与CPU的连接55

2.3开关量输出接口举例56

2.3.1驱动发光二极管及数码管56

2.3.2驱动继电器或电磁线圈61

2.3.3用开关量输出去触发可控硅61

2.4.1开关或按钮输入63

2.1.2拨码开关输入63

2.4开关量输入接口63

2.4.3键盘输入接口64

第三章模拟量输入／输出接口66

3.1 模拟量输入／输出的结构66

3.1.1 模拟量输入／输出的用途与结构66

3.1.2模拟多路开关68

3.1.3模拟保持器69

3.2 A/D转换的类型71

3.2.1 计数器式A/D转换器71

3.2.2双积分式A/D转换器71

3.2.3逐次逼近式（逐位比较式）A/D转换器73

3.3.1模入芯片的选择74

3.2.4快速并行转换式A/D转换器74

3.3模拟量输入接口74

3.3.2 ADC 0808/0809芯片及其应用75

3.3.3高速A/D转换器AD574的应用79

3.4模拟量的输出接口83

3.4.1 D/A转换83

3.4.2 8位CPU与10位、12位D/A联接的方法88

3.4.3 8位D/A DAC083288

3.4.4 12位D/A DAC1210和DAC123290

4.1.1总线的分类93

4.1 微型计算机的总线结构93

第四章微型计算机控制系统的硬件设计93

4.1.2采用总线结构的原因94

4.1.3微型计算机常用总线的特点95

4.2内部总线96

4.2.1 STD总线97

4.2.2多总线98

4.2.3 S-100总线100

4.2.4 APPLEⅡ总线103

4.2.5 IBMPC总线104

4.3外总线106

4.3.1 IEEE-488总线106

4.2.6 MOTEL电路106

4.3.2 RS-232 C串行接口110

4.3.3 RS-422、RS-423114

4.3.4串行电流回路标准115

4.4微型计算机接口常用的数字电路115

4.4.1 微型计算机专用接口芯片115

4.4.2 TTL电路116

4.4.3 MOS数字电路117

4.4.4数字逻辑电路比较及微型计算机的总线驱动120

4.5.1操作方法的分类121

4.5计算机控制系统的操作方法121

4.5.2计算机控制系统给定操作的方法122

4.6 电源设计124

4.6.1 计算机控制系统的电源125

4.6.2集成电压调整器126

4.6.3三端稳压器的主要性能参数126

4.6.4三端稳压器的型号127

4.6.5三端稳压器的应用127

4.7信号传输中的电气隔离130

4.7.1概述130

4.7.2光电隔离器（光电耦合器）131

4.7.3光电隔离器件的应用134

5.1概述137

第五章线性离散系统的理论基础137

5.2离散时间函数的数学表达式及采样定理138

5.2.1 离散时间函数的数学表达式138

5.2.2采样函数f*(t)的频谱分析138

5.2.3采样定理140

5.2.4信号的复现140

5.3 Z变换141

5.3.1 Z变换的定义141

5.3.2 Z变换的方法142

5.3.3 Z变换的性质143

5.3.4 Z反变换145

5.4线性常系数差分方程147

5.4.1 差分方程的定义147

5.4.2差分方程的解法148

5.5脉冲传递函数149

5.5.1脉冲传递函数的定义149

5.5.2脉冲传递函数的推导149

5.5.3开环系统脉冲传递函数151

5.5.4闭环系统脉冲传递函数151

5.6采样控制系统的时域分析153

5.6.1用Z变换法求系统的单位阶跃响应153

5.6.2采样系统的稳定性分析154

5.6.3采样控制系统的稳态误差157

5.7采样控制系统的频域分析159

5.7.1双线性变换159

5.7.2 Bode图160

第六章微型机系统的工程设计方法164

6.1性能指标164

6.1.1抗干扰性能164

6.1.2参数变化的灵敏度164

6.2基于连续系统的设计法165

6.2.1双线性变换法165

6.2.2零、极点匹配法168

6.2.3 PID调节器的离散化169

6.2.4频域法172

6.3直接离散化的设计方法174

6.3.1概述174

6.3.2有限拍系统的设计175

6.3.3 Smith预报控制176

6.4采样周期的选择178

6.5数字控制器D(z)的程序实现179

6.5.1直接程序法179

6.5.2串联程序设计法180

6.5.3并联程序设计法181

6.6数字滤波器181

6.6.2低通数字滤波器182

6.6.1算术平均值法182

6.6.3抗干扰中值滤波器183

第七章 基于状态空间模型的极点配置设计法185

7.1状态变量反馈和极点配置的基本概念185

7.2连续状态方程的离散化188

7.3全部状态可测时按极点配置设计系统190

7.4按极点配置设计观测器194

7.4.1预报观测器195

7.4.2降阶观测器197

7.5控制器的设计198

7.6随动系统的设计200

8.1.1单片机的系统扩展201

第八章微型机过程控制系统应用举例201

8.1单片机的系统扩展和应用201

8.1.2多通道电压采集系统212

8.1.3电脑数字温度计215

8.2电脑单回路控制器228

8.2.1电脑单回路控制器的应用228

8.2.2单回路电脑温控仪的工作原理229

8.2.3单回路控制器常用子程序231

8.2.4函数发生器程序设计233

8.2.5单回路控制器的初始化和解释程序236

8.2.6单回路的采样滤波和报警程序239

8.2.7单回路输出程序241

8.2.8显示程序243

8.2.9打印程序244

8.3 电解电流的直接数字控制系统249

8.3.1 系统的组成及工作原理249

8.3.2数字控制器的设计250

8.3.3程序的实现及特点253

8.3.4数字系统的计算机仿真256

8.4微型计算机在变频调速系统中的应用258

8.4.1变频调速简介258

8.4.2可控硅的触发方式259

8.4.3模拟调节及数字调节方式264

8.4.4 自动检测265

8.4.5变频起动的优化控制265

8.4.6应用举例267

附录A：MCS-8048指令表274

附录B：MCS-51微机指令表276

附录C：国外部分单片微型机一览表278

附录D：MCS-8039数字显示仪表程序清单285

附录E：单回路逻辑判断PID控制程序清单298

附录F：微型计算机控制交流变频电源程序清单325

附录G：拉普拉斯变换336