微型計算機控制技術

前言

光陰荏苒，一晃本書到今年已經整整出版25年了（1985年8月第1版）。在這25年中，得到了廣大師生和技術人員的厚愛，在此，對所有讀者表示深深的謝意。隨著微型計算機控制技術的發(fā)展，先后在不同的出版社出版了6次，本書是第7次出版，也是在電子工業(yè)出版社出版的本書的第2版。由作者主講的以該書為內容的同名電視講座于1989-1990年先后在湖北電視臺和天津電視臺舉辦，后來又由國務院電振辦、中央電視臺和國家技術監(jiān)督局聯(lián)合在中央電視臺舉辦“微型計算機控制技術”講座，聽眾大約十幾萬人之多，當時，在全國具有相當大的影響。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，微型計算機的應用愈加廣泛、日益深入。其中，由單片微型計算機（簡稱單片機）構成的嵌入式系統(tǒng)已經愈來愈受到人們的關注?，F(xiàn)在可以毫不夸張地說，作者在十幾年前預言的“沒有微型計算機的儀器不能稱為先進的儀器。沒有微型計算機的控制系統(tǒng)不能稱其為現(xiàn)代控制系統(tǒng)”的時代已經到來。嵌入式系統(tǒng)正是為適應這一領域的需要而發(fā)展起來的一門新技術。嵌入式系統(tǒng)是內部含有微型計算機用于完成智能化功能的電子系統(tǒng)。它是先進的半導體技術、計算機技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合的產物。一般由嵌入式微處理器、I／O接口設備、嵌入式操作系統(tǒng)及應用程序4部分組成。嵌入式系統(tǒng)的最大特點是它的“嵌入”性，也就是它“嵌入”到儀器儀表和控制系統(tǒng)的內部，使用者甚至感覺不到它的存在。但是，它卻在那里“默默”地工作著。嵌入系統(tǒng)的優(yōu)點是體積小、成本低、功能強、智能化?，F(xiàn)在，隨著社會對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員的需求，講述嵌入式系統(tǒng)的《微型計算機控制技術》已成為我國高等院校的計算機應用、自動化、電子與電氣工程和機電一體化等專業(yè)的主干課程，同時也是廣大技術人員更新知識的必備參考書。本書正是為了適應這一形式而編寫的，專門講述嵌入式系統(tǒng)設計的專業(yè)教科書，全書共分ll章。第1章介紹微型計算機控制系統(tǒng)的組成及分類，這是本書的開篇，全面提出了微型計算機控制技術的主要內容及它們之間的關系，給讀者以整體概念；第2章介紹模擬量輸入／輸出通道接口技術，主要包括采樣.保持器、多路開關、A／D和D／A轉換和數(shù)據(jù)采集方法，這是微型計算機溝通模擬世界的重要通路：第3章介紹人機交互接口技術，主要有鍵盤接口技術、遙控鍵盤技術、LED顯示接口技術及LCD顯示接口技術，

內容概要

本書內容全面，深入淺出，注重實用。    本書全面系統(tǒng)地講述了微型計算機在嵌入式系統(tǒng)中的各種應用技術。主要內容有：微型計算機控制系統(tǒng)的組成及分類、A/D和D/A轉換、數(shù)據(jù)采集、鍵盤接口技術、LED及LCD顯示、報警技術、馬達控制、步進電機控制、I/C卡接口技術、RFID技術、串行通信及其接口總線（RS-232-C、SPI、I2C）、現(xiàn)場總線、數(shù)字濾波、標度變換、自動量程轉換、非線性補償、PID控制、模糊控制、微型計算機控制系統(tǒng)設計方法及實例、微型計算機控制系統(tǒng)抗干擾措施等。全書的介紹以目前應用最多的MCS-51系列單片機為主，也兼顧一些其他型號的單片機。書中雖然以單片機為例進行講述，但書中所涉及的全部內容都是目前所流行的嵌入式系統(tǒng)所需要的，完全適用于嵌入式系統(tǒng)。    為了適應微型計算機控制技術發(fā)展的需要，本書在原來《微型計算機控制技術》的基礎上，進行了大量的增刪，去掉了一些理論推導和原理性的論述，增加一些更加實用的內容。主要有：嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網中的應用、FPGA系統(tǒng)、串行A/D轉換器、LED點陣顯示器的設計、遙控鍵盤的設計、觸摸式電子開關接口技術、遠程報警系統(tǒng)的設計、IC卡和射頻識別技術（RFID）以及微型計算機控制系統(tǒng)抗干擾措施等。    本書可作為高等院校、職業(yè)技術學院的微型計算機應用、自動化、儀器儀表、電子、通信、機電一體化等專業(yè)的《微型計算機控制技術》課程的教材，也是廣大從事微型計算機過程控制系統(tǒng)設計技術人員的一本實用參考書。

書籍目錄

第1章  微型計算機控制系統(tǒng)概述  1.1  微型計算機控制系統(tǒng)的組成    1.1.1  微型機控制系統(tǒng)的硬件結構    1.1.2  微型機控制系統(tǒng)的軟件   1.2  微型機控制系統(tǒng)的分類    1.2.1  操作指導控制系統(tǒng)    1.2.2  直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）    1.2.3  計算機監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）    1.2.4  嵌入式系統(tǒng)（EMS）    1.2.5  物聯(lián)網系統(tǒng)（ITS）    1.2.6  現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）  1.3  微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢    1.3.1  單片微型計算機    1.3.2  可編程邏輯控制器    1.3.3  現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）    1.3.4  工業(yè)PC     1.3.5  微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢  習題一第2章  模擬量輸入/輸出通道的接口技術  2.1  多路開關及采樣-保持器    2.1.1  多路開關     2.1.2  采樣-保持器   2.2  模擬量輸出通道的接口技術    2.2.1  8位D/A轉換器及其接口技術     2.2.2  高于8位的D/A轉換器及其接口技術   2.3  模擬量輸入通道接口技術    2.3.1  8位A/D轉換器    2.3.2  8位A/D轉換器的接口技術    2.3.3  8位A/D轉換器的程序設計    2.3.4  高于8位的A/D轉換器及其接口技術    2.3.5  串行A/D轉換器及其接口技術  習題二第3章  人機交互接口技術  3.1  鍵盤接口技術    3.1.1  鍵盤設計需解決的幾個問題    3.1.2  少量功能鍵的接口技術    3.1.3  矩陣鍵盤的接口技術    3.1.4  電子薄膜開關的應用    3.1.5  鍵盤特殊功能的處理  3.2  紅外遙控鍵盤接口技術    3.2.1  紅外發(fā)射電路（NB9148）    3.2.2  紅外接收電路（NB 9149/NB9150）    3.2.3  紅外遙控鍵盤系統(tǒng)的設計    3.2.4  簡單紅外遙控鍵盤系統(tǒng)的設計  3.3  LED顯示接口技術    3.3.1  LED數(shù)碼管的結構及顯示原理    3.3.2  LED動態(tài)顯示接口技術    3.3.3  LED靜態(tài)顯示接口技術    3.3.4  硬件譯碼顯示電路   3.4  LED電子顯示屏技術     3.4.1  LED顯示屏的分類    3.4.2  LED顯示屏的結構    3.4.3  LED顯示屏的設計  3.5  LCD的顯示接口技術     3.5.1  LCD的基本結構及工作原理     3.5.2  LCD的驅動方式    3.5.3  4位LCD靜態(tài)驅動芯片ICM7211    3.5.4  點陣式LCD的接口技術  習題三第4章  常用控制程序的設計  4.1  報警程序的設計    4.1.1  常用的報警方式    4.1.2  簡單報警程序的設計    4.1.3  越限報警程序的設計    4.1.4  遠程自動報警系統(tǒng)的設計  4.2  開關量輸出接口技術    4.2.1  光電隔離技術    4.2.2  繼電器輸出接口技術    4.2.3  固態(tài)繼電器輸出接口技術    4.2.4  大功率場效應管開關接口技術    4.2.5  可控硅接口技術    4.2.6  電磁閥接口技術  4.3  電機控制接口技術    4.3.1  小功率直流電機調速原理    4.3.2  開環(huán)脈沖寬度調速系統(tǒng)    4.3.3  PWM調速系統(tǒng)設計    4.3.4  閉環(huán)脈沖寬度調速系統(tǒng)     4.3.5  交流電機控制接口技術  4.4  步進電機控制接口技術    4.4.1  步進電機的工作原理    4.4.2  步進電機控制系統(tǒng)的原理    4.4.3  步進電機與微型機的接口及程序設計    4.4.4  步進電機步數(shù)及速度的確定方法    4.4.5  步進電機的變速控制  習題四 第5章  IC卡技術第6章  總線接口技術第7章  過程控制數(shù)據(jù)處理的方法第8章  數(shù)字PID及其算法第9章  模糊控制技術第10章  微型機控制系統(tǒng)的設計第11章  微型機控制系統(tǒng)抗干擾技術附錄A  微型計算機控制技術課程設計任務書 附錄B  選擇題參考答案 附錄C  微型計算機控制技術光盤資料索引參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：4.檢測元件及執(zhí)行機構在微型機控制系統(tǒng)中，為了對生產過程進行控制，首先必須對各種數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、流量液位和成分等進行采集。為此，必須通過檢測元件，即傳感器，把非電量參數(shù)轉換成電量。如熱電偶可以把溫度轉換成mV信號；壓力變換器可以把壓力轉變成電信號。這些信號經變換器轉換成統(tǒng)一的標準信號（0～5v或4～20mA）后，再送入微型機。因此，檢測元件精度的高低，直接影響到微型機控制系統(tǒng)的精度。此外，為了控制生產過程，還必須有執(zhí)行機構。它們的作用就是控制各參數(shù)的流入量。例如，在溫度控制系統(tǒng)中，根據(jù)溫度的誤差來控制進入加熱爐的煤氣（或油）量；在水位控制系統(tǒng)中控制進入容器的水的流量。執(zhí)行機構有的采用電動、氣動或液壓傳動控制，也有采用電機、步進電機及可控硅元件等進行控制。關于這部分內容將在第4章詳細介紹。5.操作臺操作臺是人機對話的聯(lián)系紐帶。通過它人們可以向計算機輸入程序，修改內存的數(shù)據(jù)，顯示被測參數(shù)，以及發(fā)出各種操作命令等。它主要由以下4部分組成。（1）作用開關。如電源開關、數(shù)據(jù)及地址選擇開關及操作方式（如自動或手動）選擇開關等。通過這些開關，人們可以對主機進行啟停操作、設置和修改數(shù)據(jù)，以及修改控制方式等。作用開關可通過接口與主機相連。（2）功能鍵。設置功能鍵的目的主要是通過各種功能鍵向主機申請中斷服務，如常用的復位鍵、啟動鍵、打印鍵和顯示鍵等。此外，面板上還有工作方式選擇鍵，如連續(xù)工作方式或單步工作方式。所有這些功能鍵通常以中斷方式與主機進行聯(lián)系。（3）LED數(shù)碼管及CRT顯示。它們用來顯示被測參數(shù)及操作人員感興趣的內容。隨著微型機控制技術的發(fā)展，CRT顯示的應用越來越普遍。它不但可以顯示數(shù)據(jù)表格，而且能夠顯示被控系統(tǒng)的流程總圖、棒狀指示圖、開關狀態(tài)圖、時序圖、變量變化趨勢圖、調節(jié)回路指示圖、表格式顯示，以及報警、索引等。（4）數(shù)字鍵。用來送入數(shù)據(jù)或修改控制系統(tǒng)的參數(shù)。關于鍵盤及顯示接口的設計將在第3章中講述。

編輯推薦

《微型計算機控制技術(第2版)》：1.以點帶面。以目前應用最多的MCS-51系列單片機為主，同時也兼顧其他類型的單片機。雖然以單片機為例進行講述，但書中所涉及的全部內容都是目前所流行的嵌八式系統(tǒng)所需要的，完全適用于嵌入式系統(tǒng)。2.與時俱進，為了適應微型計算機控制技術發(fā)展的需要，《微型計算機控制技術(第2版)》在原來微型計算機控制技術的基礎上，進行了大量的增刪，去掉了一些理論推導和原理性的論述，增加了一些更加實用的內容。主要有嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網中的應用、FPGA系統(tǒng)、串行A／D轉換器、LED點陣顯示器的設計、遙控鍵盤的設計、觸摸式電子開關接口技術、遠程報警系統(tǒng)的設計、IC卡和射頻識別技術（RFID）及微型計算機控制系統(tǒng)抗干擾措施等。3.軟件和硬件相結合?！段⑿陀嬎銠C控制技術(第2版)》既對硬件接口進行了詳細的論述，同時又對軟件的設計思想、程序流程圖及匯編語言程序進行了全面的說明。4.實用性強，《微型計算機控制技術(第2版)》很多實例都取自于作者多年的科研課題。學完《微型計算機控制技術(第2版)》后，只要把《微型計算機控制技術(第2版)》的內容稍加修改，串聯(lián)起來即可構成一個實用的課題。因此，《微型計算機控制技術(第2版)》對學生畢業(yè)設計、首次涉足嵌入式微型計算機系統(tǒng)設計的人員特別有用。5.內容精練。《微型計算機控制技術(第2版)》摒棄了一些較深的理論推導，深入淺出、言簡意賅、精練實用。6.信息流概念清楚?！段⑿陀嬎銠C控制技術(第2版)》在編寫過程中，有意識地培養(yǎng)和建立讀者的思維能力，使讀者真正建立數(shù)據(jù)流及信息流的概念，以便在控制應用中，能夠使軟件和硬件有機地結合。通過對各章實例進行分析，可使廣大讀者真正掌握微型計算機嵌入式系統(tǒng)的設計方法。7.強化練習。每章最后都附有習題，內容包括選擇題、思考題和練習題，而且書后附有部分習題參考答案及課程設計選題。8.資源共享，《微型計算機控制技術(第2版)》配有電子光盤，把我們在福建省級精品課建設中積累的一些資料與大家共享。主要內容有，教學大綱、教學進度表（參考）、用Proteus開發(fā)的部分童節(jié)仿真系統(tǒng)及課程設計范例等。同時，為了顧及熟悉C語言的讀者，還附錄了書中部分內容的C語言程序，詳見附錄中的光盤目錄。

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