微機控制與接口技術(shù)

前言

本書是按照中央廣播電視大學“開放教育試點”機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科教學計劃編寫的。主要內(nèi)容包括：計算機控制系統(tǒng)的組成、特點及其分類、常用的工業(yè)控制計算機和工業(yè)控制總線、計算機接口的基本概念、地址譯碼、定時和中斷、數(shù)字量I／O接口、模擬量I／O接口和人機接口等。作為廣播電視大學的教材，它應(yīng)該適合遠程開放教育和學生來源面廣的特點，教材應(yīng)方便學生自學。為此，本書著重考慮了以下幾個方面：（1）為方便學生學習，每章正文前給出學習重點及教學要求，章后均有小結(jié)，對本章主要內(nèi)容作一歸納。每章末均附有習題和思考題，便于學生復習和鞏固所學知識。（2）各章節(jié)均按照“必須”、“夠用”的原則，力求詳簡得當，重點突出。著重講解基本理論和基本方法，通過傳授基本知識培養(yǎng)學生的實際應(yīng)用能力。（3）本書除可作為廣播電視大學教材外，還適用于各類成人高校有關(guān)專業(yè)，并可供從事機電一體化的工程技術(shù)人員參考。本書由哈爾濱工程大學王嵐主編并修改定稿。參加本書編寫的有：王嵐（第1，3，4章），哈爾濱工程大學于立君（第5，6章），哈爾濱工程大學王輝（第2，7，8章）。本書由哈爾濱工程大學張立勛教授主審，哈爾濱工程大學朱齊丹教授、哈爾濱工業(yè)大學黃劍華副教授參加了本書的審定。專家們對書稿進行了認真仔細的審閱，并提出了寶貴的修改意見。在本書編寫過程中，得到了中央廣播電視大學冼健生同志的大力支持和幫助，在此一并表示衷心的感謝。由于水平有限，書中難免出現(xiàn)錯誤和疏漏之處，敬請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

由王嵐主編的《微機控制與接口技術(shù)》是中央廣播電視大學機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)（?？破瘘c升本科）的專業(yè)課教材。全書共分8章。第1章介紹計算機控制系統(tǒng)的組成、特點及其分類；第2章介紹常用的工業(yè)控制計算機；第3章介紹常用的工業(yè)控制總線；第4章介紹計算機接口涉及到的概念和地址譯碼技術(shù)；第5－8章介紹定時和中斷、數(shù)字量I/O接口、模擬量I/O接口和人機接口的基本工作原理，以及常用的芯片及其應(yīng)用實例。
考慮到電大學生的特點，《微機控制與接口技術(shù)》在內(nèi)容安排上力求深入淺出，側(cè)重于應(yīng)用，且注意反映近年來該領(lǐng)域中的新內(nèi)容和發(fā)展趨勢，突出理論聯(lián)系實際的特點，使教學內(nèi)容體現(xiàn)“必須”和“夠用”的原則。

書籍目錄

第1章　計算機控制系統(tǒng)概述
　1.1　計算機控制系統(tǒng)的組成和特點
　　1.1.1　計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展
　　1.1.2　計算機控制系統(tǒng)的組成
　　1.1.3　計算機控制系統(tǒng)的特點
　1.2　計算機控制系統(tǒng)的分類
　　1.2.1　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
　　1.2.2　監(jiān)督控制系統(tǒng)
　　1.2.3　直接數(shù)字控制系統(tǒng)
　　1.2.4　集散控制系統(tǒng)
　　1.2.5　分級控制
　　1.2.6　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
　習題與思考題
第2章　常用的工業(yè)控制計算機
　2.1　工業(yè)控制計算機概述
　2.2　工業(yè)PO機
　　2.2.1　工業(yè)Pc機的特點
　　2.2.2　工業(yè)PC機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　2.2.3　工業(yè)Pc機的類型
　　2.2.4　工業(yè)Pc機的組態(tài)軟件
　2.3　STD總線工業(yè)控制機
　　2.3.1　STD總線工業(yè)控制機的特點
　　2.3.2　STD總線工業(yè)控制機的模板介紹
　2.4　可編程序控制器
　　2.4.1　可編程序控制器的特點
　　2.4.2　可編程序控制器的結(jié)構(gòu)
　　2.4.3　可編程序控制器的類型
　2.5　單片機
　　2.5.1　單片機的特點及分類
　　2.5.2　MCS51單片機簡介
　　2.5.3　單片機的系統(tǒng)擴展和配置
　2.6　DSP
　　2.6.1　DSP的主要結(jié)構(gòu)特點
　　2.6.2　DSP應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成
　　2.6.3.TMS320系列概況
　2.7　集散控制系統(tǒng)(DOS)
　　2.7.1　集散控制系統(tǒng)的發(fā)展
　　2.7.2　集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
　　2.7.3　集散控制系統(tǒng)的基本組成
　　2.7.4　集散控制系統(tǒng)舉例
　習題與思考題
第3章　常用工業(yè)控制總線
　3.1　總線概述
　　3.1.1　總線的概念
　　3.1.2　總線的分類
　　3.1.3　總線的組成
　　3.1.4　總線的主要參數(shù)
　3.2　系統(tǒng)總線
　　3.2.1　ISA總線
　　3.2.2　POl總線
　　3.2.3　PC-104總線
　　3.2.4　STD總線
　3.3　設(shè)備總線
　　3.3.1　RS-232總線
　　3.3.2　USB總線
　　3.3.3　現(xiàn)場總線
　　3.3.4　典型現(xiàn)場總線簡介
　習題與思考題
第4章　接口及地址譯碼技術(shù)
　4.1　接口技術(shù)概述
　　4.1.1　CPU與外設(shè)交換的信息
　　4.1.2　接口的結(jié)構(gòu)
　　4.1.3　接口功能
　　4.1.4　接口電路的結(jié)構(gòu)形式
　4.2　CPU與接口換數(shù)據(jù)的方式
　　4.2.1　基礎(chǔ)知識
　　4.2.2　程序傳送方式
　　4.2.3　中斷傳送方式
　　4.2.4　DMA傳送方式
　4.3　I/O端口及其編址方式
　4.4　I/O端口地址譯碼
　　4.4.1　I/O端口地址譯碼電路工作原理及作用
　　4.4.2　I/O端口地址譯碼方法
　　4.4.3　I/O端口地址譯碼電路一般形式
　　4.4.4　I/O端口地址譯碼電路設(shè)計
　　4.4.5　可編程邏輯器件在I/O端口地址譯碼中的應(yīng)用
　習題與思考題
第5章　定時及中斷
　5.1　概述
　　5.1.1　定時及中斷技術(shù)的概述
　　5.1.2　中斷響應(yīng)與中斷處理程序
　　5.1.3　中斷優(yōu)先級
　5.2　計數(shù)器/定時器8253
　　5.2.1　計數(shù)器/定時器的工作原理
　　5.2.2　8253的引腳與功能結(jié)構(gòu).
　　5.2.3　8253的六種工作方式
　  5.2.4　8253的初始化編程及應(yīng)用舉例
　5.3　中斷控制器8259A
　　5.3.1　8259A的結(jié)構(gòu)
　　5.3.2　8259A的引腳及功能說明
　　5.3.3　8259A的工作方式
　　5.3.4　8259A應(yīng)用編程
　　5.3.5　由多片8259A組成的主從式中斷系統(tǒng)
　　5.3.6　8259A的應(yīng)用舉例
　習題與思考題
第6章　數(shù)字I/O接口
　6.1　概述
　　6.1.1　并行通信和并行接口
　　6.1.2　串行通信和串行接口
　6.2　簡單并行接口
　6.3　可編程并行通信接口8255A
　　6.3.1　8255A芯片的引腳定義與功能
　　6.3.2　8255A芯片的編程結(jié)構(gòu)
　　6.3.3　8255A的控制字格式和初始化編程
　　6.3.4　8255A的三種工作方式與時序關(guān)系
　　6.3.5　8255A芯片的應(yīng)用舉例
　6.4　可編程串行通信接口芯片8250
　　6.4.1　8250芯片的引腳定義與功能
　　6.4.2　8250芯片的編程結(jié)構(gòu)
　　6.4.3　8250內(nèi)部寄存器的功能
　　6.4.4　8250通信編程
　　6.4.5　8250芯片的應(yīng)用舉例
　習題與思考題
第7章　模擬量I/O接口技術(shù)
　7.1　概述
　7.2　A/D轉(zhuǎn)換器
　7.2.1　A/D轉(zhuǎn)換的原理
　　7.2.2　A/D轉(zhuǎn)換的性能參數(shù)
　　7.2.3　典型A/D芯片與總線的接口技術(shù)及其應(yīng)用
　7.3　D/A轉(zhuǎn)換器
　　7.3.1　D/A轉(zhuǎn)換的原理
　　7.3.2　D/A轉(zhuǎn)換的性能參數(shù)
　　7.3.3　典型D/A芯片與總線的接口技術(shù)及其應(yīng)用
　習題與思考題
第8章　人機接口：
　8.1　概述
　8.2　鍵盤的基本工作原理
　　8.2.1　鍵開關(guān)與鍵盤類型
　　8.2.2　鍵的防抖動
　　8.2.3　按鍵的識別和鍵碼的產(chǎn)生
　8.3　顯示設(shè)備及接口
　　8.3.1　數(shù)碼管LED顯示器及顯示原理
　　8.3.2　一位LED顯示器接口
　　8.3.3　多位LED顯示器接口
　　8.3.4　CRT顯示器及接口
　　8.3.5　LOD顯示器
　8.4　鍵盤和顯示的綜合應(yīng)用
　習題與思考題
參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第二階段是從20世紀60年代初到70年代初。1962年英國帝國化學工業(yè)公司（ICI）用一臺計算機代替所有用于過程控制的模擬儀表，實現(xiàn)了244個數(shù)據(jù)量采集，129個閥門控制的直接數(shù)字控制系統(tǒng)（工）DC）。這一階段為集中型計算機控制系統(tǒng)，由于當時計算機的價格較高，因而在一個控制系統(tǒng)中常常用一臺計算機實現(xiàn)所有的控制功能。此種系統(tǒng)的缺點是可靠性較差，一旦計算機發(fā)生故障，將造成整個工廠或整個裝置癱瘓；同時，由于一臺計算機控制生產(chǎn)過程的很多物理量，從而使得整個生產(chǎn)過程的操作、起動及停機都很困難。DDC的出現(xiàn)是計算機技術(shù)發(fā)展過程中的一個重要階段，由于這時計算機已成為閉環(huán)控制回路的一個組成部分，它使得人們更加注意計算機在基本控制方面的作用，從而也進一步促進了計算機控制理論的研究和發(fā)展。整個60年代，計算機技術(shù)有了很大的發(fā)展。主要的特點是它的體積更小、速度更快、工作更可靠以及價格更便宜。到了60年代后半期，計算機廠家生產(chǎn)出了各種類型的適合工業(yè)過程控制的小型計算機（minicomputer），對于較小的工程問題也能利用計算機來控制。過程控制計算機的數(shù)目從1970年的約5000臺上升到1975年的約50000臺，五年中增加了約十倍。第三階段從20世紀70年代開始。1972年誕生的微型計算機，以其速度快、體積小、可靠性高和價格便宜等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于過程控制，使得計算機控制技術(shù)取得了突飛猛進的發(fā)展。由于微型機比較便宜，因而計算機控制系統(tǒng)主要采用多微處理機的分散控制形式。70年代中期到80年代初計算機控制系統(tǒng)達到了前所未有的應(yīng)用普及程度。世界上幾個主要計算機和儀表制造廠于1975年幾乎同時生產(chǎn)出分散控制系統(tǒng)（DCS）。例如，美國Honeywell公司的FDCS－2000、日本橫河公司的CENTUM等。80年代末又推出具有計算機輔助設(shè)計（CAD）、專家系統(tǒng)、控制和管理融為一體的新型分散型控制系統(tǒng)。國內(nèi)在70年代末和80年代初開始引進和研究計算機控制系統(tǒng)，各類工廠紛紛上馬了大量的計算機控制方面的項目，也研制了一些有一定影響的計算機控制系統(tǒng)。如國產(chǎn)DJK7500、友力－2000等。近年來，微型計算機控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展迅猛異常，應(yīng)用程度迅速提高，國家九五和十五期間在控制方面新上項目和老廠改造項目大部分是微機控制系統(tǒng)。

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《微機控制與接口技術(shù)》由中央廣播電視大學出版社出版。

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