微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

前言

為貫徹落實(shí)教育部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見(jiàn)》和《教育部關(guān)于以就業(yè)為導(dǎo)向深化高等職業(yè)教育改革的若干意見(jiàn)》的精神，加強(qiáng)教材建設(shè)，確保教材質(zhì)量，中國(guó)電力教育協(xié)會(huì)組織制訂了普通高等教育“十一五”教材規(guī)劃。該規(guī)劃強(qiáng)調(diào)適應(yīng)不同層次、不同類型院校，滿足學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)的需求，堅(jiān)持專業(yè)基礎(chǔ)課教材與教學(xué)急需的專業(yè)教材并重、新編與修訂相結(jié)合。本書(shū)為新編教材。微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)防、工業(yè)和民用等各個(gè)領(lǐng)域，并取得了較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程、機(jī)電一體化等專業(yè)的本科生及研究生來(lái)說(shuō)，掌握微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本知識(shí)與設(shè)計(jì)技能已成為一門基本功。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論、檢測(cè)與傳感器技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程內(nèi)容的不斷更新勢(shì)在必行。針對(duì)復(fù)合型、創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)目標(biāo)，本書(shū)編者結(jié)合自己多年的教學(xué)、科研工作實(shí)踐，對(duì)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入細(xì)致地研究，吸取了國(guó)內(nèi)外最新的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，盡量反映出微機(jī)控制領(lǐng)域內(nèi)最新的科學(xué)技術(shù)和學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)。本書(shū)基礎(chǔ)理論與實(shí)用技術(shù)并重，旨在提高學(xué)生設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)的能力。書(shū)中將自動(dòng)控制理論、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)與傳感器技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等課程的基本內(nèi)容與本課程有機(jī)地結(jié)合在一起，詳細(xì)介紹了微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基本原理及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，注重軟、硬件的結(jié)合，突出微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制中的具體實(shí)踐及應(yīng)用。在編寫(xiě)思路上，遵循由單機(jī)到系統(tǒng)，由淺入深，以熟練掌握基礎(chǔ)理論和工程設(shè)計(jì)為目標(biāo)，提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，培養(yǎng)其綜合素質(zhì)。全書(shū)共7章，第1章主要介紹微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念、組成、分類和主要發(fā)展趨勢(shì)；第2章詳細(xì)闡述了輸入／輸出通道和I／O接口電路設(shè)計(jì)技術(shù)；第3、4章分別討論了數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)方法和離散化設(shè)計(jì)方法；第5章介紹了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想及常用應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，包括數(shù)字濾波技術(shù)、標(biāo)度變換、插值算法以及報(bào)警程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容；第6章介紹了集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)；第7章以實(shí)際工程應(yīng)用為例詳細(xì)介紹了微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

內(nèi)容概要

本書(shū)為普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。    本書(shū)以MCS.51系列單片機(jī)為控制核心，較全面、系統(tǒng)地介紹了微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本理論及應(yīng)用技術(shù)。    全書(shū)共7章，主要內(nèi)容包括微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念、組成、分類和主要發(fā)展趨勢(shì)，輸入/輸出通道和I/O接口電路設(shè)計(jì)技術(shù)，數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)方法，數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想及常用應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)等，并以實(shí)際工程應(yīng)用為例，介紹微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。    本書(shū)可作為普通高等院校自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用及相近專業(yè)的教材，同時(shí)也可作為相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

前言第1章　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述  1.1  自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念  1.2　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成  1.3　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類  1.4　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制核心  1.5　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)  本章小結(jié)  習(xí)題與思考題第2章　輸入/輸出接口與過(guò)程通道  2.1　輸入/輸出接口  2.2　過(guò)程通道的一般結(jié)構(gòu)  2.3　信號(hào)的采樣和量化  2.4　模擬量輸入通道的信號(hào)調(diào)理電路  2.5　模擬開(kāi)關(guān)及采樣保持  2.6　A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)  2.7　模擬量輸出通道  2.8　數(shù)字量輸入與輸出通道  2.9　I/O通道的抗干擾技術(shù)  本章小結(jié)  習(xí)題與思考題第3章　數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)方法  3.1　模擬化設(shè)計(jì)方法及其步驟  3.2　離散化方法  3.3　數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)  3.4　數(shù)字PID控制器的改進(jìn)  3.5　數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定  3.6　設(shè)計(jì)舉例  本章小結(jié)  習(xí)題與思考題第4章　數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法　4.1  引言　4.2　最少拍有波紋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　4.3　最少拍無(wú)波紋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  4.4　最少拍系統(tǒng)的改進(jìn)  4.5　純滯后對(duì)象的控制算法——達(dá)林算法  本章小結(jié)  習(xí)題與思考題第5章  常用應(yīng)用程序設(shè)計(jì)  5.1　軟件程序設(shè)計(jì)思想  5.2　數(shù)字濾波技術(shù)  5.3　標(biāo)度變換  5.4　插值算法  5.5　查表  5.6　電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)  5.7　報(bào)警程序設(shè)計(jì)  本章小結(jié)  習(xí)題與思考題第6章　集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線  6.1　集散控制系統(tǒng)  6.2　幾種典型的DCS簡(jiǎn)介  6.3　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)  6.4　幾種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線介紹  本章小結(jié)  習(xí)題與思考題第7章　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　7.1　微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求　7.2　微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟　7.3  電熱箱溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)　7.4　微機(jī)控制的電機(jī)閉環(huán)控制調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)　本章小結(jié)　習(xí)題與思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 輸入/輸出接口與過(guò)程通道采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程控制，需要采集生產(chǎn)過(guò)程中的各種必要信息（參數(shù)），并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所要求的數(shù)據(jù)形式，送入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，形成所需要的控制信息，以生產(chǎn)過(guò)程能接受的信號(hào)形式輸出，以便實(shí)現(xiàn)控制、顯示、打印等各種功能。輸入/輸出通道（簡(jiǎn)稱過(guò)程通道或I/O通道）就是在計(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過(guò)程之間進(jìn)行信息傳送和變換的連接通道。過(guò)程通道按變換傳遞信號(hào)的種類分為模擬量通道和數(shù)字量通道；按信號(hào)傳輸?shù)姆较蚍譃檩斎胪ǖ篮洼敵鐾ǖ?，或前向通道和后向通道。因此，過(guò)程通道分為模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入通道及數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸出通道。主機(jī)和外圍設(shè)備交換信息時(shí)，往往存在著速度不匹配、數(shù)據(jù)類型不一樣等問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，必須設(shè)計(jì)一套介于主機(jī)和外部設(shè)備之間的控制邏輯部件，這就是輸入/輸出接口（簡(jiǎn)稱I/O接口）。I/O接口是主機(jī)和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路），也是主機(jī)和外圍設(shè)備之間信息交換的橋梁。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，過(guò)程通道和輸入/輸出接口將計(jì)算機(jī)與生產(chǎn)過(guò)程緊密相連，是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分。本章重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)過(guò)程通道和I/O接口電路的設(shè)計(jì)技術(shù)。2.1　輸入/輸出接口在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，過(guò)程通道或外部設(shè)備是不能直接與中央處理單元（CPU）連接的，因?yàn)樗鼈兊乃俣?、?shù)據(jù)格式不一定相同，信號(hào)形式也不一定相匹配。為了便于兩者交換信息，需要通過(guò)一個(gè)中間環(huán)節(jié)將CPU和外部通道連接起來(lái)，該中間環(huán)節(jié)就是接口電路。

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《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》：普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。

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