微型計算機控制技術

前言

為貫徹落實教育部《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》和《教育部關于以就業(yè)為導向深化高等職業(yè)教育改革的若干意見》的精神，加強教材建設，確保教材質(zhì)量，中國電力教育協(xié)會組織制訂了普通高等教育“十一五”教材規(guī)劃。該規(guī)劃強調(diào)適應不同層次、不同類型院校，滿足學科發(fā)展和人才培養(yǎng)的需求，堅持專業(yè)基礎課教材與教學急需的專業(yè)教材并重、新編與修訂相結(jié)合。本書為新編教材。微型計算機控制技術已經(jīng)廣泛應用于國防、工業(yè)和民用等各個領域，并取得了較大的社會效益和經(jīng)濟效益。對于自動化、電氣工程及其自動化、電子信息工程、機電一體化等專業(yè)的本科生及研究生來說，掌握微型計算機控制系統(tǒng)的基本知識與設計技能已成為一門基本功。隨著計算機技術、自動控制理論、檢測與傳感器技術、現(xiàn)場總線技術、通信與網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，微型計算機控制技術課程內(nèi)容的不斷更新勢在必行。針對復合型、創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)目標，本書編者結(jié)合自己多年的教學、科研工作實踐，對微型計算機控制技術的課程結(jié)構(gòu)進行了深入細致地研究，吸取了國內(nèi)外最新的計算機控制技術，盡量反映出微機控制領域內(nèi)最新的科學技術和學術動態(tài)。本書基礎理論與實用技術并重，旨在提高學生設計微機控制系統(tǒng)的能力。書中將自動控制理論、微型計算機技術、檢測與傳感器技術、現(xiàn)場總線技術等課程的基本內(nèi)容與本課程有機地結(jié)合在一起，詳細介紹了微型計算機控制技術的基本原理及設計實現(xiàn)方法，注重軟、硬件的結(jié)合，突出微型計算機在工業(yè)控制中的具體實踐及應用。在編寫思路上，遵循由單機到系統(tǒng)，由淺入深，以熟練掌握基礎理論和工程設計為目標，提高學生綜合應用所學知識分析、解決實際工程問題的能力，培養(yǎng)其綜合素質(zhì)。全書共7章，第1章主要介紹微型計算機控制系統(tǒng)的基本概念、組成、分類和主要發(fā)展趨勢；第2章詳細闡述了輸入／輸出通道和I／O接口電路設計技術；第3、4章分別討論了數(shù)字控制器的模擬化設計方法和離散化設計方法；第5章介紹了結(jié)構(gòu)化程序設計思想及常用應用程序設計，包括數(shù)字濾波技術、標度變換、插值算法以及報警程序設計等內(nèi)容；第6章介紹了集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)；第7章以實際工程應用為例詳細介紹了微型計算機系統(tǒng)的設計方法。

內(nèi)容概要

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

書籍目錄

前言第1章　計算機控制系統(tǒng)概述  1.1  自動控制系統(tǒng)的基本概念  1.2　計算機控制系統(tǒng)的組成  1.3　計算機控制系統(tǒng)的分類  1.4　計算機控制系統(tǒng)的控制核心  1.5　計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢  本章小結(jié)  習題與思考題第2章　輸入/輸出接口與過程通道  2.1　輸入/輸出接口  2.2　過程通道的一般結(jié)構(gòu)  2.3　信號的采樣和量化  2.4　模擬量輸入通道的信號調(diào)理電路  2.5　模擬開關及采樣保持  2.6　A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術  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  本章小結(jié)  習題與思考題第3章　數(shù)字控制器的模擬化設計方法  3.1　模擬化設計方法及其步驟  3.2　離散化方法  3.3　數(shù)字PID控制器的設計  3.4　數(shù)字PID控制器的改進  3.5　數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定  3.6　設計舉例  本章小結(jié)  習題與思考題第4章　數(shù)字控制器的直接設計方法　4.1  引言　4.2　最少拍有波紋系統(tǒng)的設計　4.3　最少拍無波紋系統(tǒng)的設計  4.4　最少拍系統(tǒng)的改進  4.5　純滯后對象的控制算法——達林算法  本章小結(jié)  習題與思考題第5章  常用應用程序設計  5.1　軟件程序設計思想  5.2　數(shù)字濾波技術  5.3　標度變換  5.4　插值算法  5.5　查表  5.6　電機控制程序設計  5.7　報警程序設計  本章小結(jié)  習題與思考題第6章　集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線  6.1　集散控制系統(tǒng)  6.2　幾種典型的DCS簡介  6.3　現(xiàn)場總線技術  6.4　幾種典型的現(xiàn)場總線介紹  本章小結(jié)  習題與思考題第7章　微型計算機控制系統(tǒng)的設計　7.1　微機控制系統(tǒng)設計的基本要求　7.2　微機控制系統(tǒng)的設計步驟　7.3  電熱箱溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)　7.4　微機控制的電機閉環(huán)控制調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)　本章小結(jié)　習題與思考題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 輸入/輸出接口與過程通道采用計算機實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，需要采集生產(chǎn)過程中的各種必要信息（參數(shù)），并轉(zhuǎn)換成計算機所要求的數(shù)據(jù)形式，送入計算機。計算機對采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理后，形成所需要的控制信息，以生產(chǎn)過程能接受的信號形式輸出，以便實現(xiàn)控制、顯示、打印等各種功能。輸入/輸出通道（簡稱過程通道或I/O通道）就是在計算機和生產(chǎn)過程之間進行信息傳送和變換的連接通道。過程通道按變換傳遞信號的種類分為模擬量通道和數(shù)字量通道；按信號傳輸?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，過程通道分為模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量（開關量）輸入通道及數(shù)字量（開關量）輸出通道。主機和外圍設備交換信息時，往往存在著速度不匹配、數(shù)據(jù)類型不一樣等問題，為了解決這些問題，必須設計一套介于主機和外部設備之間的控制邏輯部件，這就是輸入/輸出接口（簡稱I/O接口）。I/O接口是主機和外圍設備之間交換信息的連接部件（電路），也是主機和外圍設備之間信息交換的橋梁。在計算機控制系統(tǒng)中，過程通道和輸入/輸出接口將計算機與生產(chǎn)過程緊密相連，是計算機控制系統(tǒng)的重要組成部分。本章重點介紹計算機控制系統(tǒng)過程通道和I/O接口電路的設計技術。2.1　輸入/輸出接口在計算機控制系統(tǒng)中，過程通道或外部設備是不能直接與中央處理單元（CPU）連接的，因為它們的速度、數(shù)據(jù)格式不一定相同，信號形式也不一定相匹配。為了便于兩者交換信息，需要通過一個中間環(huán)節(jié)將CPU和外部通道連接起來，該中間環(huán)節(jié)就是接口電路。

編輯推薦

《微型計算機控制技術》：普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。

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