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目录1

第1章 概述1

1.1 微机控制系统的概念1

1.1.1 微机控制系统的发展概况1

1.1.2 微机控制系统的组成2

1.1.3 微机控制系统的结构和原理3

1.1.4 微机控制系统的特点4

1.2.1 计算机操作指导控制系统5

1.2 微机控制系统的分类5

1.2.2 直接数字控制系统（DDC）6

1.2.3 监督计算机控制系统（SCC）6

1.2.4 集散型控制系统（DCS）7

1.2.5 现场总线控制系统（FCS）7

1.3 微机控制的主要研究内容及发展前景8

1.3.1 技术性能指标8

1.3.2 研究内容10

1.3.3 发展方向及应用前景14

2.1 输入通道的结构与信号转换17

第2章 过程输入通道与接口17

2.1.1 数字量输入通道18

2.1.2 模拟量输入通道19

2.1.3 AI的常用器件及电路21

2.2 模拟量输入通道中的常用放大器23

2.2.1 测量放大器23

2.2.2 可编程放大器25

2.2.3 隔离放大器25

2.3.1 8位转换器ADC0809与MCS-51单片机接口电路27

2.3 A/D转换器与单片机接口电路27

2.3.2 12位转换器AD574A与MCS-51单片机接口电路30

2.3.3 V/F压频转换器32

第3章 过程输出通道与接口37

3.1 输出通道的结构及常用电路37

3.1.1 数字量输出通道37

3.1.2 模拟量输出通道43

3.2 D/A转换器与单片机接口电路46

3.2.1 8位转换器DAC0832与MCS-51单片机接口电路46

3.2.2 12位转换器DAC1208与MCS-51单片机接口电路49

3.2.3 F/V频压转换器51

3.3 常用执行器53

3.3.1 固态继电器53

3.3.2 伺服电机56

3.3.3 步进电机57

3.3.4 电磁阀59

3.3.5 变频器59

4.1 键盘接口方法63

第4章 人机接口63

4.1.1 独立式连接的非编码键盘64

4.1.2 矩阵式连接非编码键盘65

4.2 数码显示方法68

4.2.1 8段LED显示器结构与原理68

4.2.2 LED显示器两种显示方式69

4.2.3 用软件译码的8位动态LED显示接口电路71

4.3 微型打印机及接口电路73

4.3.1 GP16微型打印机的工作原理74

4.3.2 MCS-51单片机和GP16的接口电路75

第5章 数字控制器79

5.1 PID模拟控制器及其调节79

规律的数字化79

5.2 PID控制器的几种改进形式82

5.2.1 带有死区的PID算法82

5.2.2 积分分离的PID算法82

5.3 PID控制参数的整定83

5.3.1 按扩充临界比例度法整定T和Kp、TI、TD83

5.3.2 按扩充响应曲线法整定T和KP、TI、TD84

5.4 串级控制技术85

5.4.1 串级控制的结构和原理85

5.4.2 数字串级控制算法86

5.4.3 副回路微分先行串级控制算法87

5.5 前馈-反馈控制技术88

5.5.1 前馈控制的结构和原理88

5.5.2 前馈-反馈控制结构89

5.5.3 数字前馈-反馈控制算法91

5.6.1 模糊控制的基本思想93

5.6.2 模糊控制器的基本结构93

5.6 模糊控制器93

5.6.3 模糊控制的应用实例95

第6章 抗干扰技术97

6.1 干扰的来源和分类97

6.1.1 干扰的来源97

6.1.2 干扰的分类98

6.2 硬件方面对几种主要干扰的抑制方法100

6.2.1 电源噪声的抑制100

6.2.2 过程通道干扰的抑制103

6.2.3 接地技术105

6.3 CPU软件抗干扰106

6.3.1 人工复位107

6.3.2 掉电保护107

6.3.3 睡眠抗干扰108

6.3.4 指令冗余109

6.3.5 软件陷阱109

6.3.6 程序运行监控电路111

6.4.1 数字信号的输入方法113

6.4 输入输出通道软件抗干扰113

6.4.2 数字信号的输出方法115

6.4.3 数字滤波116

6.5 可靠性与故障诊断118

6.5.1 可靠性设计118

6.5.2 故障诊断122

第7章 系统设计及综合实验125

7.1 微机控制系统设计的要求和步骤125

7.1.1 系统设计的基本要求125

7.1.4 建立数学模型和确定控制算法126

7.1.2 系统设计的特点126

7.1.3 确定系统总体控制方案126

7.1.5 微型机和接口电路的选择127

7.1.6 系统总体设计127

7.2 电热水暖恒温自动控制系统129

7.2.1 系统设计目标及控制算法129

7.2.2 电压前馈与调功输出130

7.2.3 硬件设计131

7.2.4 软件设计132

7.3.1 系统结构133

7.3 纸机转速控制133

7.3.2 系统控制功能134

7.3.3 调速操作与保护140

7.4 SPWM二相交流电动机变频调速微机控制系统141

7.4.1 极性控制信号的产生142

7.4.2 SPWM信号的产生145

7.4.3 V/F协调控制146

7.5 系列综合实验147

7.5.1 电热水暖恒温自动控制系统实验147

7.5.2 单片机控制交流变频调速系统实验150

7.5.3 多路数据采集监测管理系统实验153

第8章 集散型控制系统及现场156

总线技术156

8.1 DCS的概念、特点和体系结构156

8.1.1 DCS的组成及特点156

8.1.2 DCS分层体系158

8.2 DCS的网络结构与系统特性159

8.2.1 网络结构160

8.2.2 TDC-3000系统特性161

8.3 现场控制站166

8.3.1 多功能控制器的结构167

8.3.2 过程管理器的结构169

8.3.3 逻辑管理器的结构与功能170

8.3.4 MC的无中断自动控制系统172

8.3.5 MC的组态174

8.4 操作站180

8.4.1 增强型操作站的构成180

8.4.2 增强型操作站的显示功能186

8.5 现场总线技术190

8.5.1 现场总线及其体系结构191

8.5.2 总线的分类193

8.5.3 FF现场总线的主要技术标准195

附录1 z变换表199

附录2 PID计算子程序清单（双字节有符号定点数）200

附录3 标准值查表并线性化处理程序清单（双字节定点数）209

附录4 数字温度传感器DS18B20使用方法212

附录5 国内外集散系统一览表220

参考文献223