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第1章　计算机控制系统概述1

1.1 自动控制系统的基本概念1

1.2　计算机控制系统的组成3

1.2.1　硬件部分4

1.2.2　软件部分6

1.3　计算机控制系统的分类6

1.4　微型计算机控制系统的发展趋势9

第2章　8XC552系列单片机结构及工作原理11

2.1　典型8位单片机性能概述11

2.2　8XC552单片机内部结构14

2.2.1　8051核件15

2.2.2　存储器结构17

2.2.3　8XC552 I/O端口21

2.2.4　定时／计数器23

2.2.5　A/D转换器和PWM24

2.2.6　8XC552的中断系统24

2.3　8XC552的引脚及功能24

2.3.1　端口线24

2.3.2　电源线27

2.3.3　控制线27

2.4　8XC552单片机的工作方式29

习题与思考题33

第3章　8XC552单片机的指令系统及汇编语言程序设计35

3.1　MCS—51的寻址方式35

3.2　指令系统简介38

3.3　汇编语言程序设计45

3.3.1　汇编语言格式45

3.3.2　汇编语言构成46

3.4　程序设计举例48

习题与思考题58

第4章　8XC552的定时／计数器、串行接口及中断系统61

4.1　定时／计数器T0,T161

4.1.1　定时／计数器T0,T1方式寄存器和控制寄存器62

4.1.2　T0,T1的工作方式63

4.1.3　编程举例65

4.2　8XC552的定时／计数器T268

4.2.1　8XC552对T2的定时／计数控制69

4.2.2　8XC552捕捉T2时间的功能70

4.2.3　8XC552对T2定时／计数值的比较功能70

4.3　8XC552定时／计数器T372

4.4　串行接口SIO073

4.4.1　SIO0的电路结构及工作原理74

4.4.2　SIO0的工作方式及控制75

4.4.3　通信波特率的选择76

4.4.4　串行口初始化及编程举例77

4.5　串行接口SIO183

4.5.1　I2C总线的基本知识83

4.5.2　8XC552中SIO1的电路结构和功能86

4.5.3　SIO1的工作方式90

4.5.4　SIO1的状态处理模块96

4.5.5　SIO1的初始化程序简介96

4.6　8XC552的中断系统97

4.6.1　中断的概念97

4.6.2　8XC552/MCS—51的中断系统97

习题与思考题104

第5章　过程输入／输出通道106

5.1　信号的采样与复现106

5.1.1　采样定理106

5.1.2　信号的复现与零阶保持器108

5.2　采样保持器及模拟开关110

5.2.1　采样保持器110

5.2.2　模拟开关113

5.3　模拟量输入信号的放大115

5.3.1　增益可编程放大器115

5.3.2　仪用放大器117

5.3.3　隔离放大器119

5.3.4　电压／电流变换电路120

5.4　模／数转换器及接口技术122

5.4.1　逐次比较型A/D转换器的转换原理122

5.4.2　量化误差、转换器编码与A/D转换器性能指标123

5.4.3　逐次比较型A/D转换器125

5.4.4　其他类型的A/D转换器及接口技术135

5.4.5　高性能A/D转换器简介144

5.5　模拟量输出通道146

5.5.1　D/A转换器的原理及主要技术指标147

5.5.2　D/A转换器及接口技术149

5.5.3　输出保持器159

5.6　开关量输入与输出通道159

5.6.1　开关量输入通道159

5.6.2　开关量输出通道160

习题与思考题165

第6章　微机控制系统应用程序166

6.1　控制系统对应用程序设计的要求166

6.2　人机接口及过程监视程序167

6.2.1　键盘接口及处理程序167

6.2.2　显示接口技术及程序设计174

6.2.3　报警程序设计187

6.3　测量数据的预处理技术192

6.3.1　数字滤波程序192

6.3.2　线性化处理程序196

6.3.3　标度变换程序设计200

6.4　常用数字控制算法的数学描述及程序设计201

6.4.1　PID算法的数字实现201

6.4.2　基本PID算法的程序设计203

6.4.3　应用数字PID应考虑的几个问题205

6.4.4　数字PID控制器的改进208

6.4.5　PID参数整定方法简介212

6.5　输出控制程序设计213

6.5.1　步进电机的控制技术及程序设计213

6.5.2　小功率直流电机的速度调节219

习题与思考题222

第7章　微机控制系统设计实例及抗干扰措施224

7.1　微机控制系统的设计224

7.1.1　控制系统的硬件设计要求225

7.1.2　控制系统的软件设计225

7.1.3　控制算法的选择226

7.1.4　系统的调试及试运行226

7.2　控制系统设计实例227

7.2.1　粮仓温度检测系统227

7.2.2　自动剪板机的顺序控制系统231

7.2.3　退火炉温度控制系统236

7.2.4　用80C552作为主控机的温度控制系统的设计241

7.3　故障自动检测程序的设计252

7.3.1　ROM和RAM的自检程序252

7.3.2　A/D和D/A转换器的自检程序254

7.3.3　显示装置的自检程序255

7.3.4　总线及插件自检256

7.4　微机控制系统的抗干扰及可靠性设计256

7.4.1　电源、地线的干扰与抑制257

7.4.2　硬件抗干扰措施259

7.4.3　软件抗干扰方法262

7.4.4　印制电路板设计中的抗干扰措施265

7.4.5　微机控制系统的可靠性设计267

习题与思考题269

第8章　PLC与IPC应用技术270

8.1　PLC组成原理与分类270

8.1.1　PLC发展与应用概况270

8.1.2　PLC基本结构与工作原理272

8.1.3　PLC分类与特点278

8.2　PLC编程原理281

8.2.1　S7-200系列PLC概述281

8.2.2　S7-200系列PLC的数据类型与基本编程元件284

8.2.3　S7-200系列PLC的基本编程指令290

8.2.4　典型应用示例305

8.3　PLC应用系统设计方法310

8.3.1　PLC应用系统设计基本方法和步骤310

8.3.2　基于继电器梯形图的设计方法312

8.3.3　数字逻辑设计方法314

8.4　基于PC总线的工业控制计算机317

8.4.1　PC总线标准规范317

8.4.2　IPC工业控制计算机的特点与组成318

8.4.3　典型的IPC工业控制系统321

习题与思考题325

第9章　嵌入式系统结构与设计原理328

9.1　嵌入式系统与嵌入式计算机328

9.2　嵌入式系统组成原理330

9.2.1　嵌入式系统的体系结构330

9.2.2　典型的嵌入式处理器330

9.2.3　嵌入式实时操作系统332

9.2.4　几种典型的嵌入式操作系统333

9.3　嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ334

9.3.1　嵌入式系统中两种系统程序结构334

9.3.2　嵌入式系统软件的层次结构335

9.3.3　μC/OS-Ⅱ的特点及其系统结构336

9.4　嵌入式系统的开发环境339

9.4.1　嵌入式系统的开发流程339

9.4.2　基于ARM的嵌入式系统程序设计概述340

9.4.3　基于S3C44BOX的嵌入式系统开发板及其软硬件结构344

9.5　嵌入式系统应用设计示例347

9.5.1　实验1——ARM7中断处理347

9.5.2　实验2——μC/OS-Ⅱ中断处理349

9.5.3　实验3——多任务通信实验350

9.5.4　实验4——LCD控制器实验352

9.5.5　实验5——PWM输出354

9.6　嵌入式系统开发平台的设计357

9.6.1　嵌入式开发平台的构建357

9.6.2　开发平台的整体结构358

9.6.3　图形界面定制359

9.6.4　TCP/IP应用程序360

9.6.5　文件系统的使用363

9.6.6　TFTP客户端在LwIP下的实现364

9.6.7　数据格式转换365

习题与思考题367

第10章　工业控制网络368

10.1　工业控制网络概述368

10.1.1　工业控制网络的产生与发展368

10.1.2　工业控制网络的概念369

10.1.3　控制网络在企业网络系统中的地位370

10.2　集散控制系统371

10.2.1　集散控制系统概述371

10.2.2　集散控制系统体系结构372

10.2.3　集散控制系统的特点374

10.3　现场总线网络技术375

10.3.1　现场总线网络技术特点及发展现状376

10.3.2　几种常用的现场总线378

10.4　PROFIBUS现场总线控制网络380

10.4.1　PROFIBUS基本特性381

10.4.2　PROFIBUS-DP386

10.4.3　PROFIBUS控制系统394

10.4.4　PROFIBUS在糖香料配送中心控制系统中的应用396

10.5　工业以太网技术399

10.5.1　工业以太网技术及特点399

10.5.2　工业以太网的主要标准400

10.5.3　工业以太网应用模式403

10.6　工业控制网络系统设计404

参考文献408