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第一部分 计算机控制系统的基础知识第1章 绪论3

1.1 计算机控制系统概述3

1.1.1 计算机控制系统的概念3

1.1.2 计算机控制系统的组成3

1.2 计算机控制系统的分类6

1.3 计算机控制系统的发展趋势9

习题10

第2章 输入输出接口技术11

2.1 多路开关及采样／保持器11

2.2 开关量输入输出接口13

2.3 模拟量输入通道接口技术13

2.3.1 A/D转换原理14

2.3.2 8位A/D转换器15

2.3.3 8位A/D转换器接口技术17

2.3.4 8位A/D转换器的程序设计19

2.4 模拟量输出通道接口技术20

2.4.1 D/A转换器原理20

2.4.2 8位D/A转换器及其接口技术22

2.5 电动机控制接口技术29

习题33

第3章 人机交互接口技术34

3.1 人机接口概述34

3.2 键盘与键盘接口34

3.2.1 按键抖动及其消除方法34

3.2.2 键开关与键盘类型35

3.2.3 键识别方法36

3.2.4 键盘工作方式38

3.3 其它输入设备及接口39

3.4 显示设备及接口40

3.4.1 CRT显示器及接口40

3.4.2 LCD显示器40

3.4.3 字母数字显示器40

3.5 打印机及接口48

习题53

第4章 程序控制与数值控制55

4.1 顺序控制55

4.2 开环数值控制59

4.2.1 数值控制的基本原理59

4.2.2 逐点比较差补法61

4.2.3 数字积分差补法68

习题73

第5章 过程控制数字处理方法75

5.1 查表技术76

5.1.1 顺序查找76

5.1.2 直接查找76

5.1.3 折半查找76

5.1.4 分块查找77

5.2 数字滤波技术77

5.2.1 中值滤波法78

5.2.2 算术平均值滤波78

5.2.3 加权平均值滤波78

5.2.4 滑动平均值滤波79

5.2.5 低通滤波79

5.3 量程自动转换和标度变换80

5.3.1 量程自动转换80

5.3.2 线性参数标度变换81

5.3.3 非线性参数标度变换81

习题82

第6章 数字PID控制算法83

6.1 连续PID控制算法83

6.1.1 模拟PID控制器83

6.1.2 数字PID控制算法85

6.2 对标准PID算法的改进87

6.2.1 积分饱和作用的抑制87

6.2.2 干扰的抑制87

6.2.3 其它改进算法93

6.3 PID控制器参数与采样周期的选择94

习题96

第二部分 计算机控制系统的设计与实践第7章 计算机控制系统设计介绍99

7.1 计算机控制系统设计的基本要求99

7.2 计算机控制系统的设计步骤及方法99

7.3 几种典型的计算机控制系统102

7.3.1 基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统102

7.3.2 基于PLC的计算机控制系统103

7.3.3 基于单片机的计算机控制系统103

7.3.4 基于嵌入式系统的计算机控制系统104

习题104

第8章 监控组态软件设计与应用105

8.1 组态软件及其发展105

8.2 组态软件的图形开发环境108

8.2.1 基本概念108

8.2.2 图形开发环境的工作界面109

8.3 数据词典、动画连接与命令语言的使用110

8.3.1 数据词典110

8.3.2 画面的编辑与动画连接113

8.3.3 命令语言及控制程序编写116

8.4 趋势曲线、报表生成以及报警和事件的应用116

8.4.1 趋势曲线116

8.4.2 报表生成118

8.4.3 报警和事件119

8.5 程序的运行与调试121

8.5.1 运行系统设置121

8.5.2 运行系统121

习题122

第9章 PLC控制系统设计123

9.1 PLC简介123

9.1.1 可编程序控制器的由来123

9.1.2 可编程序控制器的特点124

9.1.3 可编程序控制器的应用领域125

9.1.4 可编程序控制器的发展趋势126

9.2 PLC的硬件结构128

9.2.1 PLC的基本结构128

9.2.2 可编程序控制器的物理结构129

9.2.3 CPU模块130

9.2.4 I/O模块131

9.3 可编程序控制器的工作原理132

9.3.1 用触点和线圈实现逻辑运算132

9.3.2 可编程序控制器的工作方式132

9.3.3 可编程序控制器的工作原理133

9.4 S7200系列可编程序控制器性能简介135

9.4.1 CPU模块135

9.4.2 数字量扩展模块136

9.4.3 模拟量输入输出扩展模块136

9.4.4 STEP7-Micro/WIN编程软件简介137

9.4.5 电源的选择138

9.5 可编程序控制器程序设计基础138

9.5.1 可编程序控制器的编程语言与程序结构138

9.5.2 存储器的数据类型与寻址方式141

9.5.3 位逻辑指令143

9.5.4 定时器与计数器指令144

9.6 S7200PLC在啤酒稀释中的应用146

9.6.1 系统功能146

9.6.2 系统结构147

9.6.3 系统原理147

9.6.4 系统主要画面148

9.6.5 系统操作149

9.6.6 参数可调整PID程序设计149

习题152

第10章 单片机控制系统设计153

10.1 单片机简介153

10.2 增强型51单片机的简单应用实例154

10.3 基于51单片机的控制系统设计举例——温度控制系统157

习题151

第11章 IPC控制系统设计162

11.1 IPC简介162

11.1.1 IPC的特点162

11.1.2 工业控制计算机的组成162

11.2 IPC模板介绍163

11.3 IPC软件设计165

11.3.1 工业控制系统软件概述165

11.3.2 基于组态王软件的工控系统软件设计166

11.4 IPC简单应用实例169

11.5 基于IPC的控制系统设计举例——啤酒发酵过程控制系统170

11.5.1 系统工艺及控制要求170

11.5.2 系统总体方案的设计171

11.5.3 系统硬件选型171

11.5.4 系统软件设计172

11.5.5 系统的调试运行及控制效果173

习题173

第12章 嵌入式控制系统设计174

12.1 嵌入式系统简介174

12.2 ARM内核介绍174

12.3 ARM核的指令系统177

12.3.1 ARM指令的格式与条件码177

12.3.2 单寄存器存取指令179

12.3.3 多寄存器存取指令181

12.3.4 数据交换指令181

12.3.5 数据处理指令182

12.3.6 乘法指令与乘加指令184

12.3.7 ARM分支指令185

12.3.8 软件中断指令186

12.3.9 程序状态寄存器访问指令186

12.3.10 ARM伪指令187

12.4 嵌入式操作系统介绍188

12.4.1 嵌入式操作系统的发展188

12.4.2 使用实时操作系统的必要性188

12.4.3 几种代表性嵌入式操作系统189

12.5 嵌入式处理器介绍190

12.6 μC/OS-Ⅱ在LPC2210上的移植192

12.7 嵌入式控制系统设计实例——基于ARM的变频空调室内控制系统197

习题203

参考文献204