微型计算机控制技术

出版者:冶金工业出版社

页数:235

出版时间:1998-12

价格:20.80

装帧:平装

isbn号码:9787502422776

具体描述

内容提要

全书共分八章，从应用角度系统全面地介绍了微型计算机控制技术的基本概念、基础

理论，人机联系接口，I/O通道配置、典型应用系统设计及抗干扰措施。

本书是作者在从事多年教学手稿和科研成果的基础上编著而成。它吸取了近年来单

片机应用开发系统的最新成果，突出了系统性、针对性和实用性。本书可作为大专院校工

业自动化、电气工程、供用电和计算机应用等专业教材，也可供科研部门或企事业工程技

术人员学习参考。

目录信息

目录
第一章 计算机控制系统概述
第一节 计算机控制系统的基本概念
一、计算机控制系统的发展概况
二、计算机控制系统的组成
三、计算机控制系统的结构原理
四、计算机控制系统的特点
第二节 微型计算机控制系统的分类
一、计算机数据采集与处理系统
二、计算机操作指导控制系统
三、直接数字控制系统（DDC）
四、监督计算机控制系统（SCC）
五、分级控制系统
六、分散型控制系统（DCS）
第二章 计算机控制系统的理论基础
第一节 信息变换原理
一、离散控制系统结构图
二、脉冲采样器和采样过程
三、采样定理和采样周期T的选择
四、信号的恢复和保持器
第二节 线性离散控制系统的数学描述方法
一、差分方程
二、Z变换
三、Z变换的基本定理
四、Z反变换
五、用Z变换解差分方程
第三节 脉冲传递函数
一、脉冲传递函数的定义
二、脉冲传递函数的求法
三、离散系统的结构图等效变换
四、用脉冲传递函数分析离散系统的性能
第四节 线性离散控制系统的稳定性分析
一、线性离散控制系统的稳定性条件
二、w平面上的劳斯判据
三、采样周期T对离散控制系统稳定性的影响
四、放大倍数K对离散控制系统稳定性的影响
第三章 数字控制器设计
第一节 概述
第二节 数字控制器的间接设计法
一、差分近似法
二、双线性变换
三、阶跃响应不变法和脉冲响应不变法
四、零极点匹配法
五、各种设计方法的比较
第三节 比例、积分和微分 （PID）数字控制器的间接设计法
一、PID控制器算法及离散化
二、PID控制器的几种改进形式
三、PID控制器参数的整定
第四节 数字控制器的直接解析法设计
一、解析法设计原理
二、最少拍系统的解析法设计
三、数字控制器D（z）的限制条件
四、最少拍无波纹系统设计
五、有纯滞后对象的D（z）设计
第五节 数字控制器在计算机中的实现
一、直接程序设计法
二、串行程序设计法
三、并行程序设计法
第四章 人机联系及接口技术
第一节 信息输入装置
一、电位器输入装置
二、拨码盘输入装置
三、键盘输入装置
第二节 信息显示单元
一、发光二极管显示器（LED）及接口电路
二、液晶显示器（LCD）及接口电路
第三节 键盘显示器典型接口电路
一、串行口硬件译码键盘显示器接口
二、8279键盘显示器接口
三、8279接口和编程方法
第四节 微型打印机及接口电路
一、GP16微型打印机及接口
二、TPμP－40A/16A微型打印机及其接口
第五章 计算机控制系统输入通道配置与接口技术
第一节 输入通道的基本组成及特点
一、数字量输入通道
二、模拟量输入通道
三、输入通道的特点
第二节 模拟量输入通道的常用器件及电路
一、常用的传感器
二、多路转换开关
三、采样保持器（S/H）
四、模数（A/D）转换器
五、压频（V/F）转换器
六、信号隔离器
七、输入通道中常用放大器
八、电流/电压（I/V）变换器
第三节 典型A/D转换器与单片机接口电路
一、ADC0809与MCS51单片机接口电路
二、MC14433与MCS－51单片机接口电路
第六章 计算机控制系统输出通道的配置与接口技术
第一节 输出通道的一般结构及特点
一、输出通道的特点
二、输出通道的一般结构
第二节 输出通道中常用器件及电路
一、数模（D/A）转换器
二、频压（F/V）转换器
三、电压/电流（V/I）变换器
四、功率开关接口器件及电路
五、数字隔离电路
六、常用执行器
第三节 典型数模（D/A）转换器与单片机接口电路
一、DAC0832及其与MCS－51单片机的接口
二、DAC1210及其与MCS－51单片机的接口
第四节 总线技术
一、总线的分类
二、STD总线
三、通讯总线
第七章 微型计算机应用系统设计
第一节 微型计算机应用系统设计的一般方法和步骤
一、系统设计的基本要求
二、系统设计的特点
三、确定系统总体控制方案
四、建立数学模型和确定控制算法
五、微型机与接口电路的选择
六、系统总体设计
第二节 全数字位置随动系统设计
一、系统基本单元设计
二、数字触发器设计
三、数字调节器设计
四、系统的主程序框图及程序清单
第三节 全数字双闭环直流调速系统设计
一、系统组成原理
二、系统各单元设计
三、系统动态参数计算
四、系统软件设计
第四节 单片微机控制的恒压调速供水系统设计
一、系统主要单元设计
二、系统的软件设计
第八章 微机控制系统的抗干扰技术
第一节 干扰的来源及分类
一、干扰的来源
二、干扰的分类
第二节 硬件方面对几种主要干扰的抑制方法
一、电源噪声的抑制
二、过程通道干扰的抑制
三、空间干扰和电感性干扰的抑制
第三节 接地和布线方面的抗干扰技术
一、接地技术
二、布线的抗干扰技术
第四节 CPU抗干扰技术
一、人工复位
二、掉电保护
三、睡眠抗干扰
四、指令冗余
五、软件陷阱
六、程序运行监视系统（WATCHDOG）
第五节 数字信号的软件抗干扰措施
一、数字信号的输入方法
二、数字信号的输出方法
三、数字滤波
附录 三字节浮点PID计算子程序清单
主要参考资料
· · · · · · (收起)

用户评价

如果说本书有什么让我感到略微不足，那可能是在**数字信号处理（DSP）算法在微控器上的高效实现**方面，深度可以再挖掘一些。尽管书中提到了如何利用定点运算替代浮点运算以提高速度，并简要介绍了FFT的原理，但对于如何针对特定微控制器的**指令集特性（如SIMD或VLIW）**来优化滤波器（如IIR/FIR）的系数存储和迭代计算，着墨不多。例如，在处理高频振动信号降噪时，如果能提供一些关于**CORDIC算法**在低成本MCU上实现的具体汇编优化指导，或者针对ADC采样时钟漂移导致的频谱泄漏问题提供更精细的校准方案，那这本书的实用价值会更上一层楼。我期待在后续版本中，能看到更多关于**定点数Q格式的精确选择与溢出处理**的详尽章节，因为在资源极度受限的系统中，这些“细节”往往决定了控制性能的上限。现在的讲解虽然准确，但对于追求极限性能的读者来说，仍需查阅其他更偏向算法实现的专业书籍来互补。

关于**工业现场总线与网络通信**这部分内容的论述，可以说是本书的一大亮点，其详尽程度远超我的预期。我原本以为它会简单提及CAN或Modbus，但实际上，作者对这些协议的**物理层特性、数据帧结构和错误校验机制**进行了近乎“教科书式”的分解，并且加入了大量实际的故障诊断案例。例如，针对CAN总线上的仲裁机制失效和位填充错误的处理流程，书中给出的排查步骤清晰且富有逻辑性，这对于一线维护工程师来说简直是宝典。更令人称道的是，作者并没有止步于传统的现场总线，而是引入了当前工业互联网（IIoT）热点——TSN（时间敏感网络）的概述，尽管篇幅不长，但这种前瞻性视野让这本书的价值瞬间提升了好几个档次。它不仅仅是教你怎么让设备动起来，更重要的是教你怎么让设备在复杂的电磁环境中**可靠、可预测地**进行信息交换。这种对**鲁棒性和互操作性**的关注，体现了作者对现代工业自动化需求的深刻洞察力，这本书无疑是连接理论控制与实际工厂部署之间的关键桥梁。

这本《微型计算机控制技术》的作者显然对这个领域有着深刻的理解，但我想说，它在**嵌入式系统设计与实践**方面的内容，给我的触动最大。它不是那种停留在理论层面空谈架构的教科书，而是像一本实操手册，详细剖析了从资源受限的8位单片机到高性能ARM Cortex-M系列处理器在实时控制任务中的选型、编程范式和调试技巧。特别是关于中断服务程序的优化和看门狗定时器的巧妙应用，让我对如何构建一个健壮、低延迟的控制回路有了全新的认识。书中对**实时操作系统（RTOS）**的讲解非常到位，不仅仅是介绍了FreeRTOS或uC/OS-III的API，更深入地探讨了任务调度算法的权衡，比如在追求低抖动性和高吞吐量之间的取舍。我尤其欣赏作者在描述如何使用硬件加速器（如DMA控制器）来卸载CPU工作负载时所展现出的工程智慧，这对于设计高性能的电机控制或复杂传感器数据采集系统至关重要。尽管书名聚焦于“微型计算机”，但其中传授的系统级思维，完全可以迁移到更大型的分布式控制系统设计中去，它培养的是一种“从硬件底层思考软件”的底层逻辑，这一点是我在其他许多声称是“实践”的书籍中很少看到的深度和广度。

这本书在**人机交互（HMI）与上位机集成**方面的处理方式，展现了一种非常务实且面向工程实践的视角。它没有陷入过度美化图形界面的泥潭，而是聚焦于**如何通过最小的资源消耗实现最有效的信息反馈和远程诊断**。例如，书中关于利用小型LCD或OLED屏实现状态机的图形化展示，以及如何通过串口或USB HID接口实现非侵入式的数据上传和参数配置，这些内容都写得非常贴合实际工作中的痛点。特别值得一提的是，作者提供了一个关于如何构建**基础Web服务器**在某些带以太网接口的微处理器上进行状态监控的范例，这在物联网大背景下极具参考价值。这种将底层控制与相对上层的网络服务巧妙地结合起来的架构设计思路，使得读者不仅学会了如何“控制”，更学会了如何“管理”和“展示”控制结果。这种将系统视野横向扩展的能力，是很多纯粹面向硬件或纯粹面向软件的书籍所缺乏的。

从**故障诊断与系统可靠性分析**的角度来看待《微型计算机控制技术》，这本书简直就是一本高级的“反面教材”集锦。作者通过大量的“如果...将会发生什么”的场景模拟，构建了一套完整的预防性维护和快速恢复策略。书中对于**电源完整性、电磁兼容性（EMC）设计**中微控单元可能遇到的问题，比如地线噪声耦合如何影响ADC的有效位数，以及如何通过滤波和布局来缓解这些问题，描述得极为透彻。我特别欣赏其中关于**软件看门狗与硬件看门狗联合监控**的描述，这在关键安全应用（如医疗设备或自动化生产线）中是生死攸关的冗余设计。它教会我们，控制系统的可靠性不仅仅是算法的正确性，更是对外部干扰和内部随机失效的防御体系。这种深入骨髓的“防御性编程”和“硬件鲁棒性设计”的理念贯穿始终，使得这本书远超了一本技术手册的范畴，更像是一份资深工程师的经验沉淀，让人受益匪浅。