第1章 計算機控制系統概述 1 1.1 計算機控制系統的組成 1 1.1.1 計算機控制系統的硬件組成 3 1.1.2 計算機控制系統的軟件 4 1.2 工業控制計算機的特點 4 1.3 微型計算機控制系統的主要結構類型 5 1.3.1 計算機操作指導控制系統 5 1.3.2 直接數字控制系統 6 1.3.3 監督計算機控制系統 6 1.3.4 集散型控制系統 6 1.3.5 現場總線控制系統 7 1.3.6 工業過程計算機集成制造系統 8 1.4 微型計算機控制系統的發展 9 1.4.1 計算機控制系統的發展過程 9 1.4.2 近年來計算機控制系統在我國的 發展趨勢 9 習題 14 第2章 開關量輸入/輸出通道與人機接口 15 2.1 過程通道的分類 15 2.2 開關量輸入/輸出通道 16 2.2.1 開關量輸入/輸出通道的一般結構形式 16 2.2.2 開關量輸入信號的調理 17 2.2.3 開關量輸出驅動電路 20 2.2.4 開關量輸入/輸出通道的設計 22 2.3 人機接口——鍵盤 23 2.3.1 非編碼鍵盤 24 2.3.2 編碼鍵盤 29 2.4 人機接口——數字顯示方法 32 2.4.1 發光二極管LED顯示 32 2.4.2 LCD顯示接口技術 39 習題 82 第3章 順序控制與數字控制 84 3.1 順序控制 84 3.1.1 順序控制系統的類型 84 3.1.2 順序控制系統的組成 86 3.1.3 順序控制系統的應用領域 86 3.1.4 順序控制的應用實例 87 3.2 數字程序控制 89 3.2.1 數值插補計算方法 89 3.2.2 逐點比較法直線插補 90 3.2.3 逐點比較法圓弧插補 95 3.2.4 步進電機工作原理 100 3.2.5 步進電機控制系統原理 102 3.2.6 步進電機與微型機的接口及程序設計 104 3.2.7 步進電機步數及速度的計算方法 109 3.2.8 步進電機的變速控制 110 習題 111 第4章 模擬量輸入/輸出通道 113 4.1 模擬量輸入通道 113 4.1.1 輸入信號的處理 113 4.1.2 多路開關 114 4.1.3 放大器 118 4.1.4 采樣保持器(S／H) 120 4.1.5 模／數(A／D)轉換器及其應用 121 4.2 模擬量輸出通道 129 4.2.1 DAC的工作原理 129 4.2.2 多路模擬量輸出通道的結構形式 131 4.2.3 D／A輸出方式 132 4.2.4 失電保護和手動／自動無擾動切換 133 4.2.5 DAC的主要技術指標 133 4.2.6 典型應用例子 134 習題 136 第5章 PID調節器的數字化實現 138 5.1 PID調節器 139 5.1.1 PID調節器的優點 139 5.1.2 PID調節器的作用 139 5.2 數字PID控制器的設計 142 5.2.1 PID控制規律的離散化 143 5.2.2 PID數字控制器的實現 144 5.3 數字PID控制器參數的整定 146 5.3.1 采樣周期的選擇 146 5.3.2 PID控制器參數的整定 147 習題 151 第6章 計算機控制系統的抗干擾技術 153 6.1 干擾信號的類型及其傳輸形式 153 6.2 抗干擾技術 154 6.2.1 接地技術 155 6.2.2 屏蔽技術 156 6.2.3 隔離技術 157 6.2.4 串模干擾的抑制 157 6.2.5 共模干擾的抑制 158 6.2.6 長線傳輸中的抗干擾問題 158 6.3 電源干擾的抑制 159 6.3.1 電源干擾的基本類型 159 6.3.2 電源抗干擾的基本方法 160 6.4 CPU軟件抗干擾技術 162 6.4.1 人工復位 163 6.4.2 掉電保護 163 6.4.3 睡眠抗干擾 164 6.4.4 指令冗余 165 6.4.5 軟件陷阱 165 6.4.6 程序運行監視系統(WATCHDOG) 168 6.5 數字信號的軟件抗干擾措施 171 6.5.1 數字信號的輸入方法 171 6.5.2 數字信號的輸出方法 172 6.5.3 數字濾波 173 習題 177 第7章 工業控制微型計算機 178 7.1 工業控制計算機的特點 178 7.2 總線式工控機的組成結構 179 7.3 常用工控總線(STD／VME／IPC工控機) 180 7.3.1 STD總線工控機 180 7.3.2 MC6800／MC68000工控機 180 7.3.3 IPC總線工控機 180 7.4 IPC的主要外部結構形式 181 7.4.1 臺式IPC 181 7.4.2 盤裝式IPC 182 7.4.3 IPC工作站 182 7.4.4 插箱式IPC 183 7.4.5 嵌入式IPC 184 7.5 IPC總線工控機內部典型構成形式 185 7.5.1 工業控制計算機的組成 185 7.5.2 工業控制計算機系統的組成 186 7.6 IPC總線工業控制計算機常用板卡介紹 187 7.6.1 IPC總線工業控制計算機的概念 187 7.6.2 工業控制計算機I／O接口信號板卡 188 7.7 工業控制計算機與工控模塊應用實例 193 7.7.1 控制系統的整體分析步驟 193 7.7.2 模擬量輸出模塊的選擇 195 7.7.3 模擬量輸入模塊的選擇 196 7.7.4 開關量輸出模塊的選擇 196 7.7.5 開關量輸入模塊的選擇 198 7.7.6 工業控制計算機的選擇 199 7.7.7 工業控制軟件的選擇 199 7.7.8 控制軟件的設計 200 習題 202 第8章 物聯網技術 203 8.1 物聯網概述 203 8.2 物聯網的發展歷史 204 8.3 物聯網的體系架構 205 8.3.1 感知層 206 8.3.2 傳輸層 206 8.3.3 處理層 207 8.3.4 應用層 207 8.4 物聯網的通信方式 207 8.4.1 通信技術介紹 207 8.4.2 有線通信技術 208 8.4.3 無線通信技術 209 8.5 物聯網的關鍵技術 211 8.5.1 射頻識別技術 211 8.5.2 傳感網 211 8.5.3 M2M系統框架 211 8.5.4 云計算 212 8.6 物聯網的應用 212 8.6.1 工業領域的應用 212 8.6.2 農業領域的應用 213 8.6.3 智慧城市領域的應用 213 8.6.4 公共交通領域的應用 215 8.6.5 其他領域的應用 215 8.7 物聯網面臨的挑戰 217 習題 218 附錄 ST7920 GB中文字型碼表219 參考文獻 224