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微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)(第2版)(網(wǎng)絡(luò)資源版)
《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)(第2版)》內(nèi)容全面,深入淺出,注重實(shí)用。
《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)(第2版)》全面系統(tǒng)地講述了微型計(jì)算機(jī)在嵌入式系統(tǒng)中的各種應(yīng)用技術(shù)。主要內(nèi)容有:微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類、A/D和 D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、鍵盤(pán)接口技術(shù)、 LED及 LCD顯示、報(bào)警技術(shù)、馬達(dá)控制、步進(jìn)電機(jī)控制、 I/C卡接口技術(shù)、RFID技術(shù)、串行通信及其接口總線( RS-232-C、SPI、I2C)、現(xiàn)場(chǎng)總線、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償、 PID控制、模糊控制、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及實(shí)例、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾措施等。全書(shū)的介紹以目前應(yīng)用最多的 MCS-51系列單片機(jī)為主,也兼顧一些其他型號(hào)的單片機(jī)。書(shū)中雖然以單片機(jī)為例進(jìn)行講述,但書(shū)中所涉及的全部?jī)?nèi)容都是目前所流行的嵌入式系統(tǒng)所需要的,完全適用于嵌入式系統(tǒng)。 為了適應(yīng)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的需要,本書(shū)在原來(lái)《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了大量的增刪,去掉了一些理論推導(dǎo)和原理性的論述,增加一些更加實(shí)用的內(nèi)容。主要有:嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用、 FPGA系統(tǒng)、串行 A/D轉(zhuǎn)換器、 LED點(diǎn)陣顯示器的設(shè)計(jì)、遙控鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)、觸摸式電子開(kāi)關(guān)接口技術(shù)、遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、 IC卡和射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)以及微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾措施等。 《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)(第2版)》可作為高等院校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院的微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)化、儀器儀表、電子、通信、機(jī)電一體化等專業(yè)的《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的教材,也是廣大從事微型計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)人員的一本實(shí)用參考書(shū)。
第 1章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 ............... 1
1.1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成....................... 1 1.1.1 微型機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)................................. 2 1.1.2 微型機(jī)控制系統(tǒng)的軟件........................................ 3 1.2 微型機(jī)控制系統(tǒng)的分類........................................ 4 1.2.1 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)............................................... 4 1.2.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)...................................... 4 1.2.3 計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)(SCC)........................................... 5 1.2.4 嵌入式系統(tǒng)(EMS)................................................. 6 1.2.5 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)(ITS)................................................... 8 1.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)..................................... 10 1.3 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)......................... 11 1.3.1 單片微型計(jì)算機(jī)................................................ 11 1.3.2 可編程邏輯控制器............................................. 13 1.3.3 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA).................................... 14 第 1章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 ............... 1 1.1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成....................... 1 1.1.1 微型機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)................................. 2 1.1.2 微型機(jī)控制系統(tǒng)的軟件........................................ 3 1.2 微型機(jī)控制系統(tǒng)的分類........................................ 4 1.2.1 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)............................................... 4 1.2.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)...................................... 4 1.2.3 計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)(SCC)........................................... 5 1.2.4 嵌入式系統(tǒng)(EMS)................................................. 6 1.2.5 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)(ITS)................................................... 8 1.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)..................................... 10 1.3 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)......................... 11 1.3.1 單片微型計(jì)算機(jī)................................................ 11 1.3.2 可編程邏輯控制器............................................. 13 1.3.3 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA).................................... 14 1.3.4 工業(yè) PC機(jī)........................................................ 18 1.3.5 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)........................ 19 習(xí)題一..................... 20 第 2章 模擬量輸入/輸出通道的接口技術(shù)................................... 22 2.1 多路開(kāi)關(guān)及采樣 -保持器..................................... 22 2.1.1 多路開(kāi)關(guān).......................................................... 22 2.1.2 采樣 -保持器..................................................... 27 2.2 模擬量輸出通道的接口技術(shù).......................................... 29 2.2.1 8位 D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)............................ 29 2.2.2 高于 8位的 D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)................. 33 2.3 模擬量輸入通道的接口技術(shù).......................................... 35 2.3.1 8位 A/D轉(zhuǎn)換器................................................. 36 2.3.2 8位 A/D轉(zhuǎn)換器的接口技術(shù)................................ 38 2.3.3 8位 A/D轉(zhuǎn)換器的程序設(shè)計(jì)................................ 41 2.3.4 高于 8位的 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)................. 44 2.3.5 串行 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)........................... 48 習(xí)題二................. 52 第 3章 人機(jī)交互接口技術(shù)..................... 55 3.1 鍵盤(pán)接口技術(shù)................................. 55 3.1.1 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問(wèn)題............................... 55 3.1.2 少量功能鍵的接口技術(shù) .........................................57 3.1.3 矩陣鍵盤(pán)的接口技術(shù)..........................................58 3.1.4 電子薄膜開(kāi)關(guān)的應(yīng)用..........................................63 3.1.5 鍵盤(pán)特殊功能的處理..........................................67 3.2 紅外遙控鍵盤(pán)接口技術(shù).................................................69 3.2.1 紅外發(fā)射電路(NB9148)..........................................69 3.2.2 紅外接收電路(NB9149/NB9150).....................................72 3.2.3 紅外遙控鍵盤(pán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)...................................75 3.2.4 簡(jiǎn)單紅外遙控鍵盤(pán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)............................77 3.3 LED顯示接口技術(shù).....................79 3.3.1 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理............................80 3.3.2 LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)......................................82 3.3.3 LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)......................................85 3.3.4 硬件譯碼顯示電路.............................................88 3.4 LED電子顯示屏技術(shù)....................................................89 3.4.1 LED顯示屏的分類.............................................89 3.4.2 LED顯示屏的結(jié)構(gòu).............................................90 3.4.3 LED顯示屏的設(shè)計(jì).............................................91 3.5 LCD的顯示接口技術(shù)..................................................103 3.5.1 LCD的基本結(jié)構(gòu)及工作原理.............................103 3.5.2 LCD的驅(qū)動(dòng)方式..............................................104 3.5.3 4位 LCD靜態(tài)驅(qū)動(dòng)芯片 ICM7211............................106 3.5.4 點(diǎn)陣式 LCD的接口技術(shù)...................................108 習(xí)題三.............................117 第 4章 常用控制程序的設(shè)計(jì).................120 4.1 報(bào)警程序的設(shè)計(jì).........................120 4.1.1 常用的報(bào)警方式..............................................120 4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì)........................................122 4.1.3 越限報(bào)警程序的設(shè)計(jì)........................................126 4.1.4 遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì).................................129 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)..................................................133 4.2.1 光電隔離技術(shù)..................................................133 4.2.2 繼電器輸出接口技術(shù)........................................134 4.2.3 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù).................................134 4.2.4 大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù)..........................137 4.2.5 可控硅接口技術(shù)..............................................138 4.2.6 電磁閥接口技術(shù)..............................................139 4.3 電機(jī)控制接口技術(shù)..............140 4.3.1 小功率直流電機(jī)調(diào)速原理.................................141 4.3.2 開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)....................................142 4.3.3 PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì).........................................143 4.3.4 閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)....................................147 4.3.5 交流電機(jī)控制接口技術(shù)....................................150 4.4 步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)...............................................151 4.4.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理........................................152 4.4.2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的原理.................................152 4.4.3 步進(jìn)電機(jī)與微型機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)................155 4.4.4 步進(jìn)電機(jī)步數(shù)及速度的確定方法...................... 159 4.4.5 步進(jìn)電機(jī)的變速控制....................................... 160 習(xí)題四....................... 161 第5章 IC卡技術(shù).................................. 166 5.1 IC卡....................... 166 5.1.1 IC卡分類...................................... 167 5.1.2 接觸式 IC卡的物理特性................................... 168 5.2 IC卡系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)................................ 169 5.2.1 IC卡讀寫(xiě)器.................................................... 169 5.2.2 IC卡的供電電路.............................................. 170 5.3 IC卡接口軟件設(shè)計(jì)....................................... 171 5.3.1 IC卡的操作系統(tǒng).............................................. 171 5.3.2 IC卡的應(yīng)用軟件.............................................. 172 5.4 射頻識(shí)別(RFID)技術(shù).............................................. 173 5.4.1 RFID卡的結(jié)構(gòu)與原理...................................... 175 5.4.2 RFID技術(shù)的分類............................................. 177 5.4.3 RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)................................................ 178 5.4.4 125 kHz RFID技術(shù)........................................... 179 5.4.5 13.56 MHz RFID技術(shù)....................................... 191 習(xí)題五.............................. 199 第 6章 總線接口技術(shù)..................... 201 6.1 串行通信基本概念..................................... 201 6.1.1 數(shù)據(jù)傳送方式.................................................. 201 6.1.2 異步通信和同步通信....................................... 202 6.2 串行通信標(biāo)準(zhǔn)總線...................................... 204 6.2.1 RS-232-C................................................. 204 6.2.2 RS-485.................................................. 208 6.2.3 多機(jī)通信........................................................ 211 6.3 SPI總線......................................... 214 6.3.1 SPI的內(nèi)部結(jié)構(gòu)............................................... 215 6.3.2 SPI的工作原理............................................... 217 6.3.3 多機(jī) SPI系統(tǒng).................................................. 218 6.3.4 串行時(shí)鐘的極性和相位.................................... 219 6.3.5 SPI中斷.......................................................... 220 6.3.6 直接采用 SPI總線接口芯片的應(yīng)用................... 220 6.3.7 SPI總線模擬程序設(shè)計(jì)..................................... 220 6.4 I2C總線......................... 222 6.4.1 I2C總線概述.................................................... 222 6.4.2 I2C總線的數(shù)據(jù)傳送......................................... 223 6.4.3 尋址.......................................... 226 6.4.4 仲裁和時(shí)鐘同步化........................................... 229 6.4.5 I2C總線的電氣特性......................................... 230 6.4.6 I2C時(shí)序規(guī)范.................................................... 232 6.4.7 直接采用 I 2C總線接口芯片的應(yīng)用.................... 232 6.4.8 I2C總線模擬實(shí)用程序...................................... 234 6.5 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)................................................... 238 6.5.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展概況.................................238 6.5.2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn).................................239 6.5.3 5種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線.........................................240 6.5.4 現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用..............................................242 習(xí)題六..............243 第 7章 過(guò)程控制數(shù)據(jù)處理的方法...........................245 7.1 數(shù)字濾波技術(shù)..............................246 7.1.1 程序判斷濾波..................................................246 7.1.2 算術(shù)平均值濾波..............................................248 7.1.3 加權(quán)平均值濾波..............................................250 7.1.4 滑動(dòng)平均值濾波..............................................251 7.1.5 RC低通數(shù)字濾波.............................................251 7.1.6 復(fù)合數(shù)字濾波..................................................252 7.1.7 各種數(shù)字濾波性能的比較.................................253 7.2 量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換和標(biāo)度變換...........................................253 7.2.1 量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換..................................................254 7.2.2 線性參數(shù)標(biāo)度變換...........................................258 7.2.3 非線性參數(shù)標(biāo)度變換........................................259 7.3 測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)..................................................260 7.3.1 線性插值算法..................................................261 7.3.2 分段插值算法程序的設(shè)計(jì)方法..........................261 7.3.3 插值法在流量測(cè)量中的應(yīng)用.............................262 7.3.4 系統(tǒng)誤差的自動(dòng)校正........................................266 7.4 DSP在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用...........................................267 7.4.1 DSP簡(jiǎn)介.........................................................267 7.4.2 DSPS芯片........................................................268 7.4.3 DSP在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用.................................270 習(xí)題七........................271 第 8章 數(shù)字 PID及其算法..................................274 8.1 PID調(diào)節(jié)算法..................................... 275 8.1.1 比例(P)調(diào)節(jié)器.............................................276 8.1.2 比例 -積分調(diào)節(jié)器(PI).......................................276 8.1.3 比例 -微分調(diào)節(jié)器............................................277 8.1.4 比例 -積分-微分作用調(diào)節(jié)器(PID).....................278 8.2 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)...................................................278 8.2.1 PID算法的數(shù)字化............................................278 8.2.2 PID算法的程序設(shè)計(jì)........................................280 8.3 數(shù)字 PID調(diào)節(jié)中的幾個(gè)實(shí)際問(wèn)題.................................282 8.3.1 正、反作用問(wèn)題..............................................282 8.3.2 飽和作用的抑制..............................................282 8.3.3 手動(dòng)/自動(dòng)跟蹤及手動(dòng)后援問(wèn)題.........................285 8.4 PID算法的發(fā)展...................286 8.4.1 不完全微分的 PID算式....................................286 8.4.2 積分分離的 PID算式.......................................288 8.4.3 變速積分的 PID算式.......................................289 8.4.4 帶死區(qū)的 PID算式...........................................290 8.4.5 PID比率控制.................................................. 290 8.5 PID參數(shù)的整定方法............................. 292 8.5.1 采樣周期 T的確定........................................... 293 8.5.2 歸一參數(shù)整定法.............................................. 293 8.5.3 優(yōu)選法........................... 294 習(xí)題八...................... 294 第 9章 模糊控制技術(shù)........................... 297 9.1 模糊控制概述..................................... 297 9.1.1 模糊控制的發(fā)展概況....................................... 297 9.1.2 模糊控制的特點(diǎn).............................................. 298 9.1.3 模糊控制的應(yīng)用.............................................. 298 9.1.4 模糊控制的發(fā)展.............................................. 299 9.2 模糊控制算法的設(shè)計(jì).............................................300 9.2.1 常見(jiàn)的模糊控制規(guī)則....................................... 300 9.2.2 反映控制規(guī)則的模糊關(guān)系................................. 302 9.3 基本模糊控制器........................................... 302 9.3.1 查詢表的建立.................................................. 302 9.3.2 基本模糊控制器實(shí)例....................................... 303 9.4 模糊數(shù)模型的建立............................................ 307 9.4.1 模糊控制器語(yǔ)言變量值的選取.......................... 307 9.4.2 雙輸入單輸出模糊控制器的模糊控制規(guī)則......... 307 9.4.3 建立模糊數(shù)模型.............................................. 308 9.5 模糊 -PID復(fù)合控制器......................................... 311 9.5.1 比例 -模糊-PI控制器...................................... 311 9.5.2 參數(shù)模糊自整定 PID控制器............................. 312 習(xí)題九......................................... 315 第 10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)................................... 316 10.1 微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及步驟............................ 316 10.1.1 控制系統(tǒng)總體方案的確定............................... 317 10.1.2 微型計(jì)算機(jī)及接口的選擇............................... 319 10.1.3 控制算法的選擇............................................. 320 10.1.4 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)...................................... 321 10.1.5 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)......................................... 324 10.1.6 Proteus仿真軟件簡(jiǎn)介..................................... 325 10.2 微型計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)裝箱系統(tǒng)............................... 328 10.2.1 自動(dòng)裝箱控制系統(tǒng)的原理............................... 328 10.2.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)......................................... 329 10.2.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)......................................... 331 10.3 智能型 FR1151壓力變送器....................................... 337 10.3.1 FR1151壓力變送器的組成原理....................... 337 10.3.2 FR1151系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)................................. 338 10.3.3 FR1151系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)................................. 343 10.4 加熱爐溫度控制系統(tǒng)................................................ 346 10.4.1 溫度控制系統(tǒng)的組成...................................... 347 10.4.2 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)............................... 347 10.4.3 數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)......................................... 350 10.4.4 溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)...................................351 10.4.5 手動(dòng)后援問(wèn)題................................................357 習(xí)題十.......................................358 第 11章 微型機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù).......................................359 11.1 電源、地線、傳輸干擾及其對(duì)策...............................359 11.1.1 電源干擾及其對(duì)策.........................................360 11.1.2 地線干擾及其對(duì)策.........................................363 11.1.3 傳輸線的干擾及其對(duì)策...................................365 11.2 微型機(jī)控制系統(tǒng)硬件抗干擾措施...............................367 11.2.1 模擬量輸入通道的干擾及其對(duì)策.....................367 11.2.2 ?P監(jiān)控電路..................................................369 11.3 微型機(jī)控制系統(tǒng)軟件抗干擾措施...............................373 11.3.1 提高數(shù)據(jù)采集可靠性的方法............................374 11.3.2 輸入/輸出軟件抗干擾措施..............................374 11.3.3 防止“死機(jī)”的對(duì)策......................................375 習(xí)題十一............................. 378 附錄 A 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)...........................379 附錄 B 選擇題參考答案..........................385 附錄 C 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)資源資料索引.......................386 參考文獻(xiàn).......................................388
光陰荏苒,一晃本書(shū)到今年已經(jīng)整整出版 29年了( 1985年 8月第 1版)。在這 29年中,得到了廣大師生和技術(shù)人員的厚愛(ài),在此,對(duì)所有讀者表示深深的謝意。隨著微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展,先后在不同的出版社出版了 6次,本書(shū)是第 7次出版,也是在電子工業(yè)出版社出版的本書(shū)的第 2版。由作者主講的以該書(shū)為內(nèi)容的同名電視講座于 1989—1990年先后在湖北電視臺(tái)和天津電視臺(tái)舉辦,后來(lái)又由國(guó)務(wù)院電振辦、中央電視臺(tái)和國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合在中央電視臺(tái)舉辦“微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”講座,聽(tīng)眾大約十幾萬(wàn)人之多,當(dāng)時(shí),在全國(guó)具有相當(dāng)大的影響。
隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用愈加廣泛、日益深入。其中,由單片微型計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱單片機(jī))構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)愈來(lái)愈受到人們的關(guān)注。現(xiàn)在可以毫不夸張地說(shuō),作者在十幾年前預(yù)言的“沒(méi)有微型計(jì)算機(jī)的儀器不能稱為先進(jìn)的儀器,沒(méi)有微型計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)不能稱其為現(xiàn)代控制系統(tǒng)”的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。 嵌入式系統(tǒng)正是為適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來(lái)的一門新技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)是內(nèi)部含有微型計(jì)算機(jī)用于完成智能化功能的電子系統(tǒng)。它是先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。一般由嵌入式微處理器、I/O接口設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序 4部分組成。嵌入式系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是它的“嵌入”性,也就是它“嵌入”到儀器儀表和控制系統(tǒng)的內(nèi)部,使用者甚至感覺(jué)不到它的存在。但是,它卻在那里“默默”地工作著。 嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低、功能強(qiáng)、智能化,F(xiàn)在,隨著社會(huì)對(duì)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員的需求,講述嵌入式系統(tǒng)的《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》已成為我國(guó)高等院校的計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)化、電子與電氣工程和機(jī)電一體化等專業(yè)的主干課程,同時(shí)也是廣大技術(shù)人員更新知識(shí)的必備參考書(shū)。 本書(shū)正是為了適應(yīng)這一形式而編寫(xiě)的,專門講述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的專業(yè)教科書(shū),全書(shū)共分 11章。第 1章介紹微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類,這是本書(shū)的開(kāi)篇,全面提出了微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的主要內(nèi)容及它們之間的關(guān)系,給讀者以整體概念;第 2章介紹模擬量輸入 /輸出通道接口技術(shù),主要包括采樣-保持器、多路開(kāi)關(guān)、A/D和 D/A轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集方法,這是微型計(jì)算機(jī)溝通模擬世界的重要通路;第 3章介紹人機(jī)交互接口技術(shù),主要有鍵盤(pán)接口技術(shù)、遙控鍵盤(pán)技術(shù)、LED顯示接口技術(shù)及 LCD顯示接口技術(shù),這是人機(jī)交互的橋梁;第 4章介紹常用控制程序設(shè)計(jì),主要內(nèi)容有報(bào)警技術(shù)、開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)、電機(jī)控制接口技術(shù)和步進(jìn)電機(jī)控制等,這是實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)控制的關(guān)鍵技術(shù);第 5章是 IC卡技術(shù),主要講述目前在物聯(lián)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的接觸式 I/C卡和射頻識(shí)別技術(shù)( RFID),這是現(xiàn)代信息社會(huì)中物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的重要前端接口技術(shù);第 6章介紹串行通信及其接口總線,如 RS-232-C、RS-485、 SPI、I2C及現(xiàn)場(chǎng)總線等,這是微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)信息傳遞的動(dòng)脈和紐帶;第 7章介紹過(guò)程控制的數(shù)據(jù)處理方法,主要講述數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償及 DSP技術(shù)等,這是微型計(jì)算機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ);第 8章介紹數(shù)字 PID及其算法,內(nèi)容包括 PID數(shù)字化、PID的發(fā)展、PID參數(shù)的整定方法等,這是微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用最多、最簡(jiǎn)單的一種控制算法;第 9章介紹模糊控制,講述模糊控制的規(guī)律及在微型計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)方法,這是解決控制算法的萬(wàn)能鑰匙;第 10章介紹微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及實(shí)例,這是本書(shū)全部知識(shí)應(yīng)用的范例,通過(guò)本章的學(xué)習(xí),可以逐步掌握微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)真諦;第 11章為微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)抗干擾技術(shù),主要介紹各種軟件、硬件抗干擾措施,這些是微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)從理論到實(shí)際不可忽視的知識(shí)。本書(shū)的主要特點(diǎn)。 以點(diǎn)帶面。以目前應(yīng)用最多的 MCS-51系列單片機(jī)為主,同時(shí)也兼顧其他類型的單片機(jī)。雖然以單片機(jī)為例進(jìn)行講述,但書(shū)中所涉及的全部?jī)?nèi)容都是目前所流行的嵌入式系統(tǒng)所需要的,完全適用于嵌入式系統(tǒng)。 與時(shí)俱進(jìn)。為了適應(yīng)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的需要,本書(shū)在原來(lái)《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了大量的增刪,去掉了一些理論推導(dǎo)和原理性的論述,增加了一些更加實(shí)用的內(nèi)容。主要有:嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用、FPGA系統(tǒng)、串行 A/D轉(zhuǎn)換器、LED點(diǎn)陣顯示器的設(shè)計(jì)、遙控鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)、觸摸式電子開(kāi)關(guān)接口技術(shù)、遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、IC卡和射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)及微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾措施等。 軟件和硬件相結(jié)合。本書(shū)既對(duì)硬件接口進(jìn)行了詳細(xì)的論述,同時(shí)又對(duì)軟件的設(shè)計(jì)思想、程序流程圖及匯編語(yǔ)言程序進(jìn)行了全面的說(shuō)明。 實(shí)用性強(qiáng)。本書(shū)很多實(shí)例都取自于作者多年的科研課題。學(xué)完本書(shū)后,只要把本書(shū)的內(nèi)容稍加修改,串聯(lián)起來(lái)即可構(gòu)成一個(gè)實(shí)用的課題。因此,本書(shū)對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、首次涉足嵌入式微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人員特別有用。 內(nèi)容精練。本書(shū)摒棄了一些較深的理論推導(dǎo),深入淺出、言簡(jiǎn)意賅、精練實(shí)用。 信息流概念清楚。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中,有意識(shí)地培養(yǎng)和建立讀者的思維能力,使讀者真正建立數(shù)據(jù)流及信息流的概念,以便在控制應(yīng)用中,能夠使軟件和硬件有機(jī)地結(jié)合。通過(guò)對(duì)各章實(shí)例進(jìn)行分析,可使廣大讀者真正掌握微型計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 強(qiáng)化練習(xí)。每章最后都附有習(xí)題,內(nèi)容包括選擇題、思考題和練習(xí)題,而且書(shū)后附有部分習(xí)題參考答案及課程設(shè)計(jì)選題。 網(wǎng)絡(luò)資源。本書(shū)配有網(wǎng)絡(luò)資源,把我們?cè)诟=ㄊ〖?jí)精品課建設(shè)中積累的一些資料與大家共享。主要內(nèi)容有:教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度表(參考)、用 Proteus開(kāi)發(fā)的部分章節(jié)仿真系統(tǒng)及課程設(shè)計(jì)范例等。同時(shí),為了顧及熟悉 C語(yǔ)言的讀者,還附錄了書(shū)中部分內(nèi)容的 C語(yǔ)言程序,詳見(jiàn)附錄中的網(wǎng)絡(luò)資源資料索引。若需要本書(shū)教學(xué)課件和網(wǎng)絡(luò)資源,請(qǐng)到 www.broadview.com.cn下載。 本書(shū)第 2章、第 3章、第 4章、第 5章和第 7章由王燕芳編寫(xiě),其余部分由潘新民編寫(xiě)。潘莉、潘峰也完成了本書(shū)的部分編寫(xiě)工作、繪圖工作及編寫(xiě)和調(diào)試了部分程序。此外,網(wǎng)絡(luò)資源中部分章節(jié)的 Proteus仿真系統(tǒng)和 C語(yǔ)言程序在作者指導(dǎo)下,由馮招程、陳瓊鶯、楊延和陳國(guó)勇等編寫(xiě)和調(diào)試。對(duì)上述人員表示誠(chéng)摯的謝意。 雖然我們付出了很大的努力,但書(shū)中錯(cuò)誤和不當(dāng)之處在所難免,歡迎廣大讀者批評(píng)指正。 作者 2010年 6月 E-mail:xmppxm@163.com
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