本书着重介绍计算机控制系统的组成、单片微型计算机的结构、软件和硬件系统、基本控制算法及在工业控制中的应用技术。全书共9章,主要内容以单片机控制系统为例,介绍计算机控制系统的结构、组成和控制算法;分别讲述MCS-51系列单片机的结构及工作原理、指令系统及程序设计(包括C51程序设计)、中断系统、定时/计数器及串行口、系统扩展技术、过程输入/输出通道、数字控制器设计和单片机应用系统设计与开发等内容。
本书可作为计算机控制系统技术人员的参考书,也可作为高等院校自动化、电气工程及其自动化、机器人工程、电子科学与技术、计算机科学与技术和机电一体化等专业的单片机原理或计算机控制技术课程教材。
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前言
第1章 绪论
1.1 计算机控制系统的组成
1.1.1 计算机控制系统的硬件
1.1.2 计算机控制系统的软件
1.2 计算机控制系统的分类
1.2.1 操作指导控制系统
1.2.2 直接数字控制系统
1.2.3 计算机监督控制系统
1.2.4 分布式控制系统
1.2.5 现场总线控制系统
1.3 常用的51系列单片机介绍
1.3.1 Intel公司MCS-51系列单片机
1.3.2 Atmel公司AT89系列单片机
1.3.3 Philips公司的51系列单片机
习题
第2章 MCS-51单片机的结构和时序
2.1 MCS-51单片机的结构
2.1.1 MCS-51单片机的组成
2.1.2 MCS-51单片机CPU结构
2.1.3 MCS-51单片机存储器结构
2.1.4 MCS-51单片机并行I/O端口
2.1.5 MCS-51单片机定时/计数器
2.1.6 MCS-51单片机中断系统
2.1.7 MCS-51单片机串行接口
2.2 MCS-51单片机引脚功能及片外总线结构
2.2.1 MCS-51单片机引脚功能
2.2.2 MCS-51单片机片外总线结构
2.3 MCS-51单片机的工作方式
2.3.1 复位工作方式
2.3.2 程序执行方式
2.3.3 节电工作方式
2.3.4 编程和校验方式
2.4 MCS-51单片机的时序
2.4.1 MCS-51单片机时钟电路
2.4.2 CPU时序的有关概念
2.4.3 MCS-51单片机的取指令和执行时序
2.4.4 MCS-51单片机访问外部存储器的指令时序
习题
第3章 MCS-51单片机指令系统及汇编程序设计
3.1 指令系统概述
3.1.1 汇编指令格式
3.1.2 指令描述符号介绍
3.2 寻址方式
3.2.1 立即寻址
3.2.2 寄存器寻址
3.2.3 直接寻址
3.2.4 寄存器间接寻址
3.2.5 变址寻址
3.2.6 相对寻址
3.2.7 位寻址
3.3 MCS-51单片机指令系统
3.3.1 数据传送类指令
3.3.2 算术运算类指令
3.3.3 逻辑运算及移位指令
3.3.4 位操作指令
3.3.5 控制转移类指令
3.4 汇编语言程序设计
3.4.1 汇编语言伪指令
3.4.2 结构化程序设计
习题
第4章 C51高级语言程序设计
4.1 C语言高级编程
4.1.1 C语言的特点
4.1.2 C语言与MCS-51单片机
4.1.3 C51编译器
4.1.4 KEIL 8051开发工具
4.1.5 C51程序结构
4.2 C51对标准C语言的扩展
4.2.1 存储区域
4.2.2 数据类型
4.2.3 常量和变量
4.2.4 存储器模式
4.2.5 绝对地址的访问
4.3 C51的运算符及表达式
4.3.1 算术运算符
4.3.2 关系运算符和逻辑运算符
4.3.3 位运算符
4.3.4 逗号运算符
4.3.5 赋值运算符
4.3.6 条件运算符
4.3.7 指针与地址运算符
4.3.8 表达式和表达式语句
4.4 C51函数
4.5 C51构造数据类型
4.5.1 数组和指针
4.5.2 结构、共同体和枚举
4.6 C51库函数
4.6.1 本征库函数和非本征库函数
4.6.2 访问SFR和位地址的REGxx.H文件
4.6.3 C51库函数
4.7 C51程序编写
4.7.1 C51程序的基本结构
4.7.2 编写高效的C51程序及优化程序
4.8 C51语言与汇编语言接口
4.8.1 C51与汇编语言的接口
4.8.2 函数的声明及段名的命名规则
习题
第5章 MCS-51单片机定时器、中断系统及串行口
5.1 MCS-51单片机的定时/计数器
5.1.1 定时/计数器的结构
5.1.2 定时/计数器的控制
5.1.3 定时/计数器的工作方式
5.1.4 定时/计数器的初始化
5.1.5 定时/计数器应用举例
5.2 MCS-51单片机的中断系统
5.2.1 中断系统组成
5.2.2 中断源和中断请求标志
5.2.3 中断控制
5.2.4 中断的处理过程及响应时间
5.2.5 中断系统的初始化及应用
5.2.6 中断源的扩展
5.3 MCS-51单片机的串行接口
5.3.1 串行口的结构
5.3.2 串行口的工作方式
5.3.3 串行口的通信波特率
5.3.4 串行口的初始化
5.3.5 串行口的应用举例
5.3.6 串行口在多机通信中的应用
习题
第6章 单片机的人机交互与扩展技术
6.1 单片机系统的人机交互技术
6.1.1 显示器接口技术
6.1.2 键盘接口技术
6.1.3 串行通信接口技术
6.2 存储器的扩展技术
6.2.1 存储器扩展中应考虑的问题
6.2.2 存储器的并行扩展
6.2.3 存储器的串行扩展
6.3 系统扩展技术
6.3.1 并行I/O接口的扩展及应用
6.3.2 可编程串行显示接口芯片MAX7219及扩展应用
习题
第7章 过程通道
7.1 输入/输出通道结构
7.1.1 输入通道结构
7.1.2 输出通道结构
7.2 多路开关及采样量化保持
7.2.1 多路模拟开关
7.2.2 信号采样及量化
7.2.3 保持器
7.3 模拟量输出通道接口技术
7.3.1 D-A转换器主要性能指标
7.3.2 并行D-A转换器及接口技术
7.3.3 串行D-A转换器及接口技术
7.4 模拟量输入通道接口技术
7.4.1 A-D转换器主要技术指标
7.4.2 并行A-D转换器及接口技术
7.4.3 串行A-D转换器及接口技术
7.5 压频转换器和频压转换器
7.6 开关量输入/输出通道
7.6.1 开关量输入通道
7.6.2 开关量输出通道
习题
第8章 数字控制器设计
8.1 概述
8.2 数字PID控制器
8.2.1 PID控制器的数字化实现
8.2.2 数字PID控制算法的几种改进形式
8.2.3 PID控制器的参数整定
8.3 直接数字控制器的设计
8.3.1 直接数字控制器的脉冲传递函数
8.3.2 最少拍随动系统数字控制器的设计
8.3.3 最少拍无波纹随动系统数字控制器的设计
8.4 纯滞后对象控制器的设计
8.4.1 大林算法
8.4.2 史密斯预估补偿算法
8.5 数字控制器的计算机实现
8.5.1 直接程序设计法
8.5.2 串行程序设计法
8.5.3 并行程序设计法
习题
第9章 MCS-51单片机应用系统开发与设计
9.1 单片机应用系统开发与设计
9.1.1 系统总体方案设计
9.1.2 硬件设计
9.1.3 软件设计
9.1.4 系统调试
9.1.5 印制电路板设计
9.2 抗干扰技术
9.2.1 干扰源及其分类
9.2.2 硬件抗干扰技术
9.2.3 软件抗干扰技术
9.3 8路温度巡检仪控制系统设计
9.3.1 设计任务及硬件电路设计
9.3.2 系统软件设计
9.4 步进电动机控制系统设计
9.4.1 设计任务及硬件电路设计
9.4.2 系统软件设计
9.5 出租车计费器控制系统设计
9.5.1 设计任务及硬件电路设计
9.5.2 系统软件设计
附录
附录A MCS-51系列单片机指令表
附录B KEIL C51库函数
参考文献
封底
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