具体描述
本书以单片机实际应用为主线，理论与实验相结合，以丰富的实例给学生提供较为直观、实用的信息，突出培养学生运用所学知识和技能解决实际问题的综合应用能力。本书主要内容包括基础知识、单片机硬件结构、指令系统、程序设计、中断技术、定时器/计数器、并行扩展技术、串行通信、串行扩展技术、应用系统设计及接口技术等。各章均安排有适量篇幅实用性和趣味性的实验内容。
本书适于作为应用型人才培养的本科院校及高职高专院校的电气、电子信息类及相近专业单片机原理与应用课程的教学用书，也可供工程技术人员参考。
工业自动化控制系统的设计与实践 本书聚焦于现代工业自动化领域，深入探讨了先进控制系统、现场总线技术、以及嵌入式系统在工业环境中的集成应用。它旨在为工程师、技术人员及相关专业学生提供一套全面、实用的技术指南，以应对当前复杂多变的工业生产需求。 --- 第一部分：现代控制理论与高级算法基础 本部分将打下坚实的控制理论基础，并引入适用于复杂工业过程的高级控制策略。 第一章：先进过程控制（APC）概述 1.1 工业控制系统的演进：从继电器逻辑到分布式智能。 1.2 传统PID控制的局限性与模型预测控制（MPC）的优势。 1.3 工业对象建模方法：时域辨识、频域分析与状态空间表示。 1.3.1 传递函数与零极点分析在系统稳定性判断中的应用。 1.3.2 工业过程的非线性特性与线性化处理技术。 1.4 延迟环节的处理：Smith预估器的原理与实际部署。 第二章：鲁棒控制与自适应控制 2.1 鲁棒性分析：$mu$ 综合与结构奇异值。 2.1.1 外部不确定性与内部不确定性的建模与处理。 2.2 自适应控制系统设计：参数估计与控制器重构。 2.2.1 基于梯度的自适应算法（MRAC）。 2.2.2 增量式自适应与基于模型的自适应方法。 2.3 模糊逻辑控制（FLC）在非精确系统中的应用。 2.3.1 模糊集的建立、模糊推理引擎的设计与去模糊化方法。 2.4 神经网络在辨识与控制中的初步探索（侧重结构而非底层编程）。 --- 第二部分：工业现场总线与网络化控制 随着工业4.0的推进，现场设备互联互通的能力成为核心竞争力。本部分详述主流工业通信协议的原理、规范及实际组网技巧。 第三章：工业以太网协议栈解析 3.1 传统串行通信协议的回顾与局限（RS-232/485）。 3.2 工业以太网的引入：实时性挑战与解决方案。 3.3 EtherNet/IP 协议栈详解：CIP（Common Industrial Protocol）的面向对象特性。 3.3.1 设备级、I/O级与信息级的互操作性。 3.4 PROFINET IO 架构与数据交换机制。 3.4.1 RT（实时）与Isochronous Real-Time (IRT) 的区别与应用场景。 3.5 EtherCAT：高性能运动控制领域的关键技术。 3.5.1 “在路上处理”（Processing on the Fly）原理与极速响应时间实现。 第四章：低速总线与无线通信在工业环境中的部署 4.1 CAN (Controller Area Network) 在车辆与嵌入式设备中的应用。 4.1.1 CAN 报文的帧结构、仲裁机制与错误检测。 4.2 现场总线：PROFIBUS DP/PA 的结构与电气特性。 4.3 工业无线网络（IIoT）：挑战与标准。 4.3.1 低功耗广域网（LPWAN）在远程监测中的潜力。 4.3.2 ISA100.11a 与 WirelessHART 的安全性与自组网特性。 4.4 OPC UA（统一架构）：实现跨平台、安全数据交换的关键。 4.4.1 信息模型构建与服务导向架构（SOA）。 --- 第三部分：现代可编程逻辑控制器（PLC）与分布式控制系统（DCS） 本部分深入研究工业控制系统的核心载体——PLC和DCS的结构、编程范式及高级功能实现。 第五章：PLC硬件架构与编程标准 5.1 PLC的系统组成：CPU模块、I/O模块、通信模块的选型与配置。 5.2 IEC 61131-3 标准编程语言的实践应用。 5.2.1 结构化文本（ST）的高级算法实现。 5.2.2 功能块图（FBD）在逻辑控制流中的优化。 5.2.3 顺序功能图（SFC）在复杂批次过程中的应用。 5.3 运动控制模块（CCM）的集成与同步控制。 5.3.1 电子凸轮、插补运动与多轴协调控制。 第六章：DCS的系统集成与安全机制 6.1 DCS的核心优势：面向大规模、高可靠性过程的架构。 6.1.1 控制站、工程师站与操作员站的层次结构。 6.2 冗余设计在关键系统中的应用。 6.2.1 处理器级、I/O级和通信网络的双/三冗余配置策略。 6.3 过程历史数据库（PHD）与操作员界面（HMI）的优化。 6.3.1 关键报警管理（Alarm Management）的国际标准与实践。 6.4 工业控制系统安全（ICS Security）基础。 6.4.1 ISA/IEC 62443 系列标准简介。 6.4.2 网络分段（Zoning）与安全域的划分。 --- 第四部分：人机界面（HMI）与数据可视化 有效的监控和交互设计是保障操作人员准确决策的前提。本部分关注HMI的工程实践与数据展示的最佳规范。 第七章：HMI/SCADA系统的设计原则 7.1 SCADA系统的功能模块分解：数据采集、监视、历史记录与报警。 7.2 工业设计心理学在HMI布局中的应用。 7.2.1 颜色、对比度与图形符号的选择规范（基于ISA 101）。 7.3 趋势分析与实时数据流的可视化。 7.3.1 历史数据查询优化与数据压缩技术。 7.4 移动端接入与远程监控解决方案的安全性考量。 --- 第五部分：工业物联网（IIoT）与数据分析 本部分展望控制系统与信息技术的融合趋势，关注如何从海量工业数据中提取价值。 第八章：工业数据采集与边缘计算 8.1 工业大数据架构：从OT到IT的桥梁。 8.2 边缘计算在实时控制数据预处理中的角色。 8.2.1 数据清洗、归一化与本地聚合策略。 8.3 工业大数据平台的技术选型（时间序列数据库对比）。 8.4 预测性维护（PdM）的数据基础。 8.4.1 传感器健康监测与故障特征提取的初步方法。 第九章：云端集成与高级分析 9.1 OPC UA与MQTT在云平台数据上传中的适配性。 9.2 工业云计算模型的部署模式（公有云、私有云与混合云）。 9.3 基于统计过程控制（SPC）的质量监控。 9.4 机器学习模型在工艺优化中的初步应用框架（侧重于模型部署而非算法推导）。 --- 本书强调理论与工程实践的紧密结合，通过丰富的案例分析，指导读者将所学知识转化为可落地、高可靠性的自动化解决方案。
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目录信息
第1章 基础知识1.1嵌入式系统与单片机1.1.1嵌入式系统的概念1.1.2单片机技术的发展1.1.3单片机的特点、分类及发展趋势1.2单片机的应用1.2.1智能仪器的应用1.2.2通信设备的应用1.2.3家用电器的应用1.2.4工业控制的应用1.3计算机运算基础1.3.1数制1.3.2有符号二进制数的编码1.3.3二进制编码1.4微型计算机的结构与原理1.4.1微型计算机的基本结构1.4.2微型计算机的工作原理本章小结习题第2章 单片机的结构原理与简单应用2.1单片机的结构与原理.2.1.18051单片机的基本组成2.1.28051单片机的内部结构2.1.38051单片机的引脚及功能2.1.4单片机的工作原理2.2单片机的存储器2.2.1程序存储器ROM2.2.2数据存储器RAM2.2.3数据存储器数据读写应用实例2.3单片机的输入/输出端口2.3.1输入/输出端口结构2.3.2输入/输出端口负载能力2.3.3P1口输出功能应用实例2.3.4P3口输入功能应用实例2.4时钟电路2.4.1CPU时序2.4.2时钟电路2.5复位电路2.5.1复位功能2.5.2复位电路2.6常用单片机功能简介2.6.1Atmel公司的AT89系列单片机2.6.2Motorola公司M68HC08系列单片机2.6.3其他系列单片机本章小结习题第3章 8051指令系统3.1汇编语言3.1.1指令系统分类3.1.2指令格式3.1.3寻址方式3.1.4寻址空间及符号注释3.2数据传送指令3.2.1内部RAM数据传送指令3.2.2外部：RAM传送指令3.2.3查表指令3.2.4交换指令3.2.5堆栈操作指令3.2.6数据传送类指令应用实例3.3算术运算指令3.3.1加法、减法指令3.3.2乘法、除法指令3.3.3加1、减1指令3.3.4十进制调整指令3.3.5算术运算类指令应用实例3.4逻辑操作指令3.4.1逻辑“与”、“或”、“异或”指令3.4.2清零、取反指令3.4.3循环移位指令3.4.4逻辑运算类指令应用实例3.5控制程序转移类指令3.5.1无条件转移指令3.5.2条件转移指令3.5.3调用、返回指令3.5.4空操作指令3.5.5控制转移类指令应用实例3.6位操作类指令3.6.1位数据传送指令3.6.2位逻辑运算指令3.6.3位清O、置l指令3.6.4位条件转移类指令3.6.5位操作类指令应用实例本章小结习题第4章 汇编语言程序设计4.1程序设计概述4.1.1程序设计语言4.1.2汇编语言源程序的编辑与汇编4.1.3汇编语言程序的基本结构4.1.4程序设计方法和技巧4.2顺序程序设计4.2.1顺序程序设计方法4.2.2顺序程序设计实例4.3循环程序设计4.3.1循环程序设计方法4.3.2循环程序设计实例4.4分支程序设计4.4.1分支程序设计方法4.4.2分支程序设计实例4.5子程序设计4.5.1子程序设计方法4.5.2子程序设计实例4.6查表程序设计4.6.1查表程序设计方法4.6.2查表程序设计实例本章小结习题第5章 中断系统5.1中断系统结构与控制5.1.1中断的概念5.1.2中断的功能5.1.3中断系统结构5.1.4中断系统控制5.2中断处理过程5.2.1中断响应5.2.2中断处理5.2.3中断返回5.2.4中断的应用实例5.3外部中断扩展5.3.1定时器扩展法5.3.2中断加查询扩展法5.3.3外部中断扩展的应用实例本章小结习题第6章 定时器/计数器6.1定时器/计数器的结构与原理6.1.1定时器/计数器的结构6.1.2定时器/计数器的原理6.1.3定时器/计数器的功能6.2定时器/计数器的控制6.2.1定时器方式寄存器TMOD6.2.2定时器控制寄存器TCON6.3定时器/计数器的四种工作方式及应用6.3.1定时器/计数器的初始化6.3.2方式O及应用实例6.3.3方式1及应用实例6.3.4方式2及应用实例6.3.5方式3本章小结习题第7章 并行扩展技术7.1并行扩展概述7.1.1总线7.1.2扩展总线的实现7.2程序存储器扩展7.2.1常用程序存储器芯片7.2.2程序存储器扩展实例7.3数据存储器扩展7.3.1常用数据存储器芯片7.3.2数据存储器扩展实例7.4简单并行I/O接口扩展7.4.1简单I/O接口扩展常用芯片7.4.2简单并行I/O接口扩展实例7.58255可编程并行接口扩展7.5.18255A的结构7.5.28255A的工作方式7.5.38255A可编程并行接口扩展应用实例7.68155可编程并行接口扩展7.6.18155的结构7.6.28155的工作方式7.6138155可编程并行接口扩展应用实例本章小结习题第8章 串行通信8.1串行通信概述8.1.1串行通信的基本方式8.1.2串行通信的数据传送方式8.1.3串行通信接口电路8.2常用的串行通信总线8.2.1RS.232C总线8.2.2RS.449、RS一422A、RS.423A及RS.485总线8.2.320mA电流环串行接口8.3MCS.51的串行接口8.3.1MCS一51串行接口结构8.3.2MCS.51串行口的工作方式8.3.3MCS.51串行通信的波特率8.4MCS.51单片机之间的通信8.4.1MCS.5l双机通信技术8.4.2MCS一5l多机通信技术本章小结习题第9章 串行扩展技术9.1串行扩展概述9.1.1串行扩展的种类9.1.2串行扩展的特点9.2UART串行扩展接口9.2.1串行口工作方式9.2.2IJART串行扩展应用实例9.312C串行扩展总线9.3.112C总线的结构原理9.3.212C总线的软件模拟9.3.3IEC串行扩展应用实例9.4SPI串行扩展接口9.4.1SPI总线的结构原理9.4.2SPI总线的软件模拟9.4.3SPI串行扩展应用实例本章小结习题.第10章 应用系统设计及接口技术10.1单片机应用系统概述10.1.1单片机应用系统的结构10.1.2单片机应用系统的设计方法10.1.3单片机应用系统的开发工具10.2键盘接口10.2.1键盘的结构与原理10.2.2独立式键盘应用实例10.2.3矩阵式键盘应用实例10.3显示器接口10.3.1LED显示器的结构与原理10.3.2LED显示器静态显示及应用实例10.3.3LED显示器动态显示及应用实例1O.3.4LCD显示器的结构与原理及应用10.4数/模转换接口10.4.1数/模转换器概述10.4.2数/模转换芯片应用实例10.5模/数转换接口10.5.1模/数转换器概述10.5.2逐次逼近型模/数转换芯片应用实例10.6单片机应用系统实例10.6.1空调机温度控制系统10.6.2步进电机控制器本章小结习题附录MCS—51指令表参考文献
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读后感
用户评价
学校指定用的胡汉才的单片机，学到想砂仁，直到我在图书馆借到了这本书。 厚度仅为前者一半，讲的内容一样多，还更好懂。必须好评。 建议学习顺序，132456.....
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