邏輯與可編程控制系統(tǒng)

前言

第一章 結(jié)論

第一節(jié) 邏輯與可編程控制的基本概念

一、邏輯與可編程控制技術(shù)的概念

二、邏輯控制的特點(diǎn)和控制要素

第二節(jié) 邏輯與或編程控制器

一、程序控制器的概念

二、程序控制器的分類

第三節(jié) 邏輯與可編程控制技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展及應(yīng)用概況

習(xí)題及思考題

第二章 繼電器邏輯控制技術(shù)

第一節(jié) 繼電器邏輯控制電路

一、斷電器邏輯控制電路的概念

二、繼電器邏輯控制電路的主要組成部分

三、基本繼電器邏輯控制線路

四、繼電器接觸式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

第二節(jié) 邏輯控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)方法

一、邏輯代數(shù)與開(kāi)關(guān)電路的邏輯函數(shù)

二、邏輯控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)

第三節(jié) 典型邏輯控制電路

一、聯(lián)鎖控制電路

二、變化參量控制電路

三、程序控制電路

習(xí)題及思考題

第三章 可編程控制器的組成及原理

第一節(jié) 可編程控制器概述

一、可編程控制器的概念

二、可編程控制器的特點(diǎn)

三、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域

四、常用可編程控制器簡(jiǎn)介

第二節(jié) 可編程控制器的基本組成和基本工作原理

一、可編程控制器的基本組成

二、個(gè)虛擬的可編程控制器初級(jí)機(jī)的基本工作原理

第三節(jié) 可編程控制器的分類

一、根據(jù)規(guī)模和功能分類

二、根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類

第四節(jié) 常用可編程控制器的組成與工作原理

一、常用可編程控制器的組成

二、常用可編程控制器的工作原理

第五節(jié) 可編程控制器的基本硬件模塊

一、CPU模塊

二、開(kāi)關(guān)量I/O模塊

三、模擬量I/O模塊

四、編程器

五、電源及外圍設(shè)備

第六節(jié) 可編程控制器功能擴(kuò)展模塊簡(jiǎn)介

習(xí)題及思考題

第四章 可編程控制器的指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)

第一節(jié) 可編程控制器指令系統(tǒng)

一、可編程控制器的指令系統(tǒng)概說(shuō)

二、C200系列PLC的指令系統(tǒng)

三、S7系列PLC的指令系統(tǒng)

第二節(jié) 可編程控制器的程序設(shè)計(jì)

一、程序設(shè)計(jì)方法概述

二、繼電器梯形圖程序設(shè)計(jì)

三、順序控制梯形圖程序設(shè)計(jì)及功能表圖程序設(shè)計(jì)

習(xí)題及思考題

第五章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡(luò)

第一節(jié) 可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)通信原理概述

一、通信方式

二、通信介質(zhì)的選擇

三、通信訪問(wèn)控制‘協(xié)議

四、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

五、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

第二節(jié) 可編程控制器的典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及典型網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介

一、典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

二、典型網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介

習(xí)題及思考題

第六章 可編程控制器的應(yīng)用

第一節(jié) 可編程控制器的應(yīng)用設(shè)計(jì)

一、確定控制對(duì)象和控制范圍

二、控制方案的確定

三、根據(jù)控制要求選擇PLC機(jī)型

四、硬件設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)

五、總裝與調(diào)試

第二節(jié) 可編程控制器的應(yīng)用舉例

一、 例1 十字路口交通燈控制系統(tǒng)

二、 例2 薄板開(kāi)卷自動(dòng)剪切PLC控制系統(tǒng)

三、 例3 可編程控制器在火電廠輸煤控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

四、 例4 微機(jī)控制的相分段自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置

五、 例5 PLC（S7-200）在錦綸廠聚合工藝中的應(yīng)用

六、 例6 S7-200PLC在高壓水除磷系統(tǒng)中的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

本書(shū)較系統(tǒng)地介紹了自動(dòng)控制領(lǐng)域中以繼電器控制電路尤其是廣泛使用的可編程控制器為基礎(chǔ)的一類控制技術(shù)（即程序控制）。內(nèi)容包括：繼電器和可編程控制器邏輯控制的概念；典型繼電器邏輯控制系統(tǒng)的原理和邏輯設(shè)計(jì)方法；PC的硬件組成及工作原理；PC執(zhí)行用戶程序的掃描工作方式；以C200H和ST系列為例的PC指令系統(tǒng)；梯形圖和功能表圖程序設(shè)計(jì)為主的PC程序設(shè)計(jì)方法；PC的硬件配置、功能擴(kuò)展模塊和通訊及網(wǎng)絡(luò)。

高校自動(dòng)化專業(yè)、電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)等專業(yè)的教材，也可供從事自動(dòng)控制工程的技術(shù)人員參考。

邏輯門是在集成電路上的基本組件。簡(jiǎn)單的邏輯門可由晶體管組成。這些晶體管的組合可以使代表兩種信號(hào)的高低電平在通過(guò)它們之后產(chǎn)生高電平或者低電平的信號(hào)。高、低電平可以分別代表邏輯上的“真”與“假”或二進(jìn)制當(dāng)中的1和0，從而實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。常見(jiàn)的邏輯門包括“與”閘，“或”閘，“非”閘，“異或”閘（也稱：互斥或）等等。

邏輯門是組成數(shù)字系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，通常組合使用實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的邏輯運(yùn)算。一些廠商通過(guò)邏輯門的組合生產(chǎn)一些實(shí)用、小型、集成的產(chǎn)品，例如可編程邏輯器件等。

三態(tài)門（TS門）主要應(yīng)用于多個(gè)門輸出共享數(shù)據(jù)總線，為避免多個(gè)門輸出同時(shí)占用數(shù)據(jù)總線，這些門的使能信號(hào)（EN）中只允許有一個(gè)為有效電平（如高電平），由于三態(tài)門的輸出是推拉式的低阻輸出，且不需接上拉（負(fù)載）電阻，所以開(kāi)關(guān)速度比OC門快，常用三態(tài)門作為輸出緩沖器。

前言教學(xué)建議

第1章　數(shù)字邏輯系統(tǒng)基礎(chǔ)1

1.1　數(shù)字邏輯系統(tǒng)簡(jiǎn)介1

1.1.1　模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)1

1.1.2　模擬系統(tǒng)與數(shù)字邏輯系統(tǒng)

的區(qū)別1

1.1.3　數(shù)字邏輯系統(tǒng)的特點(diǎn)2

1.2　數(shù)制、碼制、基本邏輯門3

1.2.1　數(shù)制及其轉(zhuǎn)換3

1.2.2　常用碼制及其特點(diǎn)7

1.2.3　基本邏輯關(guān)系與邏輯門12

1.3　數(shù)字邏輯系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的基本

概念19

習(xí)題21

第2章　邏輯代數(shù)與邏輯函數(shù)23

2.1　邏輯代數(shù)23

2.1.1　邏輯代數(shù)的基本公理23

2.1.2　邏輯代數(shù)的基本定律23

2.1.3　邏輯代數(shù)的基本定理24

2.2　邏輯函數(shù)及其表示方法25

2.2.1　邏輯函數(shù)25

2.2.2　邏輯函數(shù)的表示方法26

2.2.3　邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式29

2.3　邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)31

2.3.1　公式化簡(jiǎn)法32

2.3.2　卡諾圖化簡(jiǎn)法33

習(xí)題41

第3章　組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)43

3.1　小規(guī)模組合邏輯電路分析與

設(shè)計(jì)43

3.1.1　組合邏輯電路的定義與

描述43

3.1.2　小規(guī)模組合邏輯電路的

分析43

3.1.3　小規(guī)模組合邏輯電路的

設(shè)計(jì)44

3.2　常用組合邏輯功能器件47

3.2.1　編碼器47

3.2.2　譯碼器52

3.2.3　數(shù)據(jù)選擇器與數(shù)據(jù)分配器59

3.2.4　數(shù)據(jù)比較器62

3.2.5　加法器63

3.2.6　8421BCD碼與二進(jìn)制碼

轉(zhuǎn)換器68

3.2.7　廣義譯碼器70

3.3　組合邏輯電路的VHDL描述70

3.3.1　硬件描述語(yǔ)言與VHDL

概述70

3.3.2　常用邏輯器件的VHDL

描述75

3.4　大規(guī)模組合邏輯電路的計(jì)算機(jī)

輔助設(shè)計(jì)流程85

3.4.1　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的一般

流程86

3.4.2　Quartus II簡(jiǎn)介87

3.4.3　設(shè)計(jì)實(shí)例88

習(xí)題103

第4章　時(shí)序邏輯電路分析與設(shè)計(jì)107

4.1　時(shí)序邏輯電路簡(jiǎn)介107

4.1.1　時(shí)序邏輯電路的基本

概念107

4.1.2　時(shí)序邏輯電路的分類107

4.2　觸發(fā)器108

4.2.1　觸發(fā)器及其分類108

4.2.2　觸發(fā)器的描述方法108

4.2.3　RS觸發(fā)器109

4.2.4　D觸發(fā)器111

4.2.5　JK觸發(fā)器112

4.2.6　鎖存器與觸發(fā)器的VHDL

描述113

4.2.7　T（T′）觸發(fā)器116

4.3　小規(guī)模時(shí)序邏輯電路的一般

分析方法117

4.3.1　同步時(shí)序邏輯電路的分析

方法117

4.3.2　異步時(shí)序邏輯電路分析

舉例119

4.4　小規(guī)模時(shí)序邏輯電路的一般

設(shè)計(jì)方法120

4.4.1　設(shè)計(jì)步驟及設(shè)計(jì)舉例120

4.4.2　有限狀態(tài)機(jī)的VHDL

描述125

4.5　常用時(shí)序邏輯功能器件129

4.5.1　計(jì)數(shù)器129

4.5.2　寄存器與移位寄存器149

4.5.3　順序脈沖發(fā)生器與序列信號(hào)

發(fā)生器161

4.6　時(shí)序邏輯電路的計(jì)算機(jī)輔助分析

與設(shè)計(jì)舉例164

4.6.1　時(shí)序邏輯電路的計(jì)算機(jī)

輔助分析舉例165

4.6.2　時(shí)序邏輯電路的計(jì)算機(jī)

輔助設(shè)計(jì)舉例166

習(xí)題167

第5章　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器173

5.1　概述173

5.2　只讀存儲(chǔ)器173

5.2.1　組成框圖174

5.2.2　掩膜ROM175

5.2.3　可編程ROM175

5.2.4　電擦除EPROM176

5.2.5　閃存180

5.3　隨機(jī)存取存儲(chǔ)器183

5.3.1　靜態(tài)RAM183

5.3.2　雙口RAM與先入先出

RAM185

5.3.3　動(dòng)態(tài)RAM188

5.3.4　鐵電RAM191

5.4　存儲(chǔ)器的應(yīng)用193

5.4.1　字?jǐn)U展和位擴(kuò)展193

5.4.2　實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)194

習(xí)題197

第6章　數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器198

6.1　概述198

6.2　數(shù)模轉(zhuǎn)換器198

6.2.1　DAC主要性能198

6.2.2　電阻串DAC199

6.2.3　電阻解碼DAC201

6.2.4　恒流源DAC203

6.2.5　電容DAC204

6.2.6　其他類型DAC206

6.2.7　新型集成DAC簡(jiǎn)介207

6.3　模數(shù)轉(zhuǎn)換器210

6.3.1　ADC主要性能210

6.3.2　快閃型ADC212

6.3.3　反饋比較型ADC213

6.3.4　雙積分型ADC215

6.3.5　其他類型ADC217

6.3.6　新型集成ADC簡(jiǎn)介219

6.3.7　等效采樣技術(shù)223

習(xí)題224

第7章　可編程邏輯器件226

7.1　概述226

7.1.1　PLD發(fā)展歷程226

7.1.2　PLD分類226

7.1.3　PLD常用邏輯符號(hào)227

7.2　低密度可編程邏輯器件227

7.2.1　PAL器件227

7.2.2　GAL器件228

7.3　高密度可編程邏輯器件232

7.3.1　CPLD器件232

7.3.2　FPGA器件234

7.4　硬件測(cè)試與編程244

7.4.1　硬件測(cè)試技術(shù)244

7.4.2　配置與編程245

習(xí)題246

第8章　應(yīng)用數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)247

8.1　概述247

8.1.1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)247

8.1.2　開(kāi)發(fā)環(huán)境與設(shè)計(jì)方法247

8.1.3　器件選型247

8.2　等精度頻率計(jì)的設(shè)計(jì)247

8.2.1　設(shè)計(jì)任務(wù)247

8.2.2　方案論證248

8.2.3　創(chuàng)建設(shè)計(jì)工程251

8.2.4　功能模塊設(shè)計(jì)251

8.2.5　系統(tǒng)仿真275

8.3　信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)277

8.3.1　設(shè)計(jì)任務(wù)277

8.3.2　方案論證277

8.3.3　創(chuàng)建設(shè)計(jì)工程279

8.3.4　功能模塊設(shè)計(jì)280

8.3.5　系統(tǒng)仿真296

8.3.6　優(yōu)化改進(jìn)298

8.3.7　功能擴(kuò)展307

習(xí)題308

參考文獻(xiàn)310