C語(yǔ)言在測(cè)量與控制中的應(yīng)用

前言

　　C語(yǔ)言是廣泛應(yīng)用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，許多計(jì)算機(jī)控制的實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)的軟件是由C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的。C語(yǔ)言應(yīng)用在實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，必然要涉及端口輸入／輸出控制、硬件中斷程序設(shè)計(jì)和軟件中斷程序設(shè)計(jì)。而且，實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)還經(jīng)常遇到對(duì)一些常用芯片的控制，如串行口、并行口及A／D轉(zhuǎn)換器（模／數(shù)轉(zhuǎn)換器）、D／A轉(zhuǎn)換器（數(shù)／模轉(zhuǎn)換器）接口的編程等方面的問(wèn)題。但是，現(xiàn)在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的課程和教材通常不涉及這方面的內(nèi)容，使許多學(xué)過(guò)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的理工科學(xué)生卻不會(huì)編寫(xiě)控制硬件的程序。本書(shū)就是想要幫助讀者解決這樣一些問(wèn)題。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)由淺人深地從編程實(shí)踐的角度介紹了C語(yǔ)言在測(cè)量與控制領(lǐng)域應(yīng)用的基本方法。這些內(nèi)容通常是一般c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)書(shū)籍所不涉及，卻是測(cè)控領(lǐng)域工程技術(shù)人員需要掌握的。本書(shū)主要包括輸入/輸出端口的控制，硬件中斷程序設(shè)計(jì)，軟件中斷程序設(shè)計(jì)，精確定時(shí)程序設(shè)計(jì)，串口通信程序設(shè)計(jì)，曲線的繪制，并行接口的使用與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制，數(shù)據(jù)采集與處理程序設(shè)計(jì)，閉環(huán)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容。書(shū)中舉了大量的實(shí)例，程序簡(jiǎn)單實(shí)用。由于編程涉及測(cè)控系統(tǒng)中的硬件設(shè)備，所以對(duì)一些常用芯片、器件、裝置的原理和使用方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。本書(shū)還介紹了數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本工作原理和設(shè)計(jì)方法?！　”緯?shū)還包括了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括基本實(shí)驗(yàn)和擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)兩部分，以利于根據(jù)學(xué)生的情況因材施教?！　”緯?shū)可作為理工科專(zhuān)業(yè)研究生或電類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生的教材，授課40學(xué)時(shí)左右，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。本書(shū)也可作為工程技術(shù)人員的一本實(shí)用性較強(qiáng)的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

前言第1章 緒論1．1 C語(yǔ)言的特點(diǎn)1．2 工業(yè)PC第2章 端口、內(nèi)存輸入／輸出與位運(yùn)算2．1 端口輸入／輸出函數(shù)2．2 位運(yùn)算2．2．1 按位與運(yùn)算的應(yīng)用2．2．2 按位或運(yùn)算的應(yīng)用2．2．3 按位異或運(yùn)算的應(yīng)用2．2．4 按位非運(yùn)算的應(yīng)用2．2．5 按位左移運(yùn)算和按位右移運(yùn)算的應(yīng)用2．3 位操作賦值運(yùn)算2．4 內(nèi)存單元讀／寫(xiě)函數(shù)第3章 硬件中斷程序的設(shè)計(jì)3．1 Intel86系列CPU實(shí)模式下的中斷系統(tǒng)3．1．1 實(shí)模式與保護(hù)模式的概念3．1．2 實(shí)模式下的中斷系統(tǒng)3．2 有關(guān)硬件中斷的幾個(gè)函數(shù)3．3 8259A中斷控制器3．3．1 8259A的結(jié)構(gòu)和原理3．3．2 8259A的編程3．3．3 8259A連接的硬件中斷源3．4 8254定時(shí)器／計(jì)數(shù)器3．4．1 8254的結(jié)構(gòu)3．4．2 8254的編程3．5 可屏蔽中斷響應(yīng)的大致過(guò)程3．6 實(shí)時(shí)中斷程序設(shè)計(jì)舉例3．7 定時(shí)中斷程序的另一種結(jié)構(gòu)3．8 CMOS實(shí)時(shí)鐘硬件中斷程序的設(shè)計(jì)3．8．1 實(shí)時(shí)鐘的工作原理3．8．2 CMOS．RAM單元的讀／寫(xiě)3．8．3 實(shí)時(shí)鐘的中斷功能3．9 定時(shí)器中斷實(shí)驗(yàn)第4章 數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)4．1 A／D轉(zhuǎn)換與D／A轉(zhuǎn)換4．1．1 A／D轉(zhuǎn)換4．1．2 D／A轉(zhuǎn)換4．1．3 連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)的頻譜4．1．4 被測(cè)信號(hào)與A／D量程的匹配4．2 接口的編碼與變換4．2．1 計(jì)算機(jī)內(nèi)機(jī)器數(shù)編碼的概念4．2．2 幾種常見(jiàn)定點(diǎn)數(shù)的編碼規(guī)則4．2．3 幾個(gè)接口編碼變換舉例4．2．4 分?jǐn)?shù)二進(jìn)制碼與分?jǐn)?shù)補(bǔ)碼4．2．5 格雷碼及其變換4．3 計(jì)算機(jī)的總線與功能擴(kuò)展板卡及模塊4．3．1 總線的概念4．3．2 總線的標(biāo)準(zhǔn)4．3．3 ISA總線及擴(kuò)展板卡4．3．4 PCI局部總線及擴(kuò)展板卡4．3．5 uSB串行總線及擴(kuò)展板模塊4．4 HY一1232A／D、D／A接口板4．4．1 HY一1232的主要性能指標(biāo)4．4．2 HY一1232的基地址4．4．3 HY一1232的板內(nèi)地址分配及寄存器描述4．4．4 HY一1232的A／D和D／A編碼4．4．5 HY一1232的A／D、D／A程舉例4．5 用位字段結(jié)構(gòu)處理二進(jìn)制位字段數(shù)據(jù)4．5．1 結(jié)構(gòu)4．5．2 位字段結(jié)構(gòu)4．6 用結(jié)構(gòu)與聯(lián)合的嵌套處理字節(jié)（BYTE）與字（WORD）數(shù)據(jù)4．6．1 聯(lián)合4．6．2 結(jié)構(gòu)與聯(lián)合的嵌套4．7 數(shù)據(jù)采集程序及A／D溫度漂移的補(bǔ)償4．7．2 A／D通道溫度漂移的補(bǔ)償4．8 數(shù)據(jù)采集時(shí)的在線濾波4．9 磁盤(pán)數(shù)據(jù)文件的建立4．9．1 C語(yǔ)言文件概述4．9．2 文件的打開(kāi)與關(guān)閉4．9．3 文件的讀／寫(xiě)4．10 模擬量輸入／輸出與磁盤(pán)數(shù)據(jù)文件實(shí)驗(yàn)第5章 數(shù)據(jù)的處理與繪圖5．1 測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理5．1．1 標(biāo)度變換5．1．2 非線性特性的修正5．1．3 去除奇異項(xiàng)5．1．4 零均值化5．1．5 數(shù)據(jù)平滑5．1．6 趨勢(shì)項(xiàng)的提取5．2 曲線的繪制5．2．1 概述5．2．2 圖形系統(tǒng)的初始化5．2．3 畫(huà)曲線的幾個(gè)函數(shù)5．2．4 圖形方式下的字符輸出5．2．5 曲線的動(dòng)畫(huà)效果5．2．6 實(shí)時(shí)曲線的繪制5．2．7 TC屏幕圖形的截取5．3 頻譜分析與快速傅里葉變換5．3．1 傅里葉變換的概念5．3．2 快速傅里葉變換子程序的使用5．3．3 快速傅里葉變換的應(yīng)用5．4 相關(guān)分析5．4．1 自相關(guān)函數(shù)與互相關(guān)函數(shù)5．4．2 相關(guān)系數(shù)函數(shù)5．4．3 相關(guān)函數(shù)的應(yīng)用5．5 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)舉例5．6 數(shù)據(jù)處理與繪圖實(shí)驗(yàn)第6章 計(jì)算機(jī)的串行通信6．1 概述6．1．1 并行通信和串行通信6．1．2 同步通信和異步通信6．1．3 串行通信的傳送制式、聯(lián)絡(luò)方式、通信速率及調(diào)制解調(diào)的概念6．2 串行通信的接口標(biāo)準(zhǔn)6．2．1 RS一232C標(biāo)準(zhǔn)6．2．2 RS-485標(biāo)準(zhǔn)6．3 Intel8250可編程異步串行接口芯片6．3．1 8250的結(jié)構(gòu)6．3．2 8250的寄存器6．4 TurboC的串口通信函數(shù)6．5 近距離無(wú)聯(lián)絡(luò)線簡(jiǎn)單三線通信6．6 串口硬件中斷方式通信6．6．1 中斷方式通信所涉及的一些寄存器6．6．2 中斷方式通信的程序舉例6．7 串口通信實(shí)驗(yàn)第7章 并行接口的使用與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制7．1 并行I／0接口概述7．2 8255A并行接口芯片簡(jiǎn)介7．2．1 8255A的結(jié)構(gòu)7．2．2 8255A的工作方式7．2．3 8255A的控制字及初始化7．2．4 8255A在PC系列微機(jī)中的應(yīng)用7．2．5 揚(yáng)聲器發(fā)聲程序7．3 HY一6160數(shù)字量輸入／輸出接口板7．4 打印機(jī)的接口7．4．1 打印機(jī)的并行接口標(biāo)準(zhǔn)7．4．2 打印機(jī)的適配器7．5 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器7．5．1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)概述7．5．2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與配套的驅(qū)動(dòng)器7．6 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的位置與速度控制7．6．1 用打印機(jī)口控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)7．6．2 用HY-6160接口板控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)7．6．3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的加速與減速控制7．7 并行接口的使用與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制實(shí)驗(yàn)第8章 閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制程序的設(shè)計(jì)8．1 閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)的構(gòu)成8．2 控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)8．2．1 系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)8．2．2 系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)8．2．3 時(shí)域指標(biāo)與頻域指標(biāo)之間的關(guān)系8．3 控制系統(tǒng)的校正8．3．1 系統(tǒng)綜合校正的概念8．3．2 基本控制規(guī)律8．4 模擬化設(shè)計(jì)方法的概念和步驟8．5 離散化的原則與方法8．6 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)舉例8．7 數(shù)字PID控制程序的設(shè)計(jì)8．7．1 數(shù)字PID控制算法的實(shí)現(xiàn)8．7．2 數(shù)字PID控制算法的改進(jìn)8．8 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)字校正實(shí)驗(yàn)第9章 軟件中斷與偽變量的使用9．1 軟件中斷的概念9．2 DOS功能調(diào)用9．2．1 DOS功能調(diào)用函數(shù)bdos9．2．2 通用DOS功能調(diào)用函數(shù)intdos9．2．3 通用DOS功能調(diào)用函數(shù)intdosx9．3 通用軟件接口函數(shù)int86（）和int86x（）9．4 偽變量與產(chǎn)生軟中斷函數(shù)geninterrupt9．4．1 偽變量的概念9．4．2 偽變量的使用9．4．3 產(chǎn)生軟中斷函數(shù)geninterrupt9．4．4 日時(shí)鐘與實(shí)時(shí)鐘對(duì)表程序9．4．5 實(shí)時(shí)鐘報(bào)警中斷的開(kāi)發(fā)附錄快速離散傅里葉變換程序mt2．C清單參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章緒論　　1．1C語(yǔ)言的特點(diǎn)　　C語(yǔ)言是目前使用最廣泛的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，也是測(cè)量、控制和通信等領(lǐng)域中最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言?！　語(yǔ)言有如下一些特點(diǎn)：　　1）語(yǔ)言表達(dá)能力強(qiáng)。C語(yǔ)言表達(dá)能力強(qiáng)而靈活，它既有面向硬件和系統(tǒng)，像匯編語(yǔ)言那樣可以直接訪問(wèn)硬件的功能，又有高級(jí)語(yǔ)言面向用戶(hù)，容易理解，便于閱讀和書(shū)寫(xiě)的優(yōu)點(diǎn)?！　?）模塊化能力強(qiáng)。C語(yǔ)言程序由函數(shù)形式組成，十分有利于把整個(gè)程序分割成若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的程序模塊，并且為程序模塊之間相互調(diào)用和參數(shù)傳遞提供了方便?！　?）數(shù)據(jù)類(lèi)型豐富。C語(yǔ)言具有現(xiàn)代語(yǔ)言的各種數(shù)據(jù)類(lèi)型，基本的數(shù)據(jù)類(lèi)型有字符型（Char）、整型（int）、長(zhǎng)整型（10ng）、浮點(diǎn)型（float）、雙精度型（double），還有無(wú)符號(hào)字符型（unsignedChar）、無(wú)符號(hào)整型（unsignedint）、無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型（unsignedlong）等。在這些基礎(chǔ)上可以產(chǎn)生各種構(gòu)造類(lèi)型，如數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合等。利用這些數(shù)據(jù)類(lèi)型可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如鏈表、樹(shù)等?！　?）運(yùn)算符豐富。C語(yǔ)言的運(yùn)算符包括的范圍很廣，除了包括一般高級(jí)語(yǔ)言中的算術(shù)運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符之外，還具有位運(yùn)算符、指針運(yùn)算符等。所以C語(yǔ)言的數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，具有其他高級(jí)語(yǔ)言難以實(shí)現(xiàn)的一些功能?！　?）可移植性好。C語(yǔ)言本身不依賴(lài)于機(jī)器硬件，在使用不同CPU的計(jì)算機(jī)上，C語(yǔ)言程序差別不是很大。這一點(diǎn)與匯編語(yǔ)言不同，匯編語(yǔ)言是一種面向機(jī)器的低級(jí)語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言的許多指令是針對(duì)CPU的結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的。因而，不同CPU的匯編語(yǔ)言指令差別較大，移植比較麻煩。

編輯推薦

　　《C語(yǔ)言在測(cè)量和控制中的應(yīng)用》注意軟件與硬件結(jié)合、理論與實(shí)踐結(jié)合，由淺入深地講解了C語(yǔ)言在測(cè)控領(lǐng)域應(yīng)用的方法和特點(diǎn)。書(shū)中的計(jì)算機(jī)采用使用數(shù)量最多的PC系列微機(jī)，并盡量利用PC本身的硬件資源，如8259A中斷控制器、8254定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、打印機(jī)接口、串行口等。編程主要采用使用人數(shù)最多的TurboC2．0版本，使《C語(yǔ)言在測(cè)量和控制中的應(yīng)用》內(nèi)容的通用性更好。這樣的內(nèi)容安排，可以使讀者動(dòng)手實(shí)踐的條件比較容易實(shí)現(xiàn)。

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