前言

第一章 結論

第一節 邏輯與可編程控制的基本概念

一、邏輯與可編程控制技術的概念

二、邏輯控制的特點和控制要素

第二節 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 邏輯與可編程控制技術國內外發展及應用概況

習題及思考題

第二章 繼電器邏輯控制技術

第一節 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的設計

第二節 邏輯控制系統的邏輯設計方法

一、邏輯代數與開關電路的邏輯函數

二、邏輯控制系統的邏輯設計

第三節 典型邏輯控制電路

一、聯鎖控制電路

二、變化參量控制電路

三、程序控制電路

習題及思考題

第三章 可編程控制器的組成及原理

第一節 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

三、可編程控制器的應用領域

四、常用可編程控制器簡介

第二節 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、個虛擬的可編程控制器初級機的基本工作原理

第三節 可編程控制器的分類

一、根據規模和功能分類

二、根據結構特點分類

第四節 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 可編程控制器的基本硬件模塊

一、CPU模塊

二、開關量I/O模塊

三、模擬量I/O模塊

四、編程器

五、電源及外圍設備

第六節 可編程控制器功能擴展模塊簡介

習題及思考題

第四章 可編程控制器的指令系統與程序設計

第一節 可編程控制器指令系統

一、可編程控制器的指令系統概說

二、C200系列PLC的指令系統

三、S7系列PLC的指令系統

第二節 可編程控制器的程序設計

一、程序設計方法概述

二、繼電器梯形圖程序設計

三、順序控制梯形圖程序設計及功能表圖程序設計

習題及思考題

第五章 可編程控制器的通信及網絡

第一節 可編程控制器的網絡通信原理概述

一、通信方式

二、通信介質的選擇

三、通信訪問控制‘協議

四、網絡拓撲結構

五、網絡協議

第二節 可編程控制器的典型網絡結構及典型網絡簡介

一、典型網絡結構

二、典型網絡簡介

習題及思考題

第六章 可編程控制器的應用

第一節 可編程控制器的應用設計

一、確定控制對象和控制范圍

二、控制方案的確定

三、根據控制要求選擇PLC機型

四、硬件設計與程序設計

五、總裝與調試

第二節 可編程控制器的應用舉例

一、 例1 十字路口交通燈控制系統

二、 例2 薄板開卷自動剪切PLC控制系統

三、 例3 可編程控制器在火電廠輸煤控制系統中的應用

四、 例4 微機控制的相分段自動轉換裝置

五、 例5 PLC（S7-200）在錦綸廠聚合工藝中的應用

六、 例6 S7-200PLC在高壓水除磷系統中的應用

參考文獻

本書較系統地介紹了自動控制領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的一類控制技術（即程序控制）。內容包括：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的原理和邏輯設計方法；PC的硬件組成及工作原理；PC執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；梯形圖和功能表圖程序設計為主的PC程序設計方法；PC的硬件配置、功能擴展模塊和通訊及網絡。

高校自動化專業、電氣工程及自動化專業等專業的教材，也可供從事自動控制工程的技術人員參考。

邏輯門是在集成電路上的基本組件。簡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的高低電平在通過它們之后產生高電平或者低電平的信號。高、低電平可以分別代表邏輯上的“真”與“假”或二進制當中的1和0，從而實現邏輯運算。常見的邏輯門包括“與”閘，“或”閘，“非”閘，“異或”閘（也稱：互斥或）等等。

邏輯門是組成數字系統的基本結構，通常組合使用實現更為復雜的邏輯運算。一些廠商通過邏輯門的組合生產一些實用、小型、集成的產品，例如可編程邏輯器件等。

三態門（TS門）主要應用于多個門輸出共享數據總線，為避免多個門輸出同時占用數據總線，這些門的使能信號（EN）中只允許有一個為有效電平（如高電平），由于三態門的輸出是推拉式的低阻輸出，且不需接上拉（負載）電阻，所以開關速度比OC門快，常用三態門作為輸出緩沖器。

前言教學建議

第1章　數字邏輯系統基礎1

1.1　數字邏輯系統簡介1

1.1.1　模擬信號與數字信號1

1.1.2　模擬系統與數字邏輯系統

的區別1

1.1.3　數字邏輯系統的特點2

1.2　數制、碼制、基本邏輯門3

1.2.1　數制及其轉換3

1.2.2　常用碼制及其特點7

1.2.3　基本邏輯關系與邏輯門12

1.3　數字邏輯系統分析與設計的基本

概念19

習題21

第2章　邏輯代數與邏輯函數23

2.1　邏輯代數23

2.1.1　邏輯代數的基本公理23

2.1.2　邏輯代數的基本定律23

2.1.3　邏輯代數的基本定理24

2.2　邏輯函數及其表示方法25

2.2.1　邏輯函數25

2.2.2　邏輯函數的表示方法26

2.2.3　邏輯函數的標準形式29

2.3　邏輯函數的化簡31

2.3.1　公式化簡法32

2.3.2　卡諾圖化簡法33

習題41

第3章　組合邏輯電路分析與設計43

3.1　小規模組合邏輯電路分析與

設計43

3.1.1　組合邏輯電路的定義與

描述43

3.1.2　小規模組合邏輯電路的

分析43

3.1.3　小規模組合邏輯電路的

設計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　數據選擇器與數據分配器59

3.2.4　數據比較器62

3.2.5　加法器63

3.2.6　8421BCD碼與二進制碼

轉換器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　硬件描述語言與VHDL

概述70

3.3.2　常用邏輯器件的VHDL

描述75

3.4　大規模組合邏輯電路的計算機

輔助設計流程85

3.4.1　計算機輔助設計的一般

流程86

3.4.2　Quartus II簡介87

3.4.3　設計實例88

習題103

第4章　時序邏輯電路分析與設計107

4.1　時序邏輯電路簡介107

4.1.1　時序邏輯電路的基本

概念107

4.1.2　時序邏輯電路的分類107

4.2　觸發器108

4.2.1　觸發器及其分類108

4.2.2　觸發器的描述方法108

4.2.3　RS觸發器109

4.2.4　D觸發器111

4.2.5　JK觸發器112

4.2.6　鎖存器與觸發器的VHDL

描述113

4.2.7　T（T′）觸發器116

4.3　小規模時序邏輯電路的一般

分析方法117

4.3.1　同步時序邏輯電路的分析

方法117

4.3.2　異步時序邏輯電路分析

舉例119

4.4　小規模時序邏輯電路的一般

設計方法120

4.4.1　設計步驟及設計舉例120

4.4.2　有限狀態機的VHDL

描述125

4.5　常用時序邏輯功能器件129

4.5.1　計數器129

4.5.2　寄存器與移位寄存器149

4.5.3　順序脈沖發生器與序列信號

發生器161

4.6　時序邏輯電路的計算機輔助分析

與設計舉例164

4.6.1　時序邏輯電路的計算機

輔助分析舉例165

4.6.2　時序邏輯電路的計算機

輔助設計舉例166

習題167

第5章　半導體存儲器173

5.1　概述173

5.2　只讀存儲器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　隨機存取存儲器183

5.3.1　靜態RAM183

5.3.2　雙口RAM與先入先出

RAM185

5.3.3　動態RAM188

5.3.4　鐵電RAM191

5.4　存儲器的應用193

5.4.1　字擴展和位擴展193

5.4.2　實現組合邏輯函數194

習題197

第6章　數模與模數轉換器198

6.1　概述198

6.2　數模轉換器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簡介207

6.3　模數轉換器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簡介219

6.3.7　等效采樣技術223

習題224

第7章　可編程邏輯器件226

7.1　概述226

7.1.1　PLD發展歷程226

7.1.2　PLD分類226

7.1.3　PLD常用邏輯符號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　硬件測試與編程244

7.4.1　硬件測試技術244

7.4.2　配置與編程245

習題246

第8章　應用數字系統設計247

8.1　概述247

8.1.1　系統設計247

8.1.2　開發環境與設計方法247

8.1.3　器件選型247

8.2　等精度頻率計的設計247

8.2.1　設計任務247

8.2.2　方案論證248

8.2.3　創建設計工程251

8.2.4　功能模塊設計251

8.2.5　系統仿真275

8.3　信號發生器的設計277

8.3.1　設計任務277

8.3.2　方案論證277

8.3.3　創建設計工程279

8.3.4　功能模塊設計280

8.3.5　系統仿真296

8.3.6　優化改進298

8.3.7　功能擴展307

習題308

參考文獻310