機(jī)械電子學(xué)：機(jī)械和電氣工程中的電子控制系統(tǒng)（原書第6版）

目　　錄

出版者的話

譯者序

前言

第一部分　概述

第1章　機(jī)械電子學(xué)導(dǎo)論1

　1.1　什么是機(jī)械電子學(xué)1

　　1.1.1　機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)例1

　　1.1.2　嵌入式系統(tǒng)2

　1.2　設(shè)計(jì)流程2

　　1.2.1　傳統(tǒng)的機(jī)械電子學(xué)設(shè)計(jì)3

　1.3　系統(tǒng)4

　　1.3.1　系統(tǒng)建模4

　　1.3.2　連接系統(tǒng)5

　1.4　測量系統(tǒng)5

　1.5　控制系統(tǒng)6

　　1.5.1　反饋6

　　1.5.2　開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)7

　　1.5.3　閉環(huán)系統(tǒng)的基本要素8

　　1.5.4　模擬和數(shù)字控制系統(tǒng)11

　　1.5.5　順序控制器14

　1.6　可編程邏輯控制器15

　1.7　機(jī)電一體化系統(tǒng)的例子16

　　1.7.1　數(shù)碼相機(jī)與自動(dòng)對(duì)焦16

　　1.7.2　發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)17

　　1.7.3　MEMS和汽車安全氣囊18

　本章小結(jié)18

　習(xí)題19

第二部分　傳感器與信號(hào)調(diào)理

第2章　傳感器和變送器21

　2.1　傳感器和變送器簡介21

　　2.1.1　智能傳感器21

　2.2　性能術(shù)語22

　　2.2.1　靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性24

　2.3　位移、位置和接近25

　　2.3.1　電位器傳感器25

　　2.3.2　應(yīng)變片26

　　2.3.3　電容元件27

　　2.3.4　差動(dòng)變壓器29

　　2.3.5　渦流式接近傳感器30

　　2.3.6　電感式接近開關(guān)30

　　2.3.7　光學(xué)編碼器30

　　2.3.8　氣動(dòng)傳感器32

　　2.3.9　接近開關(guān)32

　　2.3.10　霍爾效應(yīng)傳感器33

　2.4　速度和運(yùn)動(dòng)34

　　2.4.1　增量式編碼器34

　　2.4.2　測速發(fā)電機(jī)34

　　2.4.3　熱釋電傳感器35

　2.5　力36

　　2.5.1　應(yīng)變式稱重傳感器36

　2.6　流體壓力36

　　2.6.1　壓電傳感器38

　　2.6.2　觸覺傳感器39

　2.7　液體流動(dòng)39

　　2.7.1　孔板39

　　2.7.2　渦輪流量計(jì)40

　2.8　液位40

　　2.8.1　浮塊40

　　2.8.2　壓差40

　2.9　溫度40

　　2.9.1　雙金屬片41

　　2.9.2　電阻溫度檢測器41

　　2.9.3　熱敏電阻41

　　2.9.4　熱敏二極管和晶體管42

　　2.9.5　熱電偶42

　2.10　光敏傳感器44

　2.11　傳感器的選擇45

　2.12　通過開關(guān)輸入數(shù)據(jù)45

　　2.12.1　消抖46

　　2.12.2　鍵盤47

　本章小結(jié)47

　習(xí)題47

第3章　信號(hào)調(diào)理50

　3.1　信號(hào)調(diào)理簡介50

　　3.1.1　信號(hào)調(diào)理流程50

　3.2　運(yùn)算放大器51

　　3.2.1　反相放大器51

　　3.2.2　同相放大器52

　　3.2.3　加法放大器52

　　3.2.4　積分和微分放大器53

　　3.2.5　差分放大器54

　　3.2.6　對(duì)數(shù)放大器56

　　3.2.7　比較器57

　　3.2.8　實(shí)際放大器58

　3.3　保護(hù)59

　3.4　濾波60

　3.5　惠斯通電橋61

　　3.5.1　溫度補(bǔ)償62

　　3.5.2　熱電偶補(bǔ)償64

　3.6　脈沖調(diào)制64

　3.7　與信號(hào)相關(guān)的問題65

　　3.7.1　接地65

　　3.7.2　電磁干擾66

　3.8　功率輸送67

　本章小結(jié)67

　習(xí)題68

第4章　數(shù)字信號(hào)69

　4.1　數(shù)字信號(hào)簡介69

　　4.1.1　二進(jìn)制數(shù)69

　4.2　模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)69

　　4.2.1　采樣定理71

　　4.2.2　數(shù)模轉(zhuǎn)換71

　4.3　數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器71

　　4.3.1　DAC71

　　4.3.2　ADC73

　　4.3.3　采樣和保持放大器76

　4.4　多路復(fù)用器77

　　4.4.1　數(shù)字多路復(fù)用器77

　　4.4.2　時(shí)分多路復(fù)用78

　4.5　數(shù)據(jù)采集78

　　4.5.1　數(shù)據(jù)精度79

　　4.5.2　錯(cuò)誤檢測的奇偶校驗(yàn)方法79

　4.6　數(shù)字信號(hào)處理80

　本章小結(jié)81

　習(xí)題81

第5章　數(shù)字邏輯82

　5.1　數(shù)字邏輯簡介82

　5.2　邏輯門82

　　5.2.1　AND門82

　　5.2.2　OR門83

　　5.2.3　NOT門84

　　5.2.4　NAND門84

　　5.2.5　NOR門85

　　5.2.6　XOR門85

　　5.2.7　邏輯門的組合86

　　5.2.8　邏輯系列與集成電路87

　5.3　邏輯門的應(yīng)用88

　　5.3.1　校驗(yàn)位發(fā)生器88

　　5.3.2　數(shù)字比較器88

　　5.3.3　編碼器89

　　5.3.4　譯碼器89

　5.4　時(shí)序邏輯93

　　5.4.1　觸發(fā)器93

　　5.4.2　同步系統(tǒng)94

　　5.4.3　JK觸發(fā)器95

　　5.4.4　D觸發(fā)器96

　　5.4.5　寄存器97

　　5.4.6　555定時(shí)器97

　本章小結(jié)98

　習(xí)題98

第6章　數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)100

　6.1　顯示方式100

　　6.1.1　負(fù)載效應(yīng)100

　6.2　數(shù)據(jù)顯示元件101

　　6.2.1　模擬儀表和數(shù)字儀表101

　　6.2.2　模擬圖記錄儀101

　　6.2.3　陰極射線示波器101

　　6.2.4　視覺顯示單元102

　　6.2.5　打印機(jī)103

　6.3　磁記錄104

　　6.3.1　磁記錄碼105

　　6.3.2　磁盤107

　6.4　光學(xué)記錄107

　6.5　顯示器108

　　6.5.1　發(fā)光二極管109

　　6.5.2　液晶顯示器110

　6.6　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)111

　　6.6.1　計(jì)算機(jī)與插件板111

　　6.6.2　數(shù)據(jù)記錄器113

　6.7　測量系統(tǒng)114

　　6.7.1　用于檢測提起重量的稱重傳感器114

　　6.7.2　溫度警報(bào)系統(tǒng)115

　　6.7.3　滑輪的角位置115

　　6.7.4　溫度測量的二進(jìn)制輸出116

　6.8　測試和校準(zhǔn)116

　　6.8.1　校準(zhǔn)117

　本章小結(jié)118

　習(xí)題118

第三部分　驅(qū)動(dòng)

第7章　氣動(dòng)與液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)121

　7.1　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)121

　7.2　氣動(dòng)與液壓系統(tǒng)121

　　7.2.1　液壓系統(tǒng)121

　　7.2.2　氣動(dòng)系統(tǒng)123

　　7.2.3　閥124

　7.3　方向控制閥124

　　7.3.1　閥的符號(hào)125

　　7.3.2　先導(dǎo)閥126

　　7.3.3　單向閥127

　7.4　壓力控制閥127

　7.5　缸體128

　　7.5.1　缸的順序控制130

　7.6　伺服和比例控制閥132

　7.7　過程控制閥132

　　7.7.1　閥體和閥芯133

　　7.7.2　控制閥的尺寸計(jì)算135

　　7.7.3　流體控制系統(tǒng)舉例135

　7.8　旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器136

　本章小結(jié)136

　習(xí)題137

第8章　機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)139

　8.1　機(jī)械系統(tǒng)139

　8.2　運(yùn)動(dòng)類型139

　　8.2.1　自由度和約束140

　　8.2.2　負(fù)載141

　8.3　運(yùn)動(dòng)鏈141

　　8.3.1　四桿鏈141

　　8.3.2　滑塊曲柄機(jī)構(gòu)142

　8.4　凸輪143

　8.5　齒輪145

　　8.5.1　齒輪系146

　　8.5.2　轉(zhuǎn)動(dòng)和平動(dòng)的轉(zhuǎn)換147

　8.6　棘輪和棘爪147

　8.7　帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)147

　　8.7.1　帶的類型148

　　8.7.2　鏈傳動(dòng)149

　8.8　軸承149

　　8.8.1　徑向滑動(dòng)軸承149

　　8.8.2　球軸承和滾柱軸承150

　　8.8.3　軸承的選擇151

　本章小結(jié)151

　習(xí)題151

第9章　電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)153

　9.1　電氣系統(tǒng)153

　9.2　機(jī)械開關(guān)153

　　9.2.1　繼電器153

　9.3　固態(tài)開關(guān)154

　　9.3.1　二極管155

　　9.3.2　晶閘管和三端雙向可控硅元件155

　　9.3.3　雙極型晶體管157

　　9.3.4　MOSFET159

　9.4　螺線管159

　9.5　直流電動(dòng)機(jī)160

　　9.5.1　有刷直流電動(dòng)機(jī)161

　　9.5.2　含勵(lì)磁線圈的有刷直流電動(dòng)機(jī)162

　　9.5.3　有刷直流電動(dòng)機(jī)的控制163

　　9.5.4　無刷永磁直流電動(dòng)機(jī)165

　9.6　交流電動(dòng)機(jī)167

　9.7　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)168

　　9.7.1　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)169

　　9.7.2　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制170

　　9.7.3　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇172

　9.8　電動(dòng)機(jī)選擇173

　　9.8.1　慣量匹配173

　　9.8.2　轉(zhuǎn)矩要求174

　　9.8.3　功率要求175

　本章小結(jié)175

　習(xí)題176

第四部分　微處理器系統(tǒng)

第10章　微處理器和微控制器177

　10.1　控制177

　10.2　微處理器系統(tǒng)177

　　10.2.1　總線177

　　10.2.2　微處理器179

　　10.2.3　存儲(chǔ)器181

　　10.2.4　輸入/輸出183

　　10.2.5　系統(tǒng)示例184

　10.3　微控制器186

　　10.3.1　摩托羅拉M68HC11187

　　10.3.2　Intel 8051191

　　10.3.3　Microchip微控制器193

　　10.3.4　Atmel AVR微控制器和Arduino198

　　10.3.5　選擇微控制器200

　10.4　應(yīng)用200

　　10.4.1　溫度測量系統(tǒng)201

　　10.4.2　家用洗衣機(jī)201

　10.5　編程202

　　10.5.1　偽代碼202

　本章小結(jié)203

　習(xí)題204

第11章　匯編語言205
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