譯者序
前言
第一部分概述
第1章機械電子學導論1
1.1什麼是機械電子學1
1.1.1機電一體化係統實例1
1.1.2嵌入式係統2
1.2設計流程2
1.3係統4
1.3.1係統建模4
1.3.2連接係統5
1.4測量係統5
1.5控製係統6
1.5.1反饋6
1.5.2開環與閉環係統7
1.5.3閉環係統的基本單元8
1.5.4模擬和數字控製係統11
1.5.5順序控製器14
1.6可編程邏輯控製器15
1.7機電一體化係統的例子16
1.7.1數字攝像機與自動對焦16
1.7.2發動機管理係統17
1.7.3mems和汽車安全氣囊18
本章小結18
習題19
第二部分傳感器與信號調理
第2章傳感器和變送器21
2.1傳感器和變送器21
2.2性能術語22
2.3位移、位置和接近25
2.3.1電位器傳感器25
2.3.2應變片26
2.3.3電容元件27
2.3.4差動變壓器29
2.3.5渦流式接近傳感器30
2.3.6電感式接近開關30
2.3.7光學編碼器30
2.3.8氣動傳感器32
2.3.9接近開關32
2.3.10霍爾效應傳感器33
2.4速度和運動34
2.4.1增量式編碼器34
2.4.2測速發電機34
2.4.3熱釋電傳感器35
2.5力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39
2.7.1孔闆39
2.7.2渦輪流量計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通過開關輸入數據45
2.12.1消抖46
2.12.2鍵盤47
本章小結47
習題47
第3章信號調理50
3.1信號調理50
3.2運算放大器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對數放大器56
3.2.7比較器57
3.2.8實際放大器58
3.3保護59
3.4濾波60
3.5惠斯通電橋61
3.5.1溫度補償62
3.5.2熱電偶補償64
3.6脈衝調製64
3.7與信號相關的問題65
3.7.1接地65
3.7.2電磁乾擾66
3.8功率輸送67
本章小結67
習題68
第4章數字信號69
4.1數字信號69
4.2模擬信號和數字信號69
4.2.1采樣定理71
4.2.2數模轉換71
4.3數模轉換器和模數轉換器71
4.3.1dac71
4.3.2adc73
4.3.3采樣和保持放大器76
4.4多路復用器77
4.4.1數字多路復用器77
4.4.2時分多路復用78
4.5數據采集78
4.5.1數據精度79
4.5.2錯誤檢測的奇偶校驗方法79
4.6數字信號處理80
本章小結81
習題81
第5章數字邏輯82
5.1數字邏輯82
5.2邏輯門82
5.2.1and門82
5.2.2or門83
5.2.3not門84
5.2.4nand門84
5.2.5nor門85
5.2.6xor門85
5.2.7邏輯門的組閤86
5.2.8邏輯係列與集成電路87
5.3邏輯門的應用88
5.3.1校驗位發生器88
5.3.2數字比較器88
5.3.3編碼器89
5.3.4譯碼器89
5.4時序邏輯93
5.4.1觸發器93
5.4.2同步係統94
5.4.3jk觸發器95
5.4.4d觸發器96
5.4.5寄存器97
5.4.6555定時器97
本章小結98
習題98
第6章數據顯示係統100
6.1顯示方式100
6.2數據顯示元件101
6.2.1模擬儀錶和數字儀錶101
6.2.2模擬圖記錄儀101
6.2.3陰極射綫示波器101
6.2.4視覺顯示單元102
6.2.5打印機103
6.3磁記錄104
6.3.1磁記錄碼105
6.3.2磁盤107
6.4光學記錄107
6.5顯示器108
6.5.1發光二極管109
6.5.2液晶顯示器110
6.6數據采集係統111
6.6.1計算機與插件闆111
6.6.2數據記錄器113
6.7測量係統114
6.7.1用於檢測提起重量的稱重傳感器114
6.7.2溫度警報係統115
6.7.3滑輪的角位置115
6.7.4溫度測量的二進製輸齣116
6.8測試和校準116
本章小結118
習題118
第三部分驅動
第7章氣動與液壓驅動係統121
7.1驅動係統121
7.2氣動與液壓係統121
7.2.1液壓係統121
7.2.2氣動係統123
7.2.3閥124
7.3方嚮控製閥124
7.3.1閥的符號125
7.3.2先導閥126
7.3.3單嚮閥127
7.4壓力控製閥127
7.5缸體128
7.6伺服和比例控製閥132
7.7過程控製閥132
7.7.1閥體和閥芯133
7.7.2控製閥的尺寸計算135
7.7.3流體控製係統舉例135
7.8鏇轉驅動器136
本章小結136
習題137
第8章機械驅動係統139
8.1機械係統139
8.2運動類型139
8.2.1自由度和約束140
8.2.2負載141
8.3運動鏈141
8.3.1四杆鏈141
8.3.2滑塊麯柄機構142
8.4凸輪143
8.5齒輪145
8.5.1齒輪係146
8.5.2轉動和平動的轉換147
8.6棘輪和棘爪147
8.7帶傳動和鏈傳動147
8.7.1帶的類型148
8.7.2鏈傳動149
8.8軸承149
8.8.1滑動徑嚮軸承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151
習題151
第9章電氣驅動係統153
9.1電氣係統153
9.2機械開關153
9.3固態開關154
9.3.1二極管155
9.3.2晶閘管和三端雙嚮可控矽元件155
9.3.3雙極型晶體管157
9.3.4mosfet159
9.4螺綫管159
9.5直流電動機160
9.5.1有刷直流電動機161
9.5.2含勵磁綫圈的有刷直流電動機162
9.5.3有刷直流電動機的控製163
9.5.4無刷永磁直流電動機165
9.6交流電動機167
9.7步進電動機168
9.7.1步進電動機技術參數169
9.7.2步進電動機控製170
9.7.3步進電動機的選擇172
9.8電動機選擇173
9.8.1慣量匹配173
9.8.2轉矩要求174
9.8.3功率要求175
本章小結175
習題176
第四部分係統模型
第10章基本係統模型177
10.1數學模型177
10.2機械係統模塊178
10.2.1轉動係統179
10.2.2構建一個機械係統180
10.3電氣係統模塊183
10.3.1構建電氣係統模型184
10.3.2電氣和機械係統的比較186
10.4流體係統模塊186
10.5熱係統模塊192
本章小結194
習題194
第11章工程係統模型197
11.1工程係統197
11.2轉動－平動係統197
11.3機電一體化係統198
11.3.1電位器198
11.3.2直流電動機198
11.4綫性度200
11.5液壓機械係統202
本章小結204
習題204
第12章係統的動態響應205
12.1動態係統建模205
12.2術語205
12.2.1自然響應與受迫響應205
12.2.2瞬態與穩態響應206
12.2.3輸入的形式206
12.3一階係統207
12.3.1自然響應207
12.3.2受迫輸入響應208
12.3.3一階係統的例子209
12.3.4時間常量210
12.4二階係統211
12.4.1自然響應212
12.4.2有受迫輸入時的響應214
12.4.3二階係統的例子215
12.5二階係統的性能指標216
12.6係統辨識218
本章小結218
習題219
第13章係統傳遞函數222
13.1傳遞函數222
13.2一階係統224
13.2.1具有階躍輸入的一階係統224
13.2.2一階係統的例子224
13.3二階係統226
13.3.1具有階躍輸入的二階係統226
13.3.2二階係統的例子227
13.4串聯的係統227
13.5帶反饋環的係統228
13.6極點位置對瞬態響應的影響229
13.6.1s平麵230
13.6.2校正230
本章小結231
習題231
第14章頻率響應233
14.1正弦輸入233
14.2相量233
14.3頻率響應235
14.3.1一階係統的頻率響應235
14.3.2二階係統的頻率響應237
14.4伯德圖237
14.4.1g（s）=k的伯德圖237
14.4.2g（s）=1/s的伯德圖238
14.4.3一階係統的伯德圖238
14.4.4二階係統的伯德圖239
14.4.5建立伯德圖239
14.4.6係統辨識242
14.5性能指標244
14.6穩定性244
本章小結245
習題245
第15章閉環控製器247
15.1連續與離散控製過程247
15.2術語248
15.2.1滯後248
15.2.2穩態誤差248
15.2.3控製模式249
15.3兩步控製模式250
15.4比例模式251
15.4.1電子比例控製器251
15.4.2係統響應252
15.5微分控製252
15.6積分控製253
15.7pid控製器255
15.8數字控製器256
15.8.1控製模式的實現256
15.8.2采樣速率257
15.8.3計算機控製係統257
15.9控製係統性能257
15.10控製器校正258
15.10.1階躍響應法258
15.10.2臨界比例度法259
15.11速度控製259
15.12自適應控製260
15.12.1變增益控製261
15.12.2自校正261
15.12.3模型參考自適應係統262
本章小結262
習題262
第16章人工智能264
16.1什麼是人工智能264
16.2感知和識彆264
16.2.1識彆264
16.2.2神經網絡265
16.3推理265
16.3.1推理機理265
16.3.2基於規則的推理266
16.4學習267
本章小結268
習題268
第五部分微處理器係統
第17章微處理器269
17.1控製269
17.2微處理器係統269
17.2.1總綫269
17.2.2微處理器271
17.2.3存儲器273
17.2.4輸入/輸齣275
17.2.5係統示例276
17.3微控製器278
17.3.1摩托羅拉 m68hc11279
17.3.2intel 8051283
17.3.3microchiptm微控製器285
17.3.4選擇微控製器290
17.4應用291
17.4.1溫度測量係統291
17.4.2傢用洗衣機292
17.5編程292
本章小結294
習題294
第18章匯編語言296
18.1語言296
18.2指令集296
18.2.1尋址299
18.2.2數據轉移300
18.3匯編語言程序301
18.4子程序306
18.5查找錶308
18.6嵌入式係統311
本章小結313
習題314
第19章c語言315
19.1為什麼選擇c語言315
19.2程序結構315
19.2.1主要特徵315
19.2.2一個c程序的示例319
19.3分支和循環319
19.4數組322
19.5指針323
19.5.1指針的算術運算323
19.5.2指針和數組324
19.6程序開發324
19.7程序的示例325
19.7.1電動機的啓動與關閉325
19.7.2讀adc通道325
本章小結326
習題327
第20章輸入/輸齣係統328
20.1接口328
20.2輸入/輸齣尋址328
20.3接口要求330
20.3.1緩衝器331
20.3.2握手331
20.3.3輪詢和中斷332
20.3.4串行接口335
20.4外設接口適配器335
20.4.1pia初始化337
20.4.2通過pia連接中斷信號338
20.4.3與pia接口的例子339
20.5串行通信接口339
20.6接口的示例342
20.6.1通過譯碼器控製七段數碼管342
20.6.2模擬接口344
本章小結345
習題345
第21章可編程邏輯控製器346
21.1簡介346
21.2plc基本結構346
21.2.1輸入/輸齣346
21.2.2輸入程序348
21.2.3plc的形式348
21.3輸入/輸齣處理349
21.3.1持續更新349
21.3.2大規模輸入/輸齣復製349
21.3.3i/o地址349
21.4梯形圖編程349
21.5指令列錶352
21.5.1指令列錶和邏輯函數353
21.5.2指令列錶和分支程序353
21.6自鎖和內部繼電器354
21.7順序控製356
21.8定時器與計數器357
21.8.1定時器357
21.8.2計數器358
21.9移位寄存器359
21.10主控指令和跳轉指令控製360
21.11數據處理361
21.11.1數據移動362
21.11.2數據比較362
21.11.3算術運算362
21.11.4代碼轉換363
21.12模擬輸入/輸齣363
本章小結364
習題364
第22章通信係統367
22.1數字通信367
22.2集中式、分層式與分布式控製367
22.2.1並行與串行數據傳輸368
22.2.2串行數據通信方式368
22.3網絡369
22.3.1網絡訪問控製370
22.3.2寬帶與基帶370
22.4協議370
22.5開放係統互聯通信模型371
22.6串行通信接口373
22.6.1rs-232373
22.6.220ma電流環375
22.6.3i2c總綫375
22.6.4can總綫376
22.6.5usb377
22.6.6火綫378
22.7並行通信接口378
22.8無綫協議381
本章小結381
習題382
第23章故障檢測383
23.1故障檢測技術383
23.2看門狗定時器384
23.3奇偶校驗與誤碼檢測384
23.4常見的硬件故障386
23.4.1傳感器386
23.4.2開關和繼電器386
23.4.3電動機386
23.4.4液壓和氣動係統386
23.5微處理器係統386
23.5.1故障檢測技術387
23.5.2係統故障定位方法389
23.5.3自測試係統389
23.6仿真和模擬389
23.7plc係統390
23.7.1程序測試390
23.7.2輸入/輸齣測試391
23.7.3plc作為係統的監視器391
本章小結392
習題393
第六部分總結
第24章機電一體化係統395
24.1機電設計395
24.1.1定時開關395
24.1.2颳水器運動398
24.1.3浴室秤401
24.2案例研究404
24.2.1取放機器人404
24.2.2停車欄杆係統407
24.2.3數碼相機408
24.2.4汽車發動機管理411
24.2.5條形碼閱讀器413
24.2.6硬盤驅動器414
本章小結415
習題416
第七部分附錄
附錄a拉普拉斯變換417
附錄b數字係統424
附錄c布爾代數429
附錄d指令集437
附錄ec庫函數441
附錄fmatlab和simulink444
附錄g電路分析449
進一步的參考信息456
習題參考答案458
索引472
· · · · · · (收起)