機械電子學：機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　機械電子學導論1

　1.1　什么是機械電子學1

　　1.1.1　機電一體化系統(tǒng)實例1

　　1.1.2　嵌入式系統(tǒng)2

　1.2　設計流程2

　　1.2.1　傳統(tǒng)的機械電子學設計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　機電一體化系統(tǒng)的例子16

　　1.7.1　數(shù)碼相機與自動對焦16

　　1.7.2　發(fā)動機管理系統(tǒng)17

　　1.7.3　MEMS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(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　性能術語22

　　2.2.1　靜態(tài)和動態(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(fā)電機34

　　2.4.3　熱釋電傳感器35

　2.5　力36

　　2.5.1　應變式稱重傳感器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39

　　2.7.1　孔板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(shù)據(jù)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(diào)理50

　3.1　信號調(diào)理簡介50

　　3.1.1　信號調(diào)理流程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(shù)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　脈沖調(diào)制64

　3.7　與信號相關的問題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67

　習題68

第4章　數(shù)字信號69

　4.1　數(shù)字信號簡介69

　　4.1.1　二進制數(shù)69

　4.2　模擬信號和數(shù)字信號69

　　4.2.1　采樣定理71

　　4.2.2　數(shù)模轉換71

　4.3　數(shù)模轉換器和模數(shù)轉換器71

　　4.3.1　DAC71

　　4.3.2　ADC73

　　4.3.3　采樣和保持放大器76

　4.4　多路復用器77

　　4.4.1　數(shù)字多路復用器77

　　4.4.2　時分多路復用78

　4.5　數(shù)據(jù)采集78

　　4.5.1　數(shù)據(jù)精度79

　　4.5.2　錯誤檢測的奇偶校驗方法79

　4.6　數(shù)字信號處理80

　本章小結81

　習題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　邏輯門的應用88

　　5.3.1　校驗位發(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定時器97

　本章小結98

　習題98

第6章　數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)100

　6.1　顯示方式100

　　6.1.1　負載效應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(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　計算機與插件板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　溫度警報系統(tǒng)115

　　6.7.3　滑輪的角位置115

　　6.7.4　溫度測量的二進制輸出116

　6.8　測試和校準116

　　6.8.1　校準117

　本章小結118

　習題118

第三部分　驅(qū)動

第7章　氣動與液壓驅(qū)動系統(tǒng)121

　7.1　驅(qū)動系統(tǒng)121

　7.2　氣動與液壓系統(tǒng)121

　　7.2.1　液壓系統(tǒng)121

　　7.2.2　氣動系統(tǒng)123

　　7.2.3　閥124

　7.3　方向控制閥124

　　7.3.1　閥的符號125

　　7.3.2　先導閥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　控制閥的尺寸計算135

　　7.7.3　流體控制系統(tǒng)舉例135

　7.8　旋轉驅(qū)動器136

　本章小結136

　習題137

第8章　機械驅(qū)動系統(tǒng)139

　8.1　機械系統(tǒng)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　四桿鏈141

　　8.3.2　滑塊曲柄機構142

　8.4　凸輪143

　8.5　齒輪145

　　8.5.1　齒輪系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　徑向滑動軸承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(qū)動系統(tǒng)153

　9.1　電氣系統(tǒng)153

　9.2　機械開關153

　　9.2.1　繼電器153

　9.3　固態(tài)開關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　直流電動機160

　　9.5.1　有刷直流電動機161

　　9.5.2　含勵磁線圈的有刷直流電動機162

　　9.5.3　有刷直流電動機的控制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(shù)169

　　9.7.2　步進電動機控制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　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　應用200

　　10.4.1　溫度測量系統(tǒng)201

　　10.4.2　家用洗衣機201

　10.5　編程202

　　10.5.1　偽代碼202

　本章小結203

　習題204

第11章　匯編語言205
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