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目录1

第1章 机电一体化与测量系统概述1

1.1 机电一体化1

1.2 测量系统3

参考文献4

第2章 电路和电子元件6

2.1 概述7

2.2 基本电子元件9

2.2.1 电阻器9

2.2.2 电容器12

2.2.3 电感器13

2.3 基尔霍夫定律14

2.3.1 串联电阻电路16

2.3.2 并联电阻电路17

2.4 电压源、电流源和测量仪表20

2.5 戴维南和诺顿等效电路24

2.6 交流电路分析25

2.7 电路中的功率30

2.8 变压器32

2.9 阻抗匹配33

2.10 接地和电干扰34

2.10.1 用电安全性36

习题39

参考文献44

第3章　半导体电子学45

3.2　作为理解电子器件基础的半导体物理学46

3.1　概述46

3.3　面结型二极管47

3.3.1 齐纳二极管51

3.3.2　稳压器55

3.3.3　光电二极管57

3.3.4　二极管电路分析57

3.4　双极结型晶体管60

3.4.1 双极型晶体管的基本原理60

3.4.2　共发射极晶体管电路62

3.4.3　双极型晶体管开关63

3.4.4　双极型晶体管的封装65

3.4.5　达林顿晶体管66

3.4.6　光电晶体管和光隔离器66

3.5　场效应晶体管68

3.5.1　场效应晶体管的性能69

3.5.2　表示场效应晶体管的符号70

3.5.3 MOSFET的应用71

习题74

参考文献79

第4章 系统响应81

4.1 系统响应82

4.2 幅度线性82

4.3　信号的傅里叶级数表示83

4.4　带宽和频率响应86

4.5 相位线性91

4.6　信号的失真91

4.8　零阶系统93

4.7　系统的动态特性93

4.9　一阶系统94

4.9.1　一阶系统的实验测试96

4.10　二阶系统97

4.10.1　二阶系统的阶跃响应100

4.10.2　系统的频率响应102

4.11 系统模拟和类比108

习题113

参考文献118

第5章 利用运算放大器的模拟信号处理119

5.1 概述120

5.2　放大器120

5.4　运算放大器的理想模型121

5.3　运算放大器121

5.5　倒相放大器124

5.6　同相放大器126

5.7　加法器127

5.8　差分放大器128

5.9　仪表放大器130

5.10　积分器132

5.11　微分器133

5.12　取样和保持电路134

5.13 比较器135

5.14　真实运算放大器136

5.14.1 取自运算放大器数据表的重要参数138

习题147

参考文献151

第6章　数字电路152

6.1 概述153

6.2　数字表示法153

6.3　组合逻辑和逻辑分类156

6.4 时序图159

6.5 布尔代数160

6.6　逻辑网络的设计162

6.6.1 用文字表述具体问题162

6.6.2　编写准逻辑语句163

6.6.3　写出布尔表示式163

6.6.4　“与”实现164

6.6.5　绘出电路图164

6.7　求解给出真值表的布尔表示式165

6.8　时序逻辑167

6.9　触发器168

6.9.1　触发器的触发169

6.9.2 异步输入171

6.9.3 D触发器171

6.9.4 JK触发器172

6.10 触发器的应用174

6.10.1 开关去颤动174

6.10.2 数据寄存器175

6.10.3 二进制计数器和分频器176

6.10.4 串行接口和并行接口176

6.11 TTL和CMOS集成电路178

6.11.1 利用制造厂商的集成电路数据图表资料180

6.11.2 数字集成电路的输出配置184

6.11.3 TTL和CMOS器件的连接185

6.12 专用数字集成电路187

6.12.1 十进制计数器187

6.12.2 施密特触发器190

6.12.3 555定时器190

6.13 集成电路系统设计193

6.13.1 IEEE标准数字符号196

习题197

参考文献203

第7章 微控制器编程和连接205

7.1 微处理器和微型计算机206

7.2 微控制器208

7.3 P1C16F84微控制器211

7.4 对PIC编程214

7.5 PicBasicPro220

7.5.1 PicBasic Pro编程基础知识220

7.5.2 PicBasic Pro编程实例228

7.6 中断的利用241

7.7 连接公共PIC外围设备244

7.7.1 数字键盘245

7.7.2 LCD显示器247

7.8 与P1C的连接249

7.8.1 PIC的数字输入252

7.8.2 PIC的数字输出252

7.9 设计一个基于微控制器系统的方法253

习题260

参考文献261

第8章 数据采集263

8.1 概述264

8.2 量化理沦267

8.3 模数转换268

8.3.1 概述268

8.3.2 模数转换器271

8.4 数模转换274

习题277

参考文献278

第9章 传感器279

9.2.1 接近传感器和开关280

9.1 概述280

9.2 位置和速度测量280

9.2.2 电位器282

9.2.3 线性可变差接变压器282

9.2.4 数字光电编码器285

9.3 应力和应变测量291

9.3.1 电阻应变片291

9.3.2 用惠斯登电桥测量电阻变化295

9.3.3 用应变片测量不同的应力状态298

9.3.4　用负荷传感器测量力303

9.4　温度测量305

9.4.1　液体温度计305

9.4.3　电阻式温度计306

9.4.2　双金属片306

9.4.4　热电偶307

9.5　振动和加速度测量312

9.5.1　压电加速度计317

9.6　压力和流量测量319

9.7　半导体传感器和微机电器件320

习题321

参考文献323

第10章　执行器325

10.1　概述326

10.2　电磁原理326

10.3 电磁线圈和继电器327

10.4　电动机328

10.5　直流电动机334

10.5.1 直流电动机的电气方程336

10.5.2　永磁直流电动机的动态方程337

10.5.3　永磁直流电动机的电子控制338

10.6　步进电动机342

10.6.1　 步进电动机的驱动电路346

10.7　选择电动机348

10.8　液压传动装置351

10.8.1 液压阀354

10.8.2　液压执行器357

10.9　气动系统358

习题359

参考文献361

第11章 机电一体化系统——控制体系结构和典型实例研究362

11.2　控制体系结构363

11.2.1　模拟电路363

11.2.2　数字电路363

11.1　概述363

11.2.3　可编程逻辑控制器364

11.2.4　微控制器364

11.2.5　单板计算机364

11.2.6　个人计算机364

11.3　典型实例研究1——硬币计数器的机电一体化设计365

11.4 典型实例研究2——机器人步行机构的机电一体化设计373

11.5　各种机电一体化系统概况377

习题378

A.1 单位制379

附录A　测量的基础知识379

A.1.1 SI单位的三种类型381

A.1.2　换算因数382

A.2　有效数字383

A.3　统计学386

A.4　误差分析388

A.4.1　估计误差的原则389

习题390

参考文献391

附录B　物理原理392

附录C　材料力学396

应力和应变之间的关系396

参考文献399