机电一体化与测量系统 原书第4版PDF电子书下载

第1章 引言 1

1.1 机电一体化 1

1.2 测量系统 3

1.3 渐进设计实例 4

参考文献 7

第2章 电路和元器件 8

2.1 引言 8

2.2 基本电气元件 10

2.2.1 电阻 10

2.2.2 电容 12

2.2.3 电感 13

2.3 基尔霍夫定律 14

2.3.1 串联电阻电路 15

2.3.2 并联电阻电路 16

2.4 电压源、电流源和仪表 18

2.5 戴维南和诺顿等效电路 21

2.6 交流电路的分析 22

2.7 电路中的功率 26

2.8 变压器 27

2.9 阻抗匹配 28

2.10 注意事项 29

2.10.1 电容信息 29

2.10.2 面包板和原型建议 30

2.10.3 电压和电流的测量 32

2.10.4 焊接 32

2.10.5 示波器 34

2.10.6 接地和电气干扰 35

2.10.7 电气安全 37

问题和练习 38

参考文献 42

第3章 半导体电子器件 43

3.1 引言 43

3.2 半导体物理是理解电子器件的基础 43

3.3 结型二极管 44

3.3.1 齐纳二极管 47

3.3.2 稳压器 50

3.3.3 光敏二极管 51

3.3.4 二极管电路分析 52

3.4 双极型晶体管 53

3.4.1 双极型晶体管物理特性 53

3.4.2 共射极晶体管电路 54

3.4.3 双极型晶体管开关 57

3.4.4 双极型晶体管的封装 59

3.4.5 达林顿晶体管 59

3.4.6 光敏晶体管和光隔离器 59

3.5 场效应晶体管 60

3.5.1 场效应晶体管的特性 61

3.5.2 场效应晶体管的符号表示 62

3.5.3 MOSFET的应用 63

问题和练习 64

参考文献 68

第4章 系统响应 69

4.1 系统响应简介 69

4.2 幅值线性度 70

4.3 信号的傅里叶级数表示 70

4.4 带宽和频率响应 73

4.5 相位线性度 76

4.6 信号失真 76

4.7 系统的动态特性 77

4.8 零阶系统 78

4.9 一阶系统 79

4.10 二阶系统 81

4.10.1 二阶系统的阶跃响应 83

4.10.2 系统的频率响应 84

4.11 系统建模与分析 88

问题和练习 91

参考文献 94

第5章 使用运算放大器的模拟信号处理 95

5.1 引言 95

5.2 放大器 96

5.3 运算放大器 96

5.4 运算放大器的理想模型 97

5.5 反相放大器 99

5.6 同相放大器 100

5.7 加法器 102

5.8 差分放大器 102

5.9 测量放大器 103

5.10 积分器 104

5.11 微分器 105

5.12 采样和保持电路 105

5.13 比较器 106

5.14 实际的运算放大器 106

问题和练习 113

参考文献 116

第6章 数字电路 117

6.1 引言 117

6.2 数字表示 118

6.3 组合逻辑与逻辑分类 120

6.4 时序图 122

6.5 布尔代数 122

6.6 逻辑网络设计 124

6.6.1 用文字定义问题 124

6.6.2 写出伪逻辑语句 125

6.6.3 写出布尔表达式 125

6.6.4 逻辑与实现 125

6.6.5 绘制电路图 125

6.7 确定真值表对应的布尔表达式 126

6.8 时序逻辑 128

6.9 触发器 128

6.9.1 触发器的触发 129

6.9.2 异步输入 130

6.9.3 D触发器 130

6.9.4 JK触发器 131

6.10 触发器的应用 132

6.10.1 消除开关抖动 132

6.10.2 数据寄存器 133

6.10.3 二进制计数器和分频器 133

6.10.4 串行和并行接口 134

6.11 TTL和CMOS集成电路 134

6.11.1 使用制造商IC数据手册 136

6.11.2 数字集成电路的输出配置 139

6.11.3 TTL和CMOS器件的接口 139

6.12 专用数字集成电路 140

6.12.1 十进制计数器 140

6.12.2 施密特触发器 143

6.12.3 555定时器 143

6.13 集成电路系统设计 146

问题和练习 149

参考文献 154

第7章 微控制器编程和接口 155

7.1 微处理器和微型计算机 155

7.2 微控制器 157

7.3 PIC16F84微控制器 159

7.4 PIC编程 161

7.5 PicBasic Pro 165

7.5.1 PicBasic Pro编程基础 165

7.5.2 PicBasic编程示例 171

7.6 使用中断 179

7.7 连接常见的PIC外围设备 182

7.7.1 数字键盘 182

7.7.2 液晶显示器 184

7.8 与PIC的连接 187

7.8.1 PIC数字输入的连接 188

7.8.2 PIC的数字输出 190

7.9 基于微控制器系统的设计方法 190

7.10 实际应用的注意事项 210

7.10.1 PIC项目的调试过程 211

7.10.2 PIC的电源 211

7.10.3 电池特性 213

7.10.4 其他项目原型和设计方面的注意事项 214

问题和练习 215

参考文献 216

第8章 数据采集 217

8.1 引言 217

8.2 量化理论 220

8.3 模-数转换 221

8.3.1 引言 221

8.3.2 模-数转换器 223

8.4 数-模转换 225

8.5 虚拟仪器、数据采集和控制 227

8.6 实际应用中的注意事项 228

8.6.1 LabVIEW程序概述 229

8.6.2 USB 6009数据采集卡 230

8.6.3 创建一个VI和采样音乐 232

问题和练习 235

参考文献 235

第9章 传感器 236

9.1 引言 236

9.2 位置和速度测量 237

9.2.1 接近传感器和开关 237

9.2.2 电位器 239

9.2.3 线性可变差动变压器 239

9.2.4 数字光电编码器 241

9.3 应力与应变测量 246

9.3.1 电阻应变计 246

9.3.2 采用惠斯顿电桥测量电阻的变化 249

9.3.3 应变计测量不同状态下的应力 251

9.3.4 负载传感器测力 254

9.4 温度测量 255

9.4.1 玻璃管液体温度计 256

9.4.2 双金属片 256

9.4.3 电阻温度计 256

9.4.4 热电偶 256

9.5 振动和加速度测量 260

9.6 压力和流量测量 265

9.7 半导体传感器和微机电装置 265

问题和练习 266

参考文献 268

第10章 执行器 269

10.1 引言 269

10.2 电磁原理 270

10.3 电磁线圈和继电器 270

10.4 电动机 271

10.5 直流电动机 275

10.5.1 直流电动机的电气方程 276

10.5.2 永磁直流电动机的动态方程 277

10.5.3 永磁直流电动机电气控制 278

10.6 步进电动机 282

10.7 选择电动机 289

10.8 液压系统 292

10.8.1 液压阀 293

10.8.2 液压执行器 295

10.9 气动系统 295

问题和练习 296

参考文献 297

第11章 机电一体化系统——控制架构和案例研究 298

11.1 引言 298

11.2 控制架构 299

11.2.1 模拟电路 299

11.2.2 数字电路 299

11.2.3 可编程序逻辑控制器 299

11.2.4 微控制器和数字信号处理器 300

11.2.5 单板计算机 301

11.2.6 个人计算机 301

11.3 控制理论简介 301

11.3.1 电枢可控直流电动机 301

11.3.2 开环响应 303

11.3.3 直流电动机的反馈控制 303

11.3.4 控制器经验设计 306

11.3.5 控制器的实现 306

11.3.6 结论 307

11.4 案例研究1——肌电控制机械手臂 308

11.5 案例研究2——硬币计数器的设计 316

11.6 案例研究3——机器人步行机的机电一体化设计 323

11.7 各种机电一体化系统的示例 327

问题和练习 327

参考文献 327

附录A 测量基础 328

附录B 物理原理 337

附录C 材料力学 340