第1章单片机机械控制原理 1
1.1控制系统概述 1
1.2控制系统的分类 3
1.2.1按控制的时间形式分类 3
1.2.2按给定值特征分类 4
1.2.3按系统的变量分类 5
1.2.4按系统的动态特性分类 5
1.2.5按被控对象稳态输出分类 6
1.2.6按控制信息的方式分类 6
1.2.7按控制系统应用分类 7
1.3控制系统的基本要求 9
1.4单片机技术控制系统 9
1.4.1计算机控制技术概念 9
1.4.2单片机的发展概况 10
1.4.3单片机的分类 10
1.4.4单片机的发展趋势 11
1.5单片机在典型机械控制上的应用 12
第2章 单片机控制的电子电路基础 15
2.1开关、电阻器、电容和电感 15
2.1.1开关 15
2.1.2电阻器 18
2.1.3电容器 21
2.1.4电感器 24
2.2二极管及三极管 25
2.2.1二极管 25
2.2.2三极管 31
2.3集成运算放大器 38
2.3.1集成运算放大器的电路组成与符号 38
2.3.2集成运算放大器的应用电路 40
2.4数制和码制 43
2.4.1二进制 43
2.4.2十六进制数 44
2.5组合逻辑 44
2.6时序逻辑 47
2.6.1触发器 47
2.6.2触发器的典型应用 50
2.7元器件的封装 51
第3章 单片机的硬碎结构 52
3.1单片机的基本组成 52
3.2单片机的中央处理器 53
3.3单片机的封装形式与引脚介绍 54
3.4单片机的并行端口 55
3.4.1 I/O接口的作用 55
3.4.2并行I/O接口 56
3.5单片机的存储器 59
3.6单片机的时钟与时序 63
3.7单片机的复位 64
3.8单片机的标识 65
3.9单片机控制系统的外围部件 66
3.9.1 TIA/EIA-232（RS-232）驱动器和接收器 66
3.9.2 TIA/EIA-422 ＆423线路驱动器和接收器 68
3.9.3 TIA/EIA-485线路驱动器、接收器、中继器和收发器 69
3.9.4 I2C总线接口器件 69
3.9.5 SPI串行总线接口器件 72
3.9.6 CAN总线接口器件 73
第4章 单片机基础C语言 79
4.1 C语言概述 79
4.1.1 C语言的特点 79
4.1.2简单C语言程序的构成 79
4.1.3 C语言用于单片机的优势 81
4.2标识符和关键字 82
4.2.1标识符 82
4.2.2关键字 82
4.3数据类型 83
4.3.1常量 83
4.3.2变量 85
4.4 运算符和表达式 87
4.4.1赋值运算符和表达式 87
4.4.2类型转换 87
4.4.3复合的赋值运算符 88
4.4.4算术运算符和表达式 88
4.4.5关系运算符和表达式 90
4.4.6逻辑运算符和表达式 91
4.4.7位运算符和表达式 92
第5章 C51基本语句与函数讲解 96
5.1基本语句 96
5.1.1表达式语句和复合语句 96
5.1.2条件语句 96
5.1.3循环语句 97
5.2基础函数 100
5.2.1函数定义 100
5.2.2函数的调用 100
5.2.3中断函数 101
5.2.4函数的参数和返回值 102
5.3数组与指针 103
5.3.1数组 103
5.3.2指针 105
第6章 单片机控制系统开发的常用工具 108
6.1 Proteus集成开发环境 108
6.1.1 Proteus的主要功能特点 108
6.1.2 Proteus软件的界面与操作介绍 108
6.1.3 Proteus仿真设计快速入门 110
6.2 Keil C51集成开发环境 117
6.2.1单片机最小系统 117
6.2.2一个发光二极管的程序 118
第7章 单片机控制的输入系统 124
7.1并行输入通道与信号处理 124
7.1.1.键盘的工作原理 124
7.1.2独立式按键 125
7.1.3行列式键盘 126
7.2串行输入通道与信号处理 129
7.3 A/D输入通道与信号处理 130
7.3.1 A/D转换原理 130
7.3.2 A/D转换器的主要技术指标 132
7.3.3 A/D转换器与单片机的接口电路 132
7.3.4 A/D转换程序设计 134
7.4信号检测和传感器 134
7.4.1信号检测 135
7.4.2传感器 137
7.5信号采样及处理 144
7.5.1信号的采样 144
7.5.2 量化和量化误差 145
7.5.3采样保持器 146
第8章 单片机制的输出系统 148
8.1并行输出通道及信号处理 148
8.1.1并行输出通道 148
8.1.2 I/O接口的扩展方法 148
8.1.3 LED显示器接口 150
8.1.4液晶显示器LCD接口 154
8.2串行输出通道及信号处理 155
8.2.1单片机串行接口通信 155
8.2.2 PC与单片机通信 156
8.2.3单片机串行接口的扩展 158
8.3 D/A输出通道及信号处理 159
8.3.1 D/A转换器 159
8.3.2 D/A电路原理 160
8.3.3 D/A转换芯片——DAC0832 161
8.4 PWM输出通道及信号处理 164
8.4.1 PWM工作原理 164
8.4.2 PW M的应用 165
8.5输出系统的功率驱动部件和执行部件 166
8.5.1功率晶体管 166
8.5.2继电器 168
8.5.3电磁阀 169
第9章单片机的控制方法 170
9.1伺服控制与过程控制 170
9.2性能指标 171
9.3开关控制器 172
9.4比例控制 172
9.5积分控制 175
9.6微分控制 176
9.7 PI D控制 177
9.7.1模拟PID控制器 178
9.7.2数字PID控制器 180
9.7.3 PID控制器整定 184
9.7.4采样率 186
9.7.5自整定 187
9.8串级控制 187
9.9 PIP控制器 188
9.10模糊逻辑控制器 189
9.10.1模糊逻辑基本概念 189
9.10.2模糊控制方法 190
9.10.3模糊控制举例 194
第10章 单片机对电机的控制 203
10.1单片机控制直流电机 203
10.1.1直流电动机的PWM调压调速原理 203
10.1.2直流电动机的不可逆PWM控制 205
10.1.3直流电动机双极性驱动可逆PWM控制 207
10.1.4直流电动机单极性驱动可逆PWM控制 209
10.1.5直流电机的驱动模块 211
10.1.6大型电动机的直流电机控制 212
10.1.7单片机控制无刷电机 214
10.2单片机控制步进电机 216
10.2.1步进电机分类 217
10.2.2步进电机的结构 217
10.2.3步进电动机的工作原理 218
10.2.4步进电动机的工作方式 219
10.2.5步进电动机的特性 222
10.2.6步进电机驱动控制系统 223
10.2.7步进电机单片机控制 229
10.3单片机控制交流电动机 232
10.3.1变频调速原理 232
10.3.2变频器的作用 236
10.3.3单片机控制变频调速原理 237
10.3.4单片机控制变频调速系统 240
10.3.5变频器的选用和主要参数 244
10.3.6变频器的单片机控制 247
10.4单片机控制伺服电动机 255
10.4.1伺服电动机的结构特性 255
10.4.2伺服电动机的控制 258
10.4.3单片机控制工作原理 261
10.4.4单片机控制伺服电机实例 262
第11章单片机机械控制的典型应用 265
11.1电喷汽车喷油嘴清洗机 265
11.1.1系统功能描述及工作原理 265
11.1.2系统方案及电路设计 266
11.1.3程序设计 269
11.2室内全自动攀岩机 277
11.2.1系统功能描述 277
11.2.2攀岩机的工作原理 278
11.2.3系统方案及电路设计 279
11.2.4程序设计 281
11.3餐厅服务机器人 294
11.3.1系统功能描述 294
11.3.2餐厅服务机器人的工作原理 294
11.3.3系统方案及电路设计 295
第12章单片机机械控制系统的设计方法 301
12.1单片机控制系统构成的基本方法 301
12.2典型的单片机产品及选用 303
12.2.1 51系列单片机 303
12.2.2 PIC单片机 305
12.2.3 AVR单片机 306
12.2.4单片机的选择 306
12.2.5单片机厂商 307
12.3控制系统硬件的设计方法 310
12.4单片机控制系统软件的设计方法 312
12.4.1编程语言的选择 312
12.4.2软件设计 313
12.4.3软件抗干扰原理与方法 313
12.5控制系统的调试方法 314
12.5.1开发系统选择 314
12.2.2控制系统硬件的调试方法 315
12.2.3控制系统软件的调试方法 317
参考文献 318