單片機(jī)機(jī)械控制設(shè)計(jì)及典型應(yīng)用

第1章 單片機(jī)機(jī)械控制原理 001

1.1　控制系統(tǒng)概述 1

1.2 控制系統(tǒng)的分類 3

1.2.1 按控制的時(shí)間形式分類 3

1.2.2 按給定值特征分類 4

1.2.3 按系統(tǒng)的變量分類 5

1.2.4 按系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分類 5

1.2.5 按被控對(duì)象穩(wěn)態(tài)輸出分類 6

1.2.6 按控制信息的方式分類 6

1.2.7 按控制系統(tǒng)應(yīng)用分類 7

1.3 控制系統(tǒng)的基本要求 9

1.4 單片機(jī)技術(shù)控制系統(tǒng) 9

1.4.1 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)概念 9

1.4.2 單片機(jī)的發(fā)展概況 10

1.4.3 單片機(jī)的分類 10

1.4.4 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 11

1.5 單片機(jī)在典型機(jī)械控制上的應(yīng)用 12

第2章 單片機(jī)控制的電子電路基礎(chǔ) 015

2.1 開關(guān)、電阻器、電容和電感 15

2.1.1 開關(guān) 15

2.1.2 電阻器 18

2.1.3 電容器 21

2.1.4 電感器 24

2.2 二極管及三極管 25

2.2.1 二極管 25

2.2.2 三極管 31

2.3 集成運(yùn)算放大器 38

2.3.1 集成運(yùn)算放大器的電路組成與符號(hào) 38

2.3.2 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用電路 40

2.4 數(shù)制和碼制 43

2.4.1 二進(jìn)制 43

2.4.2 十六進(jìn)制數(shù) 44

2.5 組合邏輯 44

2.6 時(shí)序邏輯 47

2.6.1 觸發(fā)器 47

2.6.2 觸發(fā)器的典型應(yīng)用 50

2.7 元器件的封裝 51

第3章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 052

3.1 單片機(jī)的基本組成 52

3.2 單片機(jī)的中央處理器 53

3.3 單片機(jī)的封裝形式與引腳介紹 54

3.4 單片機(jī)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 單片機(jī)的存儲(chǔ)器 59

3.6 單片機(jī)的時(shí)鐘與時(shí)序 63

3.7 單片機(jī)的復(fù)位 64

3.8 單片機(jī)的標(biāo)識(shí) 65

3.9 單片機(jī)控制系統(tǒng)的外圍部件 66

3.9.1 TIA/EIA-232（RS-232）驅(qū)動(dòng)器和接收器 66

3.9.2 TIA/EIA-422 & 423線路驅(qū)動(dòng)器和接收器 68

3.9.3 TIA/EIA-485線路驅(qū)動(dòng)器、接收器、中繼器和收發(fā)器 69

3.9.4 I2C總線接口器件 69

3.9.5 SPI串行總線接口器件 72

3.9.6 CAN總線接口器件 73

第4章 單片機(jī)基礎(chǔ)C語言 079

4.1 C語言概述 79

4.1.1 C語言的特點(diǎn) 79

4.1.2 簡單C語言程序的構(gòu)成 79

4.1.3 C語言用于單片機(jī)的優(yōu)勢(shì) 81

4.2 標(biāo)識(shí)符和關(guān)鍵字 82

4.2.1 標(biāo)識(shí)符 82

4.2.2 關(guān)鍵字 82

4.3 數(shù)據(jù)類型 83

4.3.1 常量 83

4.3.2 變量 85

4.4 運(yùn)算符和表達(dá)式 87

4.4.1 賦值運(yùn)算符和表達(dá)式 87

4.4.2 類型轉(zhuǎn)換 87

4.4.3 復(fù)合的賦值運(yùn)算符 88

4.4.4 算術(shù)運(yùn)算符和表達(dá)式 88

4.4.5 關(guān)系運(yùn)算符和表達(dá)式 90

4.4.6 邏輯運(yùn)算符和表達(dá)式 91

4.4.7 位運(yùn)算符和表達(dá)式 92

第5章 C51基本語句與函數(shù)講解 096

5.1 基本語句 96

5.1.1 表達(dá)式語句和復(fù)合語句 96

5.1.2 條件語句 96

5.1.3 循環(huán)語句 97

5.2 基礎(chǔ)函數(shù) 100

5.2.1 函數(shù)定義 100

5.2.2 函數(shù)的調(diào)用 100

5.2.3 中斷函數(shù) 101

5.2.4 函數(shù)的參數(shù)和返回值 102

5.3 數(shù)組與指針 103

5.3.1 數(shù)組 103

5.3.2 指針 105

第6章 單片機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)的常用工具 108

6.1 Proteus集成開發(fā)環(huán)境 108

6.1.1 Proteus的主要功能特點(diǎn) 108

6.1.2 Proteus軟件的界面與操作介紹 108

6.1.3 Proteus仿真設(shè)計(jì)快速入門 110

6.2 Keil C51集成開發(fā)環(huán)境 117

6.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) 117

6.2.2 一個(gè)發(fā)光二極管的程序 118

第7章 單片機(jī)控制的輸入系統(tǒng) 124

7.1 并行輸入通道與信號(hào)處理 124

7.1.1 鍵盤的工作原理 124

7.1.2 獨(dú)立式按鍵 125

7.1.3 行列式鍵盤 126

7.2 串行輸入通道與信號(hào)處理 129

7.3 A/D輸入通道與信號(hào)處理 130

7.3.1 A/D轉(zhuǎn)換原理 130

7.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 132

7.3.3 A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口電路 132

7.3.4 A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì) 134

7.4 信號(hào)檢測(cè)和傳感器 134

7.4.1 信號(hào)檢測(cè) 135

7.4.2 傳感器 137

7.5 信號(hào)采樣及處理 144

7.5.1 信號(hào)的采樣 144

7.5.2 量化和量化誤差 145

7.5.3 采樣保持器 146

第8章 單片機(jī)控制的輸出系統(tǒng) 148

8.1 并行輸出通道及信號(hào)處理 148

8.1.1 并行輸出通道 148

8.1.2 I/O接口的擴(kuò)展方法 148

8.1.3 LED顯示器接口 150

8.1.4 液晶顯示器LCD接口 154

8.2 串行輸出通道及信號(hào)處理 155

8.2.1 單片機(jī)串行接口通信 155

8.2.2 PC與單片機(jī)通信 156

8.2.3 單片機(jī)串行接口的擴(kuò)展 158

8.3 D/A輸出通道及信號(hào)處理 159

8.3.1 D/A轉(zhuǎn)換器 159

8.3.2 D/A電路原理 160

8.3.3 D/A轉(zhuǎn)換芯片—DAC0832 161

8.4 PWM輸出通道及信號(hào)處理 164

8.4.1 PWM工作原理 164

8.4.2 PWM的應(yīng)用 165

8.5 輸出系統(tǒng)的功率驅(qū)動(dòng)部件和執(zhí)行部件 166

8.5.1 功率晶體管 166

8.5.2 繼電器 168

8.5.3 電磁閥 169

第9章 單片機(jī)的控制方法 170

9.1 伺服控制與過程控制 170

9.2 性能指標(biāo) 171

9.3 開關(guān)控制器 172

9.4 比例控制 172

9.5 積分控制 175

9.6 微分控制 176

9.7 PID控制 177

9.7.1 模擬PID控制器 178

9.7.2 數(shù)字PID控制器 180

9.7.3 PID控制器整定 184

9.7.4 采樣率 186

9.7.5 自整定 187

9.8 串級(jí)控制 187

9.9 PIP控制器 188

9.10 模糊邏輯控制器 189

9.10.1 模糊邏輯基本概念 189

9.10.2 模糊控制方法 190

9.10.3 模糊控制舉例 194

第10章 單片機(jī)對(duì)電機(jī)的控制 203

10.1 單片機(jī)控制直流電機(jī) 203

10.1.1 直流電動(dòng)機(jī)的PWM調(diào)壓調(diào)速原理 203

10.1.2 直流電動(dòng)機(jī)的不可逆PWM控制 205

10.1.3 直流電動(dòng)機(jī)雙極性驅(qū)動(dòng)可逆PWM控制 207

10.1.4 直流電動(dòng)機(jī)單極性驅(qū)動(dòng)可逆PWM控制 209

10.1.5 直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊 211

10.1.6 大型電動(dòng)機(jī)的直流電機(jī)控制 212

10.1.7 單片機(jī)控制無刷電機(jī) 214

10.2 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī) 216

10.2.1 步進(jìn)電機(jī)分類 217

10.2.2 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 217

10.2.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 218

10.2.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式 219

10.2.5 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特性 222

10.2.6 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 223

10.2.7 步進(jìn)電機(jī)單片機(jī)控制 229

10.3 單片機(jī)控制交流電動(dòng)機(jī) 232

10.3.1 變頻調(diào)速原理 232

10.3.2 變頻器的作用 236

10.3.3 單片機(jī)控制變頻調(diào)速原理 237

10.3.4 單片機(jī)控制變頻調(diào)速系統(tǒng) 240

10.3.5 變頻器的選用和主要參數(shù) 244

10.3.6 變頻器的單片機(jī)控制 247

10.4 單片機(jī)控制伺服電動(dòng)機(jī) 255

10.4.1 伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特性 255

10.4.2 伺服電動(dòng)機(jī)的控制 258

10.4.3 單片機(jī)控制工作原理 261

10.4.4 單片機(jī)控制伺服電機(jī)實(shí)例 262

第11章 單片機(jī)機(jī)械控制的典型應(yīng)用 265

11.1 電噴汽車噴油嘴清洗機(jī) 265

11.1.1 系統(tǒng)功能描述及工作原理 265

11.1.2 系統(tǒng)方案及電路設(shè)計(jì) 266

11.1.3 程序設(shè)計(jì) 269

11.2 室內(nèi)全自動(dòng)攀巖機(jī) 277

11.2.1 系統(tǒng)功能描述 277

11.2.2 攀巖機(jī)的工作原理 278

11.2.3 系統(tǒng)方案及電路設(shè)計(jì) 279

11.2.4 程序設(shè)計(jì) 281

11.3 餐廳服務(wù)機(jī)器人 294

11.3.1 系統(tǒng)功能描述 294

11.3.2 餐廳服務(wù)機(jī)器人的工作原理 294

11.3.3 系統(tǒng)方案及電路設(shè)計(jì) 295

第12章 單片機(jī)機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 301

12.1 單片機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成的基本方法 301

12.2 典型的單片機(jī)產(chǎn)品及選用 303

12.2.1 51系列單片機(jī) 303

12.2.2 PIC單片機(jī) 305

12.2.3 AVR單片機(jī) 306

12.2.4 單片機(jī)的選擇 306

12.2.5 單片機(jī)廠商 307

12.3 控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)方法 310

12.4 單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方法 312

12.4.1 編程語言的選擇 312

12.4.2 軟件設(shè)計(jì) 313

12.4.3 軟件抗干擾原理與方法 313

12.5 控制系統(tǒng)的調(diào)試方法 314

12.5.1 開發(fā)系統(tǒng)選擇 314

12.5.2 控制系統(tǒng)硬件的調(diào)試方法 315

12.5.3 控制系統(tǒng)軟件的調(diào)試方法 317

參考文獻(xiàn) 318