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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——DAC0832161

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