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第1章 机电控制系统设计中的常用电子元器件1

1.1 电子元器件的材质与分类1

1.1.1 电子器件导电材质1

1.1.2 电子器件工作性质1

1.1.3 电流的分类1

1.1.4 电路常用术语2

1.2 电阻（R）——无源器件2

1.2.1 电阻的基本知识2

1.2.2 电阻的标称值与读值方法2

1.2.3 电阻的串、并联计算与检测方法4

1.2.4 电阻的主要参数5

1.2.5 电阻的分类6

1.2.6 电阻的电路符号7

1.2.7 电阻的功率符号7

1.2.8 电阻的常见外形7

1.3 电容（C）——无源器件8

1.3.1 电容的基本知识8

1.3.2 电容的标称值与读值方法9

1.3.3 电容的串、并联计算与检测方法10

1.3.4 电容的主要参数11

1.3.5 电容的分类与比较12

1.3.6 电容的电路符号13

1.3.7 电解电容的极性区分14

1.3.8 电容的常见外形14

1.3.9 电容的充放电、滤波、隔直通交原理14

1.4 电感（L）——无源器件16

1.4.1 电感的基本知识16

1.4.2 电感的标称值与读值方法17

1.4.3 电感的串、并联计算与检测方法17

1.4.4 电感的主要参数19

1.4.5 电感的分类19

1.4.6 电感的电路符号19

1.4.7 电感的常见外形20

1.4.8 电感的主要特性20

1.5 晶体二极管（D）——有源器件21

1.5.1 二极管的基本知识21

1.5.2 二极管的主要特性单向导电性21

1.5.3 二极管的伏安曲线22

1.5.4 二极管的检测方法22

1.5.5 二极管的主要参数22

1.5.6 二极管的分类23

1.5.7 二极管的电路符号24

1.5.8 二极管的常见外形25

1.6 晶体三极管（Q）——有源器件25

1.6.1 三极管的基本知识25

1.6.2 三极管的结构与电路符号25

1.6.3 三极管的检测方法25

1.6.4 三极管的主要参数26

1.6.5 半导体三极管的频率特性参数27

1.6.6 三极管的工作原理28

1.6.7 三极管的特性曲线28

1.6.8 三极管的分类29

1.6.9 三极管的常见外形29

1.7 场效应晶体管（FET）——有源器件30

1.7.1 场效应管的基本知识30

1.7.2 场效应管的结构与电路符号30

1.7.3 场效应管的检测方法30

1.7.4 场效应管的主要参数32

1.7.5 场效应管的工作原理32

1.7.6 场效应管的特性曲线32

1.7.7 场效应管的分类35

1.7.8 场效应管的供电极性35

1.7.9 场效应管的常见外形36

1.7.10 场效应管与三极管的比较36

1.8 晶闸管（T）——有源器件37

1.8.1 晶闸管的基本知识37

1.8.2 晶闸管的结构与电路符号37

1.8.3 晶闸管的检测方法38

1.8.4 晶闸管的主要参数39

1.8.5 晶闸管的伏安特性曲线39

1.8.6 晶闸管的常见外形41

第2章 机电控制系统设计中的初级电学概念42

2.1 电流与电压的参考方向42

2.1.1 电气量表示符号及其单位42

2.1.2 电流及其参考方向43

2.1.3 电压及其参考方向44

2.2 基尔霍夫定律44

2.2.1 名词介绍44

2.2.2 基尔霍夫电流定律44

2.2.3 基尔霍夫电压定律45

2.3 电路中的源45

2.3.1 电压源45

2.3.2 电流源46

2.4 电路分析方法46

2.4.1 支路电流法47

2.4.2 支路电压法48

第3章 机电自动控制系统中的单片机基础49

3.1 单片机编程基础49

3.1.1 单片机开发软件环境搭建49

3.1.2 Keil基本概况介绍52

3.2 设计实例——点亮你的LED54

3.2.1 单片机的内部资源54

3.2.2 单片机最小系统55

3.2.3 LED小灯57

3.2.4 程序代码编写59

3.2.5 程序下载66

3.3 单片机编程语言基础68

3.3.1 二进制、十进制和十六进制68

3.3.2 C语言变量类型和范围69

3.3.3 C语言基本运算符70

3.3.4 for循环语句71

3.3.5 while循环语句72

3.3.6 函数的简单介绍73

3.4 设计实例——定时器与数码管75

3.4.1 定时器的初步认识75

3.4.2 定时器的寄存器76

3.4.3 定时器的应用79

3.5 设计实例——中断与数码管动态刷新81

3.5.1 单片机中断系统81

3.5.2 定时器中断的应用81

3.5.3 中断的优先级85

3.6 设计实例——步进电机与蜂鸣器87

3.6.1 单片机I/O口的结构87

3.6.2 上下拉电阻89

3.6.3 电机的分类90

3.6.4 28 BYJ-48型步进电机原理详解91

3.6.5 让电机转起来93

3.6.6 转动精度与深入分析95

3.7 常用开发工具及使用98

3.7.1 万用表98

3.7.2 万用表的使用方法99

3.7.3 示波器101

3.7.4 示波器的使用102

第4章 机电综合控制系统设计实例——舞蹈机器人105

4.1 舞蹈机器人设计的内容和要求106

4.1.1 舞蹈机器人设计的内容106

4.1.2 舞蹈机器人设计的数据和要求107

4.2 方案设计及方案论证107

4.2.1 设计制作与调试流程107

4.2.2 方案的比较论证及方案确定108

4.3 交叉足印竞步机器人步行轨迹规划及仿真109

4.3.1 建模110

4.3.2 步态规划110

4.3.3 仿真与分析112

4.3.4 弯腰机构的设计115

4.3.5 转身机构的设计116

4.3.6 手臂和头部机构的设计117

4.3.7 材料与型材选择118

4.4 电气部分120

4.4.1 方案1120

4.4.2 方案2121

4.4.3 电气方案的比较与选择121

4.4.4 硬件电路设计122

4.4.5 单片机控制系统125

4.4.6 信号隔离模块126

4.4.7 锁存器74HC595模块128

4.5 电机和能源的选择129

4.5.1 直流电机的特性130

4.5.2 能源选取130

4.6 系统的软件设计131

4.6.1 舞蹈动作的编辑132

4.6.2 主程序设计132

4.6.3 子程序设计133

4.6.4 语音系统程序设计135

4.7 系统功能测试139

第5章 机电综合控制系统设计实例——智能小车制作140

5.1 智能小车简介140

5.1.1 常见的两种类型140

5.1.2 智能小车的基本结构141

5.2 车体设计142

5.3 硬件设计143

5.3.1 电源模块设计143

5.3.2 低压差稳压芯片LM2940简介144

5.3.3 单片机最小系统设计145

5.3.4 C51单片机最小系统设计145

5.3.5 红外收发器设计147

5.3.6 检测电路设计149

5.3.7 光电检测部分的发挥设计152

5.3.8 舵机转向模块设计152

5.3.9 后轮电机驱动模块设计154

5.3.10 测速模块157

5.4 程序设计158

5.4.1 51单片机产生PWM波159

5.4.2 舵机的控制162

5.4.3 程序总体的设计163

5.4.4 程序设计的发挥与拓展163

5.5 测试与调试164