《微機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《微機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程概況課程中文名稱微機(jī)控制技術(shù)課程英文名稱Micro-computercontroltechnology課程編號(hào)19151309課程類別□公共必修課□公選課□院級(jí)限選課□學(xué)科基礎(chǔ)課□專業(yè)基礎(chǔ)課□專業(yè)限選課■專業(yè)任選課總學(xué)時(shí)24講授學(xué)時(shí)14實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)10總學(xué)分1.5開課單位理學(xué)院開課系（室）物理與光電科學(xué)系授課對(duì)象電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生先修課程《模擬電子技術(shù)》《數(shù)字電子技術(shù)》《C語言程序設(shè)計(jì)》《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》二、課程簡介微機(jī)控制技術(shù)是電子科學(xué)技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。微機(jī)控制在科學(xué)研究和各個(gè)工業(yè)部門的應(yīng)用越來越廣泛，本課程的任務(wù)是使學(xué)生獲得微型計(jì)算機(jī)控制的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，能設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試微機(jī)控制的硬件系統(tǒng)，編制微機(jī)控制的應(yīng)用軟件，并用這些理論、知識(shí)和技能來解決工業(yè)實(shí)踐和科學(xué)研究中的實(shí)際問題，為學(xué)生將來從事控制領(lǐng)域的工作奠定基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)總體目標(biāo)本課程教學(xué)總體目標(biāo)要求學(xué)生著重掌握微機(jī)控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)方法，掌握基本的控制算法等內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在知識(shí)、素質(zhì)和能力等方面應(yīng)達(dá)到能夠從事控制領(lǐng)域的能設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試、開發(fā)等工作。四、理論教學(xué)內(nèi)容及要求第1章緒論【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解控制系統(tǒng)的分類、特點(diǎn)、發(fā)展概況。（2）理解控制系統(tǒng)的組成。（3）掌握控制系統(tǒng)的工作原理?！緦W(xué)時(shí)分配】2學(xué)時(shí)。【授課方式】講授1.5學(xué)時(shí)，討論0.5學(xué)時(shí)。【授課內(nèi)容】（細(xì)化到章、節(jié)、目）緒論1．1控制系統(tǒng)的組成1.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成1.1.2檢測(cè)元件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.1.3主控制臺(tái)1.1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成1.2微機(jī)控制系統(tǒng)的分類1.3微機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)DDC控制系統(tǒng)的工作原理（2）難點(diǎn)閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)的工作原理【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：采用講授式教學(xué)方法，兼有課堂討論及課堂提問。（2）教學(xué)手段：采用多媒體方式使學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)有一定感性認(rèn)識(shí)?！菊n外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1、課外閱讀資料，以下文獻(xiàn)僅供參考，教師在教學(xué)中可進(jìn)行調(diào)整。朱茂華，谷彤昭，鐘福艷.半導(dǎo)體激光器溫度控制的研究[J].,2003,物理與工程(4).楊元挺，卓樹峰.單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)-自動(dòng)尋跡行駛[J].福建電腦,2004,(6).（3）朱玉璽.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].第一章.2、作業(yè)與思考題布置1道作業(yè)題，以下僅供參考，教師在教學(xué)中可進(jìn)行調(diào)整。（1）空調(diào)是如何控制室溫的？（2）如何使一個(gè)模型車按預(yù)定的軌道行駛。第2章輸入通道接口技術(shù)【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解輸入通道在控制系統(tǒng)中的作用。（2）理解計(jì)算機(jī)對(duì)非電物理量的采集。（3）掌握輸入通道的接口設(shè)計(jì)技術(shù)。【學(xué)時(shí)分配】3學(xué)時(shí)。【授課方式】講授2.5學(xué)時(shí)，討論0.5學(xué)時(shí)。【授課內(nèi)容】第2章輸入通道接口技術(shù)2.1信號(hào)測(cè)量與傳感技術(shù)2.1.1溫度測(cè)量傳感器2.1.2壓力測(cè)量傳感器2.1.3流量測(cè)量傳感器2.2模擬信號(hào)輸入通道接口2.2.1.模擬多路開關(guān)2.2.2A/D轉(zhuǎn)換器2.3數(shù)據(jù)采集與處理方法2.3鍵盤接口技術(shù)2.3.1獨(dú)立式按鍵2.3.2行列式鍵盤2.3.3軟鍵盤與觸摸屏接口2.4開關(guān)量信號(hào)輸入接口2.4.1多路開關(guān)量信號(hào)輸入接口技術(shù)2.4.2光電隔離與大功率輸入接口技術(shù)【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)非電物理量的采集（2）難點(diǎn)A/D的工作原理與數(shù)字濾波【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：采用講授式教學(xué)方法，兼有課堂討論及課堂提問。（2）教學(xué)手段：采用多媒體方式使學(xué)生掌握微機(jī)控制系統(tǒng)輸入接口的硬件、軟件設(shè)計(jì)?！菊n外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1、課外閱讀資料要求課外閱讀2篇論文，以下文獻(xiàn)僅供參考，教師在教學(xué)中可進(jìn)行調(diào)整。（1）楊寧,胡學(xué)軍.單片機(jī)與控制技術(shù)[M].第六章.（2）戴瑋，龔忠清，段天權(quán).數(shù)字溫度計(jì)制作實(shí)驗(yàn)及研究[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2007,(2).2、作業(yè)與思考題布置2道作業(yè)題，以下僅供參考，教師在教學(xué)中可進(jìn)行調(diào)整。（1）什么是輸入通道?（2）A/D轉(zhuǎn)換在控制系統(tǒng)中的作用是什么？第3章輸出通道接口技術(shù)【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解通過輸出通道延伸計(jì)算機(jī)的功能。（2）理解輸出通道在控制系統(tǒng)中的作用。（3）掌握輸出通道的接口設(shè)計(jì)技術(shù)?！緦W(xué)時(shí)分配】3學(xué)時(shí)。【授課方式】講授2.5學(xué)時(shí)，討論0.5學(xué)時(shí)?！臼谡n內(nèi)容】第3章輸出通道接口技術(shù)3.1模擬信號(hào)輸出通道接口3.1.1D/A轉(zhuǎn)換器3.1.2PWM技術(shù)3.2LED顯示器及其接口技術(shù)3.2.1動(dòng)態(tài)LED顯示器及其接口技術(shù)3.2.2靜態(tài)LED顯示器及其接口技術(shù)3.3LCD顯示器及其接口技術(shù)3.3.1LCD顯示器的顯示原理3.3.2LCD顯示器的驅(qū)動(dòng)方式3.3.3點(diǎn)陣式LCD顯示器的接口3.4開關(guān)量輸出接口技術(shù)3.4.1輸出接口光電隔離技術(shù)3.4.2繼電器輸出接口3.4.3大功率輸出接口3.5電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)3.5.1小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理及控制接口3.5.2步進(jìn)電機(jī)工作原理及控制接口【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)D/A的工作原理（2）難點(diǎn)D/A的工作原理【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：采用講授式教學(xué)方法，兼有課堂討論及課堂提問。（2）教學(xué)手段：采用多媒體方式使學(xué)生掌握微機(jī)控制系統(tǒng)輸出接口的硬件、軟件設(shè)計(jì)?！菊n外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1、課外閱讀資料要求課外閱讀2篇論文，以下文獻(xiàn)僅供參考，教師在教學(xué)中可進(jìn)行調(diào)整。（1）鄭毛祥.利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)A/D、D/A轉(zhuǎn)換的原理和方法[J].武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005,(5).（2）胥衛(wèi)東.D/A轉(zhuǎn)換功能的驗(yàn)證[J].職大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002,(4).2、作業(yè)與思考題布置2道作業(yè)題，以下僅供參考，教師在教學(xué)中可進(jìn)行調(diào)整。（1）什么是輸出通道?（2）D/A轉(zhuǎn)換在控制系統(tǒng)中的作用是什么？第4章數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。（2）理解控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述。（3）掌握數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)?！緦W(xué)時(shí)分配】6學(xué)時(shí)。【授課方式】講授5學(xué)時(shí)，討論1學(xué)時(shí)?！臼谡n內(nèi)容】第4章數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)4.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)4.1.1控制系統(tǒng)中信號(hào)的基本形式與控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)4.1.2連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述4.1.3離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述4.1.4離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)4.1.5采樣周期的選擇4.2數(shù)字控制器的PID設(shè)計(jì)方法4.2.1PID設(shè)計(jì)方法4.2.2PID算法的離散形式4.2.3PID算法數(shù)字控制器的改進(jìn)4.2.4PID算法數(shù)字控制器的參數(shù)整定4.3數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法4.3.1最少拍無差系統(tǒng)4.3.2最少拍無紋波系統(tǒng)4.4控制算法的實(shí)現(xiàn)4.4.1直接實(shí)現(xiàn)法級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)法并行實(shí)現(xiàn)法【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)數(shù)字控制器的PID設(shè)計(jì)方法（2）難點(diǎn)數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：采用講授式教學(xué)方法，兼有課堂討論及課堂提問。（2）教學(xué)手段：采用多媒體方式使學(xué)生掌握微機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)?！菊n外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1、課外閱讀資料要求課外閱讀3篇論文，以下文獻(xiàn)僅供參考，教師在教學(xué)中可進(jìn)行調(diào)整。（1）鄒艷麗，梁冬冬，肖前勇.PID控制器分析[J].廣西物理,2009,(1).（2）董慧敏.通風(fēng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2008,(5).（3）周少武，陳敏，沈紅遠(yuǎn)，曾照福.Matlab在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程“PID控制器參數(shù)整定”中的應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程,2010,(10).2、作業(yè)與思考題布置2道作業(yè)題，以下僅供參考，教師在教學(xué)中可進(jìn)行調(diào)整。（1）什么是PID控制？（2）什么是數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法？五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及要求1．實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及安排序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱內(nèi)容提要實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織形式學(xué)時(shí)分配1LED數(shù)碼管顯示在數(shù)碼管上顯示數(shù)據(jù)必做設(shè)計(jì)性上機(jī)操作221602液晶顯示在液晶上顯示數(shù)據(jù)必做設(shè)計(jì)性上機(jī)操作23A/D轉(zhuǎn)換模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)必做設(shè)計(jì)性上機(jī)操作24D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字轉(zhuǎn)換為電壓模擬信號(hào)必做設(shè)計(jì)性上機(jī)操作25直流電機(jī)速度控制電機(jī)速度PID控制必做設(shè)計(jì)性上機(jī)操作22．實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫要求明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)備和器件、基本原理、程序編寫與調(diào)試、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)論。六、課程考核及成績?cè)u(píng)定要求1.課程考核依據(jù)依據(jù)課程教學(xué)總體目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)基本知識(shí)、基本技能的理解及對(duì)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，硬軟件的設(shè)計(jì)能力、綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力、課程設(shè)計(jì)報(bào)告敘述表達(dá)能力等進(jìn)行考核2.課程考核性質(zhì)考查。3．具體考核方式在教師擬定的論文題目中任選其一撰寫課程論文。2、成績?cè)u(píng)定根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案合理性、可實(shí)施性、觀點(diǎn)、論文的敘述與表達(dá)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、平時(shí)上課考勤、作業(yè)和課堂討論表現(xiàn)綜合評(píng)分，分別評(píng)定成績?yōu)閮?yōu)秀、良好、中、及格和不及格五個(gè)等級(jí)。七、教