《控制電路板綜合設計》教學大綱

ADDINCNKISM.UserStyle《控制電路板綜合設計》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05167004課程性質：集中實踐課學分：2學分周數(shù)：2周先修課程：電路、C程序設計、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、單片機原理與接口技術等并修課程：傳感器技術適用專業(yè)：自動化開課單位：電氣工程與自動化學院一、課程說明《控制電路板綜合設計》是基于《單片機原理與接口技術》和《傳感器技術》課程教學的重要實踐性環(huán)節(jié)，是自動化專業(yè)學生在單片機課程的學習后進行的全面、系統(tǒng)、深入的實踐性教學，培養(yǎng)學生元器件及模塊選型、控制電路設計、制造、程序調試、小型智能測控系統(tǒng)設計相關的能力，開拓學生的思路，增強理論知識與實踐相結合的能力，為學生將來創(chuàng)新性從事相關工作打下一定的基礎，進一步提升學生的職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)。二、課程目標通過課程設計，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握小型智能測控系統(tǒng)開發(fā)設計的基本思路，能夠通過團隊合作、組間討論和自主查閱文獻等途徑，明確設計任務的關鍵技術要點及解決思路。課程目標2：能夠從專業(yè)角度對實際工程技術問題進行提煉和描述，確定相應的工程設計目標與設計方案，并能合理運用相關技術資料和專業(yè)軟件對設計方案進行仿真實現(xiàn)。課程目標3：能夠理解并自覺遵守行業(yè)的工程職業(yè)規(guī)范和技術規(guī)范，樹立正確的勞動觀念和團隊合作意識，運用專業(yè)知識正確客觀地評價小型智能測控系統(tǒng)的綜合性能。三、課程目標與畢業(yè)要求《控制電路板綜合設計》課程教學目標對自動化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關系畢業(yè)要求指標點課程目標支持強度1.工程知識1.4能夠將自然科學、工程基礎、專業(yè)知識和數(shù)學模型方法應用于自動控制領域復雜工程問題解決方案的比較與綜合。課程目標1：掌握小型智能測控系統(tǒng)開發(fā)設計的基本思路，能夠通過團隊合作、組間討論和自主查閱文獻等途徑，明確設計任務的關鍵技術要點及解決思路。M2．問題分析2.3能夠認識到解決自動控制領域問題有多種方案可供選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案。課程目標1：掌握小型智能測控系統(tǒng)開發(fā)設計的基本思路，能夠通過團隊合作、組間討論和自主查閱文獻等途徑，明確設計任務的關鍵技術要點及解決思路。H3．設計/開發(fā)解決方案3.2能夠根據(jù)要求，設計開發(fā)實現(xiàn)特定功能的自動控制系統(tǒng)、控制部件。課程目標2：能夠從專業(yè)角度對實際工程技術問題進行提煉和描述，確定相應的工程設計目標與設計方案，并能合理運用相關技術資料和專業(yè)軟件對設計方案進行仿真實現(xiàn)。課程目標3：能夠理解并自覺遵守行業(yè)的工程職業(yè)規(guī)范和技術規(guī)范，樹立正確的勞動觀念和團隊合作意識，運用專業(yè)知識正確客觀地評價小型智能測控系統(tǒng)的綜合性能。M5.使用現(xiàn)代工具5.3能夠針對自動控制領域的具體對象，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工程工具進行專業(yè)問題的模擬與預測，并能夠分析其局限性。課程目標2：能夠從專業(yè)角度對實際工程技術問題進行提煉和描述，確定相應的工程設計目標與設計方案，并能合理運用相關技術資料和專業(yè)軟件對設計方案進行仿真實現(xiàn)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業(yè)要求的關聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點課時安排對應的課程目標1.方案論證及元器件選型教學要求：采用多媒體授課，以典型小型測控系統(tǒng)的設計案例講解課程設計的過程，并按學生分組下達任務書。學生根據(jù)任務書查閱資料、確定系統(tǒng)的整體設計方案，并進行元器件的選型設計。重點：確定系統(tǒng)的整體設計方案。難點：元器件的選型設計。1天1、22.電路設計與仿真教學要求：根據(jù)系統(tǒng)整體設計方案及元器件的選型結果進行電路設計，并利用PROTEUS軟件繪制系統(tǒng)的電氣原理圖，并進行原理圖的調試。重點：使用PROTEUS軟件獨立繪制系統(tǒng)電路原理圖。難點：PROTEUS軟件的基本使用方法。1天1、23.設計PCB圖教學要求：在前期電氣原理圖設計的基礎上，利用AltiumDesigner設計系統(tǒng)的PCB圖。重點：PCB圖的設計。難點：PCB圖的參數(shù)設置。2天2、34.印刷電路板焊接教學要求：根據(jù)設計的PCB圖紙制作控制電路板，并進行元器件的焊接。重點：元器件的裝配和焊接方法。難點：元器件的裝配和焊接方法。1.5天1、35.軟件編程教學要求：按照任務書的控制要求，結合系統(tǒng)硬件電路設計的結果，編寫控制程序，實現(xiàn)任務要求。難點：控制程序功能性和合理性。2天1、26.軟硬件整體調試與修改教學要求：將編寫的控制程序下載到自行設計制作的硬件電路板上進行功能仿真與調試。重點：說明書編寫與圖紙繪制。難點：圖紙的準確繪制。1天2、37.撰寫總結報告并進行答辯教學要求：按要求撰寫總結報告，并進行答辯。重點考核學生方案設計的合理性、任務要求的達成度，同時考核學生設計過程中的學習態(tài)度、工作量、有無違反學術規(guī)范現(xiàn)象，兼顧知識運用能力上的收獲提高和設計創(chuàng)新性。教師提問的內(nèi)容包括方案設計依據(jù)、元器件選型依據(jù)、程序設計思路及調試結果的分析等。重點：相關基本原理與設計的整體考核。難點：課程設計質量的檢驗。1.5天2合計10天（2周）五、教學方法及手段由于課程內(nèi)容與工程實踐緊密結合，學習者應根據(jù)設計任務書，結合所選元器件的使用說明書，以自學為主、教師講授為輔，學會綜合應用相關理論知識創(chuàng)新小型智能測控系統(tǒng)的基本方法，初步掌握基于單片機的智能測控系統(tǒng)從系統(tǒng)設計到開發(fā)制作的全過程，并養(yǎng)成自覺遵守行業(yè)標準的習慣。六、教材和參考書1.推薦教材：高海賓.《AD10從入門到精通》.機械工業(yè)出版社，2014年6月．2.參考書：（1）倪妍婷、程躍.《單片機原理及接口技術（Proteus仿真和C51編程）》.清華大學出版社.2022.（2）屈霞.《單片機原理及接口技術——基于C51+Proteus仿真》.西安電子科技大學出版社.2021.（3）陳海宴.《51單片機原理及應用---基于KeilC與Proteus》.北京航空航天大學出版社.2022.（4）陳書旺等.《實用電子電路設計及應用實例》.北京郵電大學出版社.2019.（5）陳學平.《AltiumDesigner10.0電路設計與制作完全學習手冊》.清華大學出版社.2012.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由：學習態(tài)度、工作完成情況、設計文檔及說明書和答辯成績四部分構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細則課程目標123學習態(tài)度10(1)主要考核學生遵守學習紀律和參與課堂討論的情況。(2)教師根據(jù)課堂整體表現(xiàn)情況評分?！獭?5工作完成情況60(1)主要考核學生獨立完成設計任務情況。(2)教師根據(jù)獨立完成任務情況評分。(3)該過程分為方案仿真，原理圖設計、PCB板設計與制作、程序編寫與調試等階段，每個階段根據(jù)工作質量都有相應的評分?！獭獭?03020設計文檔及說明書20(1)主要考核學生軟硬件設計文檔的規(guī)范性和設計說明書的撰寫質量；(2)教師根據(jù)文檔規(guī)范性和說明書撰寫的質量高低評分?！獭?010答辯成績10(1)主要考核學生答辯自述和回答問題情況。(2)教師根據(jù)答辯自述情況和回答問題正確性與否進行評分?！獭?5合計：100255025八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定課程設計采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級評分制。即90分以上為優(yōu)，80~89分為良，70~79分為中，60~69分為及格，60分以下為不及格?？偝煽兎炙牟糠郑簩W習態(tài)度、工作完成情況、設計說明書（報告書）和圖紙質量和答辯成績。其中：(1)學習態(tài)度占10%，無故曠課達3次取消總成績；(2)工作完成情況占60%；(3)設計文檔及說明書質量占30%；(4)答辯成績占10%。最后一周的周五進行驗收、答辯，由2-3位教師組成答辯考核小組，對每位學生進行口試答辯，要求學生根據(jù)設計回答教師所提出的問題。課程設計成績根據(jù)學生設計的合理性、計算的準確性、設計說明書和圖紙的規(guī)范性、設計中分析與解決問題的能力及設計態(tài)度和答辯情況綜合評定。2.成績評定標準考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥90（優(yōu)秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）課堂表現(xiàn)10學習認真、態(tài)度端正，遵守紀律,表現(xiàn)優(yōu)秀學習認真、態(tài)度端正，遵守紀律,表現(xiàn)良好遵守紀律，學習態(tài)度良好，表現(xiàn)中等遵守紀律，學習態(tài)度一般，表現(xiàn)一般學習紀律較差，表現(xiàn)較差工作完成情況60綜合良好運用理論知識，系統(tǒng)方案設計科學合理；能熟練運用相關的軟硬件技術驗證設計成果的功能性和合理性，設計成果完全符合任務要求綜合運用理論知識，系統(tǒng)方案設計合理；能熟練運用相關的軟硬件技術驗證設計成果的功能性和合理性，設計成果能達到任務要求的良好水平能夠運用理論知識，系統(tǒng)方案設計較合理；能較好地運用相關的軟硬件技術驗證設計成果的功能性和合理性，設計成果能達到任務要求的中等水平基本能夠運用理論知識，系統(tǒng)方案設計基本合理；能運用相關的軟硬件技術驗證設計成果的功能性和合理性，設計成果僅能滿足基本任務要求綜合運用理論知識，系統(tǒng)方案設計不夠合理；僅掌握了相關軟件的基本用法，設計成果與任務要求有較大差距設計文檔及說明書質量20設計文檔完整、規(guī)范；設計說明書所述內(nèi)容與設計文檔的成果相符，說明書撰寫質量較高設計文檔完整，但存在個別小問題；設計說明書所述內(nèi)容與設計文檔的成果相符，說明書撰寫質量良好設計文檔完整，但存在一些小問題；設計說明書所述內(nèi)容與設計文檔的成果相符，