機械工程及自動化專業(yè)機械電子工程方向選課指導書（模板）

1、機械工程及自動化專業(yè)機械電子工程方向選課指導書一、機械電子工程方向學科基礎選修課和專業(yè)方向選修課程設置如下表：類別課程編號機械電子方向選修課（至少選修學分數(shù) 參見各年級教學計劃）010601復變函數(shù)與積分變換（3）學 科 基 礎 選 修 課080241機電伺服控制技術（2）080362機電一體化產(chǎn)品設計（2）081711現(xiàn)場總線技術及其應用（2）081721虛擬儀器技術及其應用（2）081681PLC原理及其應用（2）081732數(shù)字圖像處理（2）081461solidwork高級造型技術類 別課程編號（至少選修學分數(shù)參見各年級教學計 劃）080371機電控制系統(tǒng)（2）080381機械電氣電子

2、控制技術（2）專081931單片機接口及其應用（2）業(yè)081941嵌入式系統(tǒng)原理及應用（2）方081821信號與系統(tǒng)向081831光電檢測選081841DSP的原理及應用修081811數(shù)字信號處理課二、選修課程介紹及指導意見如下：（一）學科基礎選修課介紹：復變函數(shù)與積分變換（3）本課程是高等工科院校學生工程數(shù)學必須掌握的一門課程，是學習其他工科 技術基礎課和專業(yè)課的重要橋梁，它為學生今后學習“控制工程基礎”、“測試技 術”、“數(shù)字信號處理”、“信號與系統(tǒng)”等課程打下必要的基礎。機電一體化產(chǎn)品設計（2）本課程主要是介紹對現(xiàn)代機械、創(chuàng)新產(chǎn)品、現(xiàn)代設計的認識；按功能分析 的觀點、方法對產(chǎn)品的四大功能

3、分別作了分析，介紹了數(shù)控機床，工業(yè)機器人、 三坐標測量機、微機械、快速成型機、汽車、噴氣織機等產(chǎn)品的局部分析與設計 實例，覆蓋了機械工程及其自動化這一大專業(yè)下的機械制造、機械設計、機械電 子工程、精密機械、汽車工程、紡織機械等專業(yè)方向。本課程為機電類學生的一門必修課。該課程以機電產(chǎn)品的主功能原理分析方 法為主線，進行了動力部件與執(zhí)行部件、結構功能部件和檢測與控制功能部件的 分析，初步形成了不同于以典型產(chǎn)品分類和以關鍵技術分類的新的專業(yè)課程體 系，有利于激勵創(chuàng)新思維和開發(fā)創(chuàng)新能力。選取了內(nèi)容較新、涉及面較廣的資料 和實例，提出并介紹了一些新觀點，有助于啟發(fā)和活躍同學們的創(chuàng)新思維和意識。機電伺服控

4、制技術（2）本課程為機械工程及自動化專業(yè)在完成機電控制等課程基礎上的一門必修 課，它在學生已具備一定的電工學、控制技術、電氣控制等知識基礎上，介紹各 種伺服電機及其控制原理為內(nèi)容，在已有的專業(yè)基礎知識的條件下擴展學生的知 識面，培養(yǎng)學生機電一體化方向專業(yè)理論。本課程為機械工程與自動化專業(yè)本科四年級學生的一門選修課，它在學生已 具備一定的電工學、電子學、控制技術、電氣技術等知識基礎上，以伺服元器件 及其控制理論方法為內(nèi)容，進行機電等多個環(huán)節(jié)的理論和能力培養(yǎng)。現(xiàn)場總線技術及其應用（2）現(xiàn)場總線技術自70年代誕生至今，由于它在減少系統(tǒng)線纜，簡化系統(tǒng)安裝、 維護和管理，降低系統(tǒng)的投資和運行本錢，增強系

5、統(tǒng)性能等方面的優(yōu)越性，得到 了大范圍的推廣。為了讓學生掌握現(xiàn)場總線這一自控領域的新技術，本課程主要 介紹現(xiàn)場總線開放系統(tǒng)與網(wǎng)絡的基礎知識，講述幾種有影響力的現(xiàn)場總線（如 PR0FIBUS總線、CAN總線等）及其各自的技術特點、規(guī)范、通信控制芯片、接口 電路設計以及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計和應用。通過本課程的學習，使學生能夠掌握現(xiàn)場總線開發(fā)系統(tǒng)與網(wǎng)絡的基礎知識， 了解和掌握幾種主要現(xiàn)場總線的通信協(xié)議、技術規(guī)范、通信控制芯片、應用電路 和應用系統(tǒng)設計等技術內(nèi)容。培養(yǎng)學生成為具有多學科知識與技能的復合型人 才，并通過實驗教學緩解培養(yǎng)學生科學實驗能力和實際操作能力。虛擬儀器技術及其應用（2）本

6、課程主要介紹以LabVIEW軟件為開發(fā)平臺，采用先進的信號分析和處理技 術設計具有不同測量功能的虛擬儀器的工作原理和方法。本課程是機械學科光機電專業(yè)方向的一門技術基礎選修課。通過本課程的學 習，應使學生了解虛擬儀器的基本概念，掌握LabVIEW軟件的基本使用方法及其 應用；培養(yǎng)學生具有一定的虛擬儀器設計能力；掌握信號分析和處理技術的基本 知識。PLC原理及其應用（2）課程是面向機械工程及自動化專業(yè)的一門選修課程；課程內(nèi)容系以FP7系 列PLC為例，全面講述可編程控制器的基本原理和應用技術，著重要求掌握PLC 的指令系統(tǒng)和編程技巧以及PLC控制系統(tǒng)設計與開發(fā)的基本方法。通過【機械控制計算機（PL

7、C）這門課程的學習，學生可以較為全面地掌握 PLC原理、結構、性能和應用方面的基本理論，并具有設計、開發(fā)和應用PLC控 制系統(tǒng)的初步能力。數(shù)字圖像處理（2）本課程主要講授數(shù)字圖像處理的理論與實現(xiàn)方法。要求掌握的主要內(nèi)容有： 圖像的數(shù)字化和離散圖像的數(shù)學描述；二維采樣定理；二維離散Fourier變換； 離散Karhunen-Loeve變換；圖像點運算；圖像空間鄰域運算；圖像變換域運算; 圖像恢復的代數(shù)恢復方法；頻域恢復方法；運動模糊的恢復；幾何畸變的消除； 投影重建圖像中斷層攝影圖像的獲??；用Fourier變換進行圖像重建；利用卷積 進行圖像重建；數(shù)學形態(tài)學與二值圖像的數(shù)學形態(tài)學運算；圖像分割和

8、特征提取 中的分割技術；邊緣提取的經(jīng)典方法；Marr邊緣檢測算子；圖像特征提??；圖 像簡單幾何性質的描述與變換；目標大小的描述；形狀描述；形狀分析。通過本課程的學習，學生應基本掌握數(shù)字圖像處理的基本理論，基本算法及 用Matlab進行圖像處理的基本方法。各專業(yè)的學生可根據(jù)專業(yè)的特點、側重點 學習有關章節(jié)的內(nèi)容。（二）專業(yè)方向選修課介紹：.單片機接口及其應用（2）單片機是微型計算機應用技術的一個重要分支，近年來在工業(yè)智 能儀器儀表、光機電設備、自動檢測、信息處理、家電等得到了廣泛 的應用。本課程將著重講解目前市場上常用的MCS51系列單片機的開 發(fā)與應用技術。內(nèi)容包括系統(tǒng)擴展及接口技術、程序設計

9、、測控系統(tǒng) 應用舉例、串行通信、分布系統(tǒng)、光纖通信等方面的知識及實例。通 過對單片機應用系統(tǒng)的設計、制作和調試，提高學生的動手能力和分 析問題的能力。本課程為機械電子方向學生的一門專業(yè)選修課，它將通過理論與 實驗環(huán)節(jié)，使學生掌握單片機程序設計和微機接口應用的基本方法， 并能綜合運用單片機的軟、硬件技術分析實際問題，為工業(yè)生產(chǎn)、科 學研究和實驗設備等領域的單片機應用和開發(fā)打下良好的基礎。它要 求學生在學習本課程之后，能將微機原理的基礎知識和單片微型計算機的知識有機地結合起來，并在此基礎上，獨立分析、設計和調試單 片機應用系統(tǒng)。本課程是機械電子工程專業(yè)十分重要專業(yè)方向課，建議機械電子 工程專業(yè)學生

10、選修本課程，機械設計、機械制造及自動化專業(yè)的學生 也應選修本課程，本課程對機械類學生是一門重要的專業(yè)方向課。.機電控制系統(tǒng)【機電控制工程】是一門結合這一學科領域的最新開展的專業(yè)技術課 程，這門課程主要討論的對象是機械系統(tǒng)的機電控制，特別是自動化機械 設備的運動控制技術。在控制系統(tǒng)設計中將控制元件的內(nèi)容結合系統(tǒng)，計 算機控制結合模擬控制一起表達；增加了科研中得到的實際典型系統(tǒng)介 紹；本課程對控制工程的理論體系更加完整，內(nèi)容更加充實新穎，理論與 實際聯(lián)系更加緊密。本課程為基本滿足了機械自動化專業(yè)高年級本科生教學的需要。而且 對于從事機電一體化新產(chǎn)品開發(fā)的工程技術人員有一定的參考價值。這是 機械電子

11、工程類學生必須掌握的一門重要專業(yè)技術課程。本課程是培養(yǎng)學生掌握機電控制系統(tǒng)方面的有關概念、理論基礎知識。建立 控制系統(tǒng)的動力學模型，了解機電耦合系統(tǒng)的概念以及應用，正確掌握 PID控制、轉矩控制、位置控制、速度控制以及矢量控制的概念和他 們的應用范圍，掌握步進電動機控制系統(tǒng)的性能指標與步進驅動控制 電路設計，了解伺服系統(tǒng)分析與應用。使學生具有機電控制的實際應用能 力。本課程是機械電子工程專業(yè)十分重要專業(yè)方向課，建議機械電子工程專業(yè)學 生選修本課程，機械設計、機械制造及自動化專業(yè)的學生也應選修本課程，本課 程對機械類學生是一門重要的專業(yè)方向課。.機械電氣電子控制技術本課程系統(tǒng)地介紹了機床電氣控制

12、技術的一般原理、設計方法、元器件選型 等，課程以三大部份構成。第一局部是：機械強電控制系統(tǒng)的原理和設計方法； 第二局部是：變頻調速系統(tǒng)的原理及應用；第三局部是：PLC控制技術及應用。通過對本課程的學習，使學生較熟練掌握機械裝備的低壓電器控制系統(tǒng)的一 般設計規(guī)律，了解變頻調速系統(tǒng)的設計方法，較熟練地選用變頻器，對PLC控制 技術有初步的了解，可利用PLC進行簡單控制系統(tǒng)的設計，通過對上述三部份知 識的理解，能綜合運三局部知識解決一般簡單機械裝備的電控系統(tǒng)設計問題。本課程是機械電子工程專業(yè)十分重要專業(yè)方向課，建議機械電子工程專業(yè)學 生選修本課程，機械設計、機械制造及自動化專業(yè)的學生也應選修本課程，

13、本課 程對機械類學生是一門重要的專業(yè)方向課。本課程是機械類學生重要的專業(yè)方向課。通過學習本課程，使學生掌握一般簡單機械裝備的電控系統(tǒng)設計知識，為其 后的工作實踐奠定必備的專業(yè)基礎。.嵌入式系統(tǒng)原理及應用（2）設計籌劃主要研究產(chǎn)品與行業(yè)、企業(yè)、品牌、關聯(lián)產(chǎn)品、消費者 之間的互動關系。嵌入式系統(tǒng)與技術已廣泛應用于工業(yè)、交通、通訊、 商業(yè)、農(nóng)業(yè)、金融、公安、國防、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等國民經(jīng)濟的 各個領域。據(jù)統(tǒng)計，目前95%的微處理器以及65%的軟件產(chǎn)品用于 嵌入式電子設備。嵌入式計算機的廣泛應用已是后PC信息時代的重 要特征，普及和提高嵌入式產(chǎn)品開發(fā)技術水平迫在眉睫，本課程正是 基于此而開設的。課程

14、主要以32位新型微控制器的應用為主線，讓 學生掌握嵌入式系統(tǒng)的基本概念和軟/硬件體系結構。并通過熟悉嵌 入式應用系統(tǒng)的開發(fā)過程、工具環(huán)境和開發(fā)技術，使學生掌握嵌入式 系統(tǒng)的設計要領，理解平臺支撐作用，掌握基本的開發(fā)技術。本課程將圍繞目前流行的32位ARM微控制器，深入淺出地講述 嵌入式系統(tǒng)的概念、軟硬件組成以及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設計方法。通 過課堂學習和實驗，加深學生對嵌入式系統(tǒng)設計與開發(fā)過程的體會， 通過介紹一般的實驗開發(fā)流程和軟件硬件開發(fā)環(huán)境，使學生掌握基本 的嵌入式軟件開發(fā)技能。本課程的知識將為學生今后從事嵌入式系統(tǒng) 研究與開發(fā)打下堅實的基礎。.信號與系統(tǒng)本課程是通信專業(yè)的主要專業(yè)基礎課，

15、主要講述確知信號和線性時不變系統(tǒng) 理論的基本概念和基本分析方法，信號側重變換，系統(tǒng)側重分析。主要內(nèi)容包括: 信號與系統(tǒng)的基本概念，連續(xù)系統(tǒng)的時域分析，離散系統(tǒng)的時域分析，連續(xù)系統(tǒng) 的頻域分析，連續(xù)系統(tǒng)的復頻域分析，離散系統(tǒng)的復頻域分析，系統(tǒng)函數(shù)及系統(tǒng) 的狀態(tài)變量分析。通過本課程的理論和實踐教學，使學生掌握信號與系統(tǒng)的基本概念，線性時 不變系統(tǒng)的基本特性，信號通過線性系統(tǒng)的基本分析方法。培養(yǎng)學生的抽象思維 能力，提高分析問題、解決問題的能力，并初步學會計算機的信號與系統(tǒng)仿真。 再配以一定數(shù)量的實驗，使學生建立起通信的整體理論概念。為進一步學習后續(xù) 課程和從事實際工作打下堅實的理論基礎。.光電檢測

16、本課程是測控技術、儀器儀表、自動化及機械電子工程等專業(yè)的一門重要選 修課。其主要內(nèi)容是介紹現(xiàn)代測試和控制中重要的光電檢測技術的原理方法和技 術。課程將主要講述光電檢測系統(tǒng)的基本原理、系統(tǒng)構成、系統(tǒng)元件的選擇以及 光電檢測信號的處理等。本課程的主要任務是介紹現(xiàn)代測試和控制中重要的光電檢測技術的原理方 法和技術。使學生比擬全面地掌握光電檢測的基本原理、基本知識和基本方法， 了解科技的新動向，以便于在今后的科研和生產(chǎn)實踐中的應用。. DSP的原理及應用(2)本課程著重介紹數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor , DSP）這一當前開展迅速功能強大的電子器件的工作原理及其應用

17、。通過介紹DSP的工作原理、內(nèi)部資源、指令系統(tǒng)、接口模塊和DSP系 統(tǒng)設計，并結合相應的實驗，提高學生的動手能力和獨立工作能力。本課程將圍繞TMS320LF240X芯片（高性能的定點DSP芯片），深 入淺出地講解DSP的工作原理及其應用。主要介紹TMS320LF240X硬 件概況，TMS320LF240X內(nèi)部資源，TMS320c24x尋址方式和指令系統(tǒng)， 程序編寫和調試環(huán)境等，同時以TMS320LF240X模塊的原理和應用為 主線，講述各個功能模塊（或外設）的基本原理，并列舉出相應的應 用實例。通過結合相應的實驗，提高學生的動手能力和獨立設計DSP 應用系統(tǒng)的能力。.數(shù)字信號處理本課程主要講述數(shù)字信號處理的基本概念、原理及方法，內(nèi)容包括：信號頻 譜和傅氏變換，離散信號和抽樣定理，濾波與褶積、Z變換，線性時不變?yōu)V波器 和系統(tǒng)，沖擊函數(shù)一一函數(shù)，希爾伯特變換與實信號的復數(shù)表示、包絡、瞬時相 位和瞬時頻率，有限離散傅氏變換，相關分析，物理可實現(xiàn)信號、最小相位和最 小能量延遲信號，有限長脈沖響應濾波器和窗函數(shù)，遞歸濾波器及其設計，最小 平方濾波，隨機信號等。通過本課程的理論和實踐教學，使學生掌握數(shù)字信號處理的基本