《系統(tǒng)架構(gòu)綜合實(shí)習(xí)》課程教學(xué)大綱

《系統(tǒng)架構(gòu)綜合實(shí)習(xí)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱系統(tǒng)架構(gòu)綜合實(shí)習(xí)SystemArchitectureComprehensivePractice課程編碼CST422311040開課院部計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分4.0課內(nèi)學(xué)時(shí)4周講授0實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐4周課外學(xué)時(shí)0適用專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)授課語言中文先修課程程序設(shè)計(jì)（C/C++）、程序設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)、數(shù)字邏輯電路、計(jì)算機(jī)組成原理、單片機(jī)原理與技術(shù)課程簡(jiǎn)介（必修）系統(tǒng)構(gòu)架綜合實(shí)習(xí)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門綜合性實(shí)踐課程，旨在提高學(xué)生硬件動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)適應(yīng)性。本課程共安排實(shí)習(xí)時(shí)間4周，讓學(xué)生設(shè)計(jì)一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。課程的內(nèi)容包含四部分。第一部分，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。第二部分，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)硬件。第三部分，通過對(duì)單片機(jī)編程，完成數(shù)據(jù)采集、顯示、鍵盤、控制等功能，完成系統(tǒng)測(cè)試。第四部分，根據(jù)完成的系統(tǒng)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，總結(jié)答辯。通過本課程的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本概念和基本原理，熟悉工程項(xiàng)目的開發(fā)方法和技術(shù)，理解工程開發(fā)過程中應(yīng)遵循的流程、準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。要求掌握結(jié)構(gòu)化分析、設(shè)計(jì)與編碼，測(cè)試與維護(hù)，項(xiàng)目開發(fā)文檔編制等基本方法。課程能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的深入理解，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，顯著提高學(xué)生的軟硬件設(shè)計(jì)和動(dòng)手實(shí)踐能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。教學(xué)中把馬克思主義立場(chǎng)觀點(diǎn)方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來，提高學(xué)生正確認(rèn)識(shí)問題、分析問題和解決問題的能力。講解國產(chǎn)單片機(jī)現(xiàn)狀，培養(yǎng)學(xué)生精益求精、憂國憂民的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。SystemArchitectureComprehensivePracticeisacomprehensivepracticalcourseforcomputerscienceandtechnologymajors,aimingatimprovingstudents'hardwarepracticalabilityandenhancingstudents'socialadaptability.Thiscoursehasatotalinternshiptimeof4weeks,allowingstudentstodesignasmallcomputercontrolsystem.Thecontentofthecourseconsistsoffourparts.Thefirstpartistheoveralldesignofthesystem.Thesecondpartdesignsandimplementsthehardwareofdataacquisitionandcontrolsystemwithsinglechipmicrocomputerasthecore.Inthethirdpart,throughprogrammingthesinglechipmicrocomputer,thefunctionsofdataacquisition,display,keyboard,control,etc.Thefourthpart,accordingtothecompletedsystem,writestheexperimentalreportandsummarizesthedefense.Throughthestudyandpracticeofthiscourse,studentsarerequiredtomasterthebasicconceptsandprinciplesofcomputersystemdesign,befamiliarwiththedevelopmentmethodsandtechnologiesofengineeringprojects,andunderstandtheprocessestobefollowedintheprocessofengineeringdevelopment,guidelines,standardsandnorms.Itisrequiredtomasterbasicmethodssuchasstructuralanalysis,designandcoding,testingandmaintenance,projectdevelopmentdocumentpreparation,etc.Thecoursecanstrengthenstudents'in-depthunderstandingofcomputersystems,cultivatestudents'abilitytoanalyzeandsolveproblems,significantlyimprovestudents'softwareandhardwaredesignandhands-onpracticeability,andenhancetheirsenseofinnovationandteamwork.Inteaching,theeducationofMarxiststandpoint,viewpointandmethodiscombinedwiththecultivationofscientificspirittoimprovestudents'abilitytocorrectlyunderstand,analyzeandsolveproblems.ExplainthecurrentsituationofdomesticMCU,cultivatestudents'craftsmanspiritofstrivingforperfectionandcaringforthecountryandthepeople,andinspirestudents'patriotismandmissionofservingthecountrywithscienceandtechnology.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的行業(yè)背景，通過選擇計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)架典型案例，參加工程實(shí)習(xí)和實(shí)踐。為畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1的達(dá)成提供支持。是6.12M2目標(biāo)2：能夠分析和評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程實(shí)踐對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。為畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.3的達(dá)成提供支持。是6.33M3目標(biāo)3：能夠站在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考專業(yè)工程實(shí)踐的可持續(xù)性，評(píng)價(jià)控制設(shè)備產(chǎn)品的綠色節(jié)能、輻射防護(hù)、版本升級(jí)和兼容性等問題。為畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)7.2的達(dá)成提供支持。是7.24M4目標(biāo)4：通過按組完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。能夠與其他成員合作共事，共同完成項(xiàng)目實(shí)施。為畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)9.2的達(dá)成提供支持。是9.25M5目標(biāo)5：通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中的組內(nèi)討論，傾聽意見，有效開展計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)架實(shí)習(xí)的項(xiàng)目工作。為畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)9.3的達(dá)成提供支持。是9.36M6目標(biāo)6：能在多學(xué)科環(huán)境下將管理原理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)方法應(yīng)用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)與運(yùn)行維護(hù)等過程。為畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)11.2的達(dá)成提供支持。是11.27M7目標(biāo)7：能保障課程正常秩序，在實(shí)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和腳踏實(shí)地的工作作風(fēng)，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、頑強(qiáng)拼搏、尊重對(duì)手、尊重規(guī)則、不懼失敗等高尚品德。（政治層面、課堂保障層面，非學(xué)生能力層面）否三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1模塊一模塊一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)主要涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)架的復(fù)雜工程問題，需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化分解與設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)過程中要分析現(xiàn)有電路及算法的缺點(diǎn)與不足，進(jìn)行創(chuàng)新性的改進(jìn)；整個(gè)實(shí)習(xí)過程要求學(xué)生以分組形式完成，2-3人一組，能夠有效的進(jìn)行任務(wù)分工，每個(gè)組員要求詳細(xì)了解自己的角色和分工，并能進(jìn)行有效地討論，達(dá)到較好的實(shí)習(xí)效果；能將工程的設(shè)計(jì)和開發(fā)建設(shè)置于國際背景下，了解最新研究進(jìn)展；能將經(jīng)濟(jì)管理方法應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)與運(yùn)行維護(hù)等過程。M1,M2,M3,M4,M5,M6,M716講授+討論//2模塊二模塊二、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和制作這部分有包括以下幾個(gè)子模塊：數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)；電路原理圖繪制仿真和優(yōu)化；PCB制作；PCB焊接。////32.12.1數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)根據(jù)學(xué)生興趣，可以選擇將溫度、壓力等一路或多路模擬信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路原理圖。M1,M2,M3,M6,M78實(shí)驗(yàn)//42.22.2電路原理圖繪制仿真和優(yōu)化了解電路設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，掌握電路設(shè)計(jì)CAD軟件的選擇、安裝和配置；學(xué)習(xí)ProtelDXP2004電路設(shè)計(jì)軟件的原理圖繪制，使用ProtelDXP2004電路設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)和繪制電路原理圖，然后根據(jù)原理圖對(duì)信號(hào)放大電路等關(guān)鍵進(jìn)行仿真和優(yōu)化。具體內(nèi)容包括：（1）了解電路原理設(shè)計(jì)流程，包括設(shè)置電路圖紙參數(shù)及相關(guān)信息；裝入所需要的元件庫；放置元件；電路圖布線；調(diào)整檢查和修改；補(bǔ)充完善；保存和打印輸出。掌握SCH環(huán)境，理解原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境的各參數(shù)作用與設(shè)置，掌握元件庫的調(diào)用方法及畫面管理，熟練掌握分立元件與集成電路原理圖的設(shè)計(jì)。掌握特殊元件、自定義原理元件庫的操作。靈活運(yùn)用在原理圖繪制中常用操作的快捷鍵。（2）了解層次原理圖的概念、使用層次圖的目的，掌握設(shè)計(jì)方法和步驟（兩個(gè)原則：自項(xiàng)向下設(shè)計(jì)層次原理圖；自底向上設(shè)計(jì)層次原理圖）；掌握方塊電路繪制及各個(gè)模塊原理圖設(shè)計(jì)，熟練掌握I/O端口、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，掌握網(wǎng)絡(luò)表格文件的作用及其內(nèi)容的查詢。（3）了解電路仿真的基本概念，基本步驟。能夠熟練設(shè)置仿真原件的參數(shù)，放置電源和仿真激勵(lì)源；熟練設(shè)置放置方式，掌握工作點(diǎn)分析、直流傳輸特性分析和噪聲分析。了解信號(hào)完整性的基本概念和信號(hào)完整性分析，能夠進(jìn)行電路優(yōu)化。M1,M2,M3,M6,M732實(shí)驗(yàn)//52.32.3PCB制作學(xué)習(xí)ProtelDXP2004電路設(shè)計(jì)軟件的PCB制作內(nèi)容，制作PCB電路板，同時(shí)完成關(guān)鍵電路仿真和優(yōu)化，最后制作PCB電路版硬件并焊接單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼管等必要器件形成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件。具體內(nèi)容包括：了解PCB設(shè)計(jì)工藝流程，掌握PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，理解PCB各工作層面的概念及作用，掌握PCB各工作層的設(shè)置方法，掌握PCB元件封裝庫的自定義方法。熟練掌握單、雙/多面板的設(shè)計(jì)；掌握手工與自動(dòng)布線、板面標(biāo)注方法；掌握布線層面、布線優(yōu)先級(jí)、走線的寬度、布線拐角模式、過孔類型、安全距離、焊盤等基本概念及其設(shè)置方法；熟練走線的手工修正方法，掌握位置坐標(biāo)、原點(diǎn)設(shè)置、尺寸標(biāo)注、電源/接地線的加寬操作；了解電路設(shè)計(jì)輔助工具和電路板信息報(bào)表；掌握多層板制作過程，打印輸出。M1,M2,M3,M6,M716實(shí)驗(yàn)//62.42.4PCB焊接焊接單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼管等必要器件形成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件，并檢查和測(cè)試硬件系統(tǒng)的正確性。M1,M2,M3,M4,M5,M6,M78實(shí)驗(yàn)//7模塊三模塊三、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)這部分有包括以下幾個(gè)子模塊：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)；編程實(shí)現(xiàn)各部分的程序；系統(tǒng)調(diào)試和測(cè)試。////83.13.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能要求和已有的硬件系統(tǒng)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)采集部分，數(shù)據(jù)顯示部分，數(shù)據(jù)通信部分程序結(jié)構(gòu)。M2,M3,M4,M5,M6,M78實(shí)驗(yàn)//93.23.2編程實(shí)現(xiàn)各部分的程序使用C51編程語言實(shí)現(xiàn)以下功能：數(shù)字溫度計(jì)，波形發(fā)生器，定時(shí)時(shí)鐘，脈沖計(jì)數(shù)器，鍵盤中斷程序，交通燈控制程序，與PC機(jī)的通信程序，溫度控制程序等。M1,M2,M3,M6,M740實(shí)驗(yàn)//103.33.3系統(tǒng)調(diào)試和測(cè)試將編寫的各個(gè)功能模塊程序集成到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，調(diào)試和測(cè)試已完成的系統(tǒng)，確定達(dá)到預(yù)期的目的和要求。M1,M2,M3,M6,M716實(shí)驗(yàn)//11模塊四模塊四、撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告及分組答辯對(duì)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)做總結(jié)，根據(jù)給定的格式撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告，按分組進(jìn)行答辯陳述。////124.14.1撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告對(duì)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)做總結(jié)，根據(jù)給定的格式撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告M1,M2,M3,M4,M5,M6,M78上機(jī)//134.24.2分組答辯按分組進(jìn)行答辯陳述M1,M2,M3,M4,M5,M68答辯//四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1實(shí)習(xí)過程每個(gè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)完成后，教師檢查完成情況。包括設(shè)計(jì)理念、選題的創(chuàng)新性；所用技術(shù)的先進(jìn)性、綜合性與技術(shù)路線的有效性；系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)用價(jià)值、市場(chǎng)潛力；系統(tǒng)功能的有效性與復(fù)雜度；系統(tǒng)美觀及用戶界面等。該部分占總成績(jī)的80%，具體為：環(huán)節(jié)1：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)20%；環(huán)節(jié)2：電路設(shè)計(jì)、電路板焊接調(diào)試部分30%；環(huán)節(jié)3：編程及調(diào)試部分30%。80%2分組答辯分組答辯成績(jī)=小組成績(jī)*個(gè)人權(quán)重。小組成績(jī)創(chuàng)意：設(shè)計(jì)理念、選題的創(chuàng)新性20%；技術(shù)：所用技術(shù)的先進(jìn)性、綜合性與創(chuàng)新性20%應(yīng)用：實(shí)用價(jià)值、市場(chǎng)潛力20%設(shè)計(jì)：技術(shù)路線、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、用戶界面20%效果：系統(tǒng)功能的有效性與復(fù)雜度20%10%3實(shí)習(xí)報(bào)告結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)容充實(shí)20%方案特色和創(chuàng)新20%實(shí)現(xiàn)過程與結(jié)論20%任務(wù)復(fù)雜度20%。實(shí)習(xí)報(bào)告能體現(xiàn)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、不懼失敗的品質(zhì)，以及科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。20%10%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1實(shí)習(xí)過程80%（見考核方式評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）2M1分組答辯10%（見考核方式評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）3M1實(shí)習(xí)報(bào)告10%（見考核方式評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）4M2實(shí)習(xí)過程80%（見考核方式評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）5M2分組答辯10%（見考核方式評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）6M2實(shí)習(xí)報(bào)告10%（見考核方式評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）7M3實(shí)習(xí)過程80%（見