《機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

《機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱課程名稱：機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)英文名稱：THEMEASUREMENTANDCONTROLSYSYENOFMECHATRONICS開課學(xué)期：第二學(xué)期課程代碼：412410課程類別：專業(yè)課程性質(zhì)：選修課程學(xué)時(shí)：（28學(xué)時(shí)+實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)）課程學(xué)分：（1.5）面向?qū)I(yè)：機(jī)械工程與自動(dòng)化教學(xué)單位名稱：機(jī)械電子工程系選用教材：《測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》孫傳友等編著北航出版社.2007年12月第2版（普通高等教育十一五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材）主要參考書：1）計(jì)算機(jī)測(cè)試與控制，李行善，北航出版社1990.12）MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，何立民，北航出版社19903）MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)，李華，北航出版社19934）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，何克忠等，清華大學(xué)出版社19985）自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)集成技術(shù)，李行善等，電子工業(yè)出版社2004課程性質(zhì)、目的與任務(wù)本課程以機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合機(jī)械工程及機(jī)電產(chǎn)品的應(yīng)用實(shí)際，從系統(tǒng)整體的角度介紹測(cè)控系統(tǒng)在機(jī)電領(lǐng)域的歷史與發(fā)展前景，講述機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)相關(guān)的測(cè)控通道、主機(jī)及接口、測(cè)量數(shù)據(jù)處理、PID控制算法、監(jiān)控程序設(shè)計(jì)、抗干擾技術(shù)、微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例、測(cè)控系統(tǒng)新技術(shù)。其主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生：1、樹立正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)際，具備創(chuàng)新精神；2、全面系統(tǒng)地了解微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的基本組成情況；3、掌握有關(guān)微機(jī)測(cè)控的基本概念、基本理論、基本方法及其在控制中的應(yīng)用。本課程是機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課。通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解和掌握機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的整機(jī)原理和總體設(shè)計(jì)思想、測(cè)控算法及抗干擾技術(shù)，熟悉機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的能力。教學(xué)基本要求本課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生學(xué)過微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)及接口技術(shù)，了解機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，數(shù)碼的分類，基本匯編編程語言。能夠運(yùn)用嵌入式單片機(jī)和相關(guān)接口技術(shù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)。并通過課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的實(shí)際測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和訓(xùn)練，使學(xué)生具備一定的機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。各章節(jié)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配緒論（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目的通過本部分的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解機(jī)電測(cè)控技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用，機(jī)電測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，本課程研究?jī)?nèi)容。重點(diǎn)掌握機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的組成情況。教學(xué)內(nèi)容測(cè)控系統(tǒng)的地位與作用測(cè)控系統(tǒng)微機(jī)化的重要意義微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)的類型和組成本課程的內(nèi)容與性質(zhì)考核要求了解：對(duì)測(cè)控系統(tǒng)有初步印象理解掌握：微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)的分類及硬件及軟件組成測(cè)控通道（輸入/輸出通道）（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求本章課程在對(duì)模擬量及開關(guān)量的輸入與輸出通道原理進(jìn)行簡(jiǎn)單講解，并初步講授微機(jī)的接口技術(shù)中單元電路的級(jí)聯(lián)問題，如電氣特性的相互匹配、信號(hào)耦合方式和時(shí)序配合等。使學(xué)生初步掌握微機(jī)測(cè)試與控制的基本電路的設(shè)計(jì)知識(shí)和技能。教學(xué)內(nèi)容模擬輸入通道模擬輸出通道開關(guān)量輸入/輸出通道單元電路的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)考核要求了解：測(cè)控通道的基本理論。掌握：模擬輸入通道、模擬輸出通道組成和設(shè)計(jì)；開關(guān)量輸入／輸出通道組成和設(shè)計(jì)。主機(jī)及其接口（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求在對(duì)單片機(jī)主機(jī)接口進(jìn)行充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，使學(xué)生掌握以ADDA為主的測(cè)控系統(tǒng)接口及鍵盤、顯示器等人機(jī)接口的硬件構(gòu)成及程序設(shè)計(jì)方法。并簡(jiǎn)單的了解一下常見的串行接口和主線等通信接口。教學(xué)內(nèi)容主機(jī)電路測(cè)控接口及程序設(shè)計(jì)人機(jī)界面接口及程序設(shè)計(jì)通信接口考核要求了解：主機(jī)電路特點(diǎn)、通信接口掌握：測(cè)控接口與人機(jī)接口硬件構(gòu)成與軟件程序設(shè)計(jì)方法測(cè)量數(shù)據(jù)處理（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求本章主要介紹微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)中，微機(jī)對(duì)原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的常規(guī)內(nèi)容及相應(yīng)的算法。通過本章的介紹使學(xué)生掌握測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)數(shù)據(jù)處理情況，能準(zhǔn)確地消除或減少誤差，正確地估計(jì)測(cè)量精度。教學(xué)內(nèi)容零位和靈敏度的誤差校正標(biāo)度變換非線性校正算法數(shù)字濾波考核要求了解：數(shù)字量和模擬量的區(qū)別理解：測(cè)試信號(hào)、模擬信號(hào)調(diào)理與數(shù)字處理算法掌握：非線性校正算法和校正數(shù)字濾波方法。PID控制算法（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求PID控制算法是工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣的算法，本章在簡(jiǎn)要講解PID控制算法的基本原理與程序流程的基礎(chǔ)上，令學(xué)生掌握幾種基本的PID參數(shù)確定方法，并掌握數(shù)字PID控制方法的工程實(shí)現(xiàn)方法。教學(xué)內(nèi)容PID控制原理與程序流程標(biāo)準(zhǔn)PID算法的改進(jìn)數(shù)字PID參數(shù)的選擇數(shù)字PID控制的工程實(shí)現(xiàn)考核要求了解：PID控制算法的基本原理理解：數(shù)字PID控制的工程實(shí)現(xiàn)掌握：擴(kuò)充臨界比例度法與擴(kuò)充響應(yīng)曲線法等PID參數(shù)整定算法監(jiān)控程序設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求本章對(duì)監(jiān)控程序的功能和組成及各流程進(jìn)行初步講解，令學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)特點(diǎn)得到初步的認(rèn)識(shí)，為從事計(jì)算機(jī)控制方面的工作打下一定的基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容監(jiān)控程序的功能和組成監(jiān)控主程序和初始化管理鍵盤管理顯示、中斷與時(shí)鐘管理硬件故障的自檢考核要求了解：測(cè)控系統(tǒng)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)方法抗干擾技術(shù)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求本章講述測(cè)控系統(tǒng)中各類干擾的形成及軟硬件的抗干擾方法。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握抗干擾技術(shù)的基本原理、常用方法、以及在工程中的實(shí)際應(yīng)用，為今后從事微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)和維修提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容噪聲干擾的形成硬件抗干擾技術(shù)軟件抗干擾技術(shù)考核要求了解：噪聲干擾的形成機(jī)理掌握：硬件抗干擾及軟件抗干擾的設(shè)計(jì)方法微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目的與要求本章是前述各章內(nèi)容的綜合運(yùn)用方法，在講述微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合兩個(gè)實(shí)例，講述微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，令學(xué)生對(duì)前述各章內(nèi)容得到融會(huì)貫通。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求和研制過程總體設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)例考核要求了解：測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c任務(wù)本課程是機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)本科階段的主要專業(yè)選修課之一，本課程主要講授機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的組成、外圍接口、前向后向通道、檢測(cè)與控制的設(shè)計(jì)方法、總線技術(shù)、抗干擾技術(shù)等。使學(xué)生對(duì)機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)有一個(gè)清晰的了解，并從中掌握實(shí)際問題的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)本領(lǐng)。實(shí)驗(yàn)課是本課程重要教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是了解系統(tǒng)控制電路的組成、功能、原理，設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本要求1）了解和掌握機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的組成及原理2）掌握機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及步驟。3）了解機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)調(diào)試及工作過程。3.實(shí)驗(yàn)教材或指導(dǎo)書機(jī)電測(cè)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（自編）4.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一覽表序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容提要實(shí)驗(yàn)類型學(xué)時(shí)分配主要儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)1機(jī)電測(cè)試試驗(yàn)（模擬量）利用實(shí)驗(yàn)板上的ADC0809做A/D轉(zhuǎn)換器，編制程序，