机电一体化教案=4.doc

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淮南联合大学教师授课教案

淮南联合大学

教案

课程名称：

机电一体化系统

授课教师：

陈其祥

授课班级：

05机电1、2班

选用教材：

赵先中.《机电一体化系统》.高教版

淮南联合大学教师授课教案

章节名称

第4章控制系统

教学名称

第1节控制系统的组成及其作用

教学时数

学时0.5

教学目标

1．理解控制系统的组成

2．掌握各组成部分的基本功能

课程重点难点

1.现代的微机控制系统的组成

2.现代的微机控制系统各组成部分的基本功能

教学方法

及手段

1．课堂理论课讲授

2．多媒体教学课件播放辅助教学

教学过程及时间分配：

第四章控制系统

4.1控制系统的组成及其作用

控制系统的组成（5部分）

（1）数字控制装置

作用：

程序译码执行；状态信号输入采集处理，产生输出控制信号和状态显示信息

（2）输入装置

作用：

接受现场状态信息和操作命令，（专为可识别的信息格式）

（3）输出装置（输出设备）

作用：

接受来自数字控制装置的控制命令，转化并执行相应命令信息，产生调解、改变系统工作状态的操作和动作

（4）输入输出接口

作用：

连接数字控制装置和输入输出设备的信息桥梁，完成I/O信号的电平转换，隔离，信号方式转换，滤波，锁存和缓冲等功能

（5）功率放大电路

作用：

将输出接口的输出控制信号进行功率放大，以足够的功率驱动输出执行设备（输出装置），完成系统的运行

控制系统的组成实例1：

控制系统的组成实例2：

板书设计：

开关量控制系统的组成

机电业一体化系统控制电路组成

其他：

①相关标题，主要内容要点等按常规进行书写

②要求板书清晰整洁美观，图面大小适度规范，无错字别字和不规范文

字符号

作业：

1．简述机电一体化控制系统的构成

2．简述机电一体化控制系统各功能部件的作用

课后教学小结：

1．讲清机电一体化控制系统的组成原理，有助于后续教学内容的讲授

2．讲清机电一体化控制系统各部件的功能，有助于后续教学内容的讲授

3．通过课件图片和录相资料片的播放，加深对电一体化控制系统的感性理解

作业中存在的主要问题：

部分学生的习题简述机电一体化控制系统各功能部件的作用存在错误

其余无明显作业问题

淮南联合大学教师授课教案

章节名称

第4章控制系统

教学名称

第2节控制系统的设计要求

教学时数

学时0.5

教学目标

1．理解评价机电一体化控制系统设计水平的10大技术要求

2．理解可靠性评价指标的意义

3．重点理解安全性，可靠性，稳定性，环保性，经济性概念

课程重点难点

1.控制系统设计水平的10大技术要求

2.安全性，可靠性，稳定性，环保性，经济性概念的理解

教学方法

及手段

1．课堂理论课讲授

2．多媒体教学课件播放辅助教学

教学过程及时间分配：

第四章控制系统

4.2控制系统的设计要求

控制系统的设计要求包括10个部分：

（1）功能实用性：

指功能，性能，精度，应用范围及特点等技术指标概况

（2）系统可靠性：

指系统在给定条件，预定时间内能够正常工作的概率（评价：

无

故障工作时间和故障的排出时间（含永久性和偶发性故障））

（3）运行稳定性：

系统的输入量变化或受到外界干扰时，输出量被迫离开原来的

稳定值过渡到另一个新的稳定状态的过程中，输出量发生超出规定限度或发生非收敛性变化的概率（包括超调，振荡，滞后，静态误差等）

（4）操作宜人性：

人机工程概念内容，有助于提高效率，速度，质量和可靠性

（5）人机安全性：

监测，自动保护，报警，显示，急停，极限保护等

（6）环境保护水平：

不产生环境污染

（7）技术经济性：

包括机电一体化设备制造的性价比和运行的性价比

（8）结构工艺性：

设计应满足加工，装配，检测，包装，安装，维护的最佳工艺性

（9）造型艺术性：

系统外形，比率，形体结构，色彩符合工业设计要求和时代美感

（10）成果规范性：

设计遵从相关法规，符合相关技术标准和技术规范

附：

※对工业控制计算机系统的基本要求

具有完善的过程输入/输出功能

具有实时控制功能

具有可靠性

具有较强的环境适应性和抗干扰能力

具有丰富的软件

※工业控制计算机分类及特点

1.可编程控制器

特点：

程序可变，柔性好。

可靠性强，适于工业环境。

编程简单，使用方便。

功能完善。

体积小，重量轻，易于装入机器内部。

2.总线型工业控制计算机

特点：

提高设计效率，缩短设计和制造周期。

提高系统可靠性。

便于调试和维修。

能适应技术发展的需要。

3.单片机

单板机

特点：

受集成度的限制，片内存储器容量较小。

可靠性高。

易扩展。

控制功能强。

一般单片机内无监控程序或系统通用管理程序。

板书设计：

组成：

（1）传感器　它将贮槽液位高低的信息转换为一种特定的信号（如电压、电流等），并传送到控制器，相当于人工控制时的眼睛。

（2）控制器　它接受变送器送来的信号，与生产工艺要求所预先设定的液位高度信号相比较得出偏差，并按某种运算规则算出结果，然后将此结果用特定信号发送到执行器，相当于人工控制时的大脑。

（3）执行器　在这里就是控制阀，它可以根据控制器送来的信号以及信号值的大小自动调节阀门的开启度，相当于人工控制时手和阀的组合。

其他：

①相关标题，主要内容要点等按常规进行书写

②要求板书清晰整洁美观，图面大小适度规范，无错字别字和不规范文

字符号

作业：

1．简述机电一体化控制系统设计的10个评价标准

2．简述机电一体化控制系统设计的稳定性评价指标的内容

课后教学小结：

1．讲清机电一体化控制系统设计的10个评价标准内容，有助于后续教学内容的讲授

2．通过对比方法讲述机电一体化控制系统工的几种主要类型的特点，有助于对机电一体化控制系统设计的认识

3．通过课件图片和加工过程录相资料片的播放，加深机电一体化控制系统设计的理解

作业中存在的主要问题：

无明显作业问题

淮南联合大学教师授课教案

章节名称

第4章控制系统

教学名称

第3节控制系统中的输入装置

教学时数

学时1.5

教学目标

1．理解机电一体化系统输入装置的基本功能

2．理解计算机控制系统通用键盘的机构组成，主要功能，hi在控制系统中作为输入设备使用的技术特点

3．掌握矩阵键盘的组成原理，和计算机的接口技术，键盘扫描工作方式的原理，特点，键号确定的方法，防抖动措施

课程重点难点

1.矩阵键盘的组成原理，和计算机的接口技术

2.键盘软件的防抖动措施，扫描工作方式的原理，特点，键号确定的方法，

教学方法

及手段

1．课堂理论课讲授

2．多媒体教学课件播放辅助教学

教学过程及时间分配：

※控制系统输入装置的主要作用

将控制命令信息和状态信息送入数字控制系统

※控制系统输入装置的主要种类

键盘开关接口电路

※开关量性好的一般输入方法

（1）输入接口的形式的确定

（2）防抖动措施的确定

（3）开关电平的确定方法

（4）工作方式的确定：

①无条件方式的输入

②查询方式的输入

③中断方式的输入

※输入键盘的种类

⑴通用标准编码键盘

特点：

软件定义各个键的功能，充分利用微型计算机的现有软硬件资源，

简化了系统设计和制作工作量，体积，总量，成本，防尘较欠理想

⑵专用的非编码矩阵键盘

特点：

采用较少的硬件电路资源和专门设计的扫描软件组成

①功能单一，结构简单，体积小，重量轻，装配紧凑合理

②功能单一的扫描软件，执行速度快，系统运行效率高

③根据控制功能的需要设计键的数量和功能分配，基本无冗余，功能键

的位置组合根据需要设计，操作简单快捷且人性化

④具有较高的性价比

⑤研制工作量较大

非编码矩阵键盘

1.组成原理

⑴本例为8行8列的矩阵键盘

⑵输出口为锁存器74LS377，口地址为7FFFH

⑶输入口为缓冲器74LS244，口地址为7FFFH

⑷由控制信号区分I/O接口

⑸键盘采用中断方式联络CPU

⑹8行8列64键的键号为0～63

⑺初始Q0～Q7=00H

⑻有键按下与门输出0，请求中断

⑼软件防抖动判断后，扫描键盘

⑽先确定按下键的所在行，再确定按下键的所在列，由行号加相应的列序号确定键号

2.和MCS_51系统接口的控制程序设计

（1）确定行输出接口的地址

（2）确定列输入接口的地址

（3）防抖动程序段的设计

（4）行号的扫描确定方法设计

（5）列号的扫描确定方法设计

（6）键号的计算方法及确定设计

（7）根据键号的跳转

（8）恢复到初始状态即返回主程序

板书设计：

非编码键盘工作电路

开关量输入电路

其他：

①相关标题，主要内容要点等按常规进行书写