微型计算机控制技术教学大纲潘新民Word文档下载推荐.docx
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8
第5章
I/C卡技术
第6章
总线接口技术
2
第7章
过程控制数据处理的方法
6
第8章
数字PID及其算法
6
第9章
模糊控制技术
第10章
微型机控制系统的设计
课程设计
布置任务及答疑
合计
64
2.实验课时
实验是《微型计算机控制技术》课程重要的环节，通过实验学生不但可以提高动手能力，而且可以大大提高学生分析问题和解决问题的能力，因此，要根据现有条件尽量安排下列实验：
实验一：
Protues软件应用（2学时）
实验二：
D/A转换实验（2学时）
实验三：
A/D转换实验
（2）（2学时）
实验四：
键盘和显示实验（2学时）
实验五：
报警程序的设计与接口技术（2学时）
实验六：
马达控制实验（2学时）
实验七：
步进电机控制实验（2学时）
实验八：
温度测量实验（2学时）
二、教学内容
第1章微型计算机控制系统概述
教学要点
1.微型计算机控制系统的组成
2.微型计算机控制系统的分类
3.微型计算机控制系统的发展
教学时数
4课时
教学内容
通过对本章的学习，应当对微型计算机控制系统有一个完整的概念，具体掌握以下几方面的内容。
1.了解微型计算机控制系统的组成。
2.学习并掌握微型计算机控制系统的分类及各系统之间的区别。
3.了解微型计算机控制系统的发展概况。
4.为后边各章的学习打下基础。
考核要求
主要讲述微型计算机控制系统的基本概念、组成及分类，同时对微型计算机控制系统的发展概况做了介绍。
重点：
微型计算机控制系统的组成及分类。
了解本课程研究的对象，各类系统的特点及应用场合。
1.微型计算机控制系统的组成，要求达到“识记”层次。
1.1
微型计算机控制系统硬件结构。
1.2微型计算机控制系统软件组成。
2.微型计算机控制系统的分类，要求达到“识记”层次。
2.1
操作指导控制系统
2.2
直接数字控制系统（DDC）
2.3
计算机监督系统（SCC）
2.4
分布控制系统（DCS）
2.5
计算机集成制造系统（CIMC）
2.6
现场总线控制系统（FCS）
3．微型计算机控制系统的发展，要求达到“识记”层次。
第2章
模拟量输入/输出通道的接口技术
1.多路开关及采样/保持器。
2.模拟量输出通道接口技术。
3.模拟量输入通道接口技术。
8课时
本章是组成微型计算机控制系统的硬件基础。
重点介绍了组成模拟量输入输出通道的主要器件及它们与微型计算机的接口技术和软件编程。
通过本章的学习，要求能够分析和设计模拟量输入/输出接口。
这一章是组成微型计算机控制系统的硬件基础，也是本课程的重点内容之一，学习时重点掌握A/D、D/A转换器（以ADC0809、DAC0832为主），多路开关和S/H的应用。
要求能根据题目要求进行硬件设计，并编写相应程序。
难点：
DAC0832的工作方式，ADC0809的巡回检测。
1.多路开关及采样-保持器
采样定理，要求达到“识记”层次。
1.2
多路开关，要求达到“简单应用”层次。
1.3
采样-保持器，要求达到“领会”层次。
2.模拟量输出通道接口技术
D/A转换原理，要求达到“识记”层次。
2.2
8位D/A转换器DAC0832及其接口技术，要求达到“综合应用”层次。
2.3
12位D/A转换器AD667及其接口技术，要求达到“领会”层次。
3.模拟量输入通道接口技术
3.1
A/D转换原理，要求达到“识记”层次。
3.2
8位A/D转换器ADC0809的接口及程序设计，要求达到“综合应用”层次。
3.3
12位A/D转换器AD574的接口及程序设计，要求达到“领会”层次。
第3章
人机交互接口技术
1.键盘接口技术
2.LED显示接口技术
3.LCD显示接口技术
10课时
本章介绍微型计算机控制系统中两个重要的人机交互接口，即LED显示与键盘。
通过本章的学习，了解人机交互接口的意义及设计方法。
要求同学掌握人机交互接口的实际设计。
本章重点讲述了非编码键盘、显示接口电路的设计，软件程序的编写，要求同学掌握人机交互接口的实际设计，重点是非编码键盘的硬件设计及键盘处理程序的编写，LED显示接口电路的软硬件设计。
1.键盘接口技术
设计键盘应解决的几个问题，要求达到“识记”层次。
少量功能键接口技术，要求达到“简单应用”层次。
矩阵键盘接口技术，要求达到“领会”层次。
1.4
键盘特殊功能处理，要求达到“领会”层次。
2.1
LED数码管的结构及显示原理，要求达到“领会”层次。
LED动态显示接口技术，要求达到“简单应用”层次。
LED静态显示接口技术，要求达到“综合应用”层次。
2.4
硬件译码显示电路，要求达到“识记”层次
LED光柱模拟显示器件，要求达到“识记”层次
3.LCD显示接口技术
3.1
LCD的基本结构及工作原理，要求达到“识记”层次。
LCD的驱动方式，要求达到“识记”层次。
4位LCD静态驱动芯片ICM7211，要求达到“简单应用”层次。
3.4
点阵式LCD的接口技术，要求达到“综合应用”层次。
第4章
常用控制程序的设计
1.报警程序的设计
2.开关量的输出接口技术
3.马达接口技术
4.步进电机接口技术
本章介绍微型计算机控制系统常用控制程序的设计方法，主要介绍马达和步进电机控制软硬件的设计方法。
它们是工业过程控制中两个重要的人机交互接口。
通过本章的学习，了解控制接口的设计方法。
本章讲述对两种执行机构（电动机和步进电机）的控制，主要掌握电动机和步进电机的接口技术、程序设计方法。
1.报警程序的设计，要求达到“简单应用”层次。
常用的报警方式
简单报警程序的设计
越限报警程序的设计
2.开关量的输出接口技术，要求达到“简单应用”层次。
光电隔离技术
继电器输出接口技术
固态继电器输出接口技术
大功率场效应管开关接口技术
2.5
可控硅接口技术
2.6
电磁阀接口技术
3.马达接口技术
3.1
小功率直流电机调速原理，要求达到“识记”层次。
开环脉冲宽度调速系统，要求达到“识记”层次。
PWM调速系统设计，要求达到“简单应用”层次。
4.步进电机控制接口技术
4.1进电机工作原理，要求达到“领会”层次。
4.2电机控制系统原理，要求达到“领会”层次。
4.3步进电机与单片机的接口及程序设计，要求达到“综合应用”层次。
4.4步进电机步数及速度的确定方法，要求达到“综合应用”层次。
第5章IC卡及RFID技术
1.IC卡
2.RFID卡
这一章介绍目前物联网技术所需要的关键技术：
（1）IC卡；
（2）RFID技术。
这是近几年发展起来的技术。
本章重点掌握两种IC卡的原理及应用。
1.IC卡
IC卡简介，要求达到“识记”层次。
IC卡结构多机SPI系统，要求达到“领会”层次。
2.RFID卡
RFID卡概述，要求达到“识记”层次。
RFID卡读写器原理，要求达到“领会”层次。
13.56MHzRFID技术，要求达到“领会”层次。
第6章总线接口技术
1.SPI总线
2.I2C总线
教学时数
2课时
这一章介绍微型机系统常用的接口总线，包括串行总线和并行总线，它们是信息传送的通道。
本章重点讲述两种近年来常用于单片机系统的串行总线。
本章重点掌握I2C总线的原理及应用。
1.RS-232/RS-485/SPI总线
RS-232/RS-485/SPI总线简介，要求达到“识记”层次。
2.I2C总线
I2C总线概述，要求达到“识记”层次。
I2C总线的数据传送，要求达到“识记”层次。
寻址，要求达到“识记”层次。
I2C总线电气，要求达到“识记”层次。
I2C总线的应用，要求达到“领会”层次。
第7章过程控制数据处理的方法
1.数字滤波
2.量程自动转换及标度变换
3.数据予处理
6课时
本章解决的问题是如何对工业生产中的数据进行处理,讲述了数字滤波、量程自动转换、标度变换、测量数据予处理及DSP技术。
重点：
掌握各种算法及其实现，并能根据不同的场合正确选用。
本章主要掌握数字滤波、量程自动转换、标度变换、测量数据予处理及DSP技术的原理及应用。
1.数字滤波技术
1.1程序判断滤波，要求达到“识记”层次。
1.2中值滤波，要求达到“识记”层次。
1.3算术平均值滤波，要求达到“综合应用”层次。
1.4加权平均值滤波，要求达到“综合应用”层次。
1.5滑动平均值滤波，要求达到“识记”层次。
1.6RC低通数字滤波，要求达到“识记”层次。
1.7复合数字滤波，要求达到“综合应用”层次。
1.8各种数字滤波性能比较，要求达到“领会”层次。
2.量程自动转换和标度变换
2.1量程自动转换，要求达到“识记”层次。
2.2线性参数标度变换，要求达到“综合应用”层次。
2.3非线性参数标度变换，要求达到“识记”层次。
3.测量数据予处理技术
3.1线性插值算法，要求达到“识记”层次。
3.2分段插值算法程序设计方法，要求达到“综合应用”层次。
3.3插值算法在流量测量中的应用，要求达到“识记”层次。
3.4系统误差的自动校正，要求达到“识记”层次。
第8章数字PID及其算法
1.PID调节的数字化
2.PID调节中的几个实际问题
3.PID算法的发展
4.PID参数的整定方法
本章为微型计算机控制系统的数字控制器提供了控制算法,讲述了PID调节及其发展\相关参数的整定方法和应用中的实际问题。
PID调节规律，几种PID算式的特点及应用场合，参数整定的意义。
1.PID算法的数字实现
PID算法的数字化，要求达到“领会”层次。
1.2PID算法的程序设计，要求达到“领会”层次。
2.数字PID调节中的几个实际问题，要求达到“识记”层次。
2.1正、反作用问题
2.2饱和作用的抑制
2.3手动/自动跟踪及手动后援问题
3.PID算法的发展，要求达到“领会”层次。
3.1完全微分的PID算式
积分分离的PID算式
变速积分的PID算式
带死区的PID算式
3.5
PID比率控制
4.PID参数的整定方法，要求达到“识记”层次。
4.1采样周期T的确定
4.2扩充临界比例度法
4.3扩充响应曲线法
4.4归一参数整定法
4.5优选法
第9章模糊控制技术
1.模糊控制概述
2.模糊控制算法的设计
3.基本模糊控制器
4.模糊数模型的建立
5.模糊-PID复合控制器
本章为微型计算机控制系统的数字控制器提供了一种新的控制算法，它是近些年发展起来的一种实用性很强的控制方法。
它的最大优点是不但不用求出系统模型，而且更接近系统的真实情况。
因而得到了广泛的应用。
模糊控制算法，模糊控制模型的建立。
1.模糊控制算法的设计
1.1常见的模糊控制规则
1.2反映控制规则的模糊关系
2.基本模糊控制器
2.1查询表的建立
2.2基本模糊控制器实例
3.模糊数模型的建立
3.1模糊控制器语言变量值的选取
3.2双输入单输出模糊控制器的模糊控制规则
4.模糊-PID复合控制器
4.1比例-模糊-PI控制器
4.2参数模糊自整定PID控制器
第10章
微型机控制系统的设计
1.微型计算机控制系统设计方法
2.微型计算机控制的自动装箱系统
3.微型计算机温度控制系统
本章主要是对前面章节的总结和应用，重点讲述微型计算机控制系统的设计方法。
重点掌握微型计算机控制系统设计方法及实用系统的设计方法。
1.微型计算机控制系统的设计方法（要求达到“识记”层次）
控制系统总体方案的确定
微型机及接口的选择
控制算法的选择
微型机控制系统硬件设计
1.5
微型机控制系统软件设计
1.6
微型机控制系统的调试
2.微型计算机控制自动装箱系统（要求达到“领会”层次）
2.1自动装箱控制系统原理
2.2控制系统硬件设计
2.3控制系统软件设计
3.加热炉温度控制系统（要求达到“领会”层次）
3.1温度控制系统的组成
3.2温度控制系统的硬件设计
3.3数字控制器的数学模型
3.4温度控制系统的软件设计
3.5手动后援问题
三、实验部分
（一）基本要求
实验是《微型计算机控制技术》课程重要的环节，通过实验学生不但可以提高动手能力，而且可以大大提高学生分析问题和解决问题的能力，因此，要根据现有条件尽量安排下列实验。
（二）实验项目总表
Proteus软件应用（2学时）
8位D/A转换与接口技术（2学时）
8位A/D转换与接口技术
（2）（2学时）
LED显示接口技术（2学时）
马达控制与接口技术（2学时）
步进电机控制与接口技术（2学时）
温度测量实验（2学时）
四、教材和主要参考书
1.教材
潘新民，王燕芳.微型计算机控制技术.北京：
电子工业出版社，2003年1月
2.参考书：
高等教育出版社，2001年7月
五、本课程与相关课程的关系
本课程以《计算机概论》、《计算机组成原理》、《电路基础》、《数字电路》及《微型计算机原理·
汇编与接口技术》、《单片机原理和应用》等课程为先修课程，形成完整的教学和实践体系，是一门具有实用性很强的专业课程。
它在先修课程的基础上，向学生传授微型计算机各种接口技术、应用程序设计方法，使学生掌握分析、设计微型机在工业过程控制和智能化仪器方面应用的基本技能。
六、本课程使用教具和现代教育技术的指导性建议
本书全部教学建议使用多媒体教学软件。
我们做了详细的课件（课件下载：
），可供教学使用或参考。
七、关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明
识记：
要求考生能够识别和记忆本课程中规定的有关知识点的主要内容（如定义、定理、定律、表达式、公式、原则、重要结论、方法、步骤及特征、特点等），并能够根据考核的不同要求，做出正确的表述、选择和判断。
领会：
要求考生能够领悟和理解本课程中规定的有关知识点的内涵与外延，熟悉其内容要点和它们之间的区别?
根据考核的不同要求，做出说明和论述。
简单应用：
要求考生能够运用本课程中规定的少量知识点，分析和解决一般应用问题，如绘图、分析、论证等。
综合应用：
要求考生能够运用本课程中规定的多个知识点，分析和解决较复杂的应用问题，如计算、绘图、简单设计、编程、分析、论证等。
八、关于命题考试
1.要合理安排试题的难易程度，试题的难度可分为：
易、较易、较难和难4个等级。
每份试卷中不同难度试题的分数比例一般为：
2:
3:
2。
2.课程考试命题的主要题型有单项选择题、填空题、名词解释、简答题、简单应用题、综合应用题等。
九、教学参考书
[1]赖寿宏.微型计算机控制技术．北京：
机械工业出版社
[2]周雪琴.计算机控制系统.西安：
西北工业大学出版社，1998
[3]李惠光.微型计算机控制技术.北京：
机械工业出版社，2002
[4]杨天怡.微型计算机控制技术.重庆：
重庆大学出版社
[5]蒋静坪.计算机实时控制系统.杭州：
浙江大学出版社
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