数据采集与控制课程教学大纲

1、数据采集与控制课程教学大纲课程编号：0806708028课程名称：数据采集与控制英文名称：data acquisition and controlprocessing课程类型：专业任选课总 学 时：32 讲课学时：32 实验学时：0学分：2适用对象：通信工程、电子信息工程及相关专业四年制本科生先修课程：信号与线性系统、数字信号处理一、课程性质、目的和任务 本课程是“通信工程、电子信息工程”专业的一门专业任选课。其目的是使学生了解并掌握采样基本理论的应用，各种模/数和数/模转换芯片的使用、数据采集系统的组成、线性反馈控制系统的基本概念、基本分析方法和校正方法等基本问题。通过本课程的学习，学生可以

2、掌握数据采集的各种分析处理技术，掌握线性控制系统数学模型的建立和分析方法，为将来的进一步学习以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。二、教学基本要求 本课程以数据采集与控制的各种分析和处理技术为研究对象。学完本课程应达到以下基本要求：1、掌握连续信号的采样理论、采样定理的定义、采样定理的实际应用、频率混淆原因及解决措施。2、掌握传感器理论和技术，熟悉常用的传感器及其使用方法。2、了解模 / 数和数 / 模的转换过程、典型模 / 数和数 / 模转换器的工作原理；量化过程、误差、编码。3、了解数据采集系统的组成、系统的抗干扰措施和人机接口技术。4、了解典型a/d、d/a的使用。5、了解虚拟仪器技术。

3、6、理解线性反馈控制系统的基本概念、基本分析方法和校正方法；7、掌握时域分析法的相关概念和应用。三、教学内容及要求 （此部分根据具体课程，可以按照章节列出具体内容，也可以根据内容分块）1、数据采集与系统设计基础了解数据采集系统基本组成，熟悉数据采集与处理技术，数据采集系统的结构形式；了解微型计算机数据采集系统、集散型数据采集系统、分布式数据采集系统；掌握数据采集信号处理基本理论如傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换、短时傅里叶变换和小波变换、采样定理；了解数据采集技术与系统的发展方向。2、传感器技术熟悉传感器的组成、传感器的分类；了解传感器的一般特性；掌握温度传感器的一些基本理论和技术如温度与温标

4、、金属热电阻、半导体热敏电阻、热电偶，熟悉电流集成型温度传感器ad590和数字温度传感器ds18b20的应用。同时也了解其他传感器如力传感器、2 位移传感器等。3、模拟信号处理技术掌握模拟多路开关理论和应用技术：掌握常见多路模拟开关及其工作原理，多路模拟开关的主要技术指标、常用的多路模拟开关集成芯片及多路模拟开关的选用。掌握测量放大器的原理、主要技术指标，熟悉集成测量放大器、程控增益放大器；掌握采样保持器工作原理；掌握有源滤波器基本理论如rc有源低通滤波器、rc有源高通滤波器、rc有源带阻滤波器、rc有源带通滤波器和微处理器程控有源滤波器。4、模数转换和数模转换熟悉adc的主要技术指标；掌握a

5、dc的主要类型如并行比较adc、逐次逼近型adc、积分型adc、压频变换型adc、-型adc、流水线型adc、光学模数转换器等的基本理论和应用。掌握d/a转换器接口的技术性能指标；掌握常用的d/a转换器的原理和应用如dac0832、ad5424、位串行d/a转换器tlc5615及应用程序、音频d/a转换器、数字电位器和视频编码器5、人机接口技术掌握常用的键盘接口技术如独立式键盘、行列式键盘、pc键盘接口技术和鼠标接口技术等。掌握显示电路接口技术基本原理和常用的接口芯片。熟悉基本的打印机接口如tpp-40a主要性能、接口要求及时序以及与mcs-51单片机接口。熟悉拨码盘及语音接口技术。6、数据采

6、集系统的抗干扰设计熟悉硬件抗干扰技术基本理论和主要解决办法；熟悉软件抗干扰技术特别是数字滤波、单片机执行过程中的软件抗干扰措施。7、虚拟仪器技术了解labview基本理论和模型、labview应用程序的构成及labview在数据采集领域的应用；了解labwindows开发思想、开发环境、labwindows数据采集实例熟悉matlab daq 工具箱组成8、数据采集系统设计掌握数据采集系统设计的基本原则；了解ecg心电信号采集系统设计基本理论；了解智能rlc 数字电桥的设计理论。了解基于labwindows/cvi的温室数据采集系统。9、系统控制的基本理论掌握系统控制的概念、基本方式、分类，熟

7、悉闭环控制系统的基本组成，熟悉评价控制系统的基本指标。掌握自动控制系统的工作原理、组成和各部分的作用；掌握负反馈在自动控制系统中的作用；熟悉对自动控制系统的要求。熟悉建立系统微分方程式的步骤和方法；对非线性数学模型的线性化问题有一个基本的了解；10、时频域分析法掌握时域分析法；建立稳定的基本概念；掌握用代数稳定判据判断系统稳定性和确定系统各种参数的稳定取值范围。掌握频率特性的基本概念；熟悉典型环节的频率特性；掌握nyquist稳定判据及其在分析系统中的应用；。四、所含实践环节无。五、课外习题及课程讨论 为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于20题。六、教学方法与手段 本课程

8、采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。七、各教学环节学时分配 章节（或内容）讲课习题课讨论课实验其它合计数据采集与系统设计基础22传感器技术22模拟信号处理技术44模数转换和数模转换44人机接口技术22数据采集系统的抗干扰设计22虚拟仪器技术22数据采集系统设计66系统控制的基本理论44时域和频域分析法44合 计3232八、课程成绩评定办法 本课程为考查课程，期末考试为闭卷笔试。学生的课程总评成绩由平时成绩（占30%）和期末考试成绩（70%）两部分构成，平时成绩中必须包括出勤、作业、课堂测验、学习主动性等内容。九、推荐教材和教学参考书 教 材：数据采集技术及系统设计，李念强 魏长智编著，机械工业出版社，2009.4.1。参考书：数据采集与处理技术第2版，马明建编著，西安交通大学