《智能仪器设计技术2》课程教学大纲

《智能仪器设计技术2》教学大纲一、课程基本信息课程名称智能仪器设计技术TechnologyofIntelligentInstrumentDesign课程编码CTL422421020开课院部控制科学与工程学院课程团队测控仪器学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业自动化授课语言中文先修课程模拟电子技术、微机原理、数字电子技术课程简介（限选）本课程是自动化专业的一门专业选修课。本课程是在学习电子技术基础及微机原理等技术基础课程的基础上，进一步学习智能仪器的工作原理及开发技术，熟知TIMSP430系列高性能单片机的工作特性与功能，通晓过程I/O通道的A/D和D/A转换器，频率相位信号的采集接口、点阵显示装置、数据串行接口通信技术、抗干扰方法以及仪器监控程序设计方法，以培养学生形成较为系统的智能仪器的硬件电路、软件设计、系统调试和故障分析能力。Thiscourseisaprofessionalelectivecourseforautomationmajor.Thiscourseistofurtherstudytheworkingprincipleanddevelopmenttechnologyofintelligentinstrumentsonthebasisoflearningbasictechnicalcoursessuchaselectronictechnologyandmicrocomputerprinciple,familiarwiththeworkingcharacteristicsandfunctionsofTIMSP430serieshigh-performancesinglechipmicrocomputer,familiarwithA/DandD/AconvertersofprocessI/Ochannels,acquisitioninterfaceoffrequencyandphasesignals,dotmatrixdisplaydevice,dataserialinterfacecommunicationtechnology,anti-interferencemethodandinstrumentmonitoringprogramdesignmethodareusedtocultivatestudents'abilitytoformamoresystematicintelligentinstrumentinhardwarecircuit,softwaredesign,systemdebuggingandfaultanalysis.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：针对石油石化等行业自动化领域复杂工程问题，能够设计/开发满足特定工艺需求的自动化单元或装置的测控方案、控制算法是3.23.22M2目标2：掌握电子电路与单片机系统开发、调试与计算机辅助设计工具和技术，能够理解其局限性并选择与使用恰当的仪器、工程工具和专业模拟软件，对自动化领域复杂工程问题涉及的电子系统进行分析、计算与设计是5.15.13M3目标3：能够在团队中承担成员的责任，完成自身的工作是9.29.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一部分1.绪论本章重点：智能仪器的功能和组成、智能仪器的设计思想和研制步骤，本章难点：智能仪器的功能和组成////21.11.1智能仪器的概念、发展历程、功能以及组成1.1智能仪器的概念、发展历程、功能以及组成M1,M31讲授1自学31.21.2模块化设计思想、研制步骤1.2模块化设计思想、研制步骤M1,M31讲授1自学4第二部分2.单片机程序设计C语言编程基础本章重点：表达式语句及复合语句、程序基本结构与函数特性，本章难点：程序基本结构与函数特性////52.12.1C语言的基本特征2.1C语言的基本特征M21讲授/讨论2自学62.22.2函数与程序基本结构2.2函数与程序基本结构M2,M31讲授/讨论2作业/自学7第三部分3.MSP430™超低功耗微处理器基础本章重点：MSP430F54X的时钟模块组成与中断系统工作原理，本章难点：中断系统工作原理////83.13.1MSP430F54X的结构及特征16位正交结构、CPU特性、存储器与地址空间M2,M31讲授/讨论2自学93.23.2MSP430F54X的时钟模块主时钟、子系统时钟与辅助时钟M2,M31.5讲授2自学103.33.3MSP430F54X的中断系统中断向量、中断优先级M2,M31.5讲授/讨论1作业/自学11第四部分4.MSP430F54X片上资源本章重点：MSP430F54X的GPIO端口、定时器及ADC模块配置，本章难点：定时器及ADC模块配置////124.14.1MSP430F54X的GPIO端口GPIO端口特点，P1与P2的9个寄存器，P3、P4、P5、P6…P11的6个寄存器以及PJ5个寄存器的配置M2,M32讲授/讨论2...134.24.2MSP430F54X的定时器Timer0_A5、Timer1_A3以及Timer_B7的捕获与输出寄存器的配置与功能实现，PWM波形的输出M2,M32讲授/讨论2作业/自学144.34.3MSP430F54X的ADCADC寄存器的具体配置，包括转换精度设定、多种时钟源选择、内外参考电压源设置；内置温度传感器，多种转换模式特征，ADC中断特性M22讲授/讨论2作业/自学15第五部分5.智能仪器数据总线与接口本章重点：UART通信的硬软件配置、中断特性与具体功能实现，本章难点：UART中断特性////165.15.1常用数据总线与接口串行、并行通信，串行通信的传输方式与通信方式，RS232接口定义与电气特性M2,M31讲授/讨论1自学175.25.2UART串行通信UART通信的寄存器配置、中断特性与具体功能实现M2,M32讲授/讨论2自学185.35.3SPI串行通信SPI通信的寄存器配置、中断特性与具体功能实现M2,M32讲授/讨论2作业/自学195.45.4IIC通信IIC通信的寄存器配置、中断特性与具体功能实现M2,M32讲授/讨论2自学20第六部分6.过程输入输出通道本章重点：ADC与DAC的特性与选取规则，数字量输出驱动电路设计，本章难点：数字量输出驱动电路设计////216.16.1模拟量输入/输出通道过程输入输出通道概述，ADC/DAC的特性、选取规则及与单片机的常见接口形式M1,M22讲授/讨论2自学226.26.2数字量输入/输出通道数字信号输入的开关状态检测、脉冲测量和脉冲计数方式；数字量输出通道电路的结构，数字量输出驱动电路M2,M32讲授/讨论2作业/自学23第七部分7.点阵式液晶显示技术本章重点：点阵式液晶显示器件与单片机的通信连接，本章难点：点阵式液晶显示器件的配置////247.17.1显示技术液晶及其电光效应，液晶显示原理与应用M2,M31讲授/讨论1自学257.27.2点阵式液晶显示实现方法点阵式液晶显示器件特点及其与单片机接口的典型电路，寄存器配置，显示软件编写规则M2,M31讲授/讨论2自学26第八部分8.智能化仪器的抗干扰技术本章重点：形成干扰的三个条件，抑制干扰的常用措施，本章难点：抑制干扰的常用措施////278.18.1干扰的来源及其传输途径干扰信号的耦合方式，差模干扰和共模干扰M2,M31讲授/讨论1自学288.28.2常用的抑制干扰措施接地与屏蔽M2,M31讲授/讨论1自学29第九部分9.监控程序设计本章重点：监控程序的功能和组成、键盘管理方式，本章难点：监控程序的功能和组成////309.19.1监控程序简介监控程序的功能和组成，监控主程序和初始化管理M2,M31讲授/讨论1自学319.29.2监控程序设计方法键盘管理的多种方式，显示、中断与时钟管理以及硬件故障的自检。M1,M2,M32讲授/讨论2自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时表现1.在课程期间投入程度。2.与小组成员沟通讨论、协作意识、技术方案。3.分析与解决问题的能力。30%2成果展示1.阶段性任务、总体任务完成情况。2.演示设计成果与解说。3.答辩。40%3设计报告1.设计方案可行性、合理性评价。2.设计过程阐述全面、充实、流畅、方式丰富。3.所得结论与分析。30%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时表现10%A-在课程期间投入充分。B-在课程期间投入较好。C-在课程期间投入不够。D-在课程期间投入严重不足。2M1成果展示20%A-演示设计成果与解说很好；答辩效果很好。B-演示设计成果与解说较好；答辩效果较好。C-演示设计成果与解说一般；答辩效果一般。D-演示设计成果与解说差；答辩效果差。3M1设计报告20%A-设计方案可行性、合理性评价很好；设计过程阐述全面、丰富、充实；所得结论与分析合理、全面。B-设计方案可行性、合理性评价较好；设计过程阐述较为全面、丰富；所得结论与分析合理。C-设计方案可行性、合理性评价一般；设计过程阐述一般；所得结论与分析基本合理。D-设计方案可行性、合理性评价较差；设计过程阐述存在错误；所得结论与分析存在明显错误。4M2平时表现10%A-熟练使用现代工具软件。B-能够较好使用现代工具软件。C-能够使用现代工具软件。D-使用现代工具软件不熟练。5M2成果展示10%A-使用现代工具软件设计效果好。B-使用现代工具软件设计效果较好。C-使用现代工具软件设计效果一般。D-使用现代工具软件设计效果差。6M2设计报告5%A-设计过程阐述全面、丰富、充实。B-设计过程阐述较为全面、丰富。C-设计过程阐述一般。D-设计过程阐述存在错误。7M3平时表现10%A-与小组成员沟通讨论很好、协作意识很好。B-与小组成员沟通讨论良好、协作意识良好。C-与小组成员沟通讨论较少、协作意识一般。D-不与小组成员沟通讨论、无协作意识。8M3成果展示10%A-个人与整体工作分配合理、协调好。B-个人与整体工作分配合理、协调较好。C-个人与整体工作分配合理、协调基本合理。D-个人与整体工作分配合理、协调不好。9M3设计报告5%A-报告中体现工作整体性完成好。B-报告中体现工作整体性完成较好。C-报告中体现工作整体性完成一般。D-报告中体现工作整体性完成不好。评分等级说明：;[A,B,C,D]=[90-100,75