《控制电路板综合设计》教学大纲

《控制电路板综合设计》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05167004课程性质：集中实践课学分：2学分周数：2周先修课程：电路、C程序设计、模拟电子技术、数字电子技术等并修课程：传感器技术、单片机原理与接口技术适用专业：测控技术与仪器开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《控制电路板综合设计》是基于《单片机原理与接口技术》和《传感器技术》课程教学的重要实践性环节，是控制类各专业学生在继电路、模拟电子技术、数字电子技术、C语言等课程的学习后进行的全面、系统、深入的实践性教学，培养学生元器件及模块选型、电路设计、电路板制造、电路装配与调试、控制程序编写及整体调试等小型智能测控系统设计相关的一系列能力，开拓学生的思路，增强理论知识与实践相结合的能力，为学生将来创新性从事相关工作打下一定的基础，进一步提升学生的职业能力和职业素养。二、课程目标通过课程设计，使学生达到如下目标：课程目标1：能够从专业角度对实际工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的工程设计目标与设计方案，并能合理运用相关技术资料和专业软件对设计方案进行仿真实现。课程目标2：掌握小型智能测控系统开发设计的基本思路，能够通过团队合作、组间讨论和自主查阅文献等途径，明确设计任务的关键技术要点及解决思路。课程目标3：能够理解并自觉遵守行业的工程职业规范和技术规范，树立正确的劳动观念和团队合作意识，运用专业知识正确客观地评价小型智能测控系统的综合性能。三、课程目标与毕业要求《控制电路板综合设计》课程教学目标对测控技术与仪器专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支持强度1．工程知识1.4能够适应现代信息技术发展，融会贯通工程数理基本知识和测控专业专业知识，通过对拟定方案的交流、比较和优化，解决测控技术与仪器领域的复杂工程问题。课程目标1：能够从专业角度对实际工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的工程设计目标与设计方案，并能合理运用相关技术资料和专业软件对设计方案进行仿真实现。M2．问题分析2.3能够根据数学、自然科学和测控领域工程科学的基本原理，并结合文献研究，对测控领域复杂工程问题进行综合分析，并获得有效结论。课程目标2：掌握小型智能测控系统开发设计的基本思路，能够通过团队合作、组间讨论和自主查阅文献等途径，明确设计任务的关键技术要点及解决思路。H3．设计/开发解决方案3.2能够针对测控工程问题的需求及设计方案，制造开发实现特定功能的测控系统和单元（部件）。课程目标1：能够从专业角度对实际工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的工程设计目标与设计方案，并能合理运用相关技术资料和专业软件对设计方案进行仿真实现。M5.使用现代工具5.3能够开发或选用现代工程工具对测控系统及其关键环节进行设计、模拟和仿真，对测控领域复杂工程问题进行预测和模拟，并理解其局限性。课程目标3：能够理解并自觉遵守行业的工程职业规范和技术规范，树立正确的劳动观念和团队合作意识，运用专业知识正确客观地评价小型智能测控系统的综合性能。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点课时安排对应的课程目标1.方案论证及元器件选型教学要求：采用多媒体授课，以典型小型测控系统的设计案例讲解课程设计的过程，并按学生分组下达任务书。学生根据任务书查阅资料、确定系统的整体设计方案，并进行元器件的选型设计。重点：确定系统的整体设计方案。难点：元器件的选型设计。1天1、22.电路设计与仿真教学要求：根据系统整体设计方案及元器件的选型结果进行电路设计，并利用PROTEUS软件绘制系统的电气原理图，并进行原理图的调试。重点：使用PROTEUS软件独立绘制系统电路原理图。难点：PROTEUS软件的基本使用方法。1天1、23.设计PCB图教学要求：在前期电气原理图设计的基础上，利用AltiumDesigner设计系统的PCB图。重点：PCB图的设计。难点：PCB图的参数设置。2天1、34.印刷电路板焊接教学要求：根据设计的PCB图纸制作控制电路板，并进行元器件的焊接。重点：元器件的装配和焊接方法。难点：元器件的装配和焊接方法。1.5天2、35.软件编程教学要求：按照任务书的控制要求，结合系统硬件电路设计的结果，编写控制程序，实现任务要求。重点：控制程序的模块化设计理念及实现方法。难点：控制程序功能性和合理性。2天1、26.软硬件整体调试与修改教学要求：将编写的控制程序下载到自行设计制作的硬件电路板上进行功能仿真与调试。重点：说明书编写与图纸绘制。难点：图纸的准确绘制。1天1、2、37.撰写总结报告并进行答辩教学要求：按要求撰写总结报告，并进行答辩。重点考核学生方案设计的合理性、任务要求的达成度，同时考核学生设计过程中的学习态度、工作量、有无违反学术规范现象，兼顾知识运用能力上的收获提高和设计创新性。教师提问的内容包括方案设计依据、元器件选型依据、程序设计思路及调试结果的分析等。重点：相关基本原理与设计的整体考核。难点：课程设计质量的检验。1.5天1、2、3合计10天（2周）五、教学方法及手段由于课程内容与工程实践紧密结合，学习者应根据设计任务书，结合所选元器件的使用说明书，以自学为主、教师讲授为辅，学会综合应用相关理论知识创新小型智能测控系统的基本方法，初步掌握基于单片机的智能测控系统从系统设计到开发制作的全过程，并养成自觉遵守行业标准的习惯。六、教材和参考书1.推荐教材：（1）张毅刚.《单片机原理及接口技术》.北京：人民邮电出版社，2020.（2）高海宾.《AD10从入门到精通》.北京：机械工业出版社，2014．2.参考书：（1）倪妍婷、程跃.《单片机原理及接口技术（Proteus仿真和C51编程）》.北京：清华大学出版社，2022.

（2）屈霞.《单片机原理及接口技术——基于C51+Proteus仿真》.西安：西安电子科技大学出版社，2021.（3）陈海宴.《51单片机原理及应用---基于KeilC与Proteus》.北京：北京航空航天大学出版社，2022.（4）陈书旺等.《实用电子电路设计及应用实例》.北京：北京邮电大学出版社，2019.（5）陈学平.《AltiumDesigner10.0电路设计与制作完全学习手册》.北京：清华大学出版社，2012.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计文档及说明书和答辩成绩五部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节分值考核/评价细则课程目标123学习态度10(1)主要考核学生遵守学习纪律和参与课堂讨论的情况。(2)教师根据课堂整体表现情况评分。√√55工作量完成情况10(1)主要考核学生独立完成设计任务情况。(2)教师根据独立完成任务情况评分。√√√442设计能力40(1)主要考核系统控制方案设计、元器件选型、硬件电路结构设计和控制程序编写的合理性。(2)教师根据其合理性评分。√√151510设计文档及说明书30(1)主要考核学生软硬件设计文档的规范性和设计说明书的撰写质量；(2)教师根据文档规范性和说明书撰写的质量高低评分。√√√12126答辩成绩10(1)主要考核学生答辩自述和回答问题情况。(2)教师根据答辩自述情况和回答问题正确性与否进行评分。√√√442合计：100404020八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定课程设计采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。即90分以上为优，80~89分为良，70~79分为中，60~69分为及格，60分以下为不及格。总成绩分五部分：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计说明书（报告书）和图纸质量和答辩成绩。其中：(1)学习态度占10%，无故旷课达3次取消总成绩；(2)工作量完成情况占10%；(3)设计能力占40%；(4)设计文档及说明书质量占30%；(5)答辩成绩占10%。最后一周的周五进行验收、答辩，由2-3位教师组成答辩考核小组，对每位学生进行口试答辩，要求学生根据设计回答教师所提出的问题。课程设计成绩根据学生设计的合理性、计算的准确性、设计说明书和图纸的规范性、设计中分析与解决问题的能力及设计态度和答辩情况综合评定。2.成绩评定标准考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥90（优秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）课堂表现10学习认真、态度端正，遵守纪律,表现优秀学习认真、态度端正，遵守纪律,表现良好遵守纪律，学习态度良好，表现中等遵守纪律，学习态度一般，表现一般学习纪律较差，表现较差工作量完成情况10独立完成设计任务的90%以上独立完成设计任务的80%以上独立完成设计任务的70%以上独立完成设计任务的60%以上独立完成设计任务的60%以下设计能力40综合运用理论知识，系统方案设计合理；能熟练运用相关的软硬件技术验证设计成果的功能性和合理性，设计成果完全符合任务要求综合运用理论知识，系统方案设计合理；能熟练运用相关的软硬件技术验证设计成果的功能性和合理性，设计成果能达到任务要求的良好水平综合运用理论知识，系统方案设计较合理；能较好地运用相关的软硬件技术验证设计成果的功能性和合理性，设计成果能达到任务要求的中等水平综合运用理论知识，系统方案设计较合理；能运用相关的软硬件技术验证设计成果的功能性和合理性，设计成果仅能满足基本任务要求综合运用理论知识，系统方案设计不够合理；仅掌握了相关软件的基本用法，设计成果与任务要求有较大差距设计文档及说明书质量30设计文档完整、规范；设计说明书所述内容与设计文档的成果相符，说明书撰写质量较高设计文档完整，但存在个别小问题；设计说明书所述内容与设计文档的成果相符，说明书撰写质量良好设计文档完整，但存在一些小问题；设计说明书所述内容