《测控系统综合设计》教学大纲

《测控系统综合设计》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05167014课程性质：集中实践课学分：2学分周数：2周先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理及接口技术、C语言程序设计等并修课程：测控电路、嵌入式系统原理及应用适用专业：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《测控系统综合设计》是测控技术与仪器专业实践教学环节中一次较大型的实践训练，旨在培养学生进行系统分析、设计、开发与研究的基本能力。通过综合课程设计的教学实践，使学生对所学的基础理论和专业知识得到巩固，并使学生得到运用所学理论知识解决实际问题的初步认识和锻炼。通过综合课程设计的教学实践，了解测控系统的设计步骤和硬件与软件的开发流程，掌握相关课题的资料收集、整理和分析的方法，进行方案的设计和对比；提高学生的分析、综合能力以及工程设计中计算和绘图的基本能力，为后续的毕业设计和工程实践作必要的准备。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：掌握常见测控系统的需求分析，能够根据生产生活提出具有创新性的设计需求；能够根据需求分析，对工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的工程设计的整体方案；能够根据需求分析，完成测控系统软硬件设计，在设计过程中综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，并体现创新意识，践行工匠精神和知行合一理念。课程目标2：能够综合利用各种软硬件、电子仪器设备、仿真工具及工程工具对所设计系统进行仿真和调试，通过分析和测试发现系统存在的漏洞并予以完善。课程目标3：培养学生团队合作意识，能够发现团队成员优势及劣势，充分认识自身在团队中承担的任务，并积极配合其他成员完成相应任务，确保整个项目顺利进行。三、课程目标与毕业要求《测控系统综合设计》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3．设计/开发解决方案3.3能够在设计开发环节中综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素对设计进行优化改进，最终实现工程表达，并体现创新意识。课程目标1：掌握常见测控系统的需求分析，能够根据生产生活提出具有创新性的设计需求；能够根据需求分析，对工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的工程设计的整体方案；能够根据需求分析，完成测控系统软硬件设计，在设计过程中综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，并体现创新意识，践行工匠精神和知行合一理念。H5.使用现代工具5.2能够正确选择和使用恰当的软硬件、仪器、仿真工具和工程工具对测控工程复杂问题进行分析、计算和设计。课程目标2：能够综合利用各种软硬件、电子仪器设备、仿真工具及工程工具对所设计系统进行仿真和调试，通过分析和测试发现系统存在的漏洞并予以完善。M9.个人和团队9.1能够理解在多学科背景下的团队中不同角色的职责，在团队中做好自己承担的角色，具有团队合作精神和意识。课程目标3：培养学生团队合作意识，能够发现团队成员优势及劣势，充分认识自身在团队中承担的任务，并积极配合其他成员完成相应任务，确保整个项目顺利进行。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.查阅资料，需求分析教学要求：采用多媒体授课，以典型智能家居测控系统为例讲解设计的全过程，下达任务书。学生根据任务书查阅资料、熟悉题目的具体内容及其工作原理，完成需求分析。重点：智能家居测控系统的组成及工作原理，各任务需求分析。难点：需求分析。1天1-102.系统整体设计教学要求：根据需求分析确定系统整体设计方案，包括微控制器（开发板）、传感器、显示、通信、控制对象等元器件选型，硬件架构和软件架构。重点：传感器选型、硬件架构和软件架构。难点：传感器选型、硬件架构和软件架构。2天1-103.主程序设计教学要求：根据系统整体方案及硬件软件架构，完成主程序设计及编码。重点：主程序设计及编码。难点：主程序设计及编码。2天1-104.子程序设计教学要求：根据系统整体方案及软件架构完成各个功能模块的子程序设计及编码。重点：子程序设计及编码。难点：子程序设计及编码。2天1-105.系统联调测试教学要求：将主程序及功能模块整合，完成整个系统设计，并设计测试用例，完成系统软硬件联调测试。重点：测试用例设计及系统联调测试。难点：测试用例设计及系统联调测试。1天1-106.说明书编写教学要求：根据设计过程编写设计说明书，说明书应包含需求分析、整体设计、硬件设计、软件设计、联调测试和设计总结全过程。其中，硬件设计需包含整体原理图及关键硬件设计，整体原理图作为附录一；软件设计以流程图为主，关键程序源码作为附录二；总结部分重点总结设计过程中遇到的问题及解决方法，分享设计心得。重点：说明书编写。难点：说明书编写。1天1-107.答辩教学要求：答辩是考核课程设计是否达到基本要求和相应水平的关键环节，是教师对学生设计的一次会诊和指导。考核内容包括学生对测控系统设计的整体理解。教师提问的内容包括选题、元器件选型、硬件设计、软件设计、调试测试等。重点考察学生设计说明书的质量，设计过程中的态度。同时检查设计创新性、工作量、有无违反学术规范现象等，提出改进意见。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天1-10合计10天（2周）五、教学方法及手段由于课程内容与生产实践紧密结合，学习者应根据课程任务书，整合所学专业知识，以自学为主、教师讲授为辅，学会综合应用各种微控制器、传感器、显示器等电子元器件设计满足要求的测控系统，并体现一定的创新性。六、教材和参考书每门课程需推荐优秀教材和参考书3本以上。1.推荐教材：作者（译者）.书名.出版社.出版时间．(1)张淑清.嵌入式单片机STM32原理及应用.机械工业出版社.2019.102.参考书：作者（译者）.书名.出版社.出版时间．(1)李醒飞.测控电路.机械工业出版社.2017.06(2)赵茂泰.智能仪器原理及应用.电子工业出版社.2015.09(3)魏权利.嵌入式系统原理与应用.机械工业出版社.2018.08七、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)主要考核学生学习纪律和答疑情况。(2)教师根据课堂整体表现情况评分。√√√433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。√√73设计能力40(1)主要考核设计的合理性、完整性和创新性。(2)教师根据合理性、完整性和创新性评分。√√√201010设计说明书30(1)主要考核学生的设计说明书水平高低情况。(2)教师根据设计说明书质量高低评分。√√√2055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。√√√433合计：100552421八、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)设计说明书占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、完整性、创新性、设计说明书的规范性、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综合运用专业知识能力强，能够很好地处理工程实际问题综合运用专业知识能力较强，能够较好地处理工程实际问题综合运用专业知识能力一般，基本能够处理工程实际问题综合运用专业知识能力一般，不能处理工程实际问题综合运用专业知识能力较差，不能处理工程实际问题设计说明书30设计说明书完整；设计方案合理，具有创新性；电路原理图正确，分析到位；程序流程图规范；达到课程设计规定的要求；设计说明书质量好。设计说明书较完整；设计方案较合理，具有一定的创新性；电路原理图正确，分析较好；程序流程图较规范；达到课程设计规定的要求；设计说明书质量较好。设计说明书基本完整；设计方案较合理，未体现创新性；电路原理图正确，分析一般；程序流程图一般；基本达到课程设计规定的要求；设计说明