教学大纲（测控总线与仪器通讯技术）

PAGEPAGE13《测控总线与仪器通讯技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称测控总线与仪器通讯技术课程编号72课程性质专业选修课课程类别专业选修课开课单位机电工程学院测控教研室授课学期第学期学分/学时2/32课内学时32理论授课32上机学时0课内实践0实验学时0课外学时0适用专业测控技术与仪器是否双语否先修课程《工程数学》、《电子技术》、《单片机原理及接口技术》、《信号分析与处理》、《测控系统与原理》后续课程二、课程简介《测控总线与仪器通讯技术》是测控技术与仪器专业在计算机测控技术的一门专业方向课。在学习单片机原理及接口技术、信号分析与处理、测控技术与系统的基础上，学习片内、片间总线通信技术、内总线通信技术、系统总线通信技术、标准总线通信技术、现场总线通信技术、网络通信技术、仪器通信技术无线通信技术等各种通信技术。培养学生掌握各种通信技术的基本概念、基本理论，具备设计和分析测控总线、通讯模块的能力，使学生具备搭建、调试测控系统的能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。课程目标2.能力目标：学生通过本课程的学习，能够具备根据分散综合自动监测控制系统实现仪器通信的能力；具备利用总线技术设计实现多点测量的虚拟仪器系统的能力；具备利用总线技术和网络技术设计实现网络化虚拟仪器系统的能力。课程目标3.素质目标：通过课程教学，培养学生的科学思维，激发学生的求知热情、探索和创新精神，使学生善于思考，勇于实践，为从事工程技术工作与科学研究打下坚实的理论基础。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点2-2：能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂工程问题的表述，对复杂工程问题的解决途径进行分析、对比并试图改进2-问题分析课程目标2指标点2-2：能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂工程问题的表述，对复杂工程问题的解决途径进行分析、对比并试图改进指标点3-2：能够在测控系统的设计环节中考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素的基础上，提出可行性研究2-问题分析3-设计/开发解决课程目标3指标点2-2：能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂工程问题的表述，对复杂工程问题的解决途径进行分析、对比并试图改进指标点3-2：能够在测控系统的设计环节中考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素的基础上，提出可行性研究2-问题分析3-设计/开发解决方案四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）了解各类计算机测控系统的基本概念、组成和应用。（2）了解智能仪器和个人仪器的定义。（3）了解虚拟仪器和网络化虚拟仪器的定义和结构。（4）了解自动测试系统和过程控制系统的组成和应用。2.重点和难点全面认识各类计算机测控系统的基本概念、组成和应用，掌握其特点予以区分，了解各类仪器的特点和应用场所。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程知识，帮助学生快速建立起本课程的知识体系，提高学习效率；2.通过案例分析，强调理论与实践相结合，将本课程所学知识与先修课程的知识内容、生产生活实践中的实例联系起来，使学生对整个课程所介绍的内容有一个较为实际的认知。4.学生学习预期成果学生在学习完本单元之后，能够从课堂上介绍的具体实例出发，快速建立起计算机测控系统的基本概念，并且能够简单分析生产生活中所涉及的测控系统。5.支撑课程目标课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。第二单元数据通信基础（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）掌握数据通信的基本概念和组成。（2）理解数据通信的各种传输、编码原理。（3）了解通信复用、交换等技术。2.重点和难点掌握数据通信的基本概念和组成，掌握数据通信系统的构成，了解如何分析、构建模拟通信系统、数字通信系统、数据通信系统三类系统。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程内容，让学生更为直观地感受到数据通信的架构，理解数据通信的传输、编码原理。2.通过小组合作学习、并进行课堂汇报和课堂辩论，培养学生对于计算机测控系统中数据通信模块的分析、思考能力。4.学生学习预期成果学生在进行本单元的学习之后，应当掌握数据通信的基本概念和组成、理解数据通信的各种传输、编码原理，了解通信复用、交换等技术。5.支撑课程目标课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。第三单元简单接口通信技术（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）掌握I/O信道的两种基本形式。（2）掌握主从式、星性、菊花链接与环形、总线型等接口通信的连接方式。2.重点和难点掌握I/O信道及简单接口通信规约，以及主从式、星性、菊花链接与环形、总线型等接口通信的连接方式。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明I/O信道及简单接口通信，使学生能够更为直观地了解主从式、星性、菊花链接与环形、总线型等接口通信的连接方式。2.通过案例分析，使学生能够了解到计算机测控系统中I/O信道与几种接口通信的连接方式。4.学生学习预期成果学生在学习完本单元之后，能够掌握I/O信道的两种基本形式，以及主从式、星性、菊花链接与环形、总线型等接口通信的连接方式，在面对一个计算机测控系统的时候，能够分析、设计该系统的I/O接口以及确定接口通信的连接方式。5.支撑课程目标课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。课程目标2.能力目标：学生通过本课程的学习，能够具备根据分散综合自动监测控制系统实现仪器通信的能力；具备利用总线技术设计实现多点测量的虚拟仪器系统的能力；具备利用总线技术和网络技术设计实现网络化虚拟仪器系统的能力。第四单元共享存储区通信技术（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）了解共享存储区的物理逻辑结构。（2）理解共享存储区的分配与管理。（3）了解简易的总线窗口和总线开关。2.重点和难点了解共享存储区从物理结构上的分类，以及每个类别各自的特点及应用领域，理解共享存储区的分配与管理方法，在适当地场景中学会如何选择分配管理方法，了解简易总线窗口的设计。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明共享存储区的分类、特点、应用领域，丰富学生的基本知识结构；2.通过案例分析，分析具体例子中共享存储区的选型依据、作用、具体架构，促进学生知识整合，培养学生将理论知识与实际案例相融合；3.通过小组合作学习和课堂汇报和课堂辩论，强化知识应用意识，发展学生的教学能力和反思能力；4.学生学习预期成果学生在进行本单元的学习之后，能够了解共享存储区的物理逻辑结构，理解共享存储区的分配与管理，了解简易的总线窗口和总线开关。5.支撑课程目标课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。课程目标2.能力目标：学生通过本课程的学习，能够具备根据分散综合自动监测控制系统实现仪器通信的能力；具备利用总线技术设计实现多点测量的虚拟仪器系统的能力；具备利用总线技术和网络技术设计实现网络化虚拟仪器系统的能力。第五单元标准总线通信（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）掌握总线、总线标准及标准总线的定义及区别。（2）了解Multibus和STD总线的定义。2.重点和难点结合总线标准，了解并掌握总线的分类、特点、工作方式，结合实例了解Multibus和STD总线的定义。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明总线的定义、总线标准的定义，不同总线的特点及应用领域，丰富学生课程与教学的基本知识结构；2.通过案例分析，强调理论与实践相结合，使学生对于Multibus和STD总线的了解更为直观。4.学生学习预期成果学生通过学习本单元的内容，能够掌握总线、总线标准及标准总线的定义及区别，了解Multibus和STD总线的定义。5.支撑课程目标课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。课程目标2.能力目标：学生通过本课程的学习，能够具备根据分散综合自动监测控制系统实现仪器通信的能力；具备利用总线技术设计实现多点测量的虚拟仪器系统的能力；具备利用总线技术和网络技术设计实现网络化虚拟仪器系统的能力。第六单元工业控制计算机网络（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）掌握计算机网络的定义、分类及结构。（2）了解局域网特点。（3）了解各层网络协议的基本内容和结构模型。2.重点和难点全方位理解、掌握计算机网络的概念、定义，包含其中各种关键词的含义，了解各层网络协议的基本内容和结构模型以及相应特点。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，让学生更能直观地了解并掌握计算机网络的定义、分类以及结构；2.通过案例分析，让学生从网络及通信的角度重新理解生产实践、日常生活中的计算机测控系统。4.学生学习预期成果学生在学习完本单元的课程之后，需要掌握计算机网络的定义、分类及结构，了解局域网特点，了解各层网络协议的基本内容和结构模型。5.支撑课程目标课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。课程目标2.能力目标：学生通过本课程的学习，能够具备根据分散综合自动监测控制系统实现仪器通信的能力；具备利用总线技术设计实现多点测量的虚拟仪器系统的能力；具备利用总线技术和网络技术设计实现网络化虚拟仪器系统的能力。第七单元现场总线（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）了解现场总线的定义和类型。（2）掌握CAN总线的基本特点、分层及介质访问控制方式。（3）了解LON总线的结构。2.重点和难点掌握CAN总线的基本特点、分层及介质访问控制方式。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明现场总线的定义和类型、CAN总线的基本特点、分层及介质访问控制方式。2.通过案例分析，使学生对不同的总线有一个明确的区分，以便在后续测控系统的设计过程中，能够按照要求选择最为适合的总线类型。4.学生学习预期成果学生在学习完本单元的内容之后，能够掌握CAN总线的基本特点、分层及介质访问控制方式。5.支撑课程目标课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。课程目标2.能力目标：学生通过本课程的学习，能够具备根据分散综合自动监测控制系统实现仪器通信的能力；具备利用总线技术设计实现多点测量的虚拟仪器系统的能力；具备利用总线技术和网络技术设计实现网络化虚拟仪器系统的能力。第八单元GPIB（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）了解GPIB的结构和接口功能。（2）了解GPIB接口消息编码格式。（3）了解GPIB接口芯片及应用。2.重点和难点全方位理解GPIB（通用接口总线），理解设备与计算机之间是如何连接的，具体包含GPIB的结构和接口功能、接口消息编码格式、接口芯片以及应用。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明GPIB的连接、传输、扩展特性。通过案例分析，让学生明确GPIB的应用领域，包含自动测试系统、实验室测量、医疗设备、通信测试、工业自动化，进一步让学生认识到GPIB的重要性。4.学生学习预期成果学生在学习完本单元的课程之后，需要了解GPIB的结构和接口功能、了解GPIB接口消息编码格式、了解GPIB接口芯片及应用。5.支撑课程目标课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。课程目标2.能力目标：学生通过本课程的学习，能够具备根据分散综合自动监测控制系统实现仪器通信的能力；具备利用总线技术设计实现多点测量的虚拟仪器系统的能力；具备利用总线技术和网络技术设计实现网络化虚拟仪器系统的能力。课程目标3.素质目标：通过课程教学，培养学生的科学思维，激发学生的求知热情、探索和创新精神，使学生善于思考，勇于实践，为从事工程技术工作与科学研究打下坚实的理论基础。第九单元仪器专用总线（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）了解各类仪器专用总线的标准。（2）了解各类仪器专用总线的组成结构。（3）了解各类仪器专用总线的通信协议。2.重点和难点了解仪器专用总线有CAMAC、VXI、PXI三种，并且掌握每种专用总线的标准、组成结构、通信协议以及特点、应用领域。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，丰富学生关于仪器专用总线的知识架构。2.通过案例分析，让学生更直观地了解到三种仪器专用总线的应用领域。4.学生学习预期成果学生在完成本单元的学习之后，需要了解各类仪器专用总线的标准、组成结构、通信协议。5.支撑课程目标课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。课程目标2.能力目标：学生通过本课程的学习，能够具备根据分散综合自动监测控制系统实现仪器通信的能力；具备利用总线技术设计实现多点测量的虚拟仪器系统的能力；具备利用总线技术和网络技术设计实现网络化虚拟仪器系统的能力。课程目标3.素质目标：通过课程教学，培养学生的科学思维，激发学生的求知热情、探索和创新精神，使学生善于思考，勇于实践，为从事工程技术工作与科学研究打下坚实的理论基础。第十单元无线通信技术及网络（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）掌握无线通信技术的分类和基本原理。（2）熟悉射频技术的特点及射频芯片的应用。（3）了解各类无线网络。2.重点和难点掌握无线通信技术的分类和基本原理，熟悉射频技术的特点及射频芯片的应用，了解各类无线网络。教学方法课堂讲授、多媒体课件、案例分析学生学习预期成果学生在学习完本单元的课程之后，需要掌握无线通信技术的分类和基本原理，熟悉射频技术的特点及射频芯片的应用，了解各类无线网络。5.支撑课程目标课程目标1.知识目标：学生通过本课程的学习，掌握各类总线通信、网络通信、仪器通信技术等相关知识。课程目标2.能力目标：学生通过本课程的学习，能够具备根据分散综合自动监测控制系统实现仪器通信的能力；具备利用总线技术设计实现多点测量的虚拟仪器系统的能力；具备利用总线技术和网络技术设计实现网络化虚拟仪器系统的能力。课程目标3.素质目标：通过课程教学，培养学生的科学思维，激发学生的求知热情、探索和创新精神，使学生善于思考，勇于实践，为从事工程技术工作与科学研究打下坚实的理论基础。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元绪论讲授法、案例分析、小组讨论课程目标121:1第二单元数据通信基础讲授法、案例分析、小组讨论课程目标1、241:1第三单元简单接口通信技术讲授法、案例分析、小组讨论课程目标1、241:1第四单元共享存储区通信技术讲授法、案例分析、小组讨论课程目标1、221:1第五单元标准总线通信讲授法、案例分析、小组讨论课程目标1、241:1第六单元工业控制计算机网络讲授法、案例分析、小组讨论课程目标1、2、361:1第七单元现场总线讲授法、案例分析、小组讨论课程目标1、2、321:1第八单元GPIB讲授法、案例分析、小组讨论课程目标1、2、321:1第九单元仪器专用总线讲授法、案例分析、小组讨论课程目标2、321:1第十单元无线通信技术及网络讲授法、案例分析、小组讨论课程目标1、2、341:1合计32五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩100%学习表现（百分制）30课堂根据出勤率、课堂表现、回答问题表现、小组讨论表现给出学习表现分值。最终总成绩按比例折算为30分。课堂测验（百分制）30课堂根据需要随时安排测验，每次答题时间控制在5分钟之内，根据题目难度，数量灵活设置分值。最终总成绩按比例折算为30分。章节作业（百分制）40共计安排6次客观题作业，每次线上提交，平台自动评分，最终总成绩按比例折算为40分。（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元绪论1-1过程控制系统1-2智能仪器与自动测试系统1-3测控总线与仪器通信技术举例1-4测控总线与仪器通信技术的基本内容随堂测验课后作业课程目标1第二单元数据通信基础2-1数据通信的基本概念2-2数据通信系统的构成2-3传输方式2-4编码2-5复用技术随堂测验课后作业课程目标1、2第三单元简单接口通信技术3-1I/0信道的两种基本形式3-2简单接口通信基本原理3-3简单接口通信的连接方式随堂测验课后作业课程目标1、2第四单元共享存储区通信技术4-1共享存储区的物理结构4-2共享存储区的逻辑结构4-3共享存储区的分配与管理4-4\t"/item/%E6%B5%8B%E6%8E%A7%E6%80%BB%E7%BA%BF%E4%B8%8E%E4%BB%AA%E5%99%A8%E9%80%9A%E4%BF%A1%E6%8A%80%E6%9C%AF/_blank"双端口存储器及其应用4-5交叉内存双通信池及其应用4-6简易总线窗口随堂测验课后作业课程目标1、2第五单元标准总线通信5-1总线、总线标准及标准总线5-2开放型系统5-3Muhibus总线5-4STD总线5-5STD多微处理机系统随堂测验课后作业课程目标1、2第六单元工业控制计算机网络6-1计算机网络概述6-2计算机网络体系结构6-3ARQ协议及算法6-4滑动窗口流控制技术6-5面向字符的数据链路层通信协议6-6面向比特的数据链路层通信协议6-7局域网6-8IEEE802标准6-9MAP及相关协议6-10TCP/IP6-11Client/Server模型及例程随堂测验课后作业课程目标1、2、3第七单元现场总线7-1概述7-2现场总线类型7-3CAN总线7-4LON总线随堂测验课后作业课程目标1、2、3第八单元GPIB8-1概述8-2GPIB的消息编码格式8-3GPIB\t"/item/%E