《智能控制终端技术》教学大纲.docx

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1、智能控制终端技术课程教学大纲课程英文 名Intelligent control terminal technology课程 代码A0808Z00学分4总学时64理论学时32实验/实践学32 时课程类别专业教育课课程性 质选修先修课程微机原理及其应用适用专业理工科专业(非计算机专业)开课学院机电工程学院一课程的地位与任务智能控制终端技术是自动化专业选修的专业选修课，是检测技术、C语言技术、面 向对象程序设计和微机原理及其应用课程的后续综合应用课程。其目的是使学生掌握嵌入式 终端装置的设计理论技术和实践应用，能够运用嵌入式技术、现场总线技术和数字信号处理 技术进行控制终端的整体设计。通过对本课程的

2、学习和实践，使学生掌握计算机网络体系的结构、通讯的基础原理、现 场总线技术的基础原理、以及多协议网络的组网过程、嵌入式技术的基本原理、多任务操作 系统的运行机理、运动控制的基础和各类常见电机的控制原理。为今后从事智能控制终端、 嵌入式检测装置的开发和应用打下良好的基础，具备初步的自动控制检测装置的设计能力。 二 课程目标(1)掌握智能控制终端系统设计的基本方法，能够针对待检测控制对象，给出多种解决方 案并进行比较和分析，并能够针对特定解决方案发现问题、提出问题并就改进的可能性进行 初步分析的能力。(2)熟悉使用专业软件工具进行设计、开发、模拟和分析自动化领域工程问题，能够熟练 的运用QT开发软

3、件实现以太网、串行通讯，以及数据的显示、记录和历史回顾功能，初步 具备自动化领域的工程软件设计能力；(3)理解自动化工程与环境保护的关系，了解自动化技术对于可持续发展的影响，在自动 化系统的设计过程中，所设计的系统能够考虑到其对环境的影响和保护所起的作用。表1课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标毕业要求(支撑程度H、M、L)3-35-27-1课程目标(1)H课程目标(2)M课程目标(3)M注：1.支撑强度分别填写H、M或L (其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低)； 2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。三、课程主要内容与基本要求第一章计算机网络基础了解计算机网络体系结构；熟悉

4、通讯的基本原理；熟悉ISO/OSI七层结构的定义和原理；熟悉TCP/IP协议的基本原理和应用场合；掌握C/S通讯构架的基本原理和实现过程。第二章常用现场总线技术了解现场总线技术的概念和由来；熟悉主流现场总线技术的性能概况和他们的主要应用场合；熟悉现场总线技术的发展趋势，以及工业以太网的性能优势；第三章CAN技术规范了解CAN总线的概念和CAN总线的由来；熟悉CAN的分层结构和通信协议，以及它和ISO/OSI七层协议的不同；熟悉CAN报文的桢结构，包括数据帧、远程帧、超载帧和错误帧。；熟悉CAN的报文滤波技术，一对多、一对一和一多所有通讯方式的实现原 理。第四章实时操作系统的概念了解前后台系统、

5、代码临界段的定义；了解资源、共享资源、多任务和任务切换的概率；了解内核、调度、不可剥夺型内核和可剥夺型内核的定义；熟悉可重入性、时间片轮番调度法和优先级的概念。第五章任务管理的实现过程了解建立任务、任务堆栈和堆栈检验的过程；熟悉删除任务、请求删除任务和改变任务的优先级的实现原理；熟悉挂起任务、恢复任务和获得有关任务的信息。第六章Cortex-M3体系结构了解M3微处理器核结构以及其和51单片机的区别；了解处理器的工作模式及状态，主频的设置过程；了解寄存器、总线接口、存储器的组织与映射； 熟悉指令集、流水线和异常和中断的实现过程。第七章STM32程序设计了解Cortex微控制器软件接口标准；熟悉

6、FWLib固件库、嵌入式C编程标准；掌握STM32的GPIO、中断系统和通用同步/异步收发器；掌握STM32定时器的设置与应用和A/D转换器的应用。第八章运动控制基础熟悉PWM的基本原理和实现过程；熟悉直流电机的调速原理和实现过程；熟悉步进电机的调速原理和实现过程；熟悉舵机的驱动原理和实现过程。四课程教学学时安排表2课程学时安排表教学内容教学 时数学生任务对应课程目标1计算机网络基础1.1 计算机网络体系的结构1.2 通讯的基本原理1.3 ISO/OSI七层结构1.4 TCP/IP协议的基本原理1.5 C/S通讯构架的基本原理1.6 1.6网络硬件基础4了解计算机网络的特点、组成、应用 和发展

7、趋势；理解ISO/OSI七层网络 结构;掌握C/S通讯的创建过程课堂作业：QQ通讯的原理课程目标12常用现场总线技术2.1 现场总线技术概况2.2 主流现场总线技术的性能 概况2.3 现场总线技术的发展趋势2.4 工业以太网6了解现场总线的定义以及它和DCS 的区别；理解IEC611158主流现场总 线的性能；掌握现场总线的发展趋势， 工业以太网的性能优势课程目标13 CAN技术规范3.1 CAN总线的概念3.2 CAN的分层结构和通信协 议3.3 CAN报文的桢结构3.4 CAN的报文滤波技术3.5 CAN总线的通信错误及其 处理6了解CAN总线的定义以及它和485 通讯的区别;理解CAN总

8、线的报文帧 结构掌握CAN总线的报文滤波设置 方法课堂作业：如何实现CAN总线群发课程目标24实时操作系统的概念4.1 前后台系统、代码临界段 的定义4.2 资源、共享资源、多任务 和任务切换的概率4.3 内核、调度、不可剥夺型 内核和可剥夺型内核的定义4.4 可重入性、时间片轮番调 度法和优先级的概念4理解实时操作系统的基本概念；掌握 可重入性、时间轮番调度法和优先级 的概念课堂作业：常用的嵌入操作都有什么 优点？课程目标15任务管理的实现过程5.1 建立任务、任务堆栈和堆 栈检验5.2 删除任务、请求删除任务 和改变任务的优先级5.3 挂起任务、恢复任务和获 得有关任务的信息2理解任务的建

9、立过程；掌握任务的调 度和切换方法课程目标26 Cortex-M3体系结构6.1 M3微处理器核结构6.2 处理器的工作模式及状态6.3 寄存器、总线接口、存储 器的组织与映射6.4 指令集、流水线和异常和 中断2了解M3微处理器的结构、工作模式 和寄存器；掌握指令集、流水线和中 断的概率课程目标27 STM32程序设计7.1 Cortex微控制器软件接口 标准7.2 FWLib固件库、嵌入式C 编程标准7.35 TM32 的 GPIO、中断系 统和通用同步/异步收发器7.4STM32定时器和A/D转换 器4了解STM32的库函数编程方法,理解 stm32的GPIO操作、中断、串行通讯 和AD

10、采集原理课程目标28运动控制基础8.1 PWM的基本原理8.2 直流电机的调速原理8.3 步进电机的调速原理8.4 舵机的驱动原理4理解PWM波形的基本原理，掌握直 流电机、步进电机和舵机的驱动原理课程目标2备注：根据学生学情适当调整教学进度，并安排部分教学内容为自学内容，通过大作业来对 学生自学情况进行考核。五、实践环节及基本要求表3实践环节及基本要求表序号实验项目学时基本要求实验性质实验类别课程 目标1基于TCP的以太网C/S构架通讯实验2掌握C/S通讯构架在实际工程应用中 的使用方法验证必做课程目标 (1)2串行通讯助手开发2掌握基于C+的上位机串口通讯软件 开发验证必做课程目标(1)3

11、以太网转串行通讯 实验2掌握基于C+的以太网转串口通讯软 件开发验证必做课程目标、4RS485通讯收发实验2理解主从通讯的基本原理和掌握485 通讯的收发原理；验证必做课程目标 (1)5CAN总线通讯收发 实验2理解CAN总线点对点通讯、广播通讯 和多节点通讯组网原理验证必做课程目标 (2)6基于modbus的环 境检测装置实验2理解modbus协议的基本概念和应用 方法验证必做课程目标 (1)7基于UC/OS-II操作 系统的跑马灯实验2掌握基于UC/OS-II的多任务创建和任 务调度的应用验证必做课程目标 8基于多线程的计时 器实验2掌握基C+的多线程任务创建和应用验证必做课程目标 (1)

12、9STM32基础实验2熟悉STM32的程序烧写过程，跑马灯 实验和AD采集实验的基本原理验证必做课程目标 (1)10基于QT的嵌入式 节点数据采集实验2掌握基于STM32的传感器采集，并通 过串行通讯和QT上位机进行通讯验证必做课程目标、11基于STM32的电 机驱动实验2掌握硬件PWM波形输出，直流电机、 步进电机和舵机的控制。验证必做课程目标、12密室逃脱控制装置 设计实验2掌握定时器设置，以太网远程控制， 串行通讯协议解析，下位机继电器控 制验证必做课程目标 、13光照窗帘智能控制 实验4理解数字光照传感器的采集原理，掌 握基于stm32的串行通讯协议定制和 上位机远程监控验证必做课程目

13、标 、14温湿度智能植物浇 灌实验4理解数字温湿度传感器的采集原理， 掌握上位机监控软件开发和浇灌联动 控制验证必做课程目标、15具有多传感检测的 四轮驱动小车控制 实验4熟悉基于STM32的传感器采集，熟悉 采用LM298的电机调速，掌握舵机的 二维平移台转角控制，掌握基于串行 通讯和以太网通讯的小车远程控制功 能夕占Ns. 七F 口选作课程目标、(3)16音乐喷泉控制实验4掌握水泵控制的控制功能，基于PWM 调节的喷水强度动态控制功能，音频 文件的读取功能和音乐喷泉的远程控 制功能。妗A 州口选作课程目标 (1).(2)(3)17日月湖水环境综合 监控实验4掌握太阳能供电的基础原理，实现基

14、 于嵌入式的水位采集功能，数据的远 程监控功能和数据库记录功能七F 口选作课程目标 、(3)共计32个实验学时六、达成目标的途径和措施智能控制终端技术课程教学采用课堂教学结合实践教学的方法，针对智能控制终端 装置在实际生产生活中的应用，学习系统的整体设计方法，系统最小原型的测试方法和系统 的调试方法，在细化功能的基础上，结合嵌入式技术、通讯技术和电机控制技术，设计相应 的智能控制终端装置。培养学生运用工程基础知识分析和解决控制科学与工程领域复杂工程 问题的能力。(1)课堂教学主要讲述计算机网络体系结构，通讯的基本原理，主流现场总线技术的性能 概况和他们的主要应用场合，现场总线技术的发展趋势，以

15、及工业以太网的性能优势；CAN 总线的概念和CAN总线的由来；熟悉CAN的分层结构和通信协议，CAN报文的桢结构实 时操作系统的概念，了解前后台系统、代码临界段的定义；任务管理的实现过程，Cortex-M3 体系结构，STM32程序设计和运动控制基础。在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教 学效果。(2)针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学习环 节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。(3)设计验证性、设计性实验，采用实验教学方式，训练实验技能，培养理论知识的应用 能力、实验数据分析和处理能力和团队协助能力。七、考核方法及成绩评定表4

16、考核方法及成绩评定表考核形式考核内容占比评定标准过 程 考 核大作业与智能控制终端技术相关的文献检索、资料 查询及运用现代信息技术获取相关信息，设 计并汇报课程实践成果30%实验成绩考核知识点的应用情况，通过学习测量、分 析和处理实验数据方法等实验技能。以实验 报告形式，验证知识点理论上的正确性。实验指导书平时作业成绩考核课堂教学各知识点的复习程度、听课效 果和掌握熟练度。20%中国计量学 院学生课程 平时成绩考 核细则课堂表现成绩以点验到课率，课堂互动回答问题等形式， 检验学生学习态度。期 末 考 核期末考试成绩考核各知识点的基本概念、智能控制终端装 置的设计方法。题型为分析和设计。50%试卷参考答 案和评分标 准八、推荐教材与主要参考书(1)推荐教材陈志旺编著，STM32嵌入式微控制器快速上手，电子工业出版社，2012年孙权卿编著，现场总线技术，国防工业出版社，2014年邵贝贝编著，嵌入式实时操作系统KVOS-2，北京航空航天大学出版社，2003年(2)推荐参考书周鸣争编著，嵌入式系统与应用，中国铁道出版社，2011年史久根编著，CAN现场总线系统设计技术，国防工业出版社，2004年丁玉美编著，数字信号处理，西安电子科技大学出版社，2005年