《智能控制终端技术》教学大纲

《智能控制终端技术》课程教学大纲课程英文名课程代Intelligent controlterminal technologyA0808Z00码实验/实践学时学分4总学时64理论学时3232课程性质课程类别专业教育课选修先修课程《微机原理及其应用》机电工程学院适用专业理工科专业非计算机专业开课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、语言技术、面向C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1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2开发软件实现以太网、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QT领域的工程软件设计能力；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3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毕业要求支撑程度H、M、L课程目标3-35-27-1课程目标1H课程目标2M课程目标3M注.支撑强度分别填写、或其中表示支撑程度高、为中等、为低；.毕业要求须根1H M L HML2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、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时学生任务教学内容对应课程目标数计算机网络基础1了解计算机网络的特点、组成、应用和计算机网络体系的结构

1.1发展趋势；理解七层网络结构;ISO/OSI通讯的基本原理

1.2七层结构4掌握C/S通讯的创建过程课程目标

11.3ISO/OSI协议的基本原理

1.4TCP/IP课堂作业通讯的原理QQ通讯构架的基本原理

1.5C/S网络硬件基础

1.

61.6常用现场总线技术2了解现场总线的定义以及它和的区DCS现场总线技术概况

2.1别；理解主流现场总线的性IEC611158主流现场总线技术的性能

2.2课程目标6能；掌握现场总线的发展趋势，工业以1概况

2.3现场总线技术的发展趋势太网的性能优势工业以太网

2.4技术规范3CAN了解总线的定义以及它和通讯CAN485总线的概念

3.1CAN的区别;理解总线的报文帧结构掌CAN的分层结构和通信协

3.2CAN握总线的报文滤波设置方法CAN议课程目标

623.3CAN报文的桢结构课堂作业如何实现CAN总线群发的报文滤波技术

3.4CAN总线的通信错误及其

3.5CAN处理实时操作系统的概念理解实时操作系统的基本概念；掌握可4前后台系统、代码临界段的重入性、时间轮番调度法和优先级的概

4.1念定义课堂作业常用的嵌入操作都有什么优资源、共享资源、多任务和

4.24点？课程目标1任务切换的概率内核、调度、不可剥夺型内

4.3核和可剥夺型内核的定义可重入性、时间片轮番调度

4.4法和优先级的概念任务管理的实现过程理解任务的建立过程；掌握任务的调度5建立任务、任务堆栈和堆栈和切换方法

5.1检验课程目标22删除任务、请求删除任务和

5.2改变任务的优先级挂起任务、恢复任务和获得

5.3有关任务的信息6Cortex-M3体系结构了解M3微处理器的结构、工作模式和微处理器核结构寄存器；掌握指令集、流水线和中断的

6.1M3概率处理器的工作模式及状态

6.2课程目标22寄存器、总线接口、存储器

6.3的组织与映射指令集、流水线和异常和中

6.4断7STM32程序设计了解STM32的库函数编程方法,•理解的操作、中断、串行通讯和微控制器软件接口标stm32GPIO

7.1Cortex采集原理AD准固件库、嵌入式编

7.2FWLib C课程目标42程标准的、中断系统

7.35TM32GPIO和通用同步/异步收发器定时器和转换器

7.4STM32A/D理解波形的基本原理，掌握直流PWM运动控制基础8电机、步进电机和舵机的驱动原理的基本原理

8.1PWM

8.2直流电机的调速原理4课程目标2步进电机的调速原理

8.3舵机的驱动原理

8.4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实验实验课程目标序号实验项目学时基本要求性质类别基于TCP的以太网掌握C/S通讯构架在实际工程应用中的12验证必做课程目标1C/S构架通讯实验使用方法串行通讯助手开发课程目标掌握基于C++的上位机串口通讯软件开22验证必做发1课程目标以太网转串行通讯实掌握基于C++的以太网转串口通讯软件32验证必做⑴、⑵验开发RS485通讯收发实理解主从通讯的基本原理和掌握485通42验证必做课程目标1验讯的收发原理；CAN总线通讯收发实理解CAN总线点对点通讯、广播通讯和52验证必做课程目标2验多节点通讯组网原理基于modbus的环境检理解modbus协议的基本概念和应用方62验证必做课程目标1测装置实验法基于UC/OS-II操作掌握基于UC/OS-II的多任务创建和任务课程目标⑵72验证必做系统的跑马灯实验调度的应用基于多线程的计时器82掌握基C++的多线程任务创建和应用验证必做课程目标1实验熟悉STM32的程序烧写过程，跑马灯实课程目标19STM32基础实验2验证必做验和AD采集实验的基本原理课程目标基于QT的嵌入式节掌握基于STM32的传感器采集，并通过102验证必做点数据采集实验串行通讯和QT上位机进行通讯⑵、⑶课程目标基于STM32的电机掌握硬件PWM波形输出，直流电机、步112验证必做驱动实验进电机和舵机的控制⑴、⑶密室逃脱控制装置掌握定时器设置，以太网远程控制，串课程目标12设计实验2行通讯协议解析，下位机继电器控制验证必做⑴、⑶光照窗帘智能控制实理解数字光照传感器的采集原理，掌握课程目标13验4基于stm32的串行通讯协议定制和上位验证必做⑵、⑶机远程监控温湿度智能植物浇灌理解数字温湿度传感器的采集原理，掌课程目标14实验4握上位机监控软件开发和浇灌联动控制验证必做⑵、⑶具有多传感检测的四熟悉基于STM32的传感器采集，熟悉采课程目标轮驱动小车控制实验用LM298的电机调速，掌握舵机的二维夕占Ns.⑴、⑵154平移台转角控制，掌握基于串行通讯和七F口选作3以太网通讯的小车远程控制功能音乐喷泉控制实验掌握水泵控制的控制功能，基于PWM调课程目标节的喷水强度动态控制功能，音频文件妗A州164口选作

1.2的读取功能和音乐喷泉的远程控制功能3日月湖水环境综合监掌握太阳能供电的基础原理，实现基于课程目标17控实验4嵌入式的水位采集功能，数据的远程监七F口选作⑴、⑵控功能和数据库记录功能3共计个实验学时32

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1们的主要应用场合，现场总线技术的发展趋势，以及工业以太网的性能优势；总线的概念和•CAN总线的由来；熟悉的分层结构和通信协议，报文的桢结构实时操作系统的概念，CAN CANCAN了解前后台系统、代码临界段的定义；任务管理的实现过程，体系结构，程序设Cortex-M3STM32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、2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3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考核方法及成绩评定表考核形式考核内容占比评定标准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%考核知识点的应用情况，通过学习测量、分析实验指导书过程实验成绩和处理实验数据方法等实验技能以实验报告考核形式，验证知识点理论上的正确性考核课堂教学各知识点的复习程度、听课效果中国计量学平时作业成绩和掌握熟练度院学生课程20%以点验到课率，课堂互动回答问题等形式，检平时成绩考课堂表现成绩验学生学习态度核细则期末考核各知识点的基本概念、智能控制终端装置试卷参考答考核的设计方法题型为分析和设计案和评分标期末考试成绩50%准

八、推荐教材与主要参考书1推荐教材陈志旺编著，《嵌入式微控制器快速上手》，电子工业出版社，年STM322012孙权卿编著，《现场总线技术》，国防工业出版社，年2014邵贝贝编著，《嵌入式实时操作系统》，北京航空航天大学出版社，年KVOS-22003推荐参考书2周鸣争编著，《嵌入式系统与应用》，中国铁道出版社，年2011史久根编著，《现场总线系统设计技术》，国防工业出版社，年CAN2004丁玉美编著，《数字信号处理》，西安电子科技大学出版社，年2005。