《控制電路板綜合設(shè)計》教學大綱

《控制電路板綜合設(shè)計》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05167004課程性質(zhì)：集中實踐課學分：2學分周數(shù)：2周先修課程：電路、C程序設(shè)計、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等并修課程：傳感器技術(shù)、單片機原理與接口技術(shù)適用專業(yè)：測控技術(shù)與儀器開課單位：電氣工程與自動化學院一、課程說明《控制電路板綜合設(shè)計》是基于《單片機原理與接口技術(shù)》和《傳感器技術(shù)》課程教學的重要實踐性環(huán)節(jié)，是控制類各專業(yè)學生在繼電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、C語言等課程的學習后進行的全面、系統(tǒng)、深入的實踐性教學，培養(yǎng)學生元器件及模塊選型、電路設(shè)計、電路板制造、電路裝配與調(diào)試、控制程序編寫及整體調(diào)試等小型智能測控系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)的一系列能力，開拓學生的思路，增強理論知識與實踐相結(jié)合的能力，為學生將來創(chuàng)新性從事相關(guān)工作打下一定的基礎(chǔ)，進一步提升學生的職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)。二、課程目標通過課程設(shè)計，使學生達到如下目標：課程目標1：能夠從專業(yè)角度對實際工程技術(shù)問題進行提煉和描述，確定相應(yīng)的工程設(shè)計目標與設(shè)計方案，并能合理運用相關(guān)技術(shù)資料和專業(yè)軟件對設(shè)計方案進行仿真實現(xiàn)。課程目標2：掌握小型智能測控系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的基本思路，能夠通過團隊合作、組間討論和自主查閱文獻等途徑，明確設(shè)計任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)要點及解決思路。課程目標3：能夠理解并自覺遵守行業(yè)的工程職業(yè)規(guī)范和技術(shù)規(guī)范，樹立正確的勞動觀念和團隊合作意識，運用專業(yè)知識正確客觀地評價小型智能測控系統(tǒng)的綜合性能。三、課程目標與畢業(yè)要求《控制電路板綜合設(shè)計》課程教學目標對測控技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支持強度1．工程知識1.4能夠適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展，融會貫通工程數(shù)理基本知識和測控專業(yè)專業(yè)知識，通過對擬定方案的交流、比較和優(yōu)化，解決測控技術(shù)與儀器領(lǐng)域的復雜工程問題。課程目標1：能夠從專業(yè)角度對實際工程技術(shù)問題進行提煉和描述，確定相應(yīng)的工程設(shè)計目標與設(shè)計方案，并能合理運用相關(guān)技術(shù)資料和專業(yè)軟件對設(shè)計方案進行仿真實現(xiàn)。M2．問題分析2.3能夠根據(jù)數(shù)學、自然科學和測控領(lǐng)域工程科學的基本原理，并結(jié)合文獻研究，對測控領(lǐng)域復雜工程問題進行綜合分析，并獲得有效結(jié)論。課程目標2：掌握小型智能測控系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的基本思路，能夠通過團隊合作、組間討論和自主查閱文獻等途徑，明確設(shè)計任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)要點及解決思路。H3．設(shè)計/開發(fā)解決方案3.2能夠針對測控工程問題的需求及設(shè)計方案，制造開發(fā)實現(xiàn)特定功能的測控系統(tǒng)和單元（部件）。課程目標1：能夠從專業(yè)角度對實際工程技術(shù)問題進行提煉和描述，確定相應(yīng)的工程設(shè)計目標與設(shè)計方案，并能合理運用相關(guān)技術(shù)資料和專業(yè)軟件對設(shè)計方案進行仿真實現(xiàn)。M5.使用現(xiàn)代工具5.3能夠開發(fā)或選用現(xiàn)代工程工具對測控系統(tǒng)及其關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行設(shè)計、模擬和仿真，對測控領(lǐng)域復雜工程問題進行預測和模擬，并理解其局限性。課程目標3：能夠理解并自覺遵守行業(yè)的工程職業(yè)規(guī)范和技術(shù)規(guī)范，樹立正確的勞動觀念和團隊合作意識，運用專業(yè)知識正確客觀地評價小型智能測控系統(tǒng)的綜合性能。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點課時安排對應(yīng)的課程目標1.方案論證及元器件選型教學要求：采用多媒體授課，以典型小型測控系統(tǒng)的設(shè)計案例講解課程設(shè)計的過程，并按學生分組下達任務(wù)書。學生根據(jù)任務(wù)書查閱資料、確定系統(tǒng)的整體設(shè)計方案，并進行元器件的選型設(shè)計。重點：確定系統(tǒng)的整體設(shè)計方案。難點：元器件的選型設(shè)計。1天1、22.電路設(shè)計與仿真教學要求：根據(jù)系統(tǒng)整體設(shè)計方案及元器件的選型結(jié)果進行電路設(shè)計，并利用PROTEUS軟件繪制系統(tǒng)的電氣原理圖，并進行原理圖的調(diào)試。重點：使用PROTEUS軟件獨立繪制系統(tǒng)電路原理圖。難點：PROTEUS軟件的基本使用方法。1天1、23.設(shè)計PCB圖教學要求：在前期電氣原理圖設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用AltiumDesigner設(shè)計系統(tǒng)的PCB圖。重點：PCB圖的設(shè)計。難點：PCB圖的參數(shù)設(shè)置。2天1、34.印刷電路板焊接教學要求：根據(jù)設(shè)計的PCB圖紙制作控制電路板，并進行元器件的焊接。重點：元器件的裝配和焊接方法。難點：元器件的裝配和焊接方法。1.5天2、35.軟件編程教學要求：按照任務(wù)書的控制要求，結(jié)合系統(tǒng)硬件電路設(shè)計的結(jié)果，編寫控制程序，實現(xiàn)任務(wù)要求。重點：控制程序的模塊化設(shè)計理念及實現(xiàn)方法。難點：控制程序功能性和合理性。2天1、26.軟硬件整體調(diào)試與修改教學要求：將編寫的控制程序下載到自行設(shè)計制作的硬件電路板上進行功能仿真與調(diào)試。重點：說明書編寫與圖紙繪制。難點：圖紙的準確繪制。1天1、2、37.撰寫總結(jié)報告并進行答辯教學要求：按要求撰寫總結(jié)報告，并進行答辯。重點考核學生方案設(shè)計的合理性、任務(wù)要求的達成度，同時考核學生設(shè)計過程中的學習態(tài)度、工作量、有無違反學術(shù)規(guī)范現(xiàn)象，兼顧知識運用能力上的收獲提高和設(shè)計創(chuàng)新性。教師提問的內(nèi)容包括方案設(shè)計依據(jù)、元器件選型依據(jù)、程序設(shè)計思路及調(diào)試結(jié)果的分析等。重點：相關(guān)基本原理與設(shè)計的整體考核。難點：課程設(shè)計質(zhì)量的檢驗。1.5天1、2、3合計10天（2周）五、教學方法及手段由于課程內(nèi)容與工程實踐緊密結(jié)合，學習者應(yīng)根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，結(jié)合所選元器件的使用說明書，以自學為主、教師講授為輔，學會綜合應(yīng)用相關(guān)理論知識創(chuàng)新小型智能測控系統(tǒng)的基本方法，初步掌握基于單片機的智能測控系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計到開發(fā)制作的全過程，并養(yǎng)成自覺遵守行業(yè)標準的習慣。六、教材和參考書1.推薦教材：（1）張毅剛.《單片機原理及接口技術(shù)》.北京：人民郵電出版社，2020.（2）高海賓.《AD10從入門到精通》.北京：機械工業(yè)出版社，2014．2.參考書：（1）倪妍婷、程躍.《單片機原理及接口技術(shù)（Proteus仿真和C51編程）》.北京：清華大學出版社，2022.

（2）屈霞.《單片機原理及接口技術(shù)——基于C51+Proteus仿真》.西安：西安電子科技大學出版社，2021.（3）陳海宴.《51單片機原理及應(yīng)用---基于KeilC與Proteus》.北京：北京航空航天大學出版社，2022.（4）陳書旺等.《實用電子電路設(shè)計及應(yīng)用實例》.北京：北京郵電大學出版社，2019.（5）陳學平.《AltiumDesigner10.0電路設(shè)計與制作完全學習手冊》.北京：清華大學出版社，2012.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由：學習態(tài)度、工作量完成情況、設(shè)計能力、設(shè)計文檔及說明書和答辯成績五部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細則課程目標123學習態(tài)度10(1)主要考核學生遵守學習紀律和參與課堂討論的情況。(2)教師根據(jù)課堂整體表現(xiàn)情況評分。√√55工作量完成情況10(1)主要考核學生獨立完成設(shè)計任務(wù)情況。(2)教師根據(jù)獨立完成任務(wù)情況評分?！獭獭?42設(shè)計能力40(1)主要考核系統(tǒng)控制方案設(shè)計、元器件選型、硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制程序編寫的合理性。(2)教師根據(jù)其合理性評分?！獭?51510設(shè)計文檔及說明書30(1)主要考核學生軟硬件設(shè)計文檔的規(guī)范性和設(shè)計說明書的撰寫質(zhì)量；(2)教師根據(jù)文檔規(guī)范性和說明書撰寫的質(zhì)量高低評分。√√√12126答辯成績10(1)主要考核學生答辯自述和回答問題情況。(2)教師根據(jù)答辯自述情況和回答問題正確性與否進行評分?！獭獭?42合計：100404020八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定課程設(shè)計采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級評分制。即90分以上為優(yōu)，80~89分為良，70~79分為中，60~69分為及格，60分以下為不及格。總成績分五部分：學習態(tài)度、工作量完成情況、設(shè)計能力、設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量和答辯成績。其中：(1)學習態(tài)度占10%，無故曠課達3次取消總成績；(2)工作量完成情況占10%；(3)設(shè)計能力占40%；(4)設(shè)計文檔及說明書質(zhì)量占30%；(5)答辯成績占10%。最后一周的周五進行驗收、答辯，由2-3位教師組成答辯考核小組，對每位學生進行口試答辯，要求學生根據(jù)設(shè)計回答教師所提出的問題。課程設(shè)計成績根據(jù)學生設(shè)計的合理性、計算的準確性、設(shè)計說明書和圖紙的規(guī)范性、設(shè)計中分析與解決問題的能力及設(shè)計態(tài)度和答辯情況綜合評定。2.成績評定標準考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥90（優(yōu)秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）課堂表現(xiàn)10學習認真、態(tài)度端正，遵守紀律,表現(xiàn)優(yōu)秀學習認真、態(tài)度端正，遵守紀律,表現(xiàn)良好遵守紀律，學習態(tài)度良好，表現(xiàn)中等遵守紀律，學習態(tài)度一般，表現(xiàn)一般學習紀律較差，表現(xiàn)較差工作量完成情況10獨立完成設(shè)計任務(wù)的90%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的80%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的70%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的60%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的60%以下設(shè)計能力40綜合運用理論知識，系統(tǒng)方案設(shè)計合理；能熟練運用相關(guān)的軟硬件技術(shù)驗證設(shè)計成果的功能性和合理性，設(shè)計成果完全符合任務(wù)要求綜合運用理論知識，系統(tǒng)方案設(shè)計合理；能熟練運用相關(guān)的軟硬件技術(shù)驗證設(shè)計成果的功能性和合理性，設(shè)計成果能達到任務(wù)要求的良好水平綜合運用理論知識，系統(tǒng)方案設(shè)計較合理；能較好地運用相關(guān)的軟硬件技術(shù)驗證設(shè)計成果的功能性和合理性，設(shè)計成果能達到任務(wù)要求的中等水平綜合運用理論知識，系統(tǒng)方案設(shè)計較合理；能運用相關(guān)的軟硬件技術(shù)驗證設(shè)計成果的功能性和合理性，設(shè)計成果僅能滿足基本任務(wù)要求綜合運用理論知識，系統(tǒng)方案設(shè)計不夠合理；僅掌握了相關(guān)軟件的基本用法，設(shè)計成果與任務(wù)要求有較大差距設(shè)計文檔及說明書質(zhì)量30設(shè)計文檔完整、規(guī)范；設(shè)計說明書所述內(nèi)容與設(shè)計文檔的成果相符，說明書撰寫質(zhì)量較高設(shè)計文檔完整，但存在個別小問題；設(shè)計說明書所述內(nèi)容與設(shè)計文檔的成果相符，說明書撰寫質(zhì)量良好設(shè)計文檔完整，但存在一些小問題；設(shè)計說明書所述內(nèi)容