《智能儀器設(shè)計(jì)技術(shù)》教學(xué)大綱

《智能儀器設(shè)計(jì)技術(shù)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13220319英文名稱：IntelligentInstrumentDesign&Technology學(xué)分：3學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)56學(xué)時(shí)，其中理論40學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)先修課程：數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理與接口技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程類別：專業(yè)方向課程授課對(duì)象：自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)本課程是自動(dòng)化專業(yè)智能儀器方向的一門專業(yè)方向課程，內(nèi)容包括智能儀器中數(shù)字量的輸入輸出、智能儀器中模擬量的輸入輸出、智能儀器的人機(jī)對(duì)話通道、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、智能儀器中的通信技術(shù)、智能儀器的抗干擾技術(shù)、智能儀器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握智能儀器的基本工作原理（特別是智能儀器實(shí)際設(shè)計(jì)過程中涉及的具體方法和技巧），具備智能儀器的初步能力，能運(yùn)用所學(xué)的電子技術(shù)和微處理器等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，解決現(xiàn)代電子一起開發(fā)過程中的實(shí)際問題，逐步具備實(shí)現(xiàn)電子儀器智能化的能力。課程目標(biāo)1：掌握智能儀器設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的軟硬件設(shè)計(jì)開發(fā)方法和技術(shù)，了解開發(fā)環(huán)境、量程約束、干擾等各種因素對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)方案的影響課程目標(biāo)2：了解智能儀器設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的成本構(gòu)成，理解其中涉及的工程管理與經(jīng)濟(jì)決策問題課程目標(biāo)3：具有自主學(xué)習(xí)電子儀器智能化實(shí)現(xiàn)過程需要各種新知識(shí)的能力，包括對(duì)軟硬件技術(shù)問題的理解能力，歸納總結(jié)的能力和提出問題的能力等，能夠通過不斷學(xué)習(xí)提高自身能力，適應(yīng)社會(huì)和智能儀器行業(yè)新的發(fā)展二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度3.1掌握自動(dòng)化相關(guān)領(lǐng)域工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的軟硬件設(shè)計(jì)開發(fā)方法和技術(shù)，了解影響設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素課程目標(biāo)1H11.2了解自動(dòng)化相關(guān)領(lǐng)域的工程及產(chǎn)品全周期、全流程的成本構(gòu)成，理解其中涉及的工程管理與經(jīng)濟(jì)決策問題課程目標(biāo)2L12.2具有自主學(xué)習(xí)的能力，包括對(duì)技術(shù)問題的理解能力，歸納總結(jié)的能力和提出問題的能力等，能夠通過不斷學(xué)習(xí)提高自身能力，適應(yīng)社會(huì)和專業(yè)的發(fā)展課程目標(biāo)3H三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論教學(xué)序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1第一單元：概述基本要求：(1)儀器儀表的發(fā)展歷程及趨勢(shì)①了解電子儀器的發(fā)展歷史；②了解智能儀器的發(fā)展趨勢(shì)。(2)智能儀器的基本組成及特點(diǎn)①知道智能儀器的基本概念；②知道智能儀器的組成，能夠根據(jù)系統(tǒng)要求畫出系統(tǒng)框圖；

重點(diǎn)與難點(diǎn)：能夠根據(jù)系統(tǒng)要求畫出系統(tǒng)框圖德育要求：了解我國(guó)智能儀器行業(yè)的發(fā)展歷程，以及目前與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)之間的差距，勇于承擔(dān)責(zé)任4集中講授課程目標(biāo)1,32第二單元：智能儀器的主機(jī)電路基本要求：(1)基于51內(nèi)核的單片機(jī)(2)基于ARM內(nèi)核的單片機(jī)(3)DSP數(shù)字處理器重點(diǎn)與難點(diǎn)：知曉51內(nèi)核系列單片機(jī)、ARM內(nèi)核系列單片機(jī)、DSP的特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景，能更具系統(tǒng)要求合理選擇主控芯片，能進(jìn)行最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)德育要求：精益求精的大國(guó)工匠精神6集中講授課程目標(biāo)1,2,33第三單元：智能儀器外圍接口設(shè)計(jì)基本要求：(1)智能儀器人機(jī)接口設(shè)計(jì)(2)智能儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)(3)智能儀器信號(hào)輸出通道設(shè)計(jì)(4)智能儀器通信接口設(shè)計(jì)重點(diǎn)與難點(diǎn)：能夠根據(jù)要求設(shè)計(jì)智能儀器系統(tǒng)模擬信號(hào)輸出通道；能夠根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)智能儀器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。德育要求：在解決問題、實(shí)施項(xiàng)目的過程中，培養(yǎng)了學(xué)生吃苦耐勞的精神8集中講授課程目標(biāo)1,2,34第四單元：智能儀器的軟件設(shè)計(jì)基本要求：(1)智能儀器的軟件開發(fā)環(huán)境和編程語(yǔ)言(2)基于裸機(jī)的軟件設(shè)計(jì)方法(3)基于嵌入式操作系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)重點(diǎn)與難點(diǎn)：能夠根據(jù)要求正確設(shè)計(jì)系統(tǒng)的監(jiān)控程序德育要求：增強(qiáng)學(xué)生的愛國(guó)情懷和民族自豪感8集中講授課程目標(biāo)1,2,35第五單元：智能儀器的智能化處理技術(shù)基本要求：(1)智能儀器的自校準(zhǔn)方法(2)智能儀器的數(shù)字濾波技術(shù)(3)智能儀器的標(biāo)度變換技術(shù)(4)智能儀器的量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)(5)智能儀器的故障自檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)與難點(diǎn)：能夠根據(jù)干擾信號(hào)類型，合理選擇數(shù)字濾波方法，設(shè)計(jì)濾波程序；能夠根據(jù)系統(tǒng)要求選擇合適的標(biāo)度變換方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)度變換德育要求：突破陳規(guī)、大膽探索、敢于創(chuàng)造6集中講授課程目標(biāo)1,2,36第六單元：智能儀器的抗干擾技術(shù)基本要求：(1)干擾的產(chǎn)生及分類(2)抑制干擾的硬件措施技術(shù)(3)軟件抗干擾技術(shù)重點(diǎn)與難點(diǎn)：能夠判斷干擾信號(hào)的類型及其耦合方式，科學(xué)選擇適當(dāng)?shù)能浻布垢蓴_方法進(jìn)行抑制德育要求：解放思想、積極探索4集中講授課程目標(biāo)1,2,37第七單元：智能儀器的設(shè)計(jì)實(shí)例基本要求：(1)智能溫度巡檢儀的軟硬件設(shè)計(jì)(2)氣壓高度表的軟硬件設(shè)計(jì)重點(diǎn)與難點(diǎn)：能夠根據(jù)系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)溫度巡檢儀的軟硬件設(shè)計(jì)德育要求：不甘落后、追求進(jìn)步4集中講授課程目標(biāo)1,2,3合計(jì)402.實(shí)驗(yàn)教學(xué)序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1A/D轉(zhuǎn)換與實(shí)驗(yàn)掌握A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)方法。了解讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的程序設(shè)計(jì)方法。2驗(yàn)證課程目標(biāo)1,2,32數(shù)字濾波程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)了解數(shù)據(jù)采集中數(shù)字濾波的方法，掌握數(shù)字濾波的程序設(shè)計(jì)。4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1,2,33非線性校正及標(biāo)度變換程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)了解非線性校正及標(biāo)度變換的方法，掌握非線性校正及標(biāo)度變換的程序設(shè)計(jì)。4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1,2,34氣壓高度表設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制核心，選擇合適的傳感器，設(shè)計(jì)一氣壓高度表，具有高度、氣壓顯示功能，設(shè)置閾值報(bào)警功能6設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1,2,3合計(jì)16注：實(shí)驗(yàn)要求包括必修、選修；實(shí)驗(yàn)類型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)等。四、課程教學(xué)方法1.課堂教學(xué)課堂講授：在課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，按知識(shí)模塊，通過案例以演示和歸納主要知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，通過問題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和討論，不斷強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。在講授、討論中，通過基礎(chǔ)知識(shí)傳授、實(shí)例仿真、基于項(xiàng)目的實(shí)例講解等多種課堂教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生掌握智能儀器的軟硬件設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生體驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程，獲得學(xué)習(xí)智能儀器設(shè)計(jì)方法的成就感。課內(nèi)討論：圍繞預(yù)習(xí)內(nèi)容、講授案例、作業(yè)問題、階段作品，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行優(yōu)化、完善和補(bǔ)充。2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課外學(xué)習(xí)和作業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ)上，通過集中實(shí)驗(yàn)，理解有關(guān)知識(shí)點(diǎn)，掌握智能儀器的軟硬件設(shè)計(jì)方法。3.課外學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí)：要求學(xué)生在課前按預(yù)習(xí)計(jì)劃完成自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，即自學(xué)教材相關(guān)章節(jié)，觀看課程網(wǎng)站上教學(xué)視頻。課后作業(yè)：要求學(xué)生按時(shí)完成課后作業(yè)。復(fù)雜項(xiàng)目設(shè)計(jì)：完成一個(gè)復(fù)雜綜合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行集中驗(yàn)收和現(xiàn)場(chǎng)答辯。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目作業(yè)和期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中平時(shí)作業(yè)成績(jī)占5%、課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)占15%、項(xiàng)目作業(yè)成績(jī)占20%、期末考核成績(jī)占60%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)考核方式課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)30252課程實(shí)驗(yàn)1005153項(xiàng)目作業(yè)848204期末考試19162560課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值402040100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時(shí)完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握到位。能分析各種影響因素，提出、比較智能儀器各個(gè)單元電路的軟硬件設(shè)計(jì)方法；能通過自主學(xué)習(xí)，識(shí)別具體設(shè)計(jì)方案的問題并提出優(yōu)化方案按時(shí)完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握較到位。能分析各種影響因素，提出智能儀器各個(gè)單元電路的軟硬件設(shè)計(jì)方法；能通過自主學(xué)習(xí)，識(shí)別具體設(shè)計(jì)方案的問題并進(jìn)行評(píng)價(jià)延時(shí)完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握基本到位。能分析各種影響因素，提出智能儀器各個(gè)單元電路的軟硬件設(shè)計(jì)方法；能通過自主學(xué)習(xí)，識(shí)別具體設(shè)計(jì)方案的問題不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握有偏差。2.課程實(shí)驗(yàn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分課程實(shí)驗(yàn)?zāi)芨鶕?jù)實(shí)驗(yàn)要求自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，搭建系統(tǒng)并安全實(shí)驗(yàn)，有自己的設(shè)計(jì)理念。實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整，方案解析和結(jié)果分析有理有據(jù)。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并安全實(shí)驗(yàn)，有一定的設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整，方案解析和結(jié)果分析基本到位。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并安全實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新意識(shí)較差。實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本完整，方案解析和結(jié)果分析不準(zhǔn)確。不參與實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)過程存在安全隱患，實(shí)驗(yàn)報(bào)告不交或內(nèi)容不完整，無方案解析、結(jié)果分析等內(nèi)容。3.項(xiàng)目作業(yè)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分項(xiàng)目作業(yè)能根據(jù)項(xiàng)目要求自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，搭建系統(tǒng)并安全實(shí)驗(yàn)，有自己的設(shè)計(jì)理念。實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整，方案解析和結(jié)果分析有理有據(jù)。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并安全實(shí)驗(yàn)，有一定的設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整，方案解析和結(jié)果分析基本到位。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并安全實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新意識(shí)較差。實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本完整，方案解析和結(jié)果分析不準(zhǔn)確。不參與實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)過程存在安全隱患，實(shí)驗(yàn)報(bào)告不交或內(nèi)容不完整，無方案解析、結(jié)果分析等內(nèi)容。4.期末試卷考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)知識(shí)的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《智能儀器設(shè)計(jì)》，王祁主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2019年1月版；2．《智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，史健芳主編