微型计算机控制技术-课程代码

课程名称：微型计算机控制技术 第一部分 课程性质与特点 一、课程性质与特点 1．课程性质 《微型计算机控制技术》是高等教育自学考试电子工程、自动化专业本科专业必修的专业基础课和专业主干课程之一。工业控制是计算机的一个重要应用领域，微型计算机控制正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。它主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。通过本课程的学习，使学生了解和掌握以微型机为核心组成的控制系统的硬件、软件基础知识和基本应用技术。 　 2．课程特点    微型计算机控制技术课程侧重讨论工业控制过程中所涉及的具体方法与技巧。旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代工业控制过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的控制系统的硬件、软件基础知识和基本应用技术。 本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。因此本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点 二、课程目标与基本要求 1．课程目标 使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代工业控制过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的控制系统的硬件、软件基础知识和基本应用技术。 2．基本要求 掌握计算机控制系统的组成和分类、计算机控制系统中过程通道的设计方法、数字程序控制技术、数字PID及其算法、直接数字控制及其算法、模型预测控制算法、分布式计算机控制系统、现场总线技术。 三、与本专业其他课程的联系 1．学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、信号与系统等课程方面的有关知识。因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《信号与系统》等课程或者学过“电路基础”、“数字电路”、“ 微机原理” 、“信号与系统”等课程的基础上进行自学. 2．本课程将为有关微型计算机控制系统设计方面的课题打下必要的基础。   第二部分 考核内容与考核目标 第一章 微型计算机控制系统概述    一、学习目的与要求   通过本章学习，学生应重点掌握微型计算机控制系统的微型计算机控制系统的结构原理、微型计算机控制系统的分类以及微型计算机控制系统的组成； 二、考核知识点与考核目标 （一）第一节、第二节、第三节（重点） 识记：闭环负反馈控制系统及框图、微型计算机控制系统基本框图、控制过程3步骤、数据采集系统结构、DDC、SCC、DCS框图与特点、微型计算机控制系统基本组成、微型计算机控制系统的实时性。 理解：DDC、SCC、DCS性能比较 应用： （二）第四节（次重点） 识记：工业控制微型计算机的组成、特点及分类，STD、PC、AT、MULTI总线, 可编程序控制器, 分散型控制系统、单片机结构、单回路数字调节器 理解：分散型控制系统的组成与特点 应用： 第二章 工控机的过程输入输出技术    一、学习目的与要求   通过本章学习，学生应重点模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入、输出通道、脉冲量输入通道及其硬件设计和软件编程，数字滤波与数据处理技术。 二、考核知识点与考核目标 （一）第一节、第二节、第三节（重点） 识记：模拟量输入通道的一般结构、采样、量化、A/D、D/A转换器的主要技术指标、采集数据的一般过程、D/A结构，开关量输入、输出通道结构， 理解：逐次逼近式A/D转换器的原理、双积分型A/D转换器完成一次模数转换需要三个阶段、D/A转换器的原理 应用：ADC0808/0809、AD574的硬件设计以及软件编程 DA0832、DAC1210的硬件设计以及软件编程 （二）第五节（次重点） 识记：数字滤波、平均值滤波、中值滤波、限幅滤波、惯性滤波、线性标度变换 理解：各种数字滤波的作用及特点 应用：数字滤波程序设计 （三）第四节（一般） 识记：脉冲量输入通道 理解：脉冲计数法与脉冲时间间隔测量法 应用： 第三章 工控机的常用控制算法    一、学习目的与要求   通过本章学习，学生应重点数字PID控制算法、最少拍控制算法、大林控制算法、模糊控制算法。 二、考核知识点与考核目标 （一）第一节、第二节、第三节（重点） 识记：PID控制系统框图、PID控制算法、最少拍控制系统框图、最少拍控制算法、大林控制算法 理解：数字PID控制算法、最少拍控制算法、大林控制算法的应用环境 应用：数字PID控制算法、最少拍控制算法、大林控制算法的设计。 （二）第四节（次重点） 识记：模糊控制算法、模糊控制、人工控制、模糊控制算法框图、 理解：基于F控制器的设计 应用：模糊控制器的设计 第四章 工控机的数据通信技术    一、学习目的与要求   通过本章学习，学生应重点掌握数据通信基础、数据通信网络、网络协议、通信接芯片8251及其编程。 二、考核知识点与考核目标 （一）第一节、第三节、第三节（重点） 识记：数据通信系统框图、数据传输形式、数据传输速率、误码率、同步方式、异步通信帧格式、同步通信帧格式、差错控制、循环冗余校验、网络拓扑结构、信息存取控制方式、3种信息交换技术、OSI层次模型、物理层协议、HDLC帧格式、 理解：网络拓扑结构及其协议 应用： （二）第四节（次重点） 识记：8251的性能 理解：8251的应用 应用：8251编程 第五章 工控机的抗干扰和可靠性技术    一、学习目的与要求 通过本章学习，学生应重点掌握工控机的运行环境、噪声干扰抑制技术、尖峰脉冲干扰抑制技术、Watchdog和系统支持以及容错设计。 二、考核知识点与考核目标 （一）第一节、第二节（重点） 识记：工控机的恶劣运行环境、抑制噪声干扰的主要方法、屏蔽和接地技术 理解：工控机系统的干扰来源 应用： （二）第三节、第四节（次重点） 识记：尖峰脉冲干扰、Watchdog的作用 理解：尖峰脉冲干扰抑制技术、Watchdog的实现和电源掉电检测技术 应用：Watchdog的电路设计 （三）第五节（一般） 识记：容错设计、容错结构、容错设计的必要性 理解：容错冗余设计 应用：双机容错在机场加油管网过程控制中的应用 第六章 微型计算机控制系统设计    一、学习目的与要求   通过本章学习，学生应重点微型计算机控制系统设计原则、系统设计的一般步骤，理解燃油加热炉微机控制系统设计。 二、考核知识点与考核目标 （一）第一节、第二节（重点） 识记：微型计算机控制系统设计原则、系统设计的一般步骤 理解： 应用： （二）第二节（次重点） 识记： 理解：燃油加热炉微机控制系统设计、燃油加热炉微机控制系统的构成方式 应用： 第七章 STD BUS工控机及应用    一、学习目的与要求   通过本章学习，学生应重点掌握STD BUS 及其规范、STD BUS工控机产品， 理解STD BUS工控机应用。 二、考核知识点与考核目标 （一）第一节（重点） 识记：STD BUS工控机的特点、STD BUS规范 理解：STD BUS 技术的发展 应用： （二）第二节（次重点） 识记：STD BUS国内典型产品、STD BUS国外典型产品、 理解： 应用： （三）第三节（一般） 识记： 理解：倒角机床自动控制系统、抗生素发孝微机控制系统 应用： 第八章 可编程序控制器及应用    一、学习目的与要求   通过本章学习，学生应重点掌握可编程序控制器的工作原理、常用可编程序控制器、可编程序控制器的选择以及可编程序控制器的应用。 二、考核知识点与考核目标 （一）第一节、第二节（重点） 识记：可编程序控制器、OMRON C200H可编程序控制器的组成及特点 理解：可编程序控制器的工作原理、OMRON C200H可编程序控制器的工作原理 应用： （二）第三节（次重点） 识记：可编程序控制器的选择标准 理解：可编程序控制器的经济性 应用： （三）第四节（一般） 识记： 理解：可编程序控制器的应用分析 应用： 第九章 分散型控制系统及应用    一、学习目的与要求   通过本章学习，学生应重点掌握分散型控制系统的发展、分散型控制系统的结构及特点、NEYWORK-90及应用。 二、考核知识点与考核目标 （一）第二节（重点） 识记：DCS的一般结构、DCS的特点、 理解：DCS的展望 应用： （二）第一节（次重点） 识记： 理解：分散型控制系统的发展 应用： （三）第三节、第四节（一般） 识记：基本控制器的一般结构、NEYWORK-90的组成、PCU 理解：NEYWORK-90的通信系统 应用： 第三部分 有关说明与实施要求 一、考核的能力层次表述 识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。 应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过多个知识点，分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。。 二、教材  《微型计算机控制技术》，重庆大学出版社，杨天怡、黄勤编， 1996 三、自学方法指导 四、对社会助学的要求  1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。 2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。  3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定教材为基础，不要随意删减内容，以免与大纲脱节。  5、辅导时，应注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。  6、注意对考生能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题、分析问题、作出判断、解决问题。  7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中都存在着不同难度的试题。  8、助学学时：本课程共3.5学分， 建议总课时63学时，其中助学课时分配如下：     章次 内 容 学时 1 1）微型计算机控制系统的结构原理； 2）微型计算机控制系统的分类； 3）微型计算机控制系统的组成； 4）工业控制微型计算机初步 8 2 1）模拟量输入通道； 2）模拟量输出通道； 3）开关量输入、输出通道； 4）脉冲量输入通道； 5）数字滤波与数据处理。 10 3 1）数字PID控制算法； 2）最少拍控制算法 3）大林控制算法 4）模糊控制算法。 10 4 1）数据通信基础； 2）数据通信网络； 3）网络协议； 4）通信接芯片8251。 10 5 1）工控机的运行环境； 2）噪声干扰抑制技术； 3）尖峰脉冲干扰抑制技术； 4）Watchdog系统支持； 5）容错设计。 7 6 1）系统设计原则； 2）系统设计的一般步骤； 3）燃油加热炉微机控制系统设计。 5 7 1）STD BUS 及其规范； 2）STD BUS工控机产品； 3）STD BUS工控机应用举例。 5 8 1）可编程序控制器的工作原理； 2）常用可编程序控制器； 3）可编程序控制器的选择； 4）可编程序控制器应用举例。 4 9 1）分散型控制系统的发展； 2）分散型控制系统的结构及特点； 3）基本控制器； 4）NEYWORK-90及应用。 4 合 计 63 五、关于命题考试的若干规定 2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 25 ％，“理解” 为 25 ％，“应用” 为 50 ％。 5、试题类型一般分为：填空题、单项选择题、简答题、名词解释、简单应用题（作图题）、综合题（计算题、编程题、硬件扩展题等）。 六、题型样例 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 【 】1. 下列不属于A/D转换器的主要技术指标的是 A. 采样间隔 B.分辨率 C.线性误差 D. 转换时间 【 】2. 对DDC控制的主要要求是 A. 数据处理能力强 B.存贮容量大 C. 采用高档微机 D.实时性好 二、填空题（本大题共5小题，每小题1分，共10分） 1. 分散型控制系统采用 、 、分级管理和综合协调的设计原则，形成分级分布式控制。 三、名词解释题　（本大题共3小题，每小题4分，共12分） 1．中值滤波 四、简答题　（本大题共4小题，每小题5分，共20分） 1．何谓微机控制系统的实时性？如何保证微机控制系统的实时性？ 五、简单应用题　（本大题共2小题，每小题6分，共12分） 1．试画出AI通道的一般结构框图。 六、综合应用题　（本大题共3小题，26分） 37．设8个输出数据存放在内存数据段BUF0—BUF7单元中，主过程已经装填DS,8片DAC0832占据从CH0开始的8个连续地址。试编写输出该8个数据的子程序。（8分）