第一部分  课程性质与设置目的

（一）课程性质
　　微型计算机控制技术是高等院校计算机应用专业本科教学中的一门选修专业课。是从微型计算机原理到微型计算机控制，从理论到实际的必经桥梁。是着重解决和处理工程实际问题的一门课。在教学过程中，将课堂教学与实验教学有机结合，注意培养同学分析问题、解决问题的方法和能力。
　　该课程主要介绍微型计算机应用在工业控制中的各种技术，重点讲述微型机用于实时控制中的软件、硬件设计方法，以及它们之间的结合问题。课程注重理论联系实际，从工程实际出发，在设计方法，即实验技术、操作运行、系统调试等方面对学生进行训练，为学生的毕业设计及将来的实际工作奠定基础。
（二）教学目的
　　通过本课程的学习，可使学生对微型机在工业过程控制和智能化仪器方面应用有个比较全面的了解，为以后的工作和毕业设计打下基础。
（三）教学内容

1. 微型计算机控制系统的组成及分类；
2. 模拟量输入/输出接口；
3. 微型机控制系统常用接口；
4. 微型计算机控制系统的常用软件的设计方法；
5. PID控制的原理、数字化及应用；
6. 微型计算机控制系统的设计方法。

　　2．实验课时
　　实验是《微型计算机控制技术》课程重要的环节，通过实验学生不但可以提高动手能力，而且可以大大提高学生分析问题和解决问题的能力，因此，要根据现有条件尽量安排下列实验：
　　实验一：D/A转换实验（2学时）
　　实验二：A/D转换实验（1）（2学时）
　　实验三：A/D转换实验（2）（2学时）
　　实验四：键盘和显示实验（2学时）
　　实验五：数据采集与报警实验（1）（2学时）
　　实验六：数据采集与报警实验（2）（2学时）
　　实验七：马达控制实验（2学时）
　　实验八：步进电机控制实验（2学时）

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第1章 微型计算机控制系统概述

教学要点
　　1．微型计算机控制系统的组成
　　2．微型计算机控制系统的分类
　　3．微型计算机控制系统的发展
教学时数
　　2课时
教学内容
　　通过对本章的学习，应当对微型计算机控制系统有一个完整的概念，具体掌握以下几方面的内容：

　　1. 了解微型计算机控制系统的组成。
　　2. 学习并掌握微型计算机控制系统的分类以及个系统之间的区别。
　　3. 了解微型计算机控制系统的发展概况。
　　4．为后边各章的学习打下基础。
考核要求
　　主要讲述微型计算机控制系统的基本概念、组成及分类，同时对微型计算机控制系统的发展概况作了介绍。重点：微型计算机控制系统的组成及分类。了解本课程研究的对象，各类系统的特点及应用场合。
　　1．微型计算机控制系统的组成，要求达到“识记”层次。    
　　　1．1  微型计算机控制系统硬件结构。
　　　1．2微型计算机控制系统软件组成。
　　2．微型计算机控制系统的分类，要求达到“识记”层次。
　　　2．1      操作指导控制系统
　　　2．2      直接数字控制系统（DDC）
　　　2．3      计算机监督系统（SCC）
　　　2．4      分布控制系统（DCS）
　　　2．5      计算机集成制造系统（CIMC）
　　　2．6      现场总线控制系统（FCS）
　　3．微型计算机控制系统的发展，要求达到“识记”层次。

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第2章  模拟量输入输出通道的接口技术

教学要点
　　1. 多路开关及采样/保持器。
　　2. 模拟量输出通道接口技术。
　　3. 模拟量输入通道接口技术。
教学时数
　　8课时
教学内容
　　这一章是组成微型计算机控制系统的硬件基础。重点介绍了组成模拟量输入输出通道的主要器件以及它们与微型计算机的接口技术和软件编程。通过本章的学习，要求能够分析和设计模拟量输入/输出接口。
考核要求
　　这一章是组成微型计算机控制系统的硬件基础。也是本课程的重点内容之一，学习时重点掌握A/D、D/A转换器（以ADC0809、DAC0832为主），多路开关和S/H的应用。要求能根据题目要求进行硬件设计，并编写相应程序。
　　难点：DAC0832的工作方式，ADC0809的巡回检测。
　　1、 多路开关及采样/保持器
　　　1．1    采样定理，要求达到“识记”层次。
　　　1．2    多路开关，要求达到“简单应用”层次。
　　　1．3    采样/保持器，要求达到“领会”层次。
　　2、模拟量输出通道接口技术
　　　2．1    D/A转换原理 ，要求达到“识记”层次。
　　　2．2    8位D/A转换器DAC0832及其接口技术，要求达到“综合应用”层次。
　　　2．3    12位D/A转换器AD667及其接口技术，要求达到“领会”层次。
　　3、模拟量输入通道接口技术
　     3．1    A/D转换原理，要求达到“识记”层次。
　　　3．2    8位A/D转换器ADC0809的接口及程序设计，要求达到“综合应用”层次。
　　　3．3    12位A/D转换器AD574的接口及程序设计，要求达到“领会”层次。

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第3章  人机交互接口技术

教学要点
　　1. 键盘接口技术
　　2. LED显示接口技术
　　3．LCD显示接口技术
教学时数
　　4课时
教学内容
　　本章介绍微型计算机控制系统中两个重要的人机交互接口，即LED显示与键盘。通过本章
的学习，了解人机交互接口的意义及设计方法。要求同学掌握人机交互接口的实际设计。
考核要求
　　本章重点讲述了非编码键盘、显示接口电路的设计，软件程序的编写。要求同学掌握人机交互接口的实际设计。重点是非编码键盘的硬件设计及键盘处理程序的编写；LED显示接口电路的硬、软件设计。

1. 键盘接口技术
   

　　　1．1   设计键盘应解决的几个问题，要求达到“识记”层次。
　　　1．2    少量功能键接口技术，要求达到“简单应用”层次。
　　　1．3     矩阵键盘接口技术，要求达到“领会”层次。
　　　1．4     键盘特殊功能处理，要求达到“领会”层次。
　　2、 LED显示接口技术
　　　 2．1      LED数码管的结构及显示原理，要求达到“领会”层次。
　　　2．2      LED动态显示接口技术，要求达到“简单应用”层次。
　　　2．3      LED静态显示接口技术，要求达到“综合应用”层次。
　　　2．4      硬件译码显示电路，要求达到“识记”层次
　　　2．5      LED光柱模拟显示器件，要求达到“识记”层次
　　3．LED显示接口技术
　　　3．1  LCD的基本结构及工作原理，要求达到“识记”层次。
　　　3．2  LCD的驱动方式，要求达到“识记”层次。
　　　3．3  4位LCD静态驱动芯片ICM7211，要求达到“简单应用”层次。       
　　　3．4  点阵式LCD的接口技术，要求达到“综合应用”层次。

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第4章  常用控制程序的设计 

教学要点
　　1. 马达接口技术
　　2. 步进电机接口技术
　　3. 马达接口技术
　　4. 步进电机接口技术
教学时数
　　4课时
教学内容
　　本章介绍微型计算机控制系统常用控制程序的设计方法，主要介绍马达和步进电机控制软、硬件的设计方法。他们是工业过程控制中两个中两个重要的人机交互接口.通过本章的学习，了解控制接口的设计方法。
考核要求
　　该章讲述对两种执行机构（电动机和步进电机）的控制，主要掌握电动机和步进电机的接口技术、程序设计方法。
　　1.  报警程序的设计，要求达到“简单应用”层次。 
　　　1.1  常用的报警方式
　　　1.2  简单报警程序的设计
　　　1.3  越限报警程序的设计
　　2．开关量的输出接口技术，要求达到“简单应用”层次。
　　　4.2.1  光电隔离技术
　　　4.2.2  继电器输出接口技术  
　　　4.2.3  固态继电器输出接口技术  
　　　4.2.4  大功率场效应管开关接口技术  
　　　4.2.5  可控硅接口技术  
　　　4.2.6  电磁阀接口技术

　　3．马达接口技术
　　　3．1  小功率直流电机调速原理，要求达到“识记”层次。
　　　3．2  开环脉冲宽度调速系统，要求达到“识记”层次。
　　　3．3  PWM调速系统设计，要求达到“简单应用”层次。
　　4．步进电机控制接口技术
　　　4．1进电机工作原理，要求达到“领会”层次。
　　　4．2电机控制系统原理，要求达到“领会”层次。
　　　4．3进电机与单片机的接口及程序设计，要求达到“综合应用”层次。
　　　4．4步进电机步数及速度的确定方法，要求达到“综合应用”层次。

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第 5 章 总线接口技术

教学要点
　　1. SPI总线
　　2. I2C总线
教学时数
　　2课时
教学内容

   这一章介绍微型机系统常用的接口总线，包括串行总线和并行总线，它们是信息传送的通道。本章重点讲述两种近年来常用于单片机系统的串行总线。

知识点
　　1. SPI总线
　　2. I2C总线
考核要求
　　本章重点掌握两种总线的原理及应用。
　 　1、PI总线
　　　1．1  SPI的工作原理，要求达到“识记”层次。
　　　1．2   多机SPI系统，要求达到“识记”层次。
　　　1．3   串行时钟的极性和相位，要求达到“识记”层次。
　　　1．4 　SPI的应用，要求达到“领会”层次。

　　2．I2C总线
　　　2．1  I2C总线概述，要求达到“识记”层次。
　　　2．2  I2C总线的数据传送，要求达到“识记”层次。
　　　2．3  寻址，要求达到“识记”层次。
　　　2．4  I2C总线电气，要求达到“识记”层次。   
　　　2．5  I2C总线的应用，要求达到“领会”层次。

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第6章 过程控制数据处理的方法

教学要点
　　1. 数字滤波
　　2. 量程自动转换及标度变换
　　3. 数据予处理
　　4．DSP技术
教学时数
　　6课时
教学内容
　　本章解决的问题是对工业生产中的数据如何进行处理。讲述了数字滤波、量程自动转换、标度变换、测量数据予处理及DSP技术。
　　重点：掌握各种算法及其实现，并能根据不同的场合正确选用。
考核要求
　　本章主要掌握数字滤波、量程自动转换、标度变换、测量数据予处理及DSP技术的原理及应用。
　　1．数字滤波技术
　　　1．1程序判断滤波，要求达到“识记”层次。
　　　1．2中值滤波，要求达到“识记”层次。
　　　1．3算术平均值滤波，要求达到“综合应用”层次。
　　　1．4加权平均值滤波，要求达到“综合应用”层次。
　　　1．5滑动平均值滤波，要求达到“识记”层次。
　　　 1．7 RC低通数字滤波，要求达到“识记”层次。
　　　1．8复合数字滤波，要求达到“综合应用”层次。
　　　1．9各种数字滤波性能比较，要求达到“领会”层次。
　　2．量程自动转换和标度变换
　　　2．1 量程自动转换，要求达到“识记”层次。
　　　2．2 线性参数标度变换，要求达到“综合应用”层次。
　　　2．3 非线性参数标度变换，要求达到“识记”层次。
　　3．测量数据予处理技术
　　　3．1 线性插值算法，要求达到“识记”层次。
　　　3．2 分段插值算法程序设计方法，要求达到“综合应用”层次。
　　　3．3 插值算法在流量测量中的应用，要求达到“识记”层次。
　　　3．4 系统误差的自动校正，要求达到“识记”层次。
　　4．DSP在数据处理中的应用
　　　4．1  DSP简介，要求达到“识记”层次。
　　　4．2  DSPS芯片，要求达到“识记”层次。
　　　4．3  DSP在数据处理中的应用，要求达到“识记”层次。

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第 7 章 数字PID及其算法

教学要点
　　1. PID 调节的数字化
　　2. PID调节中的几个实际问题
　　3. PID算法的发展
　　4．PID参数的整定方法
教学时数
　　6课时
教学内容
　　本章为微型计算机控制系统的数字控制器提供了控制算法。讲述了PID调节及其发展，相关参数的整定方法和应用中的实际问题。
　　重点：PID 调节规律，几种PID算式的特点及应用场合，参数整定的意义。
考核要求
　　1． PID算法的数字实现
　　　1.1   PID算法的数字化，要求达到“领会”层次。
　　　1.2 PID算法的程序设计，要求达到“领会”层次。
　　2． 数字PID调节中的几个实际问题，要求达到“识记”层次。
　　　2.1 正、反作用问题
　　　2.2 饱和作用的抑制
　　　2.3 手动/自动跟踪及手动后援问题
　　3． PID算法的发展，要求达到“领会”层次。
　　　3．1 完全微分的PID算式
　　　3．2  积分分离的PID算式
　　　3．3  变速积分的PID算式
　　　3．4  带死区的PID算式
　　　3．5  PID比率控制
　　4．PID参数的整定方法，要求达到“识记”层次。
　　　4．1 采样周期T的确定
　　　4．2 扩充临界比例度法 
　　　4．3 扩充响应曲线法
　　　4．4 归一参数整定法
　　　4．5 优选法

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第 8 章 模糊控制技术

教学要点
　　1. 模糊控制概述 　
　　2. 模糊控制算法的设计
　　3．基本模糊控制器
教学时数
　　4课时
教学内容
　　本章主要是对前7章的总结和应用，重点讲述微型计算机控制系统设计方法。
考核要求
　　重点掌握模糊控制器的基本概念和设计方法。
　　　1．模糊控制概述，要求达到“领会”层次。
　　　　1.1  模糊控制的发展概况
　　　　1.2  模糊控制的特点
　　　　1.3  模糊控制的应用
　　　　1.4  模糊控制的发展
      2．模糊控制算法的设计，要求达到“领会”层次。 
　　　　2.1  常见的模糊控制规则
　　　　2.2  反映控制规则的模糊关系
      3．基本模糊控制器，要求达到“领会”层次。 
　　　　3.1  查询表的建立  
　　　　3.2  基本模糊控制器实例

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第9章  微型机控制系统的设计 

教学要点
　　1. 微型计算机控制系统设计方法
　　2. 微型计算机控制的自动装箱系统
教学时数
　　4课时
教学内容
　　本章主要是对前7章的总结和应用，重点讲述微型计算机控制系统设计方法。
考核要求
　　重点掌握微型计算机控制系统设计方法以及实用系统的设计方法。
　　1．微型计算机控制系统设计方法，要求达到“识记”层次。
　　　1．1  控制系统总体方案的确定
　　　1．2  微型机及接口的选择
　　　1．3  控制算法的选择
　　　1．4  微型机控制系统硬件设计
　　　1．5  微型机控制系统软件设计
　　　1．6  微型机控制系统的调试
　　2． 微型计算机控制自动装箱系统，要求达到“领会”层次。
　　　2.1自动装箱控制系统原理
　　　2.2控制系统硬件设计
　　　2.3控制系统软件设计

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三、实验部分

（一）基本要求
　　实验是《微型计算机控制技术》课程重要的环节，通过实验学生不但可以提高动手能力，而且可以大大提高学生分析问题和解决问题的能力，因此，要根据现有条件尽量安排下列实验。
（二）实验项目总表
　　实验一：D/A转换实验（2学时）
　　实验二：A/D转换实验（1）（2学时）
　　实验三：A/D转换实验（2）（2学时）
　　实验四：键盘和显示实验（2学时）
　　实验五：数据采集与报警实验（1）（2学时）
　　实验六：数据采集与报警实验（2）（2学时）
　　实验七：马达控制实验（2学时）
　　实验八：步进电机控制实验（2学时）

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四、教材和主要参考书
　　1、教材
　　　《微型计算机控制技术》，电子工业出版社，潘新民，王燕芳编编，2003年1月。
　　2、参考书：
　　　 《微型计算机控制技术》，高等教育出版社，潘新民，王燕芳编编，2001年7月。

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五、本课程与相关课程的关系
　　本课程以《计算机概论》、《计算机组成原理》、《电路基础》、《数字电路》及《微型计算机原理·汇编与接口技术》、《单片机原理和应用》等课程为先修课程，形成完整的教学和实践体系，是一门具有实用性很强的专业课程。它在先修课程的基础上，向学生传授微机各种接口技术、应用程序设计方法，使学生掌握分析、设计微型机在工业过程控制和智能化仪器方面应用的基本技能。

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六、本课程使用教具和现代教育技术的指导性建议
　　本书全部教学建议使用多媒体教学软件。我们作了详细的课件。

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七、关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明
　　识记：要求考生能够识别和记忆本课程中规定的有关知识点的主要内容(如定义、定理、定律、表达式、公式、原则、重要结论、方法、步骤及特征、特点等)，并能够根据考核的不同要求，做出正确的表述、选择和判断。
　　领会：要求考生能够领悟和理解本课程中规定的有关知识点的内涵与外延，熟悉其内容要点和他们之间的区别? 根据考核的不同要求，做出说明和论述。
　　简单应用：要求考生能够运用本课程中规定的少量知识点，分析和解决一般应用问题，如? 绘图和分析、论证等。
　　综合应用：要求考生能够运用本课程中规定的多个知识点，分析和解决较复杂的应用问题，如计算、绘图、简单设计、编程和分析、论证等。

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八、关于命题考试
　　1．要合理安排试题的难易程度，试题的难度可分为：易、较易、较难和难四个等级。每份试卷中不同难度试题的分数比例一般为：2：3：3：2。
　　2．课程考试命题的主要题型有单项选择题、填空题、名词解释、简答题、简单应用题、综合应用题等。

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九、教学参考书

• 赖寿宏．微型计算机控制技术．北京：机械工业出版社
• 周雪琴.计算机控制系统.西安：西北工业大学出版社，1998
• 李惠光.微型计算机控制技术.北京：机械工业出版社，2002
• 黄一夫主编.微型计算机控制技术.北京：机械工业出版社，1988
• 杨天怡.微型计算机控制技术.重庆：重庆大学出版社
• 蒋静坪.计算机实时控制系统.杭州：浙江大学出版社

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