控制与应用实验课程说明
微控制器原理及应用课程设计
微控制器原理及应用课程设计1. 概述微控制器是一种集成电路芯片，具有内部存储器、计时器、输入输出接口和微处理器等功能。
它广泛应用于电子设备、计算机、家用电器和汽车等领域。
微控制器技术的应用非常广泛，因此微控制器原理及应用课程设计对于电子信息工程专业学生而言是非常必要的。
在微控制器原理及应用课程设计中，学生将通过理论与实践相结合的方式，了解微控制器的原理和实现方式，并运用所学知识设计出一些实际应用的场景。
2. 设计目标本课程设计的主要目标是让学生：•理解微控制器原理•学会使用C语言程序设计微控制器•能用硬件开发板开发和调试单片机程序•实现基本的单片机应用系统3. 主要内容3.1 硬件平台STM32F103C8T6芯片作为主控制单元，与数码管、LCD12864、LED灯、ADC0804CM等外设进行连接。
此外，还需使用面包板和杜邦线进行连接。
3.2 软件工具Keil C51、ST-LINK/V2驱动及调试软件、IAR Embedded Workbench等工具用于编写、调试单片机程序。
3.3 程序设计3.3.1 串口通信使用串口通信，利用串口发送和接收数据。
利用串口打印“Hello World”，并使用开发板进行数据输入和输出。
3.3.2 数码管显示使用数码管进行数字显示，通过编写程序将数字显示在数码管上，包括四位数、八位数和十六位数等。
3.3.3 LCD显示使用LCD12864进行汉字、字母和数字等的显示，包括静态显示和滚动显示等。
3.3.4 LED灯控制使用LED灯控制模块进行控制，实现LED灯的闪烁、点亮和熄灭等操作。
3.4 实验过程通过硬件连接和软件编程实现以上程序设计内容，包括搭建硬件连接、编写程序、调试和代码烧录等环节。
4. 实验效果通过本次课程设计，学生将独立完成编写程序及搭建硬件连接、调试和代码烧录等任务，实现了串口通信、数码管显示、LCD显示和LED灯控制等基本的单片机应用系统，并对微控制器原理及应用有了充分的了解。
《PLC控制与实训》课程标准
电子技术应用专业《PLC控制与实训》课程标准一、标题：《PLC控制与实训》课程标准二、适用对象：中等职业学校电子技术应用专业专业学生，学制三年，在第二，三学期使用。
三、课程性质：本课程是电子技术应用专业的主干课程，适用于中等职业学校的学生，其任务是使学生学习与掌握PLC基本编程语言，PLC的实际控制电路及变频控制技术的应用。
四、参考课时：72学时五、总学分：4学分六、教学目标：（一）职业技能教学培养目标1、掌握PLC控制电路的实际连接2、学习PLC的语言编程、PLC的软件仿真及烧写3、PLC的典型应用4、变频器实际用用（二）职业知识教学培养目标（理论）1、学习PLC的基本编程语言和软件仿真2、学习PLC的控制实际电路理论3、学习变频控制原理及典型应用（三）职业道德与情感教育目标1、培养学生艰苦创业、乐于奉献的工作作风2、培养学生刻苦钻踏实稳重的优良学风3、培养学生科技兴国、发展才是硬道理的科学发展观4、具备良好的知识结构、正确的人生观和良好的职业道德意识七、设计思路本计划的设计结合国家中职学校“电子技术应用”专业的学生培养目标和培养方向，同时兼顾了现代企业采用的新科技及未来发展趋势，结合使用中等职业教育国家规划相关教材《可编程控制器使用技术》、《电气可编程控制原理与应用》及《电力电子技术》作为参考教材及我校教学实际情况，制定了我校“电子技术应用”专业的《PLC控制与实训》教学计划供教学参考使用。
课程教学计划设计思路体现在：1、符合国家职业教育发展的实际情况，适应社会工业级控制技术的发展，采用理论与实际一体化教学，结合实物更能让学生将理论知识与操作技能融会贯通，可有效的提高学生理论和实践教学效果。
2、采用了模块化教学组织形式，使理论与实践教学内容有机整合，可相对增加学生技能训练的时间，巩固教学成果。
3、以实验室为依托，学习使用PLC和变频器，培养学生的基本技能的同时，并学习心得控制技术，做到理论和实践相结合的原则，尽可能与生产企业接轨，并使学生充分体现现代控制技术的发展，强化科学发展意识。
控制理论课课程设计
控制理论课课程设计一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握控制理论的基本概念、原理和应用；技能目标要求学生能够运用控制理论解决实际问题，具备分析和设计控制系统的能力；情感态度价值观目标要求学生培养对控制理论的兴趣和热情，提高科学思维和创新能力。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述和理解控制理论的基本概念和原理。
2.分析和解决控制系统的问题，运用控制理论进行设计和优化。
3.掌握控制理论在工程和科学领域的应用。
4.培养对控制理论的兴趣和热情，提高科学思维和创新能力。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括控制理论的基本概念、原理和应用。
教学大纲将按照以下顺序安排：1.控制系统的基本概念和术语，如系统、输入、输出、反馈等。
2.控制理论的基本原理，如稳定性、线性、非线性、时域分析等。
3.控制算法和设计方法，如PID控制、状态空间控制、模糊控制等。
4.控制系统的应用案例，如工业自动化、机器人控制、航空航天等。
具体的教学内容将参考教材和相关参考书籍，结合实际情况进行调整和安排。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：通过讲解和解释控制理论的基本概念和原理，帮助学生理解和掌握知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论和交流，促进学生思考和解决问题。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解控制理论在工程和科学领域的应用。
4.实验法：安排实验课程，让学生亲手操作和观察控制系统的行为，加深对控制理论的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备适当的教学资源。
包括：1.教材：选择合适的控制理论教材，提供学生学习和参考。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的学习资源。
3.多媒体资料：制作PPT、动画、视频等多媒体资料，直观地展示控制理论的概念和原理。
4.实验设备：准备控制系统实验设备，让学生进行实验操作和观察。
可编程控制器原理及应用课程实验教学模块设计
可编程控制器原理及应用课程实验教学模块设计雷蔓（贵州工程应用技术学院机械工程学院，贵州毕节551700）摘要：针对《可编程控制器原理及应用》课程的教学改革需求，把该课程的内容分为常用低压电器、PLC的认识、GX developer的使用、FX系列PLC编程基础、FX PLC基本指令、顺序功能图编程六个基本模块，针对每个知识模块设计相应的实验，并介绍了基本实验模块的设计及其教学方法。
这种基于实验的教学方法改进有效提高了学生的学习兴趣和学习效率。
关键词：课程改革；控制电路图；可编程控制器；实验模块；梯形图中图分类号:G642文献标志码:A文章编号：1002-2333（2019）09-0151-05 Design of Experimental Teaching Module for Programmable Controller Principle and Application CourseLEI Man(School of Mechanical Engineering,Guizhou University of Engineering Science,Bijie551700,China)Abstract:In view of the teaching reform requirements of the"Programmable Controller Principles and Applications"course, the content of the course is divided into six basic modules,including the common low-voltage electrical appliances,the recognition of PLC,the use of GX developer,the basics of FX series PLC programming,FX PLC basic instructions, sequential function chart programming.The corresponding experiment is designed for each knowledge module,and the design of the basic experiment module and its teaching method are introduced.This kind of experiment-based teaching method improvement has effectively improved students'interest in learning and learning efficiency.Keywords:curriculum reform;control circuit diagram;programmable controller;experimental module;ladder diagram0引言《可编程控制器原理及应用》课程是应用型高等学校机械类专业实践性较强的一门专业课，主要培养学生设计、应用和调试机器上以可编程控制器为核心的控制系统的能力。
智能控制课程设计
智能控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解智能控制的基本概念，掌握智能控制系统的组成和工作原理。
2. 学生能描述不同类型的智能控制算法，并了解其在实际应用中的优缺点。
3. 学生能运用所学的智能控制知识，分析并解决简单的实际问题。
技能目标：1. 学生具备使用智能控制软件进行模型搭建和仿真实验的能力。
2. 学生能够运用编程语言实现基本的智能控制算法，并进行调试与优化。
3. 学生能够通过小组合作，共同完成一个简单的智能控制系统设计与实施。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对智能控制技术的兴趣和好奇心，激发创新意识。
2. 学生在课程学习中，养成积极主动、独立思考的学习习惯，提高问题解决能力。
3. 学生通过团队合作，培养沟通协作能力和集体荣誉感。
课程性质分析：本课程旨在让学生了解智能控制技术的基本原理，通过实践操作，掌握智能控制系统的设计与实现方法。
课程内容紧密结合课本知识，注重理论联系实际。
学生特点分析：本年级学生具备一定的电子、信息技术基础，对新鲜事物充满好奇心，具备较强的动手能力和自主学习能力。
教学要求：1. 教学内容与课本紧密结合，注重培养学生的实践能力。
2. 教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生提问和发表见解。
3. 教学评价以学生的实际操作和设计成果为主要依据，注重过程性评价。
二、教学内容本课程教学内容分为五个部分，确保学生能够系统地学习和掌握智能控制相关知识。
1. 智能控制概述- 了解智能控制的发展历程、应用领域及发展趋势。
- 熟悉智能控制系统的基本组成和分类。
2. 智能控制算法- 学习模糊控制、神经网络控制、专家系统控制等基本算法。
- 分析各类算法的原理、特点及适用场景。
3. 智能控制系统设计- 掌握智能控制系统的设计步骤和方法。
- 学习使用MATLAB/Simulink等软件进行智能控制系统建模与仿真。
4. 智能控制应用案例分析- 分析典型的智能控制应用案例，如智能家居、工业自动化等。
控制工程课程设计教案分享5篇
控制工程课程设计教案分享5篇控制工程是现代科技领域中不可或缺的重要学科。
作为一个广泛应用于自动化、航空、电力、化工、交通等各行业中的学科，控制工程在实践中的应用越来越广泛。
而控制工程课程设计也成为了该学科中的一项重要内容。
通过合理的课程设计，有助于提升学生的实践能力和创新能力。
今天我们将分享5篇控制工程课程设计教案，以期对大家有所启发。
NO.1 面向仿真控制工程的课程设计本篇课程设计的目标在于教学生如何使用MATLAB软件进行仿真控制实验，学生将学习如何从系统建模开始设计传感器、执行器、控制器等模块，最终实现整个系统的控制。
在课程设计过程中，需要注意实验步骤、实验工具和操作方法的详细介绍。
实验过程中应该逐渐深入动手实践，帮助学生从理论到实践的转化。
而在实验数据的结果分析中，需要对不同实验数据进行比较，从而为优化控制系统提供数据支持。
NO.2 智能化控制工程课程设计这是一篇基于技术的课程设计，主要教学生使用智能化算法，如神经网络、遗传算法等优化方案，最终实现系统控制。
设计中的重点在于深入解析算法的原理和数据分析方法，使学生掌握算法设计技巧与工具的使用方法。
在算法的实践过程中，需要注意对算法选择和参数设置的合理性，同时要帮助学生发现并解决各种实验中的问题。
通过比较实验数据和输出结果进行分析，了解算法的适用性和精度。
NO.3 控制工程实践课程设计该课程设计主要围绕控制的实践环节展开，引导学生自主构建控制系统，逐渐培养操作和创新能力。
设计中的关键在于零部件的选择和操作，将日常所学的控制工程理论运用到实践中。
在例如机械结构、电路设计、程序编写等构建步骤中，学生可以自行设计、调整或优化，最后构建控制系统，并在测试环节进行测试和优化。
NO.4 工业自动化控制工程课程设计该课程设计与工业自动化控制系统相关，教学生如何使用PLC等工控设备进行工业自动化控制。
设计中关键在于构建设备之间的联动关系，设置信号传输和执行器控制逻辑。
电气控制与plc应用课程标准
电气控制与plc应用课程标准一、课程介绍电气控制与PLC应用课程是一个旨在培养学生对电气控制和PLC 编程应用的理论和实践能力的课程。
通过本课程的学习，学生将能够掌握电气控制系统的基本原理和PLC编程的基础知识，能够理解电气控制系统的各种控制元件和传感器的工作原理，并能够应用PLC进行简单的控制系统设计和编程。
二、课程目标1.培养学生对电气控制系统的基本原理和工作原理的理解能力；2.使学生掌握PLC编程的基础知识，能够理解PLC的工作原理和编程环境；3.培养学生的实践能力，能够应用PLC进行简单的控制系统设计和编程。
三、课程大纲1.电气控制系统基础知识1.1电气控制系统的概念和分类1.2电气控制系统的基本原理1.3电路图符号和电气元件的标识1.4传感器和执行元件的工作原理2. PLC基础知识2.1 PLC的概念和分类2.2 PLC的工作原理2.3 PLC编程环境和基本指令2.4 PLC的输入输出模块和接线方法3. PLC应用案例分析3.1灯控制系统设计与实现3.2液位控制系统设计与实现3.3温度控制系统设计与实现3.4运动控制系统设计与实现四、课程教学方式1.理论授课：教师讲解电气控制系统和PLC的基本原理和知识；2.实验练习：学生进行电气控制系统和PLC的实际操作和编程练习；3.课程设计：学生进行电气控制系统的设计和PLC程序的编写，实现简单的控制任务；4.实际应用案例分析：教师和学生共同分析现实生产中的电气控制系统案例，学习实际应用经验。
五、教学内容详解1.电气控制系统基础知识的讲解电气控制系统是由电气元件、传感器、执行元件、控制设备等组成的，是现代工业自动化生产中不可缺少的一部分。
本部分将介绍电气控制系统的基本概念和分类、电气控制系统的基本原理和工作原理、以及电路图符号和电气元件的标识等内容，使学生对电气控制系统有一个清晰的认识。
2. PLC基础知识的讲解PLC（可编程逻辑控制器）是现代工业自动化领域中常用的控制设备，它能够通过程序控制内部的元器件，实现对生产过程的监控和控制。
电气控制与PLC应用(三菱FX3U系列)实训项目单项目1
1．了解本次实验相关的教材、实验指导书内容。
2．熟悉本次实验原理、实验方法、使用仪器、实验步骤。
3．做好实验前的各项准备工作。
三、工具材料准备
尖嘴钳、螺丝刀、活络扳手、万用表、兆欧表、瓷底胶盖闸刀开关、低压断路器。
四、操作记录
表1-1瓷底胶盖闸刀开关的结构与测量记录表。
型号
极数
项目编号1Βιβλιοθήκη 名称项目学时2学时
课程名称
电气控制与PLC应用
教材名称
电气控制与PLC应用
成绩
目的
知识目标
熟悉常用开关电器的基本构造。
技能目标
能拆卸、组装和进行简单检测。
一、实训项目原理
刀开关通过手柄合闸，带动刀片与静触点闭合，实现电路接通与断开，起到电源隔离的作用。
低压断路器正常工作时，触点处于闭合状态，各脱扣器均不动作。而当电路发生短路、欠压、过载故障时，分别通过各自的脱扣器使锁扣被杠杆顶开，并带动触点断开，实现保护作用。
主要零部件
名称
作用
触电接触电阻（Ω）
L1相
L2相
L3相
相间绝缘电阻（MΩ）
L1-L2
L1-L3
L2-L3
表1-2低压断路器零部件记录表
名称
作用
有关数据
名称
数据
考核成绩
有预习（10分）
正确测量记录（20分）
学习态度（10分）
会使用仪器仪表（20分）
数据处理与总结
考核成绩
数据处理（20）
总结（20）
电气控制与plc应用课程标准
电气控制与plc应用课程标准电气控制与PLC应用课程是工程技术领域中的一门重要课程，旨在培养学生电气控制和PLC（可编程逻辑控制器）的基本理论知识与实际应用能力。
本课程要求学生掌握电气控制和PLC的基本原理、技术规范，具备电气控制故障分析与排除能力，能够独立设计和调试简单的PLC控制系统。
一、课程目标1.培养学生对电气控制和PLC应用的基本理论知识与技术规范的理解和掌握，使其具备独立运用PLC技术解决实际工程问题的能力。
2.提高学生对电气控制和PLC应用领域的科学研究和工程应用能力，培养学生对相关技术发展趋势的敏感性和创新精神。
3.强化学生实验技能，提高学生实践操作的能力，培养学生的团队合作精神和解决问题的能力。
二、课程内容1.电气控制基础知识：包括电气电路基本元件与电气符号、电磁元件、接触器与继电器、电气控制原理等。
2. PLC硬件配置与组态：包括PLC系统硬件结构与连接，PLC输入输出点的配置，PLC编程软件的安装与使用等。
3. PLC指令与程序：包括PLC指令的分类与应用，PLC程序设计与调试，PLC程序的存储与传输等。
4.电气控制与PLC实验：通过一系列实验，让学生了解电气控制和PLC的基本原理与方法，提高他们的实践操作能力和问题分析能力。
三、教学方法1.理论授课：通过教师讲解、演示和示范，向学生传授电气控制和PLC应用的基本理论知识。
2.实验实践：通过实验操作，让学生亲自动手实践和操作，加深对电气控制和程序编写的理解与掌握。
3.课堂讨论：通过课堂讨论，鼓励学生积极参与，提问与思考，加强学生对所学知识的理解和运用能力。
四、考核方式1.平时成绩：包括作业、实验报告和平时表现等。
2.期中考试：对学生对基本理论知识的掌握情况进行考核。
3.期末实验：对学生的实验操作能力和电气控制故障分析能力进行综合考核。
五、推荐教材1. 《电气自动化技术基础》（第二版）——李明著2. 《可编程控制器技术与应用》（第三版）——王明等著3. 《PLC原理与编程》（第四版）——谢志标著六、课程评价1.本课程教学内容紧密结合电气控制和PLC应用的实际工程问题，具有一定的实用性和科学性。
微控制器原理与应用课程设计
微控制器原理与应用课程设计一、课程设计背景和目的微控制器是计算机技术在嵌入式系统中的一种应用。
随着科学技术的不断进步，嵌入式系统越来越受到市场的欢迎。
本课程的目的是让学生了解微控制器原理，并让学生通过实践掌握微控制器的应用。
本课程包括了基于单片机的硬件设计和软件开发两个方面，旨在培养学生的实际应用能力和计算机编程能力。
二、教学内容和要求（一）课程内容1、微控制器的基本概念和应用领域；2、单片机的体系结构及硬件设计；3、基于单片机的程序设计方法；4、IO端口输出、中断控制和定时器的原理和应用；5、LCD显示器、键盘及数码管等外部设备的应用；6、ADC、DAC及其应用。
（二）课程要求1、能够具备独立设计并开发微控制器应用系统的能力；2、能够深入掌握单片机的原理和应用；3、能够理解和掌握各种外部设备的应用；4、能够灵活运用各种编程技巧进行程序设计；5、能够逐步提高创新思维和实践技能。
三、实验项目（一）实验目的1、了解STC89C52单片机的基本体系结构和外设接口；2、掌握单片机编程的方法和技巧；3、实现简单的单片机系统设计。
（二）实验内容1、实现LED灯的闪烁，掌握GPIO口的输出控制；2、实现LED流水灯，掌握GPIO口的循环输出控制；3、实现蜂鸣器的简单控制，了解如何使用定时器；4、使用LCD显示器，掌握LCD显示器的基本原理和使用方法；5、实现键盘扫描，掌握如何使用外部中断。
（三）实验要求1、每位同学至少完成3个实验；2、每个实验有详细的实验报告和程序代码；3、每个实验的实验报告和程序代码必须用Markdown编写；4、每个实验的实验报告和程序代码必须在规定时间内完成并提交。
四、课程总结通过本课程的学习和实验，同学们不仅学习到了微控制器的基础知识和实践应用技巧，更重要的是培养了同学们的实际应用能力和计算机编程能力。
同学们不但提高了自己的实践能力，而且还在实践中逐步增强了创新思维和实践技能。
这必将有力地促进同学们的学术成长和就业竞争力的提高。
设备电气控制综合实训手册
设备电气控制综合实训手册1. 引言本手册旨在为设备电气控制综合实训提供指导和参考。
通过本实训，学生将学习设备电气控制方面的基本原理、操作方法以及故障排除技巧。
实训内容涵盖了电气控制系统的组成和原理、接线与调试、故障诊断与排除等方面。
2. 电气控制系统概述在设备电气控制中，电气控制系统起着至关重要的作用。
电气控制系统主要包括电气元件、控制设备和控制回路等方面。
本章将介绍电气控制系统的基本概念及其组成要素。
2.1 电气控制系统基本概念电气控制系统是通过电气信号控制设备运行或实现特定功能的系统。
它由电气元件、控制设备和控制回路组成。
电气元件包括开关、继电器、传感器等；控制设备可以是按钮、开关等操作部件；控制回路由电气元件和控制设备组成，用于实现控制信号的传输和调节。
2.2 电气控制系统组成要素电气控制系统的组成要素包括电源、控制设备、执行器、传感器和控制回路。
•电源：为电气控制系统提供电能，根据需要选择交流电源或直流电源；•控制设备：用于控制设备的开关、按钮等操作部件；•执行器：根据控制信号执行特定动作的设备，如电机、阀门等；•传感器：用于感知设备或环境状态的装置，如温度传感器、压力传感器等；•控制回路：由电气元件和控制设备组成的闭合回路，用于控制信号的传输和调节。
3. 设备电气控制实训操作指南本章将介绍设备电气控制实训的操作指南，包括实验前准备、操作步骤和实验注意事项等方面。
学生应按照指南进行实训操作，并注意安全。
3.1 实验前准备在进行设备电气控制实训前，需要进行一系列的准备工作，包括实验材料准备、仪器设备检查和安全事项注意等。
•实验材料准备：根据实验需求准备所需的电气元件、控制设备、执行器、传感器等材料；•仪器设备检查：检查实验仪器设备的完好性和连接情况，确保能够正常进行实验；•安全事项注意：熟悉实验室安全规定，正确使用仪器设备，遵守实验操作要求，确保实验过程中的人身和设备安全。
3.2 操作步骤本节将介绍设备电气控制实训的操作步骤，包括电气控制系统搭建、电路接线、控制信号调节和执行器动作调试等。
《运动控制技术及应用》课程标准
《运动控制技术及应用》课程标准运动控制技术及应用是一门涉及机械、电子、计算机等多学科交叉的课程，主要介绍了运动控制技术的基本原理、应用领域以及相关的软硬件设备。
本课程旨在培养学生对运动控制技术的理解和应用能力，为其今后从事相关工作打下坚实的基础。
一、课程目标1. 理解运动控制技术的基本原理和发展历程。
2. 掌握运动控制系统的基本组成和工作原理。
3. 熟悉运动控制系统的软件编程和参数配置方法。
4. 能够应用运动控制技术解决实际工程问题。
5. 培养学生的团队协作和创新能力。
二、课程内容1. 运动控制技术概述1.1 运动控制技术的定义和分类1.2 运动控制技术的发展历程1.3 运动控制技术在工业自动化中的应用2. 运动控制系统的基本组成2.1 传感器和执行器2.2 控制器和驱动器2.3 运动控制系统的通信接口3. 运动控制系统的工作原理3.1 运动控制系统的闭环和开环控制3.2 运动控制系统的速度、位置和力控制方法3.3 运动控制系统的运动规划和轨迹跟踪算法4. 运动控制系统的软件编程和参数配置4.1 运动控制系统的编程语言和开发环境4.2 运动控制系统的参数配置和调试方法4.3 运动控制系统的故障诊断和维护技术5. 运动控制技术在工程中的应用5.1 运动控制技术在机械加工中的应用5.2 运动控制技术在自动化生产线中的应用5.3 运动控制技术在机器人和无人驾驶车辆中的应用三、教学方法1. 理论讲解：通过课堂讲解，介绍运动控制技术的基本原理和应用案例，引导学生理解和掌握相关知识。
2. 实验操作：通过实验操作，让学生亲自操纵运动控制系统，熟悉其软硬件设备，培养实际操作能力。
3. 课程设计：通过小组合作，设计并实现一个简单的运动控制系统，培养学生的团队协作和创新能力。
四、考核方式1. 平时表现：包括出勤情况、课堂参与和实验操作等。
2. 实验报告：根据实验内容撰写实验报告，评价学生对运动控制技术的理解和应用能力。
《运动控制技术及应用》课程标准
《运动控制技术及应用》课程标准《运动控制技术及应用》课程标准参考内容1. 课程目标：使学生了解运动控制技术的基本原理和应用，培养学生分析和解决运动控制问题的能力，为学生将来从事相关行业的工作打下坚实基础。
2. 课程大纲：(1) 运动控制技术概述：介绍运动控制技术的定义、分类和发展历程。
(2) 运动控制系统组成：介绍运动控制系统的组成和作用，包括传感器、执行器、控制器等。
(3) 运动控制系统建模与仿真：学习运动控制系统的建模方法和仿真技术，包括数学建模、传递函数、状态空间等。
(4) 运动控制系统的动力学分析：学习运动控制系统的动力学分析方法，包括二阶系统、PID控制器等。
(5) 运动控制系统的控制算法：学习运动控制系统常用的控制算法，包括比例控制、积分控制、微分控制等。
(6) 电机驱动技术：介绍电机驱动技术的原理和应用，包括直流电机驱动、交流电机驱动等。
(7) 运动控制系统的调试与优化：学习运动控制系统的调试与优化方法，包括参数调整、响应性能评估等。
(8) 实际应用案例分析：通过实际案例分析，探讨运动控制技术在工业自动化、机器人等领域的应用。
3. 教学方法：(1) 理论教学：通过讲授基本原理、概念和方法，帮助学生掌握运动控制技术的基础知识。
(2) 实验教学：通过实验操作，学生可以亲自实践运动控制系统的建模、仿真、调试和优化。
(3) 讨论与案例分析：通过讨论和分析实际案例，引发学生的思考和灵感，提高问题解决能力。
4. 教学要求：(1) 学生应熟悉数学、物理等基础知识，具备基本的电路理论和控制理论知识。
(2) 学生应具备一定的计算机操作和编程基础，能够运用相关软件进行仿真和调试。
(3) 学生应具备较强的分析和解决问题的能力，注重实践操作和实际应用。
5. 考核方式：(1) 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等。
(2) 实验报告：对实验过程、结果和分析进行书面报告。
(3) 期末考试：笔试形式，测试学生对运动控制技术的理论知识和应用能力。
现代控制课程设计
现代控制 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解现代控制理论的基本概念，掌握控制系统数学模型、稳定性、能控性和能观性的判定方法。
2. 使学生掌握现代控制技术中常用的状态空间分析方法，并能够运用到实际控制系统的分析和设计中。
3. 帮助学生了解现代控制技术在工程领域的应用，培养他们对控制系统的整体认识。
技能目标：1. 培养学生运用数学软件（如MATLAB）进行控制系统仿真的能力，提高他们解决实际问题的技能。
2. 培养学生团队协作和沟通能力，能够就控制系统的设计与同伴展开有效讨论，形成共识。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对现代控制技术的兴趣，激发他们探索未知、创新实践的欲望。
2. 增强学生的工程意识，使他们认识到控制技术在国家经济建设和国防事业中的重要作用，树立为国家发展贡献力量的责任感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生掌握现代控制理论的基本知识，培养他们解决实际问题的能力，同时注重培养学生的情感态度价值观，使他们在学习过程中形成正确的价值观和积极的学习态度。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几部分：1. 控制系统数学模型：介绍控制系统状态空间表达式的建立，线性变换及其性质，控制系统传递函数与状态空间表达式之间的转换。
2. 稳定性分析：讲解李雅普诺夫稳定性理论，线性系统稳定性判据，包括赫尔维茨判据、劳斯判据等。
3. 能控性和能观性分析：阐述能控性和能观性的概念，介绍能控性和能观性判据，分析能控性和能观性在控制系统设计中的应用。
4. 状态反馈和状态观测器设计：介绍状态反馈控制器的设计方法，包括极点配置和状态观测器设计，分析状态反馈对控制系统性能的影响。
5. 现代控制技术应用：介绍现代控制技术在工业、交通、航空航天等领域的应用实例，使学生了解控制技术的实际应用。
教学内容按照以下进度安排：第一周：控制系统数学模型及线性变换第二周：传递函数与状态空间表达式转换第三周：稳定性分析第四周：能控性和能观性分析第五周：状态反馈和状态观测器设计第六周：现代控制技术应用案例分析与讨论教材章节关联：第一章：控制系统基础第二章：控制系统的数学模型第三章：稳定性分析第四章：能控性和能观性第五章：控制器设计第六章：现代控制技术与应用教学内容科学、系统，符合教学实际，确保学生能够掌握现代控制理论的基本知识和技能。
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C51语言注意事项
一般不要直接操作R0-R7,A,DPTR等寄存器。使 用C语言变量即可。 特殊功能寄存器，如P1，TCON等，可以直接 操作。 注意变量的存储范围 注意变量类型，如char(8位)，int(16位)。如计 算结果溢出将不能得到预期值。 有浮点数类型，但要慎重使用。浮点数运算比 较耗费时间。特别的，没有除法。 可以直接定义中断函数。如果提高中断执行速 度，使用using指定寄存器组。
汇编程序举例
ORG 0000H ;复位起始地址 LJMP START ;中间地址保留给中断向量表 ORG 0040H ;程序实际起始地址 START: ; 实际程序 MOV R1, #55H NEXT: INC R1 MOV A, R1 MOV P0, A ;板上的P0口连接到8个LED，可以监视运行状态 SETB C MOV P0.1, C; 令P0口的低1位始终为1，因此第2个LED会不亮。 MOV 40H,#2 ;使用内存单元 ADD A, 40H LJMP NEXT END
1 、 2 、3
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三 四 五
MCS-51体系结构 汇编语言 C51语言 I2C总线 C51语言 两个选做一个
5 、 6 、7 8、9、10 11、12
六
七 八
控制与应用实验 新型开发设备 使用指南
设备优点
单片机测控实验系统从2009年开始研制， 替代了原有实验设备，具有以下优点
计算机控制与应用实验
主讲教师：郭东伟
课程概述
本实验为计算机科学与技术专业高年级的 综合性实验，主要学习单片机的使用以及 一些典型外部设备的控制方法和测控过程。 本实验使用的单片机是MCS-51系列的改进 型号，该系列单片机目前仍然是控制领域 的主流芯片。
相关课程
本实验内容覆盖面较多，没有具体的前导 课程，包括微机原理，计算机接口等技术 都是必须的准备知识。特别是MCS-51系列 CPU的体系结构和汇编语言，学生需要通过 自学掌握。另外一些典型传感器和外部设 备的原理和控制方法，也要通过预习各种 资料自行理解。
拥有和其他很多汇编器类似的宏指令语法 英文大小写字母，变量名，标号等不受限制 有二，十，十六进制和串参数类型 有汇编控制指令和条件汇编等功能 程序逻辑分段，支持模块化程序设计 支持多程序连接，汇编速度快。
C51语言
C51是一种MCS-51单片机上的C语言，能对 单片机的硬件资源进行灵活快捷地操作。 C51完全支持标准C语言全部指令，同时增 加了许多用来优化8051指令结构的指令， 对C语言进行扩展，在大多数应用环境下， C51程序的执行效率已经非常接近汇编语言 程序。 关于C51语言，请预习相关资料开开发平台电源，待串口号检测到虚拟串口之后， 点击‚打开程序文件‛，选择你的hex文件再点击‚下载/ 编程‛ 此时，STC-ISP右下框会显示：正在检测目标单片机。按下 复位按键下载程序。 成功后，可以看到下载成功提示。 开发平台会自动重启，执行下载后的代码， 用户观察现象 如果没有达到实验目的，重新回到Keil C51环境修改程序， 重新生成HEX文件 回到下载工具，重新选择HEX文件，否则有可能仍然下载 旧的HEX文件
液晶显示屏
主CPU
复位 按键
内部 开关1
内部 开关2
电源 开关
通信 USB口
供电 USB口 电源 指示灯 I/O口 指示灯 外部 接口
开发调试方法
1. 2.
3. 4.
使用汇编或者C语言编程。 使用Keil开发环境编程，可以在PC机上进 行仿真运行和调试。 编译后目标代码下载到开发平台。 开发平台重新启动，运行下载后的目标代 码，如果不能达到目标，返回步骤1。
具有ISP功能的STC（51系列）芯片作为主CPU 通过USB接口与微机相连，耗电低，不易损 使用Keil开发环境,支持汇编和C语言 接口统一，可以兼容不同的外围设备 单片机测控实验系统除具有基础实验开发平台 功能外，包含图形液晶显示等复杂的显示单元。 能够支持复杂、高级的外围设备。
设备构成
本套设备由如下部件构成：
为Project增加文件
选择菜单”File-New”，生成新空白文件 选择”File-Save As”，填入合适的文件名，选择 正确的扩展名（asm或c），并保存。 回到主界面，选择”Project”菜单，或在工程上 点击右键，选择‚Add File to Group‛，然后 选中刚才的文件，将此文件加入工程。
使用汇编语言
为深入理解MSC-51体系结构和指令系统， 必须首先学会使用汇编语言编程，这是其 他高级语言开发的基础。 首先学习MCS51的体系结构和指令系统， 这是不基于任何汇编工具的。 在Keil中使用A51宏汇编器，增强了一些便 于程序员使用的宏汇编功能。
A51宏汇编器
ASM-51 宏汇编主要用来开发Inter8051系列 单片机，完全支持Intel助记符的汇编语言， 能够生成可重定位的目标代码。具有以下 特点：
设置project
选择“Project”－”Options for Target”（中文菜单 名：目标 ‘目标1’ 属性） ，在对话框中选 择”输出‛页签，确保选中” Create HEX File ”（ 产生hex文件） 目的是在编译成功之后同时生成HEX目标代码， 可以被下载到开发平台上执行
开发具体流程－Keil
Keil C51 软件是众 多单片机应用开发 的优秀软件之一,它 集编辑,编译,仿真 于一体,支持汇编 ,PLM 语言和C语言 的程序设计 开发环境类似于VC 开发环境
Keil开发流程－建立工程
首先要建立一个工程，一个工程可以包含多个 C文件，生成一套可执行代码。 在工程菜单下选择‚新建工程‛ 向导中要选择CPU类型，我们一般不涉及特定 的CPU，选择STC12C5A60S2即可
实验题目、自学知识点和完成时间
本实验共计12周，1-2次实验设一个时间点，超时不能完成将按 未做完对待，如果能够提前完成，可以直接进入下一个实验。
题目（分数，平时实验共50分）
一 二
自学知识点 MCS-51体系结构 Protel99 SE使用
完成时间
电路原理图分析与设计（7） 电路图设计与线路板制作（7） 单片机原理及汇编语言讲解 步进电机原理及应用（7） LED点阵显示屏（7） 重量测量（液晶显示）（7） 直流电机脉宽调制调速（7） 音频录制与播放（8） 温度测量与控制（8）
单片机测控实验系统（MCU主系统） 外围设备板 超声波及温度控制板 七段数码显示器控制板 直流电机控制板 步进电机控制板 蓝牙通讯实验板 光照度/时钟应用实验板 LED点阵显示实验板 重量测量实验板 音频量化与还原实验板 通信电缆等
单片机测控实验系统开发平台组成图
该程序可以在开发环境中通过仿真调试观看寄存器变化， 如果直接下载到硬件平台上运行，速度很快，肉眼看不出效果
下载程序
本地编译成功 后，在源文件 目录下会生成 与工程同名的 .hex 文件 使用STC-ISP 软件下载程序， 注意标红色的 位置。
下载的具体步骤1
确保开发平台电源关闭，打开STC-ISP软件 最上面的选择框中，选择适当的CPU型号， 基础实验平台选择89C5XRC/RD+系列中的 STC89C51A16RD+ ，创新实验平台选择 12C5A60系列的STC12C5A32S2 其他选项保持默认 可以考虑降低波特率，确保传输成功
构建、运行和调试
可以直接在编辑窗口输入程序，可以使用 Edit菜单下的各种命令辅助，并且可以看到， 这个窗口是关键字色彩高亮的。 在Project菜单下，有”Build Target”子菜单， 可以编译整个工程。 如果编译成功，在调试菜单下，有 ”Start/Stop Debug Session”可以仿真运行程 序 “Debug”菜单的其他命令可以辅助调试。