测控系统实训实践课程大纲

《测控系统实训》实践课程大纲

注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课/实践课/通识类选修课；课程性质是指必修/限选/任选

一、本课程的课程目标

《测控系统实训》是测控技术与仪器专业开设的实践性专业课程。本课程的目标是：

课程目标（1）：针对具体的工程实训题目，结合题目参数要求，运用所学测控专业知识，具备测量控制和仪器工程问题的表达、分析和评价能力，并给出具体的题

目解决方案。能够组成合理的团队，并完成团队成员任务分工；团队成员

针对题目展开充分讨论，能够结合项目成本、指标给出具体的解决方案，

并论证解决方案的合理性；

课程目标（2）：能够运用现代仪器工具，如示波器、万用表、信号发生器、电源等设备，开展实物作品的调试、功能测试、性能分析等，完成题目技术指标要求。课程目标（3）：通过项目设计，实际测控系统设计的基本理论与基本技能，完成测控应用系统各主要环节的设计、原理实现及开发，具备典型仪器和测控系统的原

理、组成、功能及其应用等知识；

课程目标（4）：通过项目实践，能够获取复杂工程对象的数据信息，并对数据开展拟合分析，获得最佳数据模型。

课程目标（5）：经过完整的项目实践，完成项目总结报告，凝练理论及技术问题，实现创

新；能够将项目实践中遇到的问题与同行开展有效的沟通，将测控系统中

的理论知识通熟易懂的传播给社会公众，从而提高自身的能力。

二、课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系

《测控系统实训》课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系如表1所示。

表1 课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系

三、课程目标与教学内容和方法的对应关系

《测控系统实训》课程目标与教学内容和方法的对应关系如表2所示。

表2 课程目标与教学内容与方法的对应关系

该课程详细教学内容如下所述：

测控技术及仪器专业的工程实训由6个方向组成。每个方向由工程实训指导老师按照学生的能力水平，给出具体的题目、详细的技术指标参数以及完成的软硬件功能需求等。在学生经过讨论，选题结束后，指导教师要根据题目要求讲解实训任务的具体内容、需要用到的软硬件工具，时间安排等进行讲解。学生明确任务要求后，展开讨论，然后定期向指导老师进行汇报、答辩，提交实训硬件或软件，最后提交一份工程实训报告。

测控系统实训包括以下6个方向：单片机应用、嵌入式系统应用、光学检测技术及应用、可编程控制器及应用、医疗仪器设计与应用和医学信息软件设计。

学生可从上述内容中根据自己能力水平，选择自己感兴趣的方向。

(一)单片机应用方向授课计划

1、电子秤

基本要求:利用压力传感器和单片机系统实现电子称功能。

测量范围：100g—5kg；精度误差：5g。可用数码管或液晶模块显示。可按键设置单价，能够计算总价。

扩展功能：能够实现多种商品累加；实现重量信息无线传递，如到手机或PC机等功能。

2、简易万用表1

基本要求：制作一个能够测量电阻（100Ω-1MΩ）、电容（100pf~1uf）并显示的万用表。要求精度在5%以内（和传统万用表对比）。

扩展功能：能够测量电感；电阻精度提到高到1%，电容精度提高到2%。

3、简易万用表2

基本要求：制作一个能够交流有效值电压（1V~220V）、直流电压（100Mv~10V）、直流电流（100MA~3A）的万用表。要求精度在5%以内。

扩展功能：交流有效值电压扩充为（5mv~220V）。直流电压扩充为（100Mv~100V）精度提到高到1%。

4、智能交通灯

基本要求：制作一个路口的智能交通灯。在一个路口的东南西北4个方向，制作两个方向（东南或西北，不可以是东西或南北）即可。每个方向含直行、左拐，分别有红灯、黄灯和绿灯，对于红灯和绿灯的时间由数码管显示，可通过功能按键实时修改红绿灯时间。要完成路口在不同时间段的数学模型建立，根据实际模型以提高通行效率为目标，优化路

口红绿灯时间参数，达到整体通行效率最优。

扩展功能：建立两个相邻同样复杂路口的数学模型，完成两个路口间的通行优化设置，完成两个方向的直行一次通过。

5、温度测控系统

基本要求：制作一个温度测量与控制系统。选择合适的控制对象及制冷装置，利用单片机实现控制对象的温度控制。温度控制范围30℃~60℃，可在要求范围内任意设定温度稳定值，含温度显示装置，稳态误差不大于1摄氏度。

扩展功能：能够在规定时间内完成两个温度等级之间的跳跃设置，振荡周期不超过4个即可达到稳定误差精度范围。

（二）嵌入式系统应用方向授课计划

具体题目及制作要求：

1、基于STM32的USB数据传输系统

基于STM32构建的硬件系统，将大块数据写入SRAM，利用USB通信接口，将SRAM 中的大块数据输传输给上位PC机，PC机具有接受数据软件，可通过USB接口接收从STM32硬件系统中SRAM的大块数据。本课题具体要求如下：

（1）能够掌握基于STM32的最小系统，内部包含电源模块、复位电路和晶振回路；

（2）能够实现基于STM32的I/O控制功能，可实现多路I/O控制；

（3）能够实现基于STM32的SRAM读写，利用STM32的FSMC总线实现对SRAM 每个存储单元逐个进行读写操作，验证数据读写的正确性，并对SRAM硬

件电路进行完整测试；

（4）能够利用STM32内部自带的USB控制器，实现STM32的USB设备与主机的数据通信，完成大块的数据传输功能；

（5）能够利用Windows应用开发软件工具，实现来自STM32 USB接口传输的打块数据；

（6）能够在团队中发挥作用，并与团队成员就课题进行专业沟通，取得结论。