測控技術(shù)與儀器專業(yè)概論

1、測控技術(shù)與儀器專業(yè)概論,,應(yīng)用,沒有測量就沒有科學(xué)，至少是沒有真正意義上的科學(xué)。,緒論,業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo)：本專業(yè)培養(yǎng)具備精密儀器設(shè)計(jì)制造以及測量與控制方面基礎(chǔ)知識與應(yīng)用能力，能在國民經(jīng)濟(jì)各部門從事測量與控制領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)技術(shù)、儀器與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理等方面的高級工程技術(shù)人才。,專業(yè)簡介,專業(yè)簡介  本專業(yè)是以高新技術(shù)綜合運(yùn)用和系統(tǒng)集成為特點(diǎn)的寬口徑工科專業(yè)，以微機(jī)化智能化電子儀器和測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為專業(yè)特色，并向

2、光、機(jī)、電相結(jié)合的精密儀器方向拓展。培養(yǎng)具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)、物理和電子信息基礎(chǔ)知識，具備現(xiàn)代測控系統(tǒng)和智能儀器儀表設(shè)計(jì)研發(fā)能力的復(fù)合型高級專門人才 。,主干課程,主干課程  電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號系統(tǒng)與信號處理、微機(jī)接口技術(shù)、電子測量、自動控制原理、傳感器與檢測技術(shù)、智能儀器、精密儀器設(shè)計(jì)。,就業(yè)方向,就業(yè)方向  適合到信息產(chǎn)業(yè)、測量與控制等高新技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)從事儀器裝備設(shè)計(jì)制造、科技開發(fā)、運(yùn)行管理等工作

3、，適宜到科研部門和學(xué)校從事科研或教學(xué)，也可攻讀儀器科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)學(xué)科的研究生。,,,,,我校,一、人才培養(yǎng)目標(biāo)： 本專業(yè)培養(yǎng)測控技術(shù)與儀器的基本知識、基本理論、基本方法，面向現(xiàn)代儀器儀表和測控技術(shù)裝備，具有創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，能從事現(xiàn)代測量、控制與儀器儀表工作的維護(hù)、設(shè)計(jì)的應(yīng)用型高級專門人才，和在中、高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校從事測控技術(shù)與儀器教學(xué)工作的“一體化”職教師資。,業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求,二、業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求：1、

4、具有良好的思想道德品質(zhì)、較好的文化修養(yǎng)以及較好的身心素質(zhì)，具有較好的專業(yè)素質(zhì)、較好的工程素質(zhì)，具有較強(qiáng)的獲取知識的能力以及應(yīng)用知識的能力，具有一定的創(chuàng)新能力；,業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求,2、畢業(yè)生應(yīng)具有較扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)，較好的人文社會科學(xué)基礎(chǔ)和外語綜合能力，在掌握專業(yè)知識，并具有現(xiàn)代儀器儀表和測控技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用、維護(hù)、維修、設(shè)計(jì)、實(shí)施、開發(fā)能力，在本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具備一定的科學(xué)研究、科技開發(fā)和組織管理能力，具有較強(qiáng)的工作適應(yīng)能力；,業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求,

5、3、獲得較好的技能和工程實(shí)踐訓(xùn)練，依據(jù)學(xué)校相關(guān)規(guī)定獲得至少一個(gè)與本專業(yè)相關(guān)的中級職業(yè)技能資格證書（或?qū)I(yè)資格、水平證書）；,業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求,4、具有良好的教師職業(yè)道德素養(yǎng)，熟悉教育法規(guī)和教育教學(xué)規(guī)律，掌握并能夠初步運(yùn)用職業(yè)教育心理學(xué)、職業(yè)教育學(xué)和自動化技術(shù)相關(guān)教育學(xué)的理論，具有運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)、從事測控技術(shù)與儀器及相關(guān)專業(yè)教學(xué)的基本能力。,,三、主干學(xué)科：儀器科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、光學(xué)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。四、主要課程：電路原理

6、、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、光學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、信號與系統(tǒng)、誤差理論與數(shù)據(jù)處理、微機(jī)原理及接口、傳感器原理、控制工程基礎(chǔ)、現(xiàn)代檢測技術(shù)、智能儀器及應(yīng)用、測控與系統(tǒng)、過程控制。,,五、主要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)：金工實(shí)習(xí)、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、儀器儀表技能訓(xùn)練、專業(yè)綜合設(shè)計(jì)、教育實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐等。六、修業(yè)年限：標(biāo)準(zhǔn)學(xué)制四年。七、授予學(xué)位：工學(xué)學(xué)士。八、學(xué)時(shí)與學(xué)分: 總學(xué)分 203理論課最低學(xué)時(shí)/學(xué)分 2523/1

7、58集中實(shí)踐環(huán)節(jié)周數(shù)/學(xué)分 39/39課外活動與社會實(shí)踐學(xué)分 10,華北地區(qū),【北京市】清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京化工大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)、北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院、北京郵電大學(xué)、北京石油化工學(xué)院　　【天津市】天津大學(xué)、天津理工學(xué)院、天津科技大學(xué)、天津工程師范學(xué)院　　【河北省】河北工業(yè)大學(xué)、華北電力大學(xué)、河北科技大學(xué)、燕山大學(xué)、河北理工學(xué)院、河北大學(xué)、河北建筑科技學(xué)院、石家莊鐵

8、道學(xué)院、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)　　【山西省】太原理工大學(xué)、華北工學(xué)院、太原重型機(jī)械學(xué)院　　【內(nèi)蒙古自治區(qū)】內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)、包頭鋼鐵學(xué)院,東北地區(qū),【遼寧省】東北大學(xué)、遼寧大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)、大連鐵道學(xué)院、沈陽工業(yè)學(xué)院、沈陽化工學(xué)院、遼寧工學(xué)院、遼寧石油化工大學(xué)、鞍山科技大學(xué)　　【吉林省】吉林大學(xué)、長春理工大學(xué)、東北電力學(xué)院、長春工業(yè)大學(xué)、吉林化工學(xué)院　　【黑龍江省】哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)、大慶石油

9、學(xué)院,華東地區(qū),【上海市】上海交通大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海大學(xué)、上海理工大學(xué)、上海電力學(xué)院　　【江蘇省】東南大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、南京郵電學(xué)院、南京工程學(xué)院、南京師范大學(xué)、蘇州大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、南通工學(xué)院、常州工學(xué)院、華東船舶工業(yè)學(xué)院、淮陰工學(xué)院、南京林業(yè)大學(xué)　　【浙江省】浙江大學(xué)、中國計(jì)量學(xué)院、杭州電子工業(yè)學(xué)院、浙江工業(yè)大學(xué)、浙江工程學(xué)院　　【安徽省】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、安徽

10、工業(yè)大學(xué)、安徽理工大學(xué)、安徽工程科技學(xué)院,陜甘寧,【陜西省】西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、西安理工大學(xué)、陜西科技大學(xué)、西安工業(yè)學(xué)院、西安石油大學(xué)、西安工程科技學(xué)院、陜西理工學(xué)院、西安郵電學(xué)院、西安建筑科技大學(xué)、西安科技學(xué)院　　【甘肅省】蘭州交通大學(xué)、蘭州理工大學(xué)　　【寧夏回族自治區(qū)】西北第二民族學(xué)院,西南地區(qū),【重慶市】重慶大學(xué)、重慶工商大學(xué)、重慶郵電學(xué)院、重慶工學(xué)院　　【四川省】四川大學(xué)、電子科技大學(xué)、西南交通大

11、學(xué)、成都理工大學(xué)、西南石油學(xué)院、成都信息工程學(xué)院、西華大學(xué)、四川理工學(xué)院　　【貴州省】貴州工業(yè)大學(xué)　　【云南省】昆明理工大學(xué),中原地區(qū),【山東省】山東大學(xué)、青島科技大學(xué)、山東科技大學(xué)、煙臺大學(xué)、山東理工大學(xué)　　【河南省】河南大學(xué)、鄭州大學(xué)、河南科技大學(xué)、鄭州輕工業(yè)學(xué)院、中原工學(xué)院　　【湖北省】武漢大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)、湖北工學(xué)院、武漢化工學(xué)院、湖北科技大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)、江漢大學(xué)、武漢科技學(xué)院,兩廣,【廣東省】廣東工

12、業(yè)大學(xué)　　【廣西壯族自治區(qū)】桂林電子工業(yè)學(xué)院、廣西工學(xué)院,,【湖南省】湖南大學(xué)、湘潭大學(xué)、湖南科技大學(xué)【福建省】廈門大學(xué)、華僑大學(xué)、集美大學(xué)【江西省】南昌航空工業(yè)學(xué)院、華東交通大學(xué)、南方冶金學(xué)院、南昌大學(xué)、東華理工學(xué)院,推薦報(bào)考院校：,,清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)、北京航空航天大學(xué),數(shù)學(xué),高等數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)線性代數(shù)復(fù)變函數(shù)與積分變換概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì),,大學(xué)物理,力學(xué)熱學(xué)電磁學(xué)光學(xué)近代物

13、理學(xué),,學(xué)科基礎(chǔ)課程,數(shù)學(xué)英語計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)大學(xué)物理機(jī)械制圖機(jī)械設(shè)計(jì)概論,專業(yè)基礎(chǔ)課程,電路原理模擬電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)光學(xué)基礎(chǔ)微機(jī)原理及接口信號與系統(tǒng)傳感器原理誤差理論與數(shù)據(jù)處理,專業(yè)課程,必修:虛擬儀器技術(shù)現(xiàn)代檢測技術(shù)測控與系統(tǒng)智能儀器及應(yīng)用專業(yè)英語,技術(shù)模塊1,限選:單片機(jī)原理及應(yīng)用PLC原理及應(yīng)用控制儀表與裝置 至少選二門 CPLD設(shè)計(jì)數(shù)字信號處理智能機(jī)器人過程控制測控電路

14、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),技術(shù)模塊2,限選：機(jī)電控制元件現(xiàn)場與測試總線（至少選二門）控制工程基礎(chǔ)圖像采集及處理精密機(jī)械與儀器設(shè)計(jì)精密光電測量技術(shù),學(xué)科專業(yè)課,選修課教育模塊現(xiàn)代教育技術(shù)教育科研方法教育測量與評價(jià)德育與班主任,管理模塊,經(jīng)濟(jì)管理概論人力資源管理市場營銷財(cái)務(wù)會計(jì)經(jīng)濟(jì)法基礎(chǔ),實(shí)踐環(huán)節(jié),必修：軍訓(xùn)金工實(shí)習(xí)計(jì)算機(jī)繪圖訓(xùn)練電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)儀器儀表技能訓(xùn)練工藝實(shí)習(xí)儀器儀表技能訓(xùn)練專業(yè)綜合設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科

15、教學(xué)法(含微格教學(xué))教育實(shí)習(xí)畢業(yè)實(shí)習(xí),電路原理,（1）電路原理具有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)特點(diǎn)，電路模型的建立與分析，除了常規(guī)的微積分等計(jì)算外，還要用到線性代數(shù)、圖論、集合論等，但大家若把它作為數(shù)學(xué)來學(xué)習(xí)，那大為不妙！因?yàn)檫@里的數(shù)學(xué)概念是與專業(yè)物理概念緊密結(jié)合在一起的；,本課程與普通物理有著密切的聯(lián)系，許多概念直接來自物理學(xué)中的電磁學(xué)和波動力學(xué)，其它概念的建立也以此為基礎(chǔ)，但本課程的專業(yè)特色要比普通物理更鮮明、直接，概念也更多、更具體；,電路原理

16、,電路原理,本課程作為第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，與專業(yè)課和有些專業(yè)基礎(chǔ)課相比，其基礎(chǔ)性更強(qiáng)。,電路原理,主要內(nèi)容包括：直流電路、含有運(yùn)算放大器電路、正弦交流穩(wěn)態(tài)電路、非正弦交流電路、三相電路、暫態(tài)電路、二端口網(wǎng)絡(luò)、非線性電路、分布參數(shù)電路等。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握后續(xù)課程所必須的電路的基本理論知識、基本分析方法和初步的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決和處理電路問題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的電路理論基礎(chǔ)。,電路原理,基爾霍夫電流定律、

17、基爾霍夫電壓定律戴維南定理、諾頓定理三要素法三相電源的Y接和?接線電壓(電流)與相電壓（電流）傅里葉級數(shù)拉普拉斯變換二端口網(wǎng)絡(luò),,電子技術(shù),電子技術(shù)的基本任務(wù)可稱之為“信號的產(chǎn)生、信號的傳輸、信號的處理”，任務(wù)的完成取決于對電子器件、電子電路、電子系統(tǒng)的性能的研究。 按照功能和構(gòu)成原理的不同，電子電路可分為模擬電路和數(shù)字電路兩大類。,電子技術(shù),1.1.1 模擬量與數(shù)字量模擬量：時(shí)間和數(shù)值連續(xù)的物理量。

18、 時(shí)間的連續(xù)函數(shù)數(shù)字量：時(shí)間和幅度都是離散的。,模擬電子技術(shù),本課程著重討論模擬電路的基本概念、基本原理、基本分析方法及基本應(yīng)用。 主要內(nèi)容:(1)簡要地介紹信號與電子系統(tǒng)的基本概念，(2)討論模擬電路的基本單元電路——放大器（模型）及其性能。 基本要求:(1)了解電子系統(tǒng)的基本概念及組成(2)了解信號的分類方法及放大電路的分類(3)熟悉放大電路的主要性能指標(biāo)。,模擬電子技術(shù),第一章 半導(dǎo)體二極管及其

19、基本電路第二章 半導(dǎo)體三極管及放大電路第三章 場效應(yīng)管放大電路第四章 功率放大電路第五章 集成運(yùn)算放大電路第六章 反饋放大電路第七章 信號的運(yùn)算與處理電路第八章 信號產(chǎn)生電路第九章 直流穩(wěn)壓電源,數(shù)字電子技術(shù),一、數(shù)字邏輯電路⒈數(shù)字信號⑴ 數(shù)字量：在時(shí)間和幅度上不連續(xù)變化的物理量。⑵數(shù)字信號：表示數(shù)字量的信號例：燈的開關(guān)－－2種取值 人的性別－－2種取值學(xué)生的籍貫－－32種取值

20、 學(xué)生的民族－－56種取值東西南北方位－－4種取值產(chǎn)品的計(jì)數(shù)－－N個(gè)種取值,（1）工作信號是二進(jìn)制的數(shù)字信號，在時(shí)間上和數(shù)值上是離散的（不連續(xù)），反映在電路上就是低電平和高電平兩種狀態(tài)（即0和1兩個(gè)邏輯值）。（2）在數(shù)字電路中，研究的主要問題是電路的邏輯功能，即輸入信號的狀態(tài)和輸出信號的狀態(tài)之間的關(guān)系。 （3）對組成數(shù)字電路的元器件的精度要求不高，只要在工作時(shí)能夠可靠地區(qū)分0和1兩種狀態(tài)即可。,1、數(shù)字電路的特點(diǎn),數(shù)字

21、電子技術(shù),數(shù)字電子技術(shù),第一章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)第二章 門電路第三章 組合邏輯電路第四章 觸發(fā)器第五章 時(shí)序邏輯電路第六章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形第七章 半導(dǎo)體存儲器第八章 可編程邏輯器件,,C P L D,COMPLEX PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE,PLD,,CPLD,FPGA,FLIED PROGRAMMABLE GATE ARRAY,現(xiàn)場,可編程,門,陣列,,DEVICE,: 集成電路（

22、IC）,ASIC :Application Specific IC,產(chǎn) 生：,存儲器,,,,,發(fā)展：,1. PROM、EPROM 、EEPROM,2. 專業(yè)的PLD芯片：PAL(可編程陣列邏輯)和 GAL(通用陣列邏輯)。,3. 復(fù)雜的PLD芯片：CPLD和FPGA。,：ALTERA公司,：XILINEX公司,；乘積項(xiàng)技術(shù),；查找表技術(shù),；基于Flash rom或EEPROM,；基于SRAM,掉電后程序丟失！,廠家：,Latti

23、ce的ISP技術(shù),Lattice的世界第一個(gè)模擬PLD器件,萊迪思的可編程模擬集成電路：ispPAC 器件,ALTERA公司的開發(fā)工具 ：,Altera公司推出的的第三代PLD開發(fā)系統(tǒng),MAX+PLUSII,QuartusII,新一代FPGA/PLD開發(fā)軟件，適合新器件和大規(guī)模FPGA的開發(fā)，將逐步取代MaxplusII。,常見英文縮寫解釋：ASIC: Application Specific Integrated Circuit.

24、 專用ICEDA: Electronic Design Automation. 電子設(shè)計(jì)自動化PAL: Programmable Array Logic. 可編程陣列邏輯GAL: Generic Array Logic. 通用陣列邏輯CPLD:Complex Programmable Logic Device. 復(fù)雜可編程邏輯器件FPGA:Field

25、Programmable Gate Array. 現(xiàn)場可編程門陣列SOC: System On a Chip. 片上系統(tǒng)HDL: Hardware Description Language. 硬件描述語言VHDL:Very high speed integrated circuit Hardware Description Language. 超高速集成電路硬件描述語

26、言,微機(jī)原理,《微機(jī)原理及接口技術(shù)》是計(jì)算機(jī)應(yīng)用及其相關(guān)專業(yè)本科的專業(yè)基礎(chǔ)課。它以《計(jì)算機(jī)概論》、《計(jì)算機(jī)原理》、《電路分析》、《電子技術(shù)》等課程為先修課程，與《匯編語言程序設(shè)計(jì)》、《微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)》相互配合，形成完整的教學(xué)和實(shí)踐體系，是一門具有重要地位的主干課程。掌握微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)，可為今后單片機(jī)、DSP原理、檢測、控制等后續(xù)課程學(xué)習(xí)以及開發(fā)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。,微機(jī)原理,微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)的工

27、作原理微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ),微機(jī)原理,計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展電子計(jì)算機(jī)，它是一種能夠自動、高速、精確地完成各種信息的存儲、處理和控制功能的電子器件。電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生社會需求電子器件,微機(jī)原理,計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展電子計(jì)算機(jī)的幾個(gè)階段電子計(jì)算機(jī)和電子器件相互影響、相互促進(jìn)電子器件的發(fā)展 電子管--晶體管--集成電路--大規(guī)模集成電路電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 電子管計(jì)算機(jī)--晶

28、體管計(jì)算機(jī)--集成電路計(jì)算機(jī) --大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)--人工智能計(jì)算機(jī),微機(jī)原理,計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一代(1971━1974年)主要是4位和低檔8位微型機(jī)。（4004）第二代(1974-1978年)主要是中高檔8位微型機(jī)。（8080、8085、Z80）第三代(1978-1981年)主要為16位微型機(jī)（8086）第四代(1981-1993年)主要為32位高檔微型機(jī)。（80386、80486）第五代

29、(1993年至今)主要為64位高檔微機(jī)。（Pentium、 Pentium‖）,微機(jī)原理,微處理器與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微處理器的發(fā)展微處理器的基本結(jié)構(gòu)Intel 8086微處理器80386微處理器80486微處理器Pentium 處理器,微機(jī)原理,指令系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)加工類指令： 算術(shù)指令：＋、－ 、×、 ÷、增量、減量 邏輯指令：AND、OR、NOT、XOR、移位、循環(huán) 串處理指令：數(shù)據(jù)塊的

30、傳送、比較、搜索控制轉(zhuǎn)移指令：程序的轉(zhuǎn)移、子程序的調(diào)用、返回CPU控制指令：標(biāo)志的處理、CPU的狀態(tài)控制其它指令：如高速緩存處理指令等,微機(jī)原理,匯編語言及其程序設(shè)計(jì)匯編語言的特點(diǎn)格式編輯環(huán)境基本程序設(shè)計(jì)： 順序結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié) 構(gòu)，子程序結(jié)構(gòu),微機(jī)原理,半導(dǎo)體存儲器存儲器接口技術(shù) 存儲器接口中應(yīng)考慮的問題 存儲器地址譯碼方法主存儲器接口 EPROM與CPU的接口（以I

31、ntel 2716為例） SRAM與CPU的接口（以Intel 2114為例） DRAM與CPU的接口（以Intel 2164為例）高速緩沖存儲器接口虛擬存儲器,微機(jī)原理,總線技術(shù)總線與接口總線的分類、特點(diǎn)系統(tǒng)總線：ISA PCI串行總線：USB,微機(jī)原理,I/O接口與中斷技術(shù)I/O接口中斷的基本原理8086中斷系統(tǒng)8259中斷控制器,微機(jī)原理,接口技術(shù),計(jì)時(shí)器并行接口串行接口DMA

32、D/A 與A/D,單片機(jī)原理,主要介紹微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用形態(tài)、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方式。1.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述1.2 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1.4 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介,1.1 電子計(jì)算機(jī)發(fā)展概述,1.1.1 電子計(jì)算機(jī)的問世及其經(jīng)典結(jié)構(gòu),,,1946年2月15日，第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC問世，這標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。（CALCULATOR）,EN

33、IAC是電子管計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率僅有100 KHz，但能在1秒鐘的時(shí)間內(nèi)完成5000次加法運(yùn)算。 與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)相比，有許多不足，但它的問世開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元，對人類的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了巨大的影響 。,,,匈牙利籍?dāng)?shù)學(xué)家馮·諾依曼在方案的設(shè)計(jì)上做出了重要的貢獻(xiàn)。1946年6月，他又提出了“程序存儲”和“二進(jìn)制運(yùn)算”的思想，進(jìn)一步構(gòu)建了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成這一計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。,,1

34、.1 單片機(jī)的概念,控制器,運(yùn)算器,存儲器,輸入/輸出設(shè)備,,CPU,,單片機(jī),電子管,晶體管,集成電路,大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路,,甚大規(guī)模集成電路,發(fā)展方向：,1.高速度、大容量、高性能,2.體積小、價(jià)格廉、穩(wěn)定可靠,1.1 單片機(jī)的概念,1.1.1 單片機(jī)的名稱,一片芯片相當(dāng)于一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),,單片機(jī)Single Chip MicroComputer,微控制器Micro Control Unit,,國內(nèi)通稱,國際通稱,嵌

35、入式微控制器Embed,1.1 單片機(jī)的概念,1.1.1 單片機(jī)的名稱,1.1.2 通用單片機(jī)和專用單片機(jī),,ASIC,1.1.3 單片機(jī)和單片機(jī)系統(tǒng),（1）單片機(jī)：芯片本身,（2）單片機(jī)系統(tǒng)：以單片機(jī)為中心組成的一定功能的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,1.1.5 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)語言和軟件,（1）單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)語言：,機(jī)器語言、,匯編語言、,C語言,（2）單片機(jī)的軟件：,編程

36、軟件、,仿真軟件、,編譯軟件、,寫入軟件、,監(jiān)控軟件。,1.1.4 單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)和開發(fā)系統(tǒng),（1）應(yīng)用系統(tǒng),（2）開發(fā)系統(tǒng)：仿真器,1.1 單片機(jī)的概念,1.2 單片機(jī)的發(fā)展,1.2.1 單片機(jī)的發(fā)展概述,1946 第一臺計(jì)算機(jī)誕生,1971 第一個(gè)微處理器誕生,1976 MCS-48(8位),1980 MCS-51(8位),80年代末 Motorola 680X Zilog Z-8 Ro

37、ckwell 650X???,1983 MCS-96(16位),當(dāng)前：,(1) MCS-51、MCS-96系列發(fā)展。,(2) PIC (Microchip公司),(6) DSP,(3) ARM,(5) AVR,(4) 凌陽單片機(jī),,二、微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài)從應(yīng)用形態(tài)上，微型計(jì)算機(jī)可以分成三種：（1）多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)） 將CPU、存儲器、I/O接口電路和總線接口等組裝在一塊主機(jī)板（即微機(jī)主板）上，再通過系統(tǒng)總線和其它多塊外設(shè)適配板卡

38、連接鍵盤、顯示器、打印機(jī)、軟/硬盤驅(qū)動器及光驅(qū)等設(shè)備。各種適配板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、軟/硬盤驅(qū)動器及光驅(qū)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)機(jī)）。工業(yè)PC機(jī) 也屬于多板機(jī)。,,（2） 單板機(jī)將CPU芯片、存儲器芯片、I/O接口芯片和簡單的I/O設(shè)備（小鍵盤、LED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序（固化在ROM中），就構(gòu)成了一臺單板微型計(jì)算機(jī)（簡稱單板機(jī)）。,,,單板

39、機(jī)的I/O設(shè)備簡單，軟件資源少，使用不方便。早期主要用于微型計(jì)算機(jī)原理的教學(xué)及簡單的測控系統(tǒng)，現(xiàn)在已很少使用。,,單片機(jī)在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、I/O接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)。三種應(yīng)用形態(tài)的比較 ：,,系統(tǒng)機(jī)（多板機(jī)）,單板機(jī),單片機(jī),3.1 可編程控制器概述,可編程控制器的英文名稱是Programmable Controller，早期簡稱PC，后來為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）區(qū)分，在行業(yè)中多稱

40、之為Programmable Logic Controller，即可編程邏輯控制器，簡稱PLC，而這種稱呼又與可編程控制器的起源和它本身的特點(diǎn)有關(guān)。,返回,3.1.1 可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展,美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)提出10項(xiàng)指標(biāo)，于1969年研制出第一臺控制器，型號為PDP-14，它的開創(chuàng)性意義在于引入了程序控制功能，為計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了空間。,至上世紀(jì)70年代，PLC技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入成熟期。推動PLC技術(shù)發(fā)展

41、的動力主要來自于兩個(gè)方面：其一是企業(yè)對高性能、高可靠性自動控制系統(tǒng)的客觀需要和追求；其次，大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，微處理器性能的不斷提高，為PLC技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)并開拓了空間 。,返回,3.1.2 可編程控制器的特點(diǎn),可編程控制器的產(chǎn)生是基于工業(yè)控制的需要，是面向工業(yè)控制領(lǐng)域的專用設(shè)備，它具有以下特點(diǎn)：,CPU為可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；靈活性強(qiáng)，控制系統(tǒng)具有良好的柔性；編程簡單，使用方便；控制系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)，開

42、發(fā)工作量少，周期短；維修方便；體積小，能耗低；功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 。,3.2 可編程控制器的組成,PLC的基本組成部件如下圖所示：,,返回,3.2.1 中央處理單元（CPU）,中央處理單元是PLC的核心部件，負(fù)責(zé)完成邏輯運(yùn)算、數(shù)字運(yùn)算以及協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)各部分的工作。它在系統(tǒng)程序的管理下運(yùn)行，主要功能有 ：,接受并存儲由編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；診斷電源故障以及用戶程序的語法錯(cuò)誤；讀取輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)并存儲到相應(yīng)的存儲區(qū)；讀

43、取用戶程序指令，解釋執(zhí)行用戶程序，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳遞等任務(wù)，刷新輸出映像，將輸出映像內(nèi)容送至輸出單元。,返回,3.2.2 存儲器單元,PLC的存儲器單元分成兩個(gè)部分：,系統(tǒng)程序存儲器；用于存放PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序在出廠時(shí)已經(jīng)被固化在PROM或EPROM中。 用戶程序存儲器?？煞譃槌绦虼鎯^(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)，程序存儲器用于存放用戶編寫的控制程序，數(shù)據(jù)存儲區(qū)存放的是程序執(zhí)行過程中所需要的或者所產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。

44、,3.2.3 電源單元,電源單元將外界提供的電源轉(zhuǎn)換成PLC的工作電源后，提供給PLC。有些電源單元也可以作為負(fù)載電源，通過PLC的I/O接口向負(fù)載提供直流24V電源。,電源單元還提供掉電保護(hù)電路和后備電池電源，以維持部分RAM存儲器的內(nèi)容在外界電源斷電后不會丟失。在面板上通常有發(fā)光二極管（LCD）指示電源的工作狀態(tài)，便于判斷電源工作是否正常。,3.2.4 輸入輸出單元,PLC的輸入、輸出單元也叫I/O單元，對于模塊式的PLC來說，

45、I/O單元以模塊形式出現(xiàn)，所以又稱為I/O模塊。 I/O單元是PLC與工業(yè)現(xiàn)場的接口，現(xiàn)場信號與PLC之間的聯(lián)系通過I/O單元實(shí)現(xiàn)。,工業(yè)現(xiàn)場的輸入和輸出信號包括數(shù)字量和模擬量兩類，因此I/O單元也有數(shù)字I/O和模擬I/O兩種，前者又稱為DI/DO，后者又稱為AI/AO。PLC的輸入、輸出單元還應(yīng)包括一些功能模塊，所謂功能模塊就是一些智能化了的輸入和輸出模塊。,3.2.5 接口單元,接口單元包括擴(kuò)展接口、通信接口、編程器接口和存儲器接

46、口及其它外部設(shè)備接口等。,PLC的I/O單元也屬于接口單元的范疇，它完成PLC與工業(yè)現(xiàn)場之間電信號的往來聯(lián)系。除此之外，PLC與其它外界設(shè)備和信號的聯(lián)系都需要相應(yīng)的接口單元 。,3.2.6 外部設(shè)備,PLC的外部設(shè)備種類很多，可以概括為以下四類：,編程設(shè)備；除了用于編程，還可對系統(tǒng)作一些設(shè)定，以確定PLC的工作方式。 監(jiān)控設(shè)備；將現(xiàn)場數(shù)據(jù)動態(tài)實(shí)時(shí)顯示出來，以便操作人員隨時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行的情況。 存儲設(shè)備；用于保存用戶數(shù)據(jù)，避免程序丟

47、失。 輸入輸出設(shè)備。用于接受信號和輸出信號的專用設(shè)備。,返回,測量與傳感技術(shù),,,參考書籍,,測量與傳感技術(shù),是自動化技術(shù)的重要組成部分。是機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)有機(jī)結(jié)合的中間環(huán)節(jié)。專業(yè)基礎(chǔ)課程——電工學(xué)、電子技術(shù)、光學(xué)等。,一、傳感器的作用,測量與傳感技術(shù),人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官，而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律及生產(chǎn)活動中它們的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為適應(yīng)這種情況，傳感器就應(yīng)運(yùn)而生了。因此可以說，傳感

48、器是人類五官的延長， 又稱為電五官。,新技術(shù)革命的到來，世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。,測量與傳感技術(shù),目前，傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、健康管理、生物工程、甚至文物保護(hù)等及其廣泛的領(lǐng)域。,可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳

49、感器。,可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動社會進(jìn)步方面的重要作用是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。,測量與傳感技術(shù),沒有測量就沒有科學(xué)，至少是沒有真正意義上的科學(xué)。,常見的傳感器,智能儀器,一、 智能儀器的典型結(jié)構(gòu),,智能儀器由硬件和軟件兩大部分組成。 硬件部分主要包括主機(jī)電路、模擬量輸入/輸出通道、人機(jī)接口電路、通信接口電路。

50、 智能儀器的軟件分為監(jiān)控程序和接口管理程序兩部分。監(jiān)控程序是面向儀器面板鍵盤和顯示器的管理程序；接口管理程序是面向通信接口的管理程序，接收并分析來自通信接口總線的遠(yuǎn)控命令。,智能儀器,二、 智能儀器的主要特點(diǎn),(1)、智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的旋轉(zhuǎn)式或琴鍵式切換開關(guān)來實(shí)施對儀器的控制，從而使儀器面板的布置和儀器內(nèi)部有關(guān)部件的安排不再相互限制和牽連。有利于提高儀器技術(shù)指標(biāo)，并方便了儀器的操作。 例如，傳

51、統(tǒng)儀器中與衰減器相連的旋轉(zhuǎn)式開關(guān)必須安裝在衰減器正前方的面板上，這樣，可能由于面板的布置受儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，不能充分考慮用戶使用的方便性；也可能由于衰減器的安裝位置必須服從面板布局的需要，而給內(nèi)部電氣連接帶來許多的不便。,二、 智能儀器的主要特點(diǎn),(2) 微處理器的運(yùn)用極大地提高了儀器的性能。 例如：利用微處理器的運(yùn)算和邏輯判斷功能，按照一定的算法可以方便地消除由于漂移、增益的變化和干擾等因素所引起的誤差，從而提高了儀

52、器的測量精度。 例如：傳統(tǒng)的數(shù)字多用表(DMM)只能測量電阻、交直流電壓、電流等， 而智能型的數(shù)字多用表不僅能進(jìn)行上述測量，而且還能對測量結(jié)果進(jìn)行諸如零點(diǎn)平移、平均值、極值、統(tǒng)計(jì)分析以及更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能，使用戶從繁重的數(shù)據(jù)處理中解放出來。 目前有些智能儀器還運(yùn)用了專家系統(tǒng)技術(shù)，使儀器具有更深層次的分析能力，解決專家才能解決的問題。,二、 智能儀器的主要特點(diǎn),(3) 智能儀器運(yùn)用微處理器的控制功能，

53、可以方便地實(shí)現(xiàn)量程自動轉(zhuǎn)換、自動調(diào)零、觸發(fā)電平自動調(diào)整、自動校準(zhǔn)、自診斷等功能，有力地改善了儀器的自動化測量水平。 例如：智能型的數(shù)字示波器有一個(gè)自動分度鍵(Autoset)，測量時(shí)只要一按這個(gè)鍵， 儀器就能根據(jù)被測信號的頻率及幅度，自動設(shè)置好最合理的垂直靈敏度、時(shí)基以及最佳的觸發(fā)電平，使信號的波形穩(wěn)定地顯示在屏幕上。 例如：智能儀器一般都具有自診斷功能，當(dāng)儀器發(fā)生故障時(shí)，可以自動檢測出故障的部位并能協(xié)助診斷

54、故障的原因，甚至有些智能儀器還具有自動切換備件進(jìn)行自維修功能，極大地方便了儀器的維護(hù)。,二、 智能儀器的主要特點(diǎn),(4) 智能儀器具有友好的人機(jī)對話的能力，使用人員只需通過鍵盤打入命令， 儀器就能實(shí)現(xiàn)某種測量和處理功能，與此同時(shí)，智能儀器還通過顯示屏將儀器運(yùn)行情況、工作狀態(tài)以及對測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時(shí)告訴使用人員，使人機(jī)之間的聯(lián)系非常密切。,(5) 智能儀器一般都配有GPIB或RS232等通信接口，使智能儀器具有可程控操作的能力

55、。 從而可以很方便地與計(jì)算機(jī)和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的自動測量系統(tǒng)，來完成更復(fù)雜的測試任務(wù)。,,典型智能儀器 — 數(shù)字多用表,,典型智能儀器 — 函數(shù)信號發(fā)生器,,典型智能儀器 — 數(shù)字存貯示波器,,典型智能儀器 — 頻譜分析儀,2、自動測試系統(tǒng),,自動測量系統(tǒng),被測器件或過程,,,,GP-IB儀器總線,…,,,,,A/D轉(zhuǎn)換器,D/A轉(zhuǎn)換器,輸入電路,模擬執(zhí)行器,I/O接口,,,,,,,被測量,智能儀器

56、 卡式儀器的演變,,計(jì)算機(jī)部分,,測試部分,虛擬儀器,虛擬儀器概述,虛擬儀器通常是指以通用計(jì)算機(jī)作為控制器，添加必要的模塊化硬件來完成數(shù)據(jù)采集，由高效、功能強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)完成人機(jī)交互及數(shù)據(jù)處理的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！　√摂M儀器的出現(xiàn)使測量儀器與計(jì)算機(jī)之間的界限模糊了，用戶操作這臺計(jì)算機(jī)就像操作一臺他自己專門設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)電子儀器一樣。,虛擬儀器概念是在個(gè)人儀器和計(jì)算機(jī)軟件不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上提出來的。它更加強(qiáng)調(diào)軟件的作用，提出了“軟件

57、就是儀器”的思想。　　用戶通過在已建立的通用儀器平臺上，調(diào)用不同的測試軟件就可以構(gòu)成各種功能的虛擬儀器。這個(gè)概念克服了傳統(tǒng)儀器的功能在制造時(shí)就被限定而不能變動的限制，打破了儀器功能只能由廠家定義，用戶無法改變的模式。,虛擬儀器設(shè)計(jì)舉例,本節(jié)擬通過虛擬電子實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明虛擬儀器的設(shè)計(jì)方法,儀器功能：示波器動態(tài)信號分析儀任意波形發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器數(shù)字萬用表數(shù)字記錄儀等精度頻率計(jì),軟件平臺： LabVie

58、w,硬件平臺： NI-6024E DAQ 板　　自研信號調(diào)理器,設(shè)計(jì)目標(biāo)：把電子實(shí)驗(yàn)室的主要儀器功能”裝進(jìn)”計(jì)算機(jī)內(nèi)部,基于 LabView 虛擬電子實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī),信號調(diào)理器,NI-6024E,自制,通用計(jì)算機(jī)(LabVIEW),“虛擬電子實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)”的整體結(jié)構(gòu),DAQ板采用NI公司生產(chǎn)的PCI—6024E DAQ多功能數(shù)據(jù)采集板，它具有16個(gè)模擬輸入的程控放大器；一個(gè)12bit A/D轉(zhuǎn)換器；兩個(gè)12bi

59、t的D/A轉(zhuǎn)換器；兩個(gè)24bit的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及8個(gè)TTL電平的數(shù)字I/O端口等資源?！　∷捎昧讼冗M(jìn)的即插即用，不需要任何開關(guān)與跨接器，僅通過安裝驅(qū)動程序即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的完全配置。驅(qū)動程序可以從NI網(wǎng)站上下載。,下圖為虛擬電子實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的總面板，選擇不同的“軟鍵”，便可以進(jìn)入不同的虛擬儀器的環(huán)境。,EDA,系統(tǒng)工具軟件：C、VB、VC專業(yè)設(shè)計(jì)軟件：Protel、DXP專業(yè)仿真軟件：EWB、 Multisim

60、專業(yè)工具軟件：Matlab專業(yè)配套軟件： PLD設(shè)計(jì) MaxplusII、QuartusII PLC設(shè)計(jì) Step 7 虛擬儀器 Labview 單片機(jī) Keil c,EDA,,集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器,1、用復(fù)位法組成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器,例:用復(fù)位法將CT74LS161組成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,,2、用置數(shù)法組成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器,例:用置數(shù)法將CT74LS161組成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,,集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任

61、意進(jìn)制計(jì)數(shù)器,1、用復(fù)位法組成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器,OFFICE工具,WordExcelPowerpointViso,主要內(nèi)容概述自動控制的一般概念控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法頻域響應(yīng)法控制系統(tǒng)補(bǔ)償和綜合,EDA,測控與系統(tǒng),控制工程問題的提出控制對象：實(shí)實(shí)在在的 事物例：水鐘（如右圖所示）,例：飛球調(diào)節(jié)器 機(jī)械裝置用來測量驅(qū)動桿的轉(zhuǎn)速并利用飛球的轉(zhuǎn)動來控制閥門，

62、進(jìn)而控制進(jìn)入蒸汽機(jī)的蒸汽流量。,測控與系統(tǒng),1769年：James Watt發(fā)明飛球調(diào)節(jié)器，用來控制蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速1868年：J. C. Maxwell發(fā)表《調(diào)速器》，提出反饋控制的概念及穩(wěn)定性條件1884年：E. J. Routh提出勞斯穩(wěn)定性判據(jù)1892年：A. M. Lyapunov提出李雅普諾夫穩(wěn)定性理論1895年：A. Hurwifz提出赫爾維茨穩(wěn)定性判據(jù),自動控制理論發(fā)展簡史,自動控制理論發(fā)展簡史,1932年：H. N

63、yquist提出奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)1945年：H. W. Bode提出反饋放大器的一般設(shè)計(jì)方法1948年：N. Wiener發(fā)表《控制論》，標(biāo)志經(jīng)典控制理論基本形成1950年：W. R. Evans提出根軌跡法，并應(yīng)用于反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1954年：錢學(xué)森發(fā)表《工程控制論》,自動控制理論發(fā)展簡史,1956年：蓬特里亞金（Pontryagin）提出極大值原理1957年：R. I. Bellman提出動態(tài)規(guī)劃理論1960年：R

64、. E. Kalman提出卡爾曼濾波理論1960～1980年：確定性系統(tǒng)的最優(yōu)控制、隨機(jī)系統(tǒng)的最優(yōu)控制、復(fù)雜系統(tǒng)的自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)控制1980迄今：魯棒控制、H∞控制、非線性控制、智能控制等,測控與系統(tǒng),本課程主要任務(wù)控制系統(tǒng)性能分析 動態(tài)性能：過渡過程分析、穩(wěn)定性分析等 穩(wěn)態(tài)性能：控制精度（穩(wěn)態(tài)誤差）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 選擇適當(dāng)?shù)目刂破骷翱刂埔?guī)律以改善控制系統(tǒng)的性能使其滿足控制要求。,光學(xué)基礎(chǔ),輻射度學(xué)起源于物理學(xué)上

65、對物體熱輻射特性的研究。隨著光學(xué)輻射在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事和科學(xué)研究等方面的應(yīng)用日益廣泛，輻射測量的重要性也與日俱增。使光度技術(shù)從以目視法占統(tǒng)治的狀態(tài)，逐漸過渡到使用各種光電和熱電接收器的物理方法，大大改善了測量精度和提高了工作效率。另一方面，在輻射度技術(shù)中，也借用了光度學(xué)的表達(dá)方法來描述輻射源和輻照場的各種輻射度特性，而建立起與光度學(xué)相似的理論體系。這兩門學(xué)科之間建立了緊密的聯(lián)系。,光學(xué)基礎(chǔ),一、基本概念 在光度學(xué)和輻射度學(xué)中，測量

66、對象都是光學(xué)輻射，僅僅是所依據(jù)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同。常用的光度量和輻射度量如表。,光學(xué)基礎(chǔ),光學(xué)基礎(chǔ),光學(xué)輻射是指波長為 1納米到1毫米范圍的電磁輻射,它包括真空紫外輻射、紫外輻射、可見輻射和紅外輻射等部分。輻射度學(xué)就是對光學(xué)輻射進(jìn)行定量評價(jià)的一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)?？梢娸椛渥饔糜谌搜鬯鸬摹肮狻备杏X，是一種生理效應(yīng)，它與輻射的組成、強(qiáng)弱及人的視覺器官的生理特性和人的心理活動都有關(guān)系；光度學(xué)就是根據(jù)人類視覺器官的生理特性和某些約定的規(guī)范來評價(jià)輻射

67、所產(chǎn)生的視覺效應(yīng)。,光學(xué)基礎(chǔ),對于具有連續(xù)光譜的輻射，某種輻射度量Χe（如輻射強(qiáng)度、輻射亮度等）的光譜密集度定義為：在包含給定波長λ的無限小波長間隔內(nèi)，相應(yīng)的輻射度量與該波長間隔之商，Χe,λ= dΧe /dλ。輻射度量的光譜密集度與波長的函數(shù)關(guān)系叫做該輻射度量的光譜分布。對于光度量也可給出類似的定義。光度量和輻射度量之間的關(guān)系可以表示為： ΧV = K m ∫Χe,λV(λ)dλ

68、 Χ’V = K’m ∫Χe,λV’(λ)dλ式中ΧV和Χ’V分別為與Χe,相對應(yīng)的明視覺光度量和暗視覺光度量，K m ＝683流明／瓦，K’m≈1700流明／瓦，分別為明視覺和暗視覺的最大光譜光視效能。,光學(xué)基礎(chǔ),二、基本原理 光度學(xué)和輻射度學(xué)的研究對象主要是非相干光學(xué)輻射，并且認(rèn)為輻射的傳播服從幾何光學(xué)定律。 1、距離平方反比法則和照度的余弦法則： 點(diǎn)輻射(光)源在處于某方向的面元上建立的照度與點(diǎn)源朝該方向的