PAGEPAGE13《測控總線與儀器通訊技術》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱測控總線與儀器通訊技術課程編號72課程性質專業選修課課程類別專業選修課開課單位機電工程學院測控教研室授課學期第學期學分/學時2/32課內學時32理論授課32上機學時0課內實踐0實驗學時0課外學時0適用專業測控技術與儀器是否雙語否先修課程《工程數學》、《電子技術》、《單片機原理及接口技術》、《信號分析與處理》、《測控系統與原理》后續課程二、課程簡介《測控總線與儀器通訊技術》是測控技術與儀器專業在計算機測控技術的一門專業方向課。在學習單片機原理及接口技術、信號分析與處理、測控技術與系統的基礎上，學習片內、片間總線通信技術、內總線通信技術、系統總線通信技術、標準總線通信技術、現場總線通信技術、網絡通信技術、儀器通信技術無線通信技術等各種通信技術。培養學生掌握各種通信技術的基本概念、基本理論，具備設計和分析測控總線、通訊模塊的能力，使學生具備搭建、調試測控系統的能力。三、課程目標及對畢業要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。課程目標2.能力目標：學生通過本課程的學習，能夠具備根據分散綜合自動監測控制系統實現儀器通信的能力；具備利用總線技術設計實現多點測量的虛擬儀器系統的能力；具備利用總線技術和網絡技術設計實現網絡化虛擬儀器系統的能力。課程目標3.素質目標：通過課程教學，培養學生的科學思維，激發學生的求知熱情、探索和創新精神，使學生善于思考，勇于實踐，為從事工程技術工作與科學研究打下堅實的理論基礎。（二）課程目標對畢業要求指標點的支撐課程目標支撐畢業要求指標點畢業要求課程目標1指標點2-2：能夠將相關基礎理論和基本原理綜合應用于復雜工程問題的表述，對復雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進2-問題分析課程目標2指標點2-2：能夠將相關基礎理論和基本原理綜合應用于復雜工程問題的表述，對復雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進指標點3-2：能夠在測控系統的設計環節中考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素的基礎上，提出可行性研究2-問題分析3-設計/開發解決課程目標3指標點2-2：能夠將相關基礎理論和基本原理綜合應用于復雜工程問題的表述，對復雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進指標點3-2：能夠在測控系統的設計環節中考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素的基礎上，提出可行性研究2-問題分析3-設計/開發解決方案四、課程基本教學內容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內容第一單元緒論（學時數：2學時）1.課程主要內容（1）了解各類計算機測控系統的基本概念、組成和應用。（2）了解智能儀器和個人儀器的定義。（3）了解虛擬儀器和網絡化虛擬儀器的定義和結構。（4）了解自動測試系統和過程控制系統的組成和應用。2.重點和難點全面認識各類計算機測控系統的基本概念、組成和應用，掌握其特點予以區分，了解各類儀器的特點和應用場所。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明課程知識，幫助學生快速建立起本課程的知識體系，提高學習效率；2.通過案例分析，強調理論與實踐相結合，將本課程所學知識與先修課程的知識內容、生產生活實踐中的實例聯系起來，使學生對整個課程所介紹的內容有一個較為實際的認知。4.學生學習預期成果學生在學習完本單元之后，能夠從課堂上介紹的具體實例出發，快速建立起計算機測控系統的基本概念，并且能夠簡單分析生產生活中所涉及的測控系統。5.支撐課程目標課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。第二單元數據通信基礎（學時數：4學時）1.課程主要內容（1）掌握數據通信的基本概念和組成。（2）理解數據通信的各種傳輸、編碼原理。（3）了解通信復用、交換等技術。2.重點和難點掌握數據通信的基本概念和組成，掌握數據通信系統的構成，了解如何分析、構建模擬通信系統、數字通信系統、數據通信系統三類系統。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明課程內容，讓學生更為直觀地感受到數據通信的架構，理解數據通信的傳輸、編碼原理。2.通過小組合作學習、并進行課堂匯報和課堂辯論，培養學生對于計算機測控系統中數據通信模塊的分析、思考能力。4.學生學習預期成果學生在進行本單元的學習之后，應當掌握數據通信的基本概念和組成、理解數據通信的各種傳輸、編碼原理，了解通信復用、交換等技術。5.支撐課程目標課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。第三單元簡單接口通信技術（學時數：4學時）1.課程主要內容（1）掌握I/O信道的兩種基本形式。（2）掌握主從式、星性、菊花鏈接與環形、總線型等接口通信的連接方式。2.重點和難點掌握I/O信道及簡單接口通信規約，以及主從式、星性、菊花鏈接與環形、總線型等接口通信的連接方式。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明I/O信道及簡單接口通信，使學生能夠更為直觀地了解主從式、星性、菊花鏈接與環形、總線型等接口通信的連接方式。2.通過案例分析，使學生能夠了解到計算機測控系統中I/O信道與幾種接口通信的連接方式。4.學生學習預期成果學生在學習完本單元之后，能夠掌握I/O信道的兩種基本形式，以及主從式、星性、菊花鏈接與環形、總線型等接口通信的連接方式，在面對一個計算機測控系統的時候，能夠分析、設計該系統的I/O接口以及確定接口通信的連接方式。5.支撐課程目標課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。課程目標2.能力目標：學生通過本課程的學習，能夠具備根據分散綜合自動監測控制系統實現儀器通信的能力；具備利用總線技術設計實現多點測量的虛擬儀器系統的能力；具備利用總線技術和網絡技術設計實現網絡化虛擬儀器系統的能力。第四單元共享存儲區通信技術（學時數：4學時）1.課程主要內容（1）了解共享存儲區的物理邏輯結構。（2）理解共享存儲區的分配與管理。（3）了解簡易的總線窗口和總線開關。2.重點和難點了解共享存儲區從物理結構上的分類，以及每個類別各自的特點及應用領域，理解共享存儲區的分配與管理方法，在適當地場景中學會如何選擇分配管理方法，了解簡易總線窗口的設計。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明共享存儲區的分類、特點、應用領域，豐富學生的基本知識結構；2.通過案例分析，分析具體例子中共享存儲區的選型依據、作用、具體架構，促進學生知識整合，培養學生將理論知識與實際案例相融合；3.通過小組合作學習和課堂匯報和課堂辯論，強化知識應用意識，發展學生的教學能力和反思能力；4.學生學習預期成果學生在進行本單元的學習之后，能夠了解共享存儲區的物理邏輯結構，理解共享存儲區的分配與管理，了解簡易的總線窗口和總線開關。5.支撐課程目標課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。課程目標2.能力目標：學生通過本課程的學習，能夠具備根據分散綜合自動監測控制系統實現儀器通信的能力；具備利用總線技術設計實現多點測量的虛擬儀器系統的能力；具備利用總線技術和網絡技術設計實現網絡化虛擬儀器系統的能力。第五單元標準總線通信（學時數：4學時）1.課程主要內容（1）掌握總線、總線標準及標準總線的定義及區別。（2）了解Multibus和STD總線的定義。2.重點和難點結合總線標準，了解并掌握總線的分類、特點、工作方式，結合實例了解Multibus和STD總線的定義。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明總線的定義、總線標準的定義，不同總線的特點及應用領域，豐富學生課程與教學的基本知識結構；2.通過案例分析，強調理論與實踐相結合，使學生對于Multibus和STD總線的了解更為直觀。4.學生學習預期成果學生通過學習本單元的內容，能夠掌握總線、總線標準及標準總線的定義及區別，了解Multibus和STD總線的定義。5.支撐課程目標課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。課程目標2.能力目標：學生通過本課程的學習，能夠具備根據分散綜合自動監測控制系統實現儀器通信的能力；具備利用總線技術設計實現多點測量的虛擬儀器系統的能力；具備利用總線技術和網絡技術設計實現網絡化虛擬儀器系統的能力。第六單元工業控制計算機網絡（學時數：6學時）1.課程主要內容（1）掌握計算機網絡的定義、分類及結構。（2）了解局域網特點。（3）了解各層網絡協議的基本內容和結構模型。2.重點和難點全方位理解、掌握計算機網絡的概念、定義，包含其中各種關鍵詞的含義，了解各層網絡協議的基本內容和結構模型以及相應特點。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統教學相結合，讓學生更能直觀地了解并掌握計算機網絡的定義、分類以及結構；2.通過案例分析，讓學生從網絡及通信的角度重新理解生產實踐、日常生活中的計算機測控系統。4.學生學習預期成果學生在學習完本單元的課程之后，需要掌握計算機網絡的定義、分類及結構，了解局域網特點，了解各層網絡協議的基本內容和結構模型。5.支撐課程目標課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。課程目標2.能力目標：學生通過本課程的學習，能夠具備根據分散綜合自動監測控制系統實現儀器通信的能力；具備利用總線技術設計實現多點測量的虛擬儀器系統的能力；具備利用總線技術和網絡技術設計實現網絡化虛擬儀器系統的能力。第七單元現場總線（學時數：2學時）1.課程主要內容（1）了解現場總線的定義和類型。（2）掌握CAN總線的基本特點、分層及介質訪問控制方式。（3）了解LON總線的結構。2.重點和難點掌握CAN總線的基本特點、分層及介質訪問控制方式。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明現場總線的定義和類型、CAN總線的基本特點、分層及介質訪問控制方式。2.通過案例分析，使學生對不同的總線有一個明確的區分，以便在后續測控系統的設計過程中，能夠按照要求選擇最為適合的總線類型。4.學生學習預期成果學生在學習完本單元的內容之后，能夠掌握CAN總線的基本特點、分層及介質訪問控制方式。5.支撐課程目標課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。課程目標2.能力目標：學生通過本課程的學習，能夠具備根據分散綜合自動監測控制系統實現儀器通信的能力；具備利用總線技術設計實現多點測量的虛擬儀器系統的能力；具備利用總線技術和網絡技術設計實現網絡化虛擬儀器系統的能力。第八單元GPIB（學時數：2學時）1.課程主要內容（1）了解GPIB的結構和接口功能。（2）了解GPIB接口消息編碼格式。（3）了解GPIB接口芯片及應用。2.重點和難點全方位理解GPIB（通用接口總線），理解設備與計算機之間是如何連接的，具體包含GPIB的結構和接口功能、接口消息編碼格式、接口芯片以及應用。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明GPIB的連接、傳輸、擴展特性。通過案例分析，讓學生明確GPIB的應用領域，包含自動測試系統、實驗室測量、醫療設備、通信測試、工業自動化，進一步讓學生認識到GPIB的重要性。4.學生學習預期成果學生在學習完本單元的課程之后，需要了解GPIB的結構和接口功能、了解GPIB接口消息編碼格式、了解GPIB接口芯片及應用。5.支撐課程目標課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。課程目標2.能力目標：學生通過本課程的學習，能夠具備根據分散綜合自動監測控制系統實現儀器通信的能力；具備利用總線技術設計實現多點測量的虛擬儀器系統的能力；具備利用總線技術和網絡技術設計實現網絡化虛擬儀器系統的能力。課程目標3.素質目標：通過課程教學，培養學生的科學思維，激發學生的求知熱情、探索和創新精神，使學生善于思考，勇于實踐，為從事工程技術工作與科學研究打下堅實的理論基礎。第九單元儀器專用總線（學時數：2學時）1.課程主要內容（1）了解各類儀器專用總線的標準。（2）了解各類儀器專用總線的組成結構。（3）了解各類儀器專用總線的通信協議。2.重點和難點了解儀器專用總線有CAMAC、VXI、PXI三種，并且掌握每種專用總線的標準、組成結構、通信協議以及特點、應用領域。3.教學方法1.通過多媒體課件和傳統教學相結合，豐富學生關于儀器專用總線的知識架構。2.通過案例分析，讓學生更直觀地了解到三種儀器專用總線的應用領域。4.學生學習預期成果學生在完成本單元的學習之后，需要了解各類儀器專用總線的標準、組成結構、通信協議。5.支撐課程目標課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。課程目標2.能力目標：學生通過本課程的學習，能夠具備根據分散綜合自動監測控制系統實現儀器通信的能力；具備利用總線技術設計實現多點測量的虛擬儀器系統的能力；具備利用總線技術和網絡技術設計實現網絡化虛擬儀器系統的能力。課程目標3.素質目標：通過課程教學，培養學生的科學思維，激發學生的求知熱情、探索和創新精神，使學生善于思考，勇于實踐，為從事工程技術工作與科學研究打下堅實的理論基礎。第十單元無線通信技術及網絡（學時數：4學時）1.課程主要內容（1）掌握無線通信技術的分類和基本原理。（2）熟悉射頻技術的特點及射頻芯片的應用。（3）了解各類無線網絡。2.重點和難點掌握無線通信技術的分類和基本原理，熟悉射頻技術的特點及射頻芯片的應用，了解各類無線網絡。教學方法課堂講授、多媒體課件、案例分析學生學習預期成果學生在學習完本單元的課程之后，需要掌握無線通信技術的分類和基本原理，熟悉射頻技術的特點及射頻芯片的應用，了解各類無線網絡。5.支撐課程目標課程目標1.知識目標：學生通過本課程的學習，掌握各類總線通信、網絡通信、儀器通信技術等相關知識。課程目標2.能力目標：學生通過本課程的學習，能夠具備根據分散綜合自動監測控制系統實現儀器通信的能力；具備利用總線技術設計實現多點測量的虛擬儀器系統的能力；具備利用總線技術和網絡技術設計實現網絡化虛擬儀器系統的能力。課程目標3.素質目標：通過課程教學，培養學生的科學思維，激發學生的求知熱情、探索和創新精神，使學生善于思考，勇于實踐，為從事工程技術工作與科學研究打下堅實的理論基礎。（二）課程基本教學內容對課程目標的支撐課程教學內容教學方法支撐的課程目標學時安排課內課外學時比例第一單元緒論講授法、案例分析、小組討論課程目標121:1第二單元數據通信基礎講授法、案例分析、小組討論課程目標1、241:1第三單元簡單接口通信技術講授法、案例分析、小組討論課程目標1、241:1第四單元共享存儲區通信技術講授法、案例分析、小組討論課程目標1、221:1第五單元標準總線通信講授法、案例分析、小組討論課程目標1、241:1第六單元工業控制計算機網絡講授法、案例分析、小組討論課程目標1、2、361:1第七單元現場總線講授法、案例分析、小組討論課程目標1、2、321:1第八單元GPIB講授法、案例分析、小組討論課程目標1、2、321:1第九單元儀器專用總線講授法、案例分析、小組討論課程目標2、321:1第十單元無線通信技術及網絡講授法、案例分析、小組討論課程目標1、2、341:1合計32五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環節目標分值考核/評價細則平時成績100%學習表現（百分制）30課堂根據出勤率、課堂表現、回答問題表現、小組討論表現給出學習表現分值。最終總成績按比例折算為30分。課堂測驗（百分制）30課堂根據需要隨時安排測驗，每次答題時間控制在5分鐘之內，根據題目難度，數量靈活設置分值。最終總成績按比例折算為30分。章節作業（百分制）40共計安排6次客觀題作業，每次線上提交，平臺自動評分，最終總成績按比例折算為40分。（二）課程考核對課程目標的支撐教學內容考核內容考核方式支撐的課程目標第一單元緒論1-1過程控制系統1-2智能儀器與自動測試系統1-3測控總線與儀器通信技術舉例1-4測控總線與儀器通信技術的基本內容隨堂測驗課后作業課程目標1第二單元數據通信基礎2-1數據通信的基本概念2-2數據通信系統的構成2-3傳輸方式2-4編碼2-5復用技術隨堂測驗課后作業課程目標1、2第三單元簡單接口通信技術3-1I/0信道的兩種基本形式3-2簡單接口通信基本原理3-3簡單接口通信的連接方式隨堂測驗課后作業課程目標1、2第四單元共享存儲區通信技術4-1共享存儲區的物理結構4-2共享存儲區的邏輯結構4-3共享存儲區的分配與管理4-4\t"/item/%E6%B5%8B%E6%8E%A7%E6%80%BB%E7%BA%BF%E4%B8%8E%E4%BB%AA%E5%99%A8%E9%80%9A%E4%BF%A1%E6%8A%80%E6%9C%AF/_blank"雙端口存儲器及其應用4-5交叉內存雙通信池及其應用4-6簡易總線窗口隨堂測驗課后作業課程目標1、2第五單元標準總線通信5-1總線、總線標準及標準總線5-2開放型系統5-3Muhibus總線5-4STD總線5-5STD多微處理機系統隨堂測驗課后作業課程目標1、2第六單元工業控制計算機網絡6-1計算機網絡概述6-2計算機網絡體系結構6-3ARQ協議及算法6-4滑動窗口流控制技術6-5面向字符的數據鏈路層通信協議6-6面向比特的數據鏈路層通信協議6-7局域網6-8IEEE802標準6-9MAP及相關協議6-10TCP/IP6-11Client/Server模型及例程隨堂測驗課后作業課程目標1、2、3第七單元現場總線7-1概述7-2現場總線類型7-3CAN總線7-4LON總線隨堂測驗課后作業課程目標1、2、3第八單元GPIB8-1概述8-2GPIB的消息編碼格式8-3GPIB\t"/item/%E