第一篇：在系統可編程技術及應用課程教學大綱

《在系統可編程技術及應用》課程教學大綱

一、課程的性質、目的與任務

在現代數字系統設計中，在系統可編程邏輯器件的使用越來越廣泛。《在系統可編程技術及應用》是電子信息工程、通訊工程專業的專業選修課。主要介紹可編程邏輯器件的原理、特點、發展趨勢和VHDL的編程設計。為學習數字系統設計和其他專業課奠定基礎。

二、課程的教學基本要求

1． 掌握PROM的基本結構和編程原理。2． 掌握PAL的原理與使用。3． 掌握GAL的原理與使用。4． 掌握高密度可編程邏輯器件的原理與使用。5． 掌握超高速集成電路硬件描述語言VHDL。

三、課程內容及學時分配 1 總學時與習題

本課程一學期授完，計劃36學時，習題數20題，學分2分。實驗教學單獨設課。內容與課時分配

第一章 緒論 21． 內容與課時分配

可編程邏輯器件的概述 22． 重點和難點

（1）重點：

編程方法

（2）難點：

在系統可編程

3．習題

（1）編程方法有那幾種？

第二章 可編程邏輯器件的表示法和基本結構 21．內容與課時分配

（1）可編程邏輯器件的表示法 1（2）可編程邏輯器件的基本結構 12．重點和難點

（1）重點：

可編程邏輯器件的表示法與基本結構

（2）難點：

可編程邏輯器件的基本結構。

3．習題

學時 學時 學時 學時 學時（1）可編程邏輯器件的表示法

第三章 PROM基本結構和編程原理 2學時 1．內容與課時分配

（1）PROM基本結構 1學時（2）PROM編程原理 1學時 2．重點和難點

（1）重點：

PROM的編程原理。

（2）難點：

PROM的編程原理。

3．習題

（1）PROM的編程方法。

第四章 PAL原理與使用 41．內容與課時分配

（1）PAL的結構和命名方法 2（2）PAL的使用 2．重點和難點

（1）重點：

PAL的結構。

（2）難點：

PAL的使用。

3．習題

（1）舉例說明PAL器件的命名方法。

（2）用PAL16R8設計一個3位二進制減法計數器。

第五章 GAL原理與使用 41．內容與課時分配

（1）GAL的結構和命名方法 2（2）GAL的使用 2．重點和難點

（1）重點：

GAL的結構。

（2）難點：

GAL的使用。

3．習題

（1）舉例說明GAL器件的命名方法。（2）GAL16V8行地址包含哪些內容？

第六章 高密度可編程邏輯器件的原理與使用 61．內容與課時分配

（1）高密度可編程邏輯器件的特點和基本結構 2（2）ispLSI1032基本原理及使用 4

學時 學時 2學時 學時 學時 2學時 學時 學時 學時 2．重點和難點

（1）重點：

ispLSI1032基本原理。

（2）難點：

ispLSI1032的使用。

3．習題

（1）ispLSI1032的結構特點是什么？（2）GLB有哪幾種模式？

（3）乘積項分配矩陣的優點？

第七章 VHDL語言 14學時 1．內容與課時分配

（1）VHDL語言基本概述 2學時（2）VHDL語言基礎知識 8學時（3）VHDL語言的數據類型及運算操作符 4學時 2．重點和難點

（1）重點：

VHDL語言基礎知

（2）難點：

VHDL語言行為描述、VHDL語言構造體的子結構描述。

3．習題

（1）用行為描述實現半加器。（2）用VHDL實現全加器。（3）用行為描述實現半減器。（4）用VHDL實現全減器。

（5）用行為描述設計JK觸發器。（6）用行為描述設計振蕩器。

（7）用行為描述具有清零復位的D觸發器。（8）用行為描述設計SR型瑣存器（9）用行為描述設計輸出使能。（10）用行為描述設計雙向信號。

四、教材及參考書

教材：

劉篤仁，《在系統可編程技術及其器件原理與應用》，西安電子科技大學出版社，1999 參考書：

黃正瑾《在系統可編程技術及其應用》，東南大學出版社 曹偉《可編程邏輯器件—原理方法與開發應用指南》，國防科大出版社 黃培中《可編程邏輯器件PLD原理及應用》，上海交通大學出版社 楊峰《大規模可編程邏輯器件與數字系統設計》，北京航天大學出版社 侯建軍《超大規模集成電路硬件描述語言VHDL簡明教程和MAXPLUSII操作指南》 薛宏熙《數字系統設計自動化》，清華大學出版社

五、考核方式與成績評定方法

本課程的成績由下列兩部分組成：

1.平時成績（包括作業和課堂表現）占30％； 2.期末考試（閉卷筆試）占70％。

六、說明

本課程的先修課程：

《數字電路邏輯設計》

第二篇：《單片機應用系統設計》課程教學大綱

《單片機應用系統設計》課程教學大綱

Single-Chip Microcomputer Application System Design 課程編號：公選課

適用專業：全校工科類專業

學 時 數：16

學 分 數：1 執 筆 者：王福忠

編寫日期：2008年12月

一、課程的性質和目的

單片機技術在通信、家電、自動控制、儀器儀表中得到廣泛的應用。單片機應用系統設計是面向工科類專業的一門公共選修課，是一門邏輯性強、理論與實踐并重，軟硬件結合，內容豐富，知識面寬廣的課程。

2.課程任務

通過本課程的學習，使學生對單片微型計算機應用系統有一個系統的了解。掌握單片微型計算機應用系統設計的初步方法，建立有關微型計算機應用系統的初步概念，了解高科技的發展動態，增強學生對后續課程如自動控制原理，微型計算機原理、單片機原理及應用系統等課程學習的興趣。為其他專業課程的學習和走向工作崗位從事單片機應用的相關工作打下良好的基礎。

二、教學要求的基本層次

本課程的教學要求可分為四個層次，即：掌握、理解、應用和了解。1.掌握

對于本課程的重點內容要求學員達到掌握的程度。即要求學員能夠全面、深入地掌握所學內容，能夠舉一反三，熟練解決相關問題。要求學員掌握的內容也就是考試的主要內容。

2.理解

對于本課程的一般內容要求學員能夠理解。即要求學員能夠理解所學內容，對所涉及的內容能夠進行簡單的分析和判斷。

3．應用

使學生具有一定的單片機應用技能和按要求組織單片機應用系統的初步能力 4.了解

對于本課程的次要內容要求學員能夠了解。所涉及的內容都是一些基本概念和簡單敘述，知道了就行，沒有進一步深入和擴展的要求。二．教學內容和要求 1 單片機基礎 1.1 教學內容

（1）單片機的基本概念；（2）單片機的產生與發展；（3）單片機硬件結構；（4）單片機特點及應用； 1.2 教學要求（2學時）本章的基本任務是學習單片微型計算機系統的基本概念、發展概況及應用。單片機與典型微型計算機在結構上的區別。為后續章節奠定基礎知識。

掌握：單片微型計算機系統的基本概念、單片機與典型微型計算機在結構上的區別，單片機系統的擴展和配置的概念；

了解：單片機的特點、發展及應用領域，典型單片機系列的基本情況。2 應用系統的基本組成與設計內容 2.1 教學內容

（1）單片機應用系統的一般硬件組成；（2）單片機應用系統的設計內容 2.2 教學要求（2學時）

本章的基本任務是對應用系統的基本組成與設計內容有一個初步了解，為后續章節提供必要的概念基礎。

理解：典型單片機應用系統結構、前向通道的組成及其特點和各環節的作用、常見的傳感器、后向通道的組成與特點道結構、模擬輸出通道的作用、執行機構、人機通道的結構及其特點、單片機應用系統的設計內容。3 單片機應用系統開發過程與內容 3.1 教學內容

（1）單片機應用系統開發主要步驟；（2）總體方案確定；（3）硬件設計；（4）軟件設計。

3.2 教學要求（2學時）

本章的基本任務是學習單片機應用系統開發過程與內容。

掌握：單片機應用系統開發主要步驟及內容，總體方案，硬件設計，軟件設計等內容與注意的問題。4 人機接口的設計 4.1 教學內容

（1）開關及接口；（2）按鍵、鍵盤及接口；（3）LED顯示器及接口；（4）液晶顯示器(LCD)及其接口 4.2 教學要求（2學時）

掌握：人機接口的基本原理與設計初步方法。5 數據采集技術與輸入接口 5.1 教學內容

（1）檢測信號與數據放大器；（2）采樣保持器及其與微機的連接；（3）A/D轉換器 5.2 教學要求（2學時）

掌握：模擬量輸入數據采集系統設計原則；模擬輸入數據采集系統的結構配置；模擬量輸入數據采集系統設計中應注意的問題；模擬低通濾波器(ALF)；模擬多路轉換器；A／D轉換器的選擇和使用注意事項。6 控制輸出（后向）通道與接口 6.1 教學內容

（1）后向通道中的常用器件；（2）后向通道中的D／A轉換技術和接口芯片；（3）執行器類型

6.2 教學要求（1學時）

掌握：后向通道應解決的問題，大功率I／O口接口器件，光電隔離與接口驅動器件，D／A轉換接口設計的一般問題，執行器類型。7 數據處理技術 7.1 教學內容（2學時）

（1）標度變換及其程序設計；（2）數字濾波及其程序設計；（3）控制技術及其算法 7.2 教學要求

掌握：線性儀表的標度變換、非線性測量的標度變換、常用的靜態濾波算法原理、自動控制系統的基本概念、數字PID算法原理。8 單片機系統的抗干擾技術 8.1 教學內容（2學時）

（1）干擾源及其分類；（2）干擾對單片機系統的影響；（3）硬件抗干擾技術；（4）軟件抗干擾技術。8．2 教學要求

掌握：干擾的含義、干擾源的分類、干擾入侵單片機系統的途徑、串模干擾的抑制方法、共模干擾的抑制方法、程序執行過程中的軟件抗干擾。單片機應用系統舉例 9.1 教學內容

（1）單片機應用系統調試工具；（3）單片機應用系統例子 9．2 教學要求（1學時）

掌握：單片機開發系統、萬用表、邏輯分析儀等開發工具。

第三篇：數字邏輯設計及應用課程教學大綱

《數字邏輯設計及應用》課程教學大綱

課程編號：53000540

適用專業：電子信息類專業（包括通信工程、網絡工程、信息工程、電子信息工程、信息對抗技術、電磁場與天線技術、電波傳播與天線、電子科學技術、集成電路設計與集成系統、微電子學、應用物理學、電子信息科學與技術、真空電子技術、光信息科學與技術、信息顯示與光電技術、測控技術與儀器、自動化、自動化（電力系統自動化）、環境工程、機械設計制造及其自動化、電氣工程及其自動化、工業工程、生物醫學工程、管理-電子工程復合培養實驗班。）

學 時 數：64

學 分 數：4

開課學期：第4學期

先修課程：《高等數學》、《電路分析基礎》、《模擬電路基礎》 執 筆 者： 姜書艷

編寫日期：2010.1

審核人（教學副院長）：

一、課程性質和目標

授課對象：全日制大學本科二年級 課程類別：學科基礎課

教學目標（本課程對實現培養目標的作用；學生通過學習該課程后，在思想、知識、能力和素質等方面應達到的目標）：

“數字邏輯設計及應用”課程是電子信息類專業所共有的一門重要學科基礎課程，同時也是一門重要工程技術課程，是研究數字系統設計的入門課程。通過本課程的學習，使學生掌握數字邏輯電路的基本理論和基本分析方法，為學習后續課程準備必要的電路知識。本課程在培養學生嚴肅認真的科學作風和抽象思維能力、分析計算能力、總結歸納能力等方面起重要作用。在本課程中，將介紹數字邏輯電路的分析設計方法和基本的系統設計技巧；培養同學綜合運用知識分析解決問題的能力和在工程性設計方面的基本素養。通過實驗和課外上機實驗的方式，使同學深入了解和掌握數字邏輯電路的設計分析方法和電路的運用過程。

二、課程內容安排和要求

（一）教學內容、要求及教學方法

1.課堂理論教學（64學時）第一章 引論（1學時）

了解：數字邏輯電路的特點、數字邏輯電路在電子系統設計中的地位、數字邏輯電路與模擬電子電路之間的關系、簡單介紹EDA設計工具、HDL語言對數字邏輯設計作用和影響。第二章 數系與代碼（5學時）

掌握：十進制、二進制、八進制和十六進制數的表示方法以及它們之間的相互轉換、非十進制數的加減運算；

掌握：符號數的表達：符號-數值碼（Signed-Magnitude System、原碼），二進制補碼(two's complement，補碼)、二進制反碼（ones' complement, 反碼）表示以及它們之間的相互轉換； 掌握：帶符號數的補碼的加減運算；BCD碼（Binary Codes for Decimal numbers）、格雷碼（Gray code、葛萊碼）的特點，它們與二進制數之間的轉換關系； 理解：二進制數的浮點數表達（補充）；

了解：字符的代碼表示，二進制代碼在狀態、條件等的表示方面的應用； 第三章 數字電路（6學時）

掌握：正負邏輯的概念；CMOS邏輯電平和噪聲容限，扇出特性；

掌握：利用PSPICE仿真CMOS基本邏輯門的靜態特性和動態特性、了解電路結構和負載特性對邏輯門靜態特性和動態特性的影響。

理解：CMOS邏輯反相器、與非門、或非門、非反相門、與或非門電路的結構；

理解：CMOS邏輯電路的其他穩態電氣特性：帶電阻性負載的電路特性、非理想輸入時的電路特性、負載效應、不用的輸入端及等效的輸入、輸出電路模型； 理解：動態電氣特性：轉換時間、傳播延遲、電流尖峰；

理解：特殊的輸入輸出電路結構：CMOS傳輸門、施密特觸發器輸入結構、三態輸出結構、漏極開路輸出結構；

了解：作為電子開關運用的二極管、雙極型晶體管、MOS場效應管的工作方式； 了解：其他類型的邏輯電路：TTL,ECL等；

了解：不同類型、不同工作電壓的邏輯電路的輸入輸出邏輯電平規范值以及它們之間的連接配合的問題。

第四章 組合邏輯設計原理（10學時）

掌握:邏輯代數的公理、定理，對偶關系、反演關系、香濃展開定理，以及在邏輯代數化簡時的作用；

掌握:邏輯函數的表達形式：積之和與和之積標準型、真值表、邏輯表達式，以及各種表達形式之間的關系；

掌握:邏輯函數的基本運算：相加（或）、相乘（與）、對偶、反演；異或、同或運算的公式、性質及其相互關系（補充）；

掌握:組合電路的分析：窮舉法和代數法；代數法邏輯函數表達式的產生過程及邏輯函數表達式的基本化簡方法—函數化簡方法和卡諾圖化簡方法；

掌握:組合電路的綜合過程：將功能敘述表達為組合邏輯函數的表達形式、使用與非門、或非門表達的邏輯函數表達式、邏輯函數的最簡表達形式及綜合設計的其他問題：無關項(don’t-care terms)的處理、多輸出(multiple-output)邏輯化簡的方法和定時冒險（timing hazards）問題。掌握：學習使用QuatusII(MAX+plusII)工具，利用圖形法和波形法進行數字邏輯電路仿真；對定時冒險電路進行仿真分析，加強對定時冒險現象的分析理解能力。理解：組合邏輯電路和時序邏輯電路的基本概念；邏輯代數化簡時的幾個概念：蘊含項（implicant）、主蘊含項（prime implicant）、奇異“ 1 ”單元（distinguished 1-cell)、質主蘊含項(essential prime implicant);五變量及以上邏輯函數卡諾圖化簡方法； 了解：開集（on-set）、閉集(off-set)的概念；

第五章 硬件描述語言（4學時）了解：HDL工具組、設計流程

掌握：Verilog語言的語法結構和特點，會使用Verilog語言編寫數字邏輯電路相關的程序 第五章 組合邏輯設計實踐（12學時）

掌握：利用基本的邏輯門完成規定的組合邏輯電路的設計任務：如譯碼器、編碼器、多路選擇器、多路分配器、異或門、比較器、全加器；

掌握：利用基本的邏輯門和已有的中規模集成電路（MSI）邏輯器件如譯碼器、編碼器、多路選擇器、多路分配器、異或門、比較器、全加器、三態器件等作為設計的基本元素完成更為復雜的組合邏輯電路設計的方法； 掌握：利用QuatusII文本法等（Verilog語言）進行組合電路基本功能單元仿真，加深對基本功能單元功能作用的理解；對教材中大型例題進行仿真分析，加強對大型綜合性設計的分析理解能力。理解：等效門符號（摩根定理）（Equivalent Gate Symbols under the Generalized Demorgan’s Theorem）；信號名和有效電平（Signal Name and Active Levels)；“圈到圈”的邏輯設計（Bubble-to-Bubble Logic Design）；電路定時(Circuit Timing)；Parity Circuit(奇偶校驗電路)的原理、應用； 了解：文檔標準。

第七章 時序邏輯設計原理（10學時）

掌握:基本時序元件R-S型、D型鎖存器以及D型、J-K型、T型觸發器的電路結構、工作原理、時序特性、功能表、特征方程表達式，不同觸發器之間的相互轉換；

掌握:鐘控同步狀態機的模型圖，狀態機類型及基本分析方法和步驟，使用狀態圖表示狀態機狀態轉換關系；

掌握:時序狀態機的設計：狀態轉換過程的建立，狀態的化簡與編碼賦值、未用狀態的處理-最小風險方案和最小代價方案、使用狀態轉換表的設計方法、使用狀態圖的設計方法。

掌握：利用QuatusII文本法等（Verilog語言）對各種類型觸發器進行仿真，加深對各種類型觸發器功能作用的理解；學會用Verilog語言設計時序電路。理解：掃描觸發器(Scan Flip-Flop)特性及基本應用；

理解：組合邏輯電路和時序邏輯電路的基本概念；有限狀態機（Finite-State Machine）、時鐘觸發沿（Clock Tick）、占空比（Duty Cycle）的含義；基本雙穩態元件(Bistable Elements)的結構和亞穩態特性（Metastable Behavior）；鎖存器（Latches）與觸發器（Flip-Flops）的區別；主從觸發器與邊沿結構觸發器的區別；觸發器的定時參數（Timing Parameters）：建立時間和保持時間的概念；時序邏輯電路的分類； 了解：時序電路設計中的其他的設計方法。第八章 時序邏輯設計實踐（10學時）

掌握：利用基本的邏輯門、時序元件作為設計的基本元素完成規定的鐘控同步狀態機電路的設計任務：計數器、位移寄存器、序列檢測電路和序列發生器的設計；

掌握：利用基本的邏輯門和已有的中規模集成電路（MSI）時序功能器件作為設計的基本元素完成更為復雜的時序邏輯電路設計的方法。

掌握：利用QuatusII(MAX+plusII)文本法等（Verilog語言）進行時序電路基本功能單元仿真，加深對基本功能單元功能作用的理解；對教材中大型例題進行仿真分析，加強對大型綜合性設計的分析理解能力。

理解：開關消抖(Switch Debouncing)電路、總線保持電路（Bus Holder Circuit）原理；寄存器（register）和鎖存器（latch）的區別；計數器的分類；移位寄存器型計數器（Shift-Register Counters）：環形計數器（Ring Counter）和扭環計數器（Twisted-Ring Counters）的電路結構工作原理及應用；修改成自啟動的方法；線性反饋移位寄存器(LFSR)計數器的特點、設計方法及應用；串/并轉換（Serial-to-Parallel Conversion）原理；迭代與時序電路（Iterative versus Sequential Circuits)；

了解：時序電路文檔標準(Sequential-Circuit Documentation Standards)；時序電路設計中的其他問題：大型時序電路的結構劃分，時鐘偏移（Clock Skew)，異步輸入處理等。第十章 存儲器及其在數字邏輯系統實現中的運用（2學時）

了解：存儲器（ROM,SRAM）的基本工作原理和結構； 理解：存儲器在數字邏輯系統設計的硬件實現中的運用。第十一章 其他的實際問題（2學時）

了解：數字邏輯電路(組合電路和時序邏輯電路)設計的描述說明方法；

了解：數字邏輯系統設計的其他問題：數字邏輯設計中設計工具的作用、設計的可測試性問題、數字邏輯系統可靠性的問題、高速數字邏輯系統中信號傳輸的相關問題。

補充內容 模數轉換器、數模轉換器(ADC/DAC)原理及應用簡介（2學時）

理解：數字-模擬轉換器(Digit to Analog Convertor,DAC))的基本電路結構（R-2R結構的DAC），工作原理；

理解：模擬-數字轉換器(Analog to Digit Convertor,ADC)的基本電路結構（逐次逼近式的ADC），工作原理；

理解：模擬-數字轉換器、數字-模擬轉換器(ADC/DAC)在電子系統中的作用和應用，特別是在波形發生方面的運用。

（關于應達到要求的說明：“了解”：是指學生應能辨認的科學事實、概念、原則、術語，知道事物的分類、過程及變化傾向，包括必要的記憶；“理解”：是指學生能用自己的語言把學過的知識加以敘述、解釋、歸納，并能把某一事實或概念分解為若干部分，指出它們之間的內在聯系或與其他事物的相互關系；“掌握”：是指學生能根據不同情況對某些概念、定律、原理、方法等在正確理解的基礎上結合事例加以運用，包括分析和綜合。）

（二）自學內容和要求

1、學習使用PSPICE電路CAD工具，利用PSPICE仿真CMOS基本邏輯門的靜態特性和動態特性、了解電路結構和負載特性對邏輯門靜態特性和動態特性的影響。

2、學習使用QuatusII(MAX+plusII)等工具，利用QuatusII(MAX+plusII)等工具進行數字邏輯電路仿真的基本方法；進行基本組合電路基本功能單元，時序電路的基本功能單元進行仿真，加深對基本功能單元功能作用的理解；對教材中大型例題進行仿真分析，加強對大型綜合性設計的分析理解能力。

（三）實踐性教學環節和要求

實驗教學（12學時）

實驗目的：研究典型數字集成電路的功能及擴展方法；掌握其測試方法；根據實驗要求進行電路設計和測試。實驗內容：根據數字集成電路的特點，進行基本功能單元試驗，包括組合電路基本功能單元的實驗，時序電路的基本功能單元的實驗及數字電路綜合設計性設計試驗。實驗上機(課外)（16學時）

實驗目的：通過使用CAD設計工具 PSPICE、QuatusII(MAX+plusII)等對教材中相關例題的分析，加深對教材內容的理解，更好地掌握相關知識。實驗內容見自學內容和要求。

三、考核方式

本課程的考核方式為：平時考核10%：包括平時作業及隨堂考核成績；課程設計10%；中期考核20%；期末考核60%。

平時作業習題：基本采用教材習題，每章結束上交，批改后進行針對性講解，并給出參考解答；隨堂考核：每課一題，每次內容講解的課上布置，自備一頁紙完成，要求當堂完成上交，只檢查，不返回；課程設計：綜合性考查，組合電路和時序電路各進行一次，要求完成后上交；

四、建議教材及參考資料

教材：

數字設計—原理與實踐（第4版 影印版），John F.Wakerly，高等教育出版社

2007 參考資料：

1.數字邏輯設計及應用，姜書艷主編，清華大學出版社，2007

2.數字電子技術基礎（第5版），閻石主編，高等教育出版社，2007 3.數字設計—原理與實踐（第4版），John F.Wakerly，林生 等譯，機械工業出版社，2007 4.數字電路與系統（第2版），劉寶琴等編著，清華大學出版社，2007 相關學習網站：

http://125.71.228.222/wlxt/listcourse.asp?courseid=0170：電子科技大學/互動教學空間/網絡學堂/電子工程學院/數字邏輯設計及應用

www.tmdps.cn/onekey/:包含教材中的所有圖表、占教材中半數以上的部分習題解答 www.tmdps.cn: 部分習題解答

www.tmdps.cn/programs.univ：Xilinx的大學計劃，提供了大量的產品資料、課程資料以及用于數字設計實驗課程的芯片和插件

www.tmdps.cn/education/university：Aldec的教育計劃，提供了Aldec自己的軟件包和第三方的兼容工具以及原型系統。

第四篇：可編程序控制器在選煤廠的應用

可編程序控制器在選煤廠的應用

趙立民

摘要 介紹了以可編程序控制器為核心的集控系統在選煤廠的應用，著重分析了該控制系統的硬件結構和軟件設計思想，并對控制過程中出現的問題提出了改進意見。

關鍵詞 可編程序控制器 集控系統 程序軟件 引 言

黑岱溝露天礦選煤廠是年設計處理能力1200萬t的大型選煤廠，主要由原煤破碎篩分、跳汰洗選和煤泥水等幾個系統組成。該廠對這幾個系統進行綜合管理、協調生產的電氣控制系統自動化程度較高，采用計算機和可編程序控制器（PLC）作為控制系統的核心，對全廠近400臺設備實現了集中控制，統一管理。本文從設計角度介紹了該控制系統硬件和軟件的構成特點以及實際使用情況。控制系統方案

2.1 硬件構成

選煤廠的生產工藝流程為：①毛煤倉中的原煤首先經過破碎篩分，篩下物直接進入產品煤倉，篩上物則進入跳汰系統；②跳汰機分選出矸石、中煤和塊精煤，分別送入矸石倉和產品倉，同時精煤篩下物排入斗子撈坑，經離心機脫水后產出末精煤，也送入產品倉；③斗子撈坑的溢流自流進入濃縮池，池中下沉的煤泥水由底流泵打入壓濾機處理，上部的澄清水則由循環泵注入跳汰機循環使用，形成洗水閉路循環系統。

控制系統的結構見圖1。根據上述工藝流程特點，以生產設備為控制對象，集控系統設置了3個遠程分站，對各分站內的設備分別進行控制。按照集中控制方式，可編程序控制系統由調度管理中心和過程控制單元兩部分組成。

圖1 計算機與PLC控制系統網絡 2.1.1 調度管理中心

上位機采用IBM系列微機。作為管理級計算機，該機可實現對生產過程的實時監控，調度人員根據生產需要對運行設備進行調整時，通過計算機發出各種指令來完成；上位機也可對生產過程的主要數據進行統計、分析、處理，將結果在CRT上顯示或打印輸出。

上位機也是PLC的編程器，對可編程序控制器進行組態配置，離線編制系統的應用程序或在線修改梯形圖邏輯程序，使PLC能夠準確地控制設備。

大屏幕用于全面地顯示生產系統的工藝流程和設備的運行狀態。2.1.2 過程控制單元

下位機采用美國莫迪康公司984—785可編程序控制器，通過處理現場的反饋信號，對生產過程進行自動控制，并生成圖文資料，供調度人員指揮生產。該PLC通過S908遠程處理器與I/O模塊構成高速遠程I/O網絡，最多可建立31個遠程分站，可處理開關量點數達16384點，解算1K用戶邏輯僅需1.5ms，而且可在惡劣的環境中可靠地運行。

各I/O功能塊均選用莫迪康800系列模塊，包括開關量模塊（220VAC）和模擬量模塊（4～20mA）。模塊面板上均設有指示燈，顯示模塊的實際工作狀態。所有模塊都符合IEEE—472電沖擊保護標準。

輸入模塊采集現場設備的狀態信息并送入可編程序控制器，按照梯形圖程序，984—785內部的CPU對輸入數據進行邏輯運算，處理結果經輸出模塊輸出，直接驅動交流接觸器線圈或聲光設備，實現了生產的自動化。2.2 軟件構成

應用程序是用來完成生產工藝全部控制任務的，借助于莫迪康公司提供的強功能編程軟件Modsoft和工程軟件Modfix可開發出符合生產實際的自動控制程序。本系統軟件設計的指導思想是：既要節省硬件投資，以軟件代替硬件，又要提高軟件的可靠性和運行速度。因此在編制程序時，將全廠設備按車間劃分為多個子系統，便于順序啟停設備；而生產過程的監控則要面向整個選煤廠。根據這一原則，該軟件包括以下三個主要部分： 2.2.1 集控啟停設備程序

嚴格遵守逆煤流啟動，順煤流停止的閉鎖關系。啟動系統前，崗位人員首先在現場按鈕箱上將“就地/禁止/集控”轉換開關置于“集控”位，確認此臺設備投入集控方式運行。在各種保護開關處于正常工作狀態時，操作人員便可發出集中起車指令，于是PLC依次延時輸出各臺設備的啟動指令，但發出的啟動指令必須以上1臺設備可靠啟動為前提。2.2.2 生產過程監控程序

采取畫面動態顯示方式。在CRT上可以形象地觀察到參與集控的每臺設備的工作情況，主要有給料機、刮板機、皮帶機的運轉與否和溜槽翻板的位置，用黃色、藍色、綠色分別表示設備處于就地、集控、運行三種狀態。各儲煤倉用棒形圖表示，圖形內部充填顏色，顏色不斷變化的高度反映了倉中的實際料位。2.2.3 故障報警處理程序

每個子系統在集控啟動過程中以及處于正常運行狀態時，一旦有任意一臺設備出現故障，該設備和上游設備必須全線停車，同時啟動故障報警程序，使發生故障的設備在CRT畫面上用不停閃動的紅色醒目地顯示，并將其設備號及故障發生時間打印輸出。設備故障包括皮帶跑偏、打滑、拉繩和溜槽堵塞以及崗位人員就地停止設備或重使轉換開關處于非“集控”位等。應用效果

投入試生產以來，可編程序控制系統的性能日趨穩定，產品質量基本達到標準要求，但也暴露出一些實際問題：

首先，要實現計算機管理生產，軟件維護人員不僅需要具備一定的計算機知識，能夠修改和補充應用程序，以適應生產情況的變化，而且還應懂得繼電控制理論。只有這樣，才能真正發揮可編程序控制器的優勢。因此，必須進一步加強高素質人員的培訓。

其次，因溜槽翻板位置信號不穩定，常導致生產系統在集控方式下不能連續運行。由于翻板限位開關安裝在電動推桿內部，在長時間經受煤流振動的情況下，觸點虛接，造成信號丟失，而且微動開關損壞后更換困難。經過摸索，現采用電液推桿驅動翻板，并將限位開關固定在推桿外部，使其受振動小亦便于維護。改進后系統運行狀況良好，性能穩定。結 語

可編程序控制器將計算機技術、通信技術和自動化技術融為一體，現已被廣泛地應用于各種生產過程的自動控制中，文中介紹的集中控制系統，是一個較為成功的應用實例。

由于采用了計算機控制，不僅增加了設備的有效運轉時間，提高了生產效率，而且安全性、可靠性也有了很大提高。要適應現代化選煤廠的要求，必須運用先進的科學技術，因此，發展可編程序集控系統是當今的方向。作者單位：準格爾煤炭工業公司黑岱溝露天礦選煤廠 內蒙古010300（收稿日期：1998-12-02 責任編輯：沈麗娟）

第五篇：《單片機應用系統設計技術》教學大綱

《單片機應用系統設計技術》教學大綱

中文名稱： 單片機應用系統設計技術

英文名稱： Application system designing technique of the one-chip computer 開課學院： 計算機科學與工程學院

適用專業： 計算機各專業，電類、信息類專業

學時數：

授課 48 上機實驗12 先行課程： 計算機技術導論，C語言程序設計，電子線路

一、本課程的性質及與其它課程的分工與聯系

1． 課程性質

單片機又稱微控制器，由于單片機控制功能強，體積小，功耗小等一系列的優點，使它在工業控制、智能儀表、節能技術改造、通訊系統、信號處理及家用電器產品中都得到廣泛的應用。隨著數字技術的發展和單片機的廣泛應用，以往采用模擬電路、數字電路實現的電路系統，大部分功能單元都可以通過對單片機硬件功能的擴展及專用控制程序來實現。這在很大程度上改變了傳統的設計方法，形成了稱之為“微控制技術”的新的設計思想體系。微控制技術最基本的研究對象就是單片機。

《單片機應用系統設計技術》是工科院校電子、信息類各專業學生的一門專業課，也是自動化技術專業的必修課，內容主要包括單片機結構、指令系統、存儲器和接口擴展技術以及接口應用等。教學環節包括講課、實驗。

2．與其它課程的分工和聯系

本課程的先修課有計算機操作基礎、計算機編程方法、計算機程序設計技術、電子器件及電子線路等。本課程為計算機控制技術課打下較扎實的基礎。

二、本課程的基本要求

1． 知識要求

（1）了解微型計算機的組成及有關概念（2）了解單片機的主要功能

（3）掌握微處理器的結構、功能

（4）了解定時器/計數器的重要特性，掌握定時器/計數器的結構、工作方式 及使用（5）掌握并行口的特點、功能

（6）了解串行口的工作方式及中斷的使用

（7）熟練掌握單片機的指令系統，能應用進行程序設計（8）掌握程序存儲器、數據存儲器的擴展及I/O擴展（9）掌握A/D、D/A轉換芯片與單片機接口（10）了解鍵盤、顯示器與單片機的接口

2．素質要求

在教學過程中要注意培養學生的工程觀念和規范意識；培養學生質量第一的思想；鼓勵學生勤奮學習，要有進取精神；幫助學生確立嚴謹的工作特點和踏實的工作作風。3．能力要求

在硬件方面能夠用單片機組成控制系統

在軟件方面能夠編寫具有一定功能的程序 能夠較熟練地應用開發系統進行程序調試

實訓完成一個實際單片機控制設備的硬件裝配和控制程序的設計、掌握實際應用單片機的技能。

三．本課程的教學內容

微型計算機的基本概念

微型計算機的組成

微型計算機的結構功能

80C51系統單片機的硬件結構

單片機的結構

微處理器的組成及各部分功能

定時器/計數器的工作方式、結構、特性

并行口、串行口的功能

中斷

80C51系列單片機指令系統

尋址方式

數據傳送指令及應用

算術邏輯運算指令及應用

程序轉移指令及位操作及應用

定時器/計數器綜合應用舉例

串行口綜合應用舉例

中斷綜合應用舉例

80C51系列單片機的擴展

數據存儲器的擴展

程序存儲器的擴展

I/O擴展

80C51系列單片機的接口及應用

鍵盤與單片機的接口

顯示器與單片機的接口

A/D、D/A轉換芯片與單片機的接口

四．實驗

1．實驗內容

（1）、數據傳送試驗（2）、數制轉換運算（3）、并行口、串行口傳輸（4）、LED顯示（5）、鍵盤實驗（6）、模擬信號測量 2．實訓

數據采集系統

用單片機實現從鍵盤上接受數據，然后在顯示器上顯示，最后通過D/A轉換控制。

五．學時分配 理論學時（48學時）

微型計算機的基本概念 2學時

80C51系列單片機的硬件結構 13學時

80C51系列單片機指令系統 17學時

80C51系列單片機的擴展 6學時

80C51系列單片機的接口及應用 10學時

實驗學時 12學時

執筆：張齊