在系统可编程技术及应用课程教学大纲

第一篇：在系统可编程技术及应用课程教学大纲

《在系统可编程技术及应用》课程教学大纲

一、课程的性质、目的与任务

在现代数字系统设计中，在系统可编程逻辑器件的使用越来越广泛。《在系统可编程技术及应用》是电子信息工程、通讯工程专业的专业选修课。主要介绍可编程逻辑器件的原理、特点、发展趋势和VHDL的编程设计。为学习数字系统设计和其他专业课奠定基础。

二、课程的教学基本要求

1． 掌握PROM的基本结构和编程原理。2． 掌握PAL的原理与使用。3． 掌握GAL的原理与使用。4． 掌握高密度可编程逻辑器件的原理与使用。5． 掌握超高速集成电路硬件描述语言VHDL。

三、课程内容及学时分配 1 总学时与习题

本课程一学期授完，计划36学时，习题数20题，学分2分。实验教学单独设课。内容与课时分配

第一章 绪论 21． 内容与课时分配

可编程逻辑器件的概述 22． 重点和难点

（1）重点：

编程方法

（2）难点：

在系统可编程

3．习题

（1）编程方法有那几种？

第二章 可编程逻辑器件的表示法和基本结构 21．内容与课时分配

（1）可编程逻辑器件的表示法 1（2）可编程逻辑器件的基本结构 12．重点和难点

（1）重点：

可编程逻辑器件的表示法与基本结构

（2）难点：

可编程逻辑器件的基本结构。

3．习题

学时 学时 学时 学时 学时（1）可编程逻辑器件的表示法

第三章 PROM基本结构和编程原理 2学时 1．内容与课时分配

（1）PROM基本结构 1学时（2）PROM编程原理 1学时 2．重点和难点

（1）重点：

PROM的编程原理。

（2）难点：

PROM的编程原理。

3．习题

（1）PROM的编程方法。

第四章 PAL原理与使用 41．内容与课时分配

（1）PAL的结构和命名方法 2（2）PAL的使用 2．重点和难点

（1）重点：

PAL的结构。

（2）难点：

PAL的使用。

3．习题

（1）举例说明PAL器件的命名方法。

（2）用PAL16R8设计一个3位二进制减法计数器。

第五章 GAL原理与使用 41．内容与课时分配

（1）GAL的结构和命名方法 2（2）GAL的使用 2．重点和难点

（1）重点：

GAL的结构。

（2）难点：

GAL的使用。

3．习题

（1）举例说明GAL器件的命名方法。（2）GAL16V8行地址包含哪些内容？

第六章 高密度可编程逻辑器件的原理与使用 61．内容与课时分配

（1）高密度可编程逻辑器件的特点和基本结构 2（2）ispLSI1032基本原理及使用 4

学时 学时 2学时 学时 学时 2学时 学时 学时 学时 2．重点和难点

（1）重点：

ispLSI1032基本原理。

（2）难点：

ispLSI1032的使用。

3．习题

（1）ispLSI1032的结构特点是什么？（2）GLB有哪几种模式？

（3）乘积项分配矩阵的优点？

第七章 VHDL语言 14学时 1．内容与课时分配

（1）VHDL语言基本概述 2学时（2）VHDL语言基础知识 8学时（3）VHDL语言的数据类型及运算操作符 4学时 2．重点和难点

（1）重点：

VHDL语言基础知

（2）难点：

VHDL语言行为描述、VHDL语言构造体的子结构描述。

3．习题

（1）用行为描述实现半加器。（2）用VHDL实现全加器。（3）用行为描述实现半减器。（4）用VHDL实现全减器。

（5）用行为描述设计JK触发器。（6）用行为描述设计振荡器。

（7）用行为描述具有清零复位的D触发器。（8）用行为描述设计SR型琐存器（9）用行为描述设计输出使能。（10）用行为描述设计双向信号。

四、教材及参考书

教材：

刘篤仁，《在系统可编程技术及其器件原理与应用》，西安电子科技大学出版社，1999 参考书：

黄正瑾《在系统可编程技术及其应用》，东南大学出版社 曹伟《可编程逻辑器件—原理方法与开发应用指南》，国防科大出版社 黄培中《可编程逻辑器件PLD原理及应用》，上海交通大学出版社 杨峰《大规模可编程逻辑器件与数字系统设计》，北京航天大学出版社 侯建军《超大规模集成电路硬件描述语言VHDL简明教程和MAXPLUSII操作指南》 薛宏熙《数字系统设计自动化》，清华大学出版社

五、考核方式与成绩评定方法

本课程的成绩由下列两部分组成：

1.平时成绩（包括作业和课堂表现）占30％； 2.期末考试（闭卷笔试）占70％。

六、说明

本课程的先修课程：

《数字电路逻辑设计》

第二篇：《单片机应用系统设计》课程教学大纲

《单片机应用系统设计》课程教学大纲

Single-Chip Microcomputer Application System Design 课程编号：公选课

适用专业：全校工科类专业

学 时 数：16

学 分 数：1 执 笔 者：王福忠

编写日期：2008年12月

一、课程的性质和目的

单片机技术在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到广泛的应用。单片机应用系统设计是面向工科类专业的一门公共选修课，是一门逻辑性强、理论与实践并重，软硬件结合，内容丰富，知识面宽广的课程。

2.课程任务

通过本课程的学习，使学生对单片微型计算机应用系统有一个系统的了解。掌握单片微型计算机应用系统设计的初步方法，建立有关微型计算机应用系统的初步概念，了解高科技的发展动态，增强学生对后续课程如自动控制原理，微型计算机原理、单片机原理及应用系统等课程学习的兴趣。为其他专业课程的学习和走向工作岗位从事单片机应用的相关工作打下良好的基础。

二、教学要求的基本层次

本课程的教学要求可分为四个层次，即：掌握、理解、应用和了解。1.掌握

对于本课程的重点内容要求学员达到掌握的程度。即要求学员能够全面、深入地掌握所学内容，能够举一反三，熟练解决相关问题。要求学员掌握的内容也就是考试的主要内容。

2.理解

对于本课程的一般内容要求学员能够理解。即要求学员能够理解所学内容，对所涉及的内容能够进行简单的分析和判断。

3．应用

使学生具有一定的单片机应用技能和按要求组织单片机应用系统的初步能力 4.了解

对于本课程的次要内容要求学员能够了解。所涉及的内容都是一些基本概念和简单叙述，知道了就行，没有进一步深入和扩展的要求。二．教学内容和要求 1 单片机基础 1.1 教学内容

（1）单片机的基本概念；（2）单片机的产生与发展；（3）单片机硬件结构；（4）单片机特点及应用； 1.2 教学要求（2学时）本章的基本任务是学习单片微型计算机系统的基本概念、发展概况及应用。单片机与典型微型计算机在结构上的区别。为后续章节奠定基础知识。

掌握：单片微型计算机系统的基本概念、单片机与典型微型计算机在结构上的区别，单片机系统的扩展和配置的概念；

了解：单片机的特点、发展及应用领域，典型单片机系列的基本情况。2 应用系统的基本组成与设计内容 2.1 教学内容

（1）单片机应用系统的一般硬件组成；（2）单片机应用系统的设计内容 2.2 教学要求（2学时）

本章的基本任务是对应用系统的基本组成与设计内容有一个初步了解，为后续章节提供必要的概念基础。

理解：典型单片机应用系统结构、前向通道的组成及其特点和各环节的作用、常见的传感器、后向通道的组成与特点道结构、模拟输出通道的作用、执行机构、人机通道的结构及其特点、单片机应用系统的设计内容。3 单片机应用系统开发过程与内容 3.1 教学内容

（1）单片机应用系统开发主要步骤；（2）总体方案确定；（3）硬件设计；（4）软件设计。

3.2 教学要求（2学时）

本章的基本任务是学习单片机应用系统开发过程与内容。

掌握：单片机应用系统开发主要步骤及内容，总体方案，硬件设计，软件设计等内容与注意的问题。4 人机接口的设计 4.1 教学内容

（1）开关及接口；（2）按键、键盘及接口；（3）LED显示器及接口；（4）液晶显示器(LCD)及其接口 4.2 教学要求（2学时）

掌握：人机接口的基本原理与设计初步方法。5 数据采集技术与输入接口 5.1 教学内容

（1）检测信号与数据放大器；（2）采样保持器及其与微机的连接；（3）A/D转换器 5.2 教学要求（2学时）

掌握：模拟量输入数据采集系统设计原则；模拟输入数据采集系统的结构配置；模拟量输入数据采集系统设计中应注意的问题；模拟低通滤波器(ALF)；模拟多路转换器；A／D转换器的选择和使用注意事项。6 控制输出（后向）通道与接口 6.1 教学内容

（1）后向通道中的常用器件；（2）后向通道中的D／A转换技术和接口芯片；（3）执行器类型

6.2 教学要求（1学时）

掌握：后向通道应解决的问题，大功率I／O口接口器件，光电隔离与接口驱动器件，D／A转换接口设计的一般问题，执行器类型。7 数据处理技术 7.1 教学内容（2学时）

（1）标度变换及其程序设计；（2）数字滤波及其程序设计；（3）控制技术及其算法 7.2 教学要求

掌握：线性仪表的标度变换、非线性测量的标度变换、常用的静态滤波算法原理、自动控制系统的基本概念、数字PID算法原理。8 单片机系统的抗干扰技术 8.1 教学内容（2学时）

（1）干扰源及其分类；（2）干扰对单片机系统的影响；（3）硬件抗干扰技术；（4）软件抗干扰技术。8．2 教学要求

掌握：干扰的含义、干扰源的分类、干扰入侵单片机系统的途径、串模干扰的抑制方法、共模干扰的抑制方法、程序执行过程中的软件抗干扰。单片机应用系统举例 9.1 教学内容

（1）单片机应用系统调试工具；（3）单片机应用系统例子 9．2 教学要求（1学时）

掌握：单片机开发系统、万用表、逻辑分析仪等开发工具。

第三篇：数字逻辑设计及应用课程教学大纲

《数字逻辑设计及应用》课程教学大纲

课程编号：53000540

适用专业：电子信息类专业（包括通信工程、网络工程、信息工程、电子信息工程、信息对抗技术、电磁场与天线技术、电波传播与天线、电子科学技术、集成电路设计与集成系统、微电子学、应用物理学、电子信息科学与技术、真空电子技术、光信息科学与技术、信息显示与光电技术、测控技术与仪器、自动化、自动化（电力系统自动化）、环境工程、机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化、工业工程、生物医学工程、管理-电子工程复合培养实验班。）

学 时 数：64

学 分 数：4

开课学期：第4学期

先修课程：《高等数学》、《电路分析基础》、《模拟电路基础》 执 笔 者： 姜书艳

编写日期：2010.1

审核人（教学副院长）：

一、课程性质和目标

授课对象：全日制大学本科二年级 课程类别：学科基础课

教学目标（本课程对实现培养目标的作用；学生通过学习该课程后，在思想、知识、能力和素质等方面应达到的目标）：

“数字逻辑设计及应用”课程是电子信息类专业所共有的一门重要学科基础课程，同时也是一门重要工程技术课程，是研究数字系统设计的入门课程。通过本课程的学习，使学生掌握数字逻辑电路的基本理论和基本分析方法，为学习后续课程准备必要的电路知识。本课程在培养学生严肃认真的科学作风和抽象思维能力、分析计算能力、总结归纳能力等方面起重要作用。在本课程中，将介绍数字逻辑电路的分析设计方法和基本的系统设计技巧；培养同学综合运用知识分析解决问题的能力和在工程性设计方面的基本素养。通过实验和课外上机实验的方式，使同学深入了解和掌握数字逻辑电路的设计分析方法和电路的运用过程。

二、课程内容安排和要求

（一）教学内容、要求及教学方法

1.课堂理论教学（64学时）第一章 引论（1学时）

了解：数字逻辑电路的特点、数字逻辑电路在电子系统设计中的地位、数字逻辑电路与模拟电子电路之间的关系、简单介绍EDA设计工具、HDL语言对数字逻辑设计作用和影响。第二章 数系与代码（5学时）

掌握：十进制、二进制、八进制和十六进制数的表示方法以及它们之间的相互转换、非十进制数的加减运算；

掌握：符号数的表达：符号-数值码（Signed-Magnitude System、原码），二进制补码(two's complement，补码)、二进制反码（ones' complement, 反码）表示以及它们之间的相互转换； 掌握：带符号数的补码的加减运算；BCD码（Binary Codes for Decimal numbers）、格雷码（Gray code、葛莱码）的特点，它们与二进制数之间的转换关系； 理解：二进制数的浮点数表达（补充）；

了解：字符的代码表示，二进制代码在状态、条件等的表示方面的应用； 第三章 数字电路（6学时）

掌握：正负逻辑的概念；CMOS逻辑电平和噪声容限，扇出特性；

掌握：利用PSPICE仿真CMOS基本逻辑门的静态特性和动态特性、了解电路结构和负载特性对逻辑门静态特性和动态特性的影响。

理解：CMOS逻辑反相器、与非门、或非门、非反相门、与或非门电路的结构；

理解：CMOS逻辑电路的其他稳态电气特性：带电阻性负载的电路特性、非理想输入时的电路特性、负载效应、不用的输入端及等效的输入、输出电路模型； 理解：动态电气特性：转换时间、传播延迟、电流尖峰；

理解：特殊的输入输出电路结构：CMOS传输门、施密特触发器输入结构、三态输出结构、漏极开路输出结构；

了解：作为电子开关运用的二极管、双极型晶体管、MOS场效应管的工作方式； 了解：其他类型的逻辑电路：TTL,ECL等；

了解：不同类型、不同工作电压的逻辑电路的输入输出逻辑电平规范值以及它们之间的连接配合的问题。

第四章 组合逻辑设计原理（10学时）

掌握:逻辑代数的公理、定理，对偶关系、反演关系、香浓展开定理，以及在逻辑代数化简时的作用；

掌握:逻辑函数的表达形式：积之和与和之积标准型、真值表、逻辑表达式，以及各种表达形式之间的关系；

掌握:逻辑函数的基本运算：相加（或）、相乘（与）、对偶、反演；异或、同或运算的公式、性质及其相互关系（补充）；

掌握:组合电路的分析：穷举法和代数法；代数法逻辑函数表达式的产生过程及逻辑函数表达式的基本化简方法—函数化简方法和卡诺图化简方法；

掌握:组合电路的综合过程：将功能叙述表达为组合逻辑函数的表达形式、使用与非门、或非门表达的逻辑函数表达式、逻辑函数的最简表达形式及综合设计的其他问题：无关项(don’t-care terms)的处理、多输出(multiple-output)逻辑化简的方法和定时冒险（timing hazards）问题。掌握：学习使用QuatusII(MAX+plusII)工具，利用图形法和波形法进行数字逻辑电路仿真；对定时冒险电路进行仿真分析，加强对定时冒险现象的分析理解能力。理解：组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本概念；逻辑代数化简时的几个概念：蕴含项（implicant）、主蕴含项（prime implicant）、奇异“ 1 ”单元（distinguished 1-cell)、质主蕴含项(essential prime implicant);五变量及以上逻辑函数卡诺图化简方法； 了解：开集（on-set）、闭集(off-set)的概念；

第五章 硬件描述语言（4学时）了解：HDL工具组、设计流程

掌握：Verilog语言的语法结构和特点，会使用Verilog语言编写数字逻辑电路相关的程序 第五章 组合逻辑设计实践（12学时）

掌握：利用基本的逻辑门完成规定的组合逻辑电路的设计任务：如译码器、编码器、多路选择器、多路分配器、异或门、比较器、全加器；

掌握：利用基本的逻辑门和已有的中规模集成电路（MSI）逻辑器件如译码器、编码器、多路选择器、多路分配器、异或门、比较器、全加器、三态器件等作为设计的基本元素完成更为复杂的组合逻辑电路设计的方法； 掌握：利用QuatusII文本法等（Verilog语言）进行组合电路基本功能单元仿真，加深对基本功能单元功能作用的理解；对教材中大型例题进行仿真分析，加强对大型综合性设计的分析理解能力。理解：等效门符号（摩根定理）（Equivalent Gate Symbols under the Generalized Demorgan’s Theorem）；信号名和有效电平（Signal Name and Active Levels)；“圈到圈”的逻辑设计（Bubble-to-Bubble Logic Design）；电路定时(Circuit Timing)；Parity Circuit(奇偶校验电路)的原理、应用； 了解：文档标准。

第七章 时序逻辑设计原理（10学时）

掌握:基本时序元件R-S型、D型锁存器以及D型、J-K型、T型触发器的电路结构、工作原理、时序特性、功能表、特征方程表达式，不同触发器之间的相互转换；

掌握:钟控同步状态机的模型图，状态机类型及基本分析方法和步骤，使用状态图表示状态机状态转换关系；

掌握:时序状态机的设计：状态转换过程的建立，状态的化简与编码赋值、未用状态的处理-最小风险方案和最小代价方案、使用状态转换表的设计方法、使用状态图的设计方法。

掌握：利用QuatusII文本法等（Verilog语言）对各种类型触发器进行仿真，加深对各种类型触发器功能作用的理解；学会用Verilog语言设计时序电路。理解：扫描触发器(Scan Flip-Flop)特性及基本应用；

理解：组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本概念；有限状态机（Finite-State Machine）、时钟触发沿（Clock Tick）、占空比（Duty Cycle）的含义；基本双稳态元件(Bistable Elements)的结构和亚稳态特性（Metastable Behavior）；锁存器（Latches）与触发器（Flip-Flops）的区别；主从触发器与边沿结构触发器的区别；触发器的定时参数（Timing Parameters）：建立时间和保持时间的概念；时序逻辑电路的分类； 了解：时序电路设计中的其他的设计方法。第八章 时序逻辑设计实践（10学时）

掌握：利用基本的逻辑门、时序元件作为设计的基本元素完成规定的钟控同步状态机电路的设计任务：计数器、位移寄存器、序列检测电路和序列发生器的设计；

掌握：利用基本的逻辑门和已有的中规模集成电路（MSI）时序功能器件作为设计的基本元素完成更为复杂的时序逻辑电路设计的方法。

掌握：利用QuatusII(MAX+plusII)文本法等（Verilog语言）进行时序电路基本功能单元仿真，加深对基本功能单元功能作用的理解；对教材中大型例题进行仿真分析，加强对大型综合性设计的分析理解能力。

理解：开关消抖(Switch Debouncing)电路、总线保持电路（Bus Holder Circuit）原理；寄存器（register）和锁存器（latch）的区别；计数器的分类；移位寄存器型计数器（Shift-Register Counters）：环形计数器（Ring Counter）和扭环计数器（Twisted-Ring Counters）的电路结构工作原理及应用；修改成自启动的方法；线性反馈移位寄存器(LFSR)计数器的特点、设计方法及应用；串/并转换（Serial-to-Parallel Conversion）原理；迭代与时序电路（Iterative versus Sequential Circuits)；

了解：时序电路文档标准(Sequential-Circuit Documentation Standards)；时序电路设计中的其他问题：大型时序电路的结构划分，时钟偏移（Clock Skew)，异步输入处理等。第十章 存储器及其在数字逻辑系统实现中的运用（2学时）

了解：存储器（ROM,SRAM）的基本工作原理和结构； 理解：存储器在数字逻辑系统设计的硬件实现中的运用。第十一章 其他的实际问题（2学时）

了解：数字逻辑电路(组合电路和时序逻辑电路)设计的描述说明方法；

了解：数字逻辑系统设计的其他问题：数字逻辑设计中设计工具的作用、设计的可测试性问题、数字逻辑系统可靠性的问题、高速数字逻辑系统中信号传输的相关问题。

补充内容 模数转换器、数模转换器(ADC/DAC)原理及应用简介（2学时）

理解：数字-模拟转换器(Digit to Analog Convertor,DAC))的基本电路结构（R-2R结构的DAC），工作原理；

理解：模拟-数字转换器(Analog to Digit Convertor,ADC)的基本电路结构（逐次逼近式的ADC），工作原理；

理解：模拟-数字转换器、数字-模拟转换器(ADC/DAC)在电子系统中的作用和应用，特别是在波形发生方面的运用。

（关于应达到要求的说明：“了解”：是指学生应能辨认的科学事实、概念、原则、术语，知道事物的分类、过程及变化倾向，包括必要的记忆；“理解”：是指学生能用自己的语言把学过的知识加以叙述、解释、归纳，并能把某一事实或概念分解为若干部分，指出它们之间的内在联系或与其他事物的相互关系；“掌握”：是指学生能根据不同情况对某些概念、定律、原理、方法等在正确理解的基础上结合事例加以运用，包括分析和综合。）

（二）自学内容和要求

1、学习使用PSPICE电路CAD工具，利用PSPICE仿真CMOS基本逻辑门的静态特性和动态特性、了解电路结构和负载特性对逻辑门静态特性和动态特性的影响。

2、学习使用QuatusII(MAX+plusII)等工具，利用QuatusII(MAX+plusII)等工具进行数字逻辑电路仿真的基本方法；进行基本组合电路基本功能单元，时序电路的基本功能单元进行仿真，加深对基本功能单元功能作用的理解；对教材中大型例题进行仿真分析，加强对大型综合性设计的分析理解能力。

（三）实践性教学环节和要求

实验教学（12学时）

实验目的：研究典型数字集成电路的功能及扩展方法；掌握其测试方法；根据实验要求进行电路设计和测试。实验内容：根据数字集成电路的特点，进行基本功能单元试验，包括组合电路基本功能单元的实验，时序电路的基本功能单元的实验及数字电路综合设计性设计试验。实验上机(课外)（16学时）

实验目的：通过使用CAD设计工具 PSPICE、QuatusII(MAX+plusII)等对教材中相关例题的分析，加深对教材内容的理解，更好地掌握相关知识。实验内容见自学内容和要求。

三、考核方式

本课程的考核方式为：平时考核10%：包括平时作业及随堂考核成绩；课程设计10%；中期考核20%；期末考核60%。

平时作业习题：基本采用教材习题，每章结束上交，批改后进行针对性讲解，并给出参考解答；随堂考核：每课一题，每次内容讲解的课上布置，自备一页纸完成，要求当堂完成上交，只检查，不返回；课程设计：综合性考查，组合电路和时序电路各进行一次，要求完成后上交；

四、建议教材及参考资料

教材：

数字设计—原理与实践（第4版 影印版），John F.Wakerly，高等教育出版社

2007 参考资料：

1.数字逻辑设计及应用，姜书艳主编，清华大学出版社，2007

2.数字电子技术基础（第5版），阎石主编，高等教育出版社，2007 3.数字设计—原理与实践（第4版），John F.Wakerly，林生 等译，机械工业出版社，2007 4.数字电路与系统（第2版），刘宝琴等编著，清华大学出版社，2007 相关学习网站：

http://125.71.228.222/wlxt/listcourse.asp?courseid=0170：电子科技大学/互动教学空间/网络学堂/电子工程学院/数字逻辑设计及应用

www.xiexiebang.com/onekey/:包含教材中的所有图表、占教材中半数以上的部分习题解答 www.xiexiebang.com: 部分习题解答

www.xiexiebang.com/programs.univ：Xilinx的大学计划，提供了大量的产品资料、课程资料以及用于数字设计实验课程的芯片和插件

www.xiexiebang.com/education/university：Aldec的教育计划，提供了Aldec自己的软件包和第三方的兼容工具以及原型系统。

第四篇：可编程序控制器在选煤厂的应用

可编程序控制器在选煤厂的应用

赵立民

摘要 介绍了以可编程序控制器为核心的集控系统在选煤厂的应用，着重分析了该控制系统的硬件结构和软件设计思想，并对控制过程中出现的问题提出了改进意见。

关键词 可编程序控制器 集控系统 程序软件 引 言

黑岱沟露天矿选煤厂是年设计处理能力1200万t的大型选煤厂，主要由原煤破碎筛分、跳汰洗选和煤泥水等几个系统组成。该厂对这几个系统进行综合管理、协调生产的电气控制系统自动化程度较高，采用计算机和可编程序控制器（PLC）作为控制系统的核心，对全厂近400台设备实现了集中控制，统一管理。本文从设计角度介绍了该控制系统硬件和软件的构成特点以及实际使用情况。控制系统方案

2.1 硬件构成

选煤厂的生产工艺流程为：①毛煤仓中的原煤首先经过破碎筛分，筛下物直接进入产品煤仓，筛上物则进入跳汰系统；②跳汰机分选出矸石、中煤和块精煤，分别送入矸石仓和产品仓，同时精煤筛下物排入斗子捞坑，经离心机脱水后产出末精煤，也送入产品仓；③斗子捞坑的溢流自流进入浓缩池，池中下沉的煤泥水由底流泵打入压滤机处理，上部的澄清水则由循环泵注入跳汰机循环使用，形成洗水闭路循环系统。

控制系统的结构见图1。根据上述工艺流程特点，以生产设备为控制对象，集控系统设置了3个远程分站，对各分站内的设备分别进行控制。按照集中控制方式，可编程序控制系统由调度管理中心和过程控制单元两部分组成。

图1 计算机与PLC控制系统网络 2.1.1 调度管理中心

上位机采用IBM系列微机。作为管理级计算机，该机可实现对生产过程的实时监控，调度人员根据生产需要对运行设备进行调整时，通过计算机发出各种指令来完成；上位机也可对生产过程的主要数据进行统计、分析、处理，将结果在CRT上显示或打印输出。

上位机也是PLC的编程器，对可编程序控制器进行组态配置，离线编制系统的应用程序或在线修改梯形图逻辑程序，使PLC能够准确地控制设备。

大屏幕用于全面地显示生产系统的工艺流程和设备的运行状态。2.1.2 过程控制单元

下位机采用美国莫迪康公司984—785可编程序控制器，通过处理现场的反馈信号，对生产过程进行自动控制，并生成图文资料，供调度人员指挥生产。该PLC通过S908远程处理器与I/O模块构成高速远程I/O网络，最多可建立31个远程分站，可处理开关量点数达16384点，解算1K用户逻辑仅需1.5ms，而且可在恶劣的环境中可靠地运行。

各I/O功能块均选用莫迪康800系列模块，包括开关量模块（220VAC）和模拟量模块（4～20mA）。模块面板上均设有指示灯，显示模块的实际工作状态。所有模块都符合IEEE—472电冲击保护标准。

输入模块采集现场设备的状态信息并送入可编程序控制器，按照梯形图程序，984—785内部的CPU对输入数据进行逻辑运算，处理结果经输出模块输出，直接驱动交流接触器线圈或声光设备，实现了生产的自动化。2.2 软件构成

应用程序是用来完成生产工艺全部控制任务的，借助于莫迪康公司提供的强功能编程软件Modsoft和工程软件Modfix可开发出符合生产实际的自动控制程序。本系统软件设计的指导思想是：既要节省硬件投资，以软件代替硬件，又要提高软件的可靠性和运行速度。因此在编制程序时，将全厂设备按车间划分为多个子系统，便于顺序启停设备；而生产过程的监控则要面向整个选煤厂。根据这一原则，该软件包括以下三个主要部分： 2.2.1 集控启停设备程序

严格遵守逆煤流启动，顺煤流停止的闭锁关系。启动系统前，岗位人员首先在现场按钮箱上将“就地/禁止/集控”转换开关置于“集控”位，确认此台设备投入集控方式运行。在各种保护开关处于正常工作状态时，操作人员便可发出集中起车指令，于是PLC依次延时输出各台设备的启动指令，但发出的启动指令必须以上1台设备可靠启动为前提。2.2.2 生产过程监控程序

采取画面动态显示方式。在CRT上可以形象地观察到参与集控的每台设备的工作情况，主要有给料机、刮板机、皮带机的运转与否和溜槽翻板的位置，用黄色、蓝色、绿色分别表示设备处于就地、集控、运行三种状态。各储煤仓用棒形图表示，图形内部充填颜色，颜色不断变化的高度反映了仓中的实际料位。2.2.3 故障报警处理程序

每个子系统在集控启动过程中以及处于正常运行状态时，一旦有任意一台设备出现故障，该设备和上游设备必须全线停车，同时启动故障报警程序，使发生故障的设备在CRT画面上用不停闪动的红色醒目地显示，并将其设备号及故障发生时间打印输出。设备故障包括皮带跑偏、打滑、拉绳和溜槽堵塞以及岗位人员就地停止设备或重使转换开关处于非“集控”位等。应用效果

投入试生产以来，可编程序控制系统的性能日趋稳定，产品质量基本达到标准要求，但也暴露出一些实际问题：

首先，要实现计算机管理生产，软件维护人员不仅需要具备一定的计算机知识，能够修改和补充应用程序，以适应生产情况的变化，而且还应懂得继电控制理论。只有这样，才能真正发挥可编程序控制器的优势。因此，必须进一步加强高素质人员的培训。

其次，因溜槽翻板位置信号不稳定，常导致生产系统在集控方式下不能连续运行。由于翻板限位开关安装在电动推杆内部，在长时间经受煤流振动的情况下，触点虚接，造成信号丢失，而且微动开关损坏后更换困难。经过摸索，现采用电液推杆驱动翻板，并将限位开关固定在推杆外部，使其受振动小亦便于维护。改进后系统运行状况良好，性能稳定。结 语

可编程序控制器将计算机技术、通信技术和自动化技术融为一体，现已被广泛地应用于各种生产过程的自动控制中，文中介绍的集中控制系统，是一个较为成功的应用实例。

由于采用了计算机控制，不仅增加了设备的有效运转时间，提高了生产效率，而且安全性、可靠性也有了很大提高。要适应现代化选煤厂的要求，必须运用先进的科学技术，因此，发展可编程序集控系统是当今的方向。作者单位：准格尔煤炭工业公司黑岱沟露天矿选煤厂 内蒙古010300（收稿日期：1998-12-02 责任编辑：沈丽娟）

第五篇：《单片机应用系统设计技术》教学大纲

《单片机应用系统设计技术》教学大纲

中文名称： 单片机应用系统设计技术

英文名称： Application system designing technique of the one-chip computer 开课学院： 计算机科学与工程学院

适用专业： 计算机各专业，电类、信息类专业

学时数：

授课 48 上机实验12 先行课程： 计算机技术导论，C语言程序设计，电子线路

一、本课程的性质及与其它课程的分工与联系

1． 课程性质

单片机又称微控制器，由于单片机控制功能强，体积小，功耗小等一系列的优点，使它在工业控制、智能仪表、节能技术改造、通讯系统、信号处理及家用电器产品中都得到广泛的应用。随着数字技术的发展和单片机的广泛应用，以往采用模拟电路、数字电路实现的电路系统，大部分功能单元都可以通过对单片机硬件功能的扩展及专用控制程序来实现。这在很大程度上改变了传统的设计方法，形成了称之为“微控制技术”的新的设计思想体系。微控制技术最基本的研究对象就是单片机。

《单片机应用系统设计技术》是工科院校电子、信息类各专业学生的一门专业课，也是自动化技术专业的必修课，内容主要包括单片机结构、指令系统、存储器和接口扩展技术以及接口应用等。教学环节包括讲课、实验。

2．与其它课程的分工和联系

本课程的先修课有计算机操作基础、计算机编程方法、计算机程序设计技术、电子器件及电子线路等。本课程为计算机控制技术课打下较扎实的基础。

二、本课程的基本要求

1． 知识要求

（1）了解微型计算机的组成及有关概念（2）了解单片机的主要功能

（3）掌握微处理器的结构、功能

（4）了解定时器/计数器的重要特性，掌握定时器/计数器的结构、工作方式 及使用（5）掌握并行口的特点、功能

（6）了解串行口的工作方式及中断的使用

（7）熟练掌握单片机的指令系统，能应用进行程序设计（8）掌握程序存储器、数据存储器的扩展及I/O扩展（9）掌握A/D、D/A转换芯片与单片机接口（10）了解键盘、显示器与单片机的接口

2．素质要求

在教学过程中要注意培养学生的工程观念和规范意识；培养学生质量第一的思想；鼓励学生勤奋学习，要有进取精神；帮助学生确立严谨的工作特点和踏实的工作作风。3．能力要求

在硬件方面能够用单片机组成控制系统

在软件方面能够编写具有一定功能的程序 能够较熟练地应用开发系统进行程序调试

实训完成一个实际单片机控制设备的硬件装配和控制程序的设计、掌握实际应用单片机的技能。

三．本课程的教学内容

微型计算机的基本概念

微型计算机的组成

微型计算机的结构功能

80C51系统单片机的硬件结构

单片机的结构

微处理器的组成及各部分功能

定时器/计数器的工作方式、结构、特性

并行口、串行口的功能

中断

80C51系列单片机指令系统

寻址方式

数据传送指令及应用

算术逻辑运算指令及应用

程序转移指令及位操作及应用

定时器/计数器综合应用举例

串行口综合应用举例

中断综合应用举例

80C51系列单片机的扩展

数据存储器的扩展

程序存储器的扩展

I/O扩展

80C51系列单片机的接口及应用

键盘与单片机的接口

显示器与单片机的接口

A/D、D/A转换芯片与单片机的接口

四．实验

1．实验内容

（1）、数据传送试验（2）、数制转换运算（3）、并行口、串行口传输（4）、LED显示（5）、键盘实验（6）、模拟信号测量 2．实训

数据采集系统

用单片机实现从键盘上接受数据，然后在显示器上显示，最后通过D/A转换控制。

五．学时分配 理论学时（48学时）

微型计算机的基本概念 2学时

80C51系列单片机的硬件结构 13学时

80C51系列单片机指令系统 17学时

80C51系列单片机的扩展 6学时

80C51系列单片机的接口及应用 10学时

实验学时 12学时

执笔：张齐