《高等数学I（上）》课程教学大纲 · 1.课程的性质、地位和任务...

《高等数学 I（上）》课程教学大纲

课程名称：高等数学 I(上) 课程性质：专业基础课

课程代码：J60003 学分： 5

理论学时：80 实验学时：0

面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：无

执笔人：田翔审定人：仇昌荣盛海涛

一、说明

1.课程的性质、地位和任务

《高等数学 I(上)》是电气工程及其自动化（专升本）专业的一门核心课程和主要专业基础课，

是高等院校教学计划中必不可少的一门重要的主干基础课程。《高等数学 I(上)》的课程内容为：

极限、连续、导数、微分、不定积分、定积分、定积分的应用、常微分方程等基础理论。

2.课程教学基本要求

围绕上述理论培养学生的基本运算能力、抽象思维能力、逻辑推理能力以及解决实际问题的能

力，即提高学生的数学素质。通过本课程的系统教学，特别是讲授如何提出新问题、思考分析问题，

逐渐培养学生的创新思维能力和数学建模的能力；上述理论中有关一元函数的微积分，尤其是常微

分方程，对工程类各专业的后续专业课程有举足轻重的奠基作用。

二、教学内容与课时分配

第一章函数与极限（19 学时）

1.映射与函数(2 学时)

2.数列的极限(2 学时)

3.函数的极限(2 学时)

4.无穷小与无穷大（1学时）

5.极限运算法则（2学时）

6.极限存在准则两个重要极限（2学时）

7.无穷小的比较（2学时）

8.函数的连续性与间断点（2学时）

9.连续函数的运算与初等函数的连续性（2学时）

10.闭区间上连续函数的性质（2 学时）

教学重点：数列的极限、函数连续、极限存在的夹逼准则、两个重要极限。

教学难点：数列的极限、函数连续、两个重要极限。

教学方法：采用讲授法，互动法，启发式教学为主；

思考题：

1. 连续的本质是什么？

2. 两个重要极限的推广形式是什么？

第二章导数与微分（10 学时）

1.导数概念（2学时）

2.函数的求导法则（2学时）

3.高阶导数（2学时）

4.隐函数及由参数方程所确定的函数的导数相关变化率（2 学时）

5.函数的微分（2学时）

教学重点：导数求导法则、隐函数与参数方程的求导方法、函数的微分。

教学难点：导数求导法则、隐函数与参数方程的求导方法、函数的微分。

教学方法：采用讲授法，互动法，启发式教学为主；

思考题：

1.什么是隐函数的导数。

2.学习微分的意义。

第三章微分中值定理与导数的应用（12学时）

1.微分中值定理（2学时）

2.洛必达法则（2学时）

3.泰勒公式（2学时）

4.函数的单调性与曲线的凹凸性（2学时）

5.函数的极值与最大值最小值（1学时）

6.函数图形的描绘（1学时）

7.曲率（1 学时）

8.方程的近似解（1学时）

教学重点：罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理、洛必达法则、泰勒公式。

教学难点：拉格朗日中值定理、柯西中值定理、洛必达法则、泰勒公式。

教学方法：采用讲授法，互动法，启发式教学为主

思考题：

1. 罗尔定理、拉格朗日中值定理和柯西中值定理三者之间的关系与区别是什么？

2. 本章后续洛必达法则、泰勒公式以及单调性凹凸性的判定与中值定理有怎样的联系？

第四章不定积分（10 学时）

1.不定积分的概念和性质（2学时）

2.换元积分法（3学时）

3.分部积分法（3学时）

4.有理函数的积分（2学时）

教学重点：换元积分法、分部积分法、有理函数的积分。

教学难点：换元积分法、分部积分法。


思考题：

1. 什么样的被积函数适合不定积分的分部积分法？

2. 换元积分是什么微分形式的逆运算？

3. 分部积分是什么微分形式的逆运算？

第五章定积分（8 学时）

1.定积分的概念和性质（2学时）

2.微积分基本公式（2学时）

3.定积分的换元法和分部积分法（2学时）

4.反常积分（2学时）

教学重点：定积分的性质、微积分基本公式、换元法、分部积分法。

教学难点：定积分的换元法、分部积分法。


思考题：

1.定积分的换元法应注意什么问题？

2.什么样的被积函数适合定积分的分部积分法。

第六章定积分的应用（8学时）

1.定积分的元素法（2学时）

2.定积分在几何学上的应用（4学时）

3.定积分在物理学上的应用（2学时）

教学重点：定积分的元素法、定积分在几何学上的应用、定积分在物理学上的应用。

教学难点：定积分的元素法在在几何学上的应用、在物理学上的应用。


思考题：定积分元素法主要步骤是什么？

第七章微分方程（13 学时）

1.微分方程的基本概念（1学时）

2.可分离变量的微分方程（1学时）

3.齐次方程（1学时）

4.一阶线性微分方程（2学时）

5.可降阶的高阶微分方程（2学时）

6.高阶线性微分方程（2学时）

7.常系数齐次线性微分方程（2学时）

8.常系数非齐次线性微分方程（2学时）

教学重点：分离变量法解微分方程、齐次方程解法、可降阶的高阶微分方程的解法。

教学难点：分离变量法解微分方程、齐次方程解法、齐次非齐次微分方程解的结构。

教学方法：采用讲授法，互动法，启发式教学为主。

思考题：

1. 什么是常数变易法？

2. 线性微分方程解的结构特征是什么？

三、考核方式和要求

闭卷考试。平时成绩 40%，考试成绩 60%。

四、建议使用的教材

【1】《高等数学》上册，同济大学数学系，高等教育出版社，2014 年 7 月，第七版

五、育人案例

（一）阿贝尔（N.H.Abel，1802-1829）挪威数学家,他以证明一般五次方程不能被根式解以及椭圆

函数论的工作而享有盛名，其后椭圆函数论发展成阿贝尔函数论。他为无穷级数理论奠定严密基础。

他还求解第一个积分方程。以至法国数学家埃尔米特在评价阿贝尔时说：“阿贝尔留下的工作够数

学家忙上 150 年。”时至今日，许多重要的数学概念以他的名字命名：阿贝尔群、阿贝尔簇、阿贝

尔积分、阿贝尔函数等。2001 年，挪威政府宣布创设阿贝尔奖，以纪念他在数学方面的突出贡献。

（二）魏尔斯特拉斯（Weierstrass,1815——1897），德国数学家，被誉为"现代分析之父"。魏尔

斯特拉斯在数学分析领域中的最大贡献，是在柯西、阿贝尔等开创的数学分析的严格化潮流中，以

ε-δ语言，系统建立了实分析和复分析的基础，基本上完成了分析的算术化。他引进了一致收敛

的概念，并由此阐明了函数项级数的逐项微分和逐项积分定理。1872 年，魏尔斯特拉斯给出了第

一个处处连续但处处不可微函数的例子，使人们意识到连续性与可微性的差异。今天，分析学能达

到这样和谐可靠和完美的程度本质上应归功于魏尔斯特拉斯的科学活动。

http://baike.haosou.com/doc/6141570-6354737.html




《线性代数 I》课程教学大纲课程名称：线性代数 I 课程性质：专业基础课

课程代码：J60005 学分：2

理论学时：32 实验学时： 0

面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：高等数学

执笔人：姜岳道审定人：仇昌荣盛海涛

一、说明


《线性代数Ⅰ》是电气工程及其自动化（专升本）专业的一门专业基础课，它是学习工科后继

专业课程的必备基础。通过本课程的学习使学生系统地获得行列式、n 维向量、矩阵、线性方程组、

特征值和特征向量、二次型以的相关内容，围绕上述理论培养学生的基本运算能力、抽象思维能力、

逻辑推理能力以及解决实际问题的能力，并且能够激起学生进入更高层次学习的信心。


通过对《线性代数 I》课程的系统学习，将达到以下目标：

一是使学生对线性代数的理论体系有比较全面的了解，对线性代数与进行全面的认识和分析评

价。

二使学生从理论、方法、能力三方面得到基本训练，为以后从事专业技术工作奠定基础。

三是使学生在充分了解和把握线性代数重要概念和定理的基础上，加强对其他相关课程

关系的了解，为学生进行其他专业课程的后续学习奠定学科理论基础，使之具备系统扎实的知识体

系储备。


第一章、行列式（6学时）

1. 行列式的概念

1.1 二阶行列式

1.2 三阶行列式

1.3n 阶行列的定义

2. 行列式的性质

2.1 对换的概念

2.2 相邻对换转置行列式的概念

2.3 行列式的 5个性质及其推论

3.行列式的展开定理

3.1 余子式

3.2 代数余子式

3.3 行列式的展开定理

4.克莱姆法则

4.1 齐次线性方程组的定义

4.2 克莱姆法则

教学重点：行列式性质及展开定理

教学难点：克莱姆法则及其应用

教学方法:采用传统教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、课下辅导为辅的教学方法。

思考题：计算行列式都有哪些方法？

第二章、n维向量（6学时）

1. n 维向量的定义

1.1 向量的加法

1.2 数乘

2. 向量的线性相关性

2.1 线性组合的概念

2.2 线性相关

2.3 线性无关

2.4 向量组等价的概念

2.5 极大线性无关组

3. 向量的内积

3.1 内积的概念

3.2 长度、距离、夹角的概念

3.3 正交向量组的概念

教学重点：线性相关性及极大无关组

教学难点：向量的线性相关性的证明及应用


思考题：如何判定向量组的线性相关与线性无关性？

第三章、矩阵（8 学时）

1.矩阵的基本概念

1.1 矩阵的定义

1.2 行矩阵、列矩阵、上三角矩阵、下三角矩阵

2. 矩阵的基本运算

2.1 矩阵的加法、数乘

2.2 矩阵与矩阵相乘、矩阵的转置

2.3 关于方阵的两个问题

3. 逆矩阵

3.1 逆矩阵的定义

3.2 逆矩阵的性质

3.3 方阵可逆矩阵的充要条件

4. 矩阵的初等变换与初等矩阵

4.1 三种初等矩阵

4.2 应用初等行变换求逆矩阵

5. 矩阵的秩与分块矩阵

5.1K 阶子式的定义

5.2 矩阵的秩、秩的求法

5.3 分块矩阵

教学重点：逆矩阵及矩阵的初等变换

教学难点：矩阵初等变换的应用


思考题：矩阵的初等变换都有哪些用途？

第四章、线性方程组（6学时）

1. 基本概念

1.1 线性方程组的三种表示形式

1.2 解与解集

1.3 有解判别条件

2. 齐次线性方程组

2.1 基础解系的概念

2.2 齐次线性方程组解的性质

2.3 齐次线性方程组基础解系的求法

3.非齐次线性方程组

3.1 非齐次线性方程组的性质

3.2 非齐次线性方程组的通解

教学重点：方程组的有解判别定理

教学难点：齐次与非齐次线性方程组的通解及其应用


思考题：线性方程组的有解判别定理如何应用？

第五章、方阵的特征值和特征向量（4学时）

1. 定义与求法

1.1方阵的特征值和特征向量的定义、性质

1.2方阵的特征值和特征向量的求法

2. 方阵的相似关系和对角化问题

2.1相似与相似变换的定义

2.2相似对角化的求法

3. 实对称矩阵的正交对角化

3.1正交矩阵

3.2实对称矩阵的正交对角化

教学重点：方阵的特征值与特征向量

教学重点：方阵的相似关系和对角化


思考题：相似对角化与正交对角化有什么区别？

第六章、二次型（4学时）

1. 二次型及其矩阵表示

1.1二次型的定义

1.2二次型的秩的定义

1.3线性变换的定义

2. 标准形及其求法

2.1配方法求二次型的标准形

2.2正交变换法求二次型的标准形、配方法

3. 正定二次型和正定矩阵

3.1正定矩阵、负定矩阵的定义

3.2正定二次型的判别

教学重点：二次型及正交变换

教学难点：正交对角化


思考题：二次型与正定二次型有什么联系与区别？

四、考核方式和要求

1. 考核方法

本课程为考试，考试采用闭卷考试。

2. 成绩评定

期末成绩占 50％，平时成绩占 50％（包括平时测验、作业及考勤等）。

五、建议使用的教材

【1】《线性代数》，张洪谦，中国农业出版社，2013 年 1 月，第二版

六、育人案例

1、笛卡儿是法国数学家,哲学家,物理学家,生理学家.1596 年 3 月 31 日生于图伦省拉埃(今称

拉埃―笛卡儿);1650 年 2 月 11 日卒于瑞典斯德哥尔摩。1612 年从法国最好的学校之一 ──拉费

里舍的耶稣会学校毕业,同年去普瓦捷大学攻读法学,1616 年获该校博士学位.取得学位之后,他就

暗下决心:今后不再仅限于书本里求知识,更要向“世界这本大书”求教,以“获得经验”,而且要靠

理性的探索来区别真理和谬误。

2、约翰·冯·诺依曼，美藉匈牙利人，1903 年 12 月 28 日生于匈牙利的布达佩斯，父亲是

一个银行家，家境富裕，十分注意对孩子的教育．冯·诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过

目不忘．据说他 6 岁时就能用古希腊语同父亲闲谈，一生掌握了七种语言．最擅德语，可在他用

德语思考种种设想时，又能以阅读的速度译成英语．他对读过的书籍和论文。能很快一句不差地将

内容复述出来，而且若干年之后，仍可如此．1911 年一 1921 年，冯·诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦

中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重．在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数

学论文，此时冯·诺依曼还不到 18 岁。

《概率论》课程教学大纲课程名称：概率论课程性质：专业基础课

课程代码：J60006 学分：2.5

理论学时：40 实验学时： 0

面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：高等数学线性代数

执笔人：姜岳道审定人：仇昌荣盛海涛

一、说明


《概率论》是电气工程及其自动化（专升本）专业的基础课，是认识、刻画、分析、研究各

种随机现象的入门课。它以随机现象为研究对象,是数学的分支学科,在工程管理，工程造价，金融、

保险、经济与企业管理、农业工程管理、医学、地质学、气象与自然灾害预报等各方面都起到非常

重要的作用。本课程主要内容包括：随机事件与概率、随机变量及其分布、多维随机变量及其分布、

随机变量的数字特征、大数定律和中心极限定理等。


通过对《概率论》的系统学习，将达到以下目标：

一、学生掌握概率统计的基本知识和思想方法，培养科学思维的能力，而且可以培养学生运用

数学解决实际问题的意识和能力。

二、使学生在充分了解和把握概率论与数理统计重要概念和定理的基础上，加强对其他相关课

程关系的了解，为学生进行其他专业课程的后续学习奠定学科理论基础，使之具备系统扎实的知识

体系储备。


第一章概率论基础（8 学时）

1. 样本空间与随机事件

1.1 必然现象和随机现象

1.2 随机试验应满足的三个条件

1.3 样本空间

1.4 事件的关系和运算

2. 随机事件的概率

2.1 古典概型

2.2 随机事件概率的统计定义

2.3 几何概率

2.4 概率的公理化定义

2.5 概率的性质

3. 条件概率、全概率公式与贝叶斯公式

3.1 条件概率与乘法公式

3.2 事件的独立性

3.3 全概率公式与贝叶斯公式

4. 事件的相互独立性

4.1 重复独立实验

4.2 二项概率公式

教学重点：随机事件的概率

教学难点：全概率公式与贝叶斯公式的应用

采用传统+多媒体教学方式，课堂讲授为主，课堂讨论、课下辅导为辅的教学方法。

思考题：全概率公式与贝叶斯公式有什么区别？

第二章一维随机变量及其概率分布（8 学时）

1. 随机变量的概念

1.1 随机变量

1.2 随机变量的值

2. 离散型随机变量及其分布

2.1 离散型随机变量概率分布的定义

2.2 泊松分布

2.3 随机变量的分布函数

3. 连续型随机变量及其分布

3.1 连续型随机变量概率分布的定义

3.2 均匀分布

3.3 指数分布

3.4 正太分布

4. 一维随机变量函数的分布

4.1 离散型随机变量函数的分布

4.2 连续型随机变量函数的分布

教学重点：分布列与概率密度及分布函数

教学难点：一维随机变量函数的分布计算

教学方法:采用传统+多媒体教学方式，课堂讲授为主，课堂讨论、课下辅导为辅的教学方法。

第三章多维随机变量及其分布（8 学时）

1. 二维随机变量及其分布

1.1 二维随机变量

1.2 分布函数

1.3 二维离散型随机变量的概率分布

1.4 二维连续型随机变量的概率密度

1.5 边缘分布

2. 条件分布

2.1 二维离散型随机变量的条件概率分布律

2.2 二维连续型随机变量的条件概率密度

3. 随机变量的相互独立性

3.1 相互独立的定义

3.2 离散型随机变量的相互独立性

3.3 连续型随机变量的相互独立性

4. 两个随机变量函数的分布

4.1 离散型随机变量的函数分布

4.2 连续型随机变量的函数分布

教学重点：二维随机变量及其分布

教学难点：随机变量函数的分布-卷积公式的应用


思考题：卷积公式应用范围是什么？

第四章随机变量的数字特征（8 学时）

1. 随机变量的数学期望

1.1 离散型随机变量的数学期望、泊松分布、几何分布

1.2 连续型随机变量的数学期望、均匀分布、正态分布、指数分布

1.3 多维随机变量的数学期望、随机变量函数的数学期望

2. 随机变量的方差

2.1 方差的定义

2.2 常用离散型和连续型随机变量的方差

2.3 方差的性质

2.4 协方差

教学重点：数学期望与方差

教学难点：协方差与相关系数及协方差矩阵的理解


思考题：数学期望与方差都表示什么数学含义？

第五章大数定律与中心极限定理（8学时）

1. 切比雪夫不等式与大数定律

1.1 切比雪夫不等式

1.2 切比雪夫大数定律

1.3 伯努力大数定理

2. 中心极限定理

2.1 独立同分布中心极限定理

2.2 拉普拉斯定理

教学重点：切比雪夫不等式、大数定律与中心极限定理

教学难点：大数定律和中心极限定理的理解与应用


思考题：大数定理与中心极限定理有什么应用？

六、考核方式和要求

1. 考核方法

本课程为考试，考试采用闭卷考试。

2. 成绩评定

期末成绩占 50％，平时成绩占 50％（包括平时测验、作业及考勤等）。

七、建议使用的教材

【1】《概率论与数理统计》，雷鸣，中国农业大学出版社，2017 年 8 月，第二版

七、育人案例

1、约翰·冯·诺依曼，美藉匈牙利人，1903 年 12 月 28 日生于匈牙利的布达佩斯，父亲是

一个银行家，家境富裕，十分注意对孩子的教育．冯·诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过

目不忘．据说他 6 岁时就能用古希腊语同父亲闲谈，一生掌握了七种语言．最擅德语，可在他用

德语思考种种设想时，又能以阅读的速度译成英语．他对读过的书籍和论文．能很快一句不差地将

内容复述出来，而且若干年之后，仍可如此．1911 年一 1921 年，冯·诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦

中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重．在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数

学论文，此时冯·诺依曼还不到 18 岁．

2、法国数学家洛必达是个野生高帅富，痴迷于数学，花大把的钱请伯努利兄弟给他讲解数学。

但他又没什么天份。为了让自己青史留名，他找自己的老师约翰·伯努利，花了几百个里弗尔的钱

向他买了一些成果，就包括现在的“洛必达法则”。洛必达死后，伯努利将这事公开了，但这定理

名字恐怕是再也变不回来了。

《电路分析》课程教学大纲课程名称：电路分析课程性质：专业基础课



面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：高等数学、大学物理基础

执笔人：吕新丽审定人：庞晓玲姜学东

第一部分：理论教学部分

一、说明


本课程是电气工程及其自动化的一门专业基础课。主要介绍电路的基本概念、基本定律，电路

的一般分析方法，一阶、二阶动态电路的暂态分析方法，正弦电流电路、耦合电感电路、三相电路

的分析方法，电网络分析初步：电路矩阵方程、状态方程的一般分析方法。

2．课程教学基本要求

通过本课程的学习使学生掌握电路分析的基本方法，具备独立分析电路和设计电路的能力。


第一章电路模型和电路基本定律（6 学时）

1．电路和电路模型

2．电压、电流的参考方向、功率、电阻、电容、电感元件两端电压和电流的关系

3．电感和电容储能计算方法，电压源电流源及其相互转换的条件和方法

4．受控源的概念

5．基尔霍夫定律

教学重点：电路模型的概念及与实际电路的关系；电路基本元件电阻、电容、电感的特性及参

数计算；电压源电流源相互转换的条件和方法；受控源的概念及模型；基尔霍夫电压定律（KVL）

电流定律（KCL）。

教学难点：电压源电流源的相互转换、基尔霍夫定律的应用。

教学方法：课堂板书、多媒体教学

思考题：

1．电路如图 1-1 所示，已知 E=30V，内阻不计，R1=240Ω,R2=R5=600Ω，R3=R4=200Ω,求通

过电阻 R1、R2、R3 的电流。

图 1-1

2．电路如图 1-2 所示，这是两个量程的伏特计内部电路图。已知表头内阻 Rg=500Ω，允许通

过的最大电流 Ig=1mA,使用 A、B接线柱时，量程是 3V；使用 A、C接线柱时，量程是 15V，求分压

电阻 R1 和 R2 的阻值。

图 1-2

第二章电阻电路的分析（4 学时）

1．电路等效变换的概念

2．电阻电路的连接及其等效变换

3．电源的连接及其等效变换

4．输入电阻和等效电阻。

教学重点：等效变换概念；电阻的串联和并联、Y 形和Δ形连接及其等效变换；电压源和电流

源的串联和并联及两种电源模型的等效变换；输入电阻和等效电阻的概念和计算。

教学难点：电阻的 Y 形和Δ形连接及其等效变换；电压源和电流源模型的等效变换；输入电阻

和等效电阻的计算。


思考题：

如图 2 所示，已知 E=12V,r=1Ω,R1=1Ω,R2=R3=4Ω,求 S 断开时，电压表的读数；（2）S 闭合

时，电压表的读数

R1 R2

R3R5

E

R4

C

R1

B

AR2

Rg Ig

U1

U2

图 2

第三章电路的一般分析方法（6学时）

1．电路的图的概念

2．KCL 和 KVL 的独立方程数

3．电路的一般分析方法

4．电路定理。

教学重点：电路的图的基本概念；独立 KCL 和 KVL 方程数的确定；用支路电流法、结点电压法、

网孔电流法和回路电流法分析复杂电路方法步骤。

教学难点：KCL 和 KVL 的独立方程数的确定；用结点电压法、回路电流法分析电路。


思考题：用回路电流法求解图 3所示电路。

图 3

第四章电路定理（6学时）

电路的基本定理

教学重点：叠加定理、替代定理、戴维南定理、诺顿定理、互易定理、特勒根定理的概念及应

用。

教学难点：戴维南、诺顿等效电路的计算方法及定理的应用、互易定理及特勒根定理的应用。


思考题：电路如图 4，试用叠加法求U 和 xI 。

SR1

r R2 R3V

Er

U

2Ix

Ix

_10V

+ 2Ω 1Ω +

_3A +

_

图 4

第五章具有运算放大器的电阻电路（2学时）

1．运算放大器的电路模型

2．含有理想运算放大器的电路分析

教学重点：运算放大器的电阻模型；理想运算放大电路的分析方法。

教学难点：理想运算放大电路的分析方法。


思考题：运算电路和模拟乘法器的应用。

第六章动态电路的分析（6 学时）

1．动态电路的方程及其初始条件

2．一阶电路的动态响应

3．二阶电路的动态响应

教学重点：动态电路方程的确定；动态电路的初始条件；一阶电路的零输入响应、零状态响应、

全响应，阶跃响应、冲激响应；二阶电路的零输入响应，零状态响应和阶跃响应及冲激响应。

教学难点：一阶及二阶电路的动态响应分析。


思考题：已知： 0t 时，原电路稳定， 0t 时，合上 S，求：0t

时的 L ( )i t。

第七章正弦电流电路的分析（6学时）

1．正弦量

2．相量法基础

3．电路定律的相量形式

4．正弦稳态电路的分析

5．最大功率传输

6．电路的谐振

教学重点：正弦量、相量的基本概念、电路基本定律的相量表示方法；阻抗和导纳的概念；相

量图的画法及应用；正弦稳态电路的分析方法；正弦电流电路的功率分析及最大功率的传输；电路

16V+

_

2Ω1Ω 1Ω

5H

5i

S (t=0)

i

iL(t)16V+

_

2Ωi(0-)1Ω

5HiL(t)

5 (0 )i

谐振的原理及特点，电路串、并联谐振的分析。

教学难点：相量的基本概念、相量图的画法及应用；正弦稳态电路的分析；正弦电流电路的功

率分析计算；谐振的原理、串、并联谐振电路的分析。


思考题：电路如图 7 所示，已知： S( ) 40 2 cos3000 Vu t t ，求： L C( ), ( ), ( )i t i t i t

图 7

第八章具有耦合电感的电路（4学时）

1．互感

2．含有耦合电感电路的计算

3．变压器

教学重点：互感的概念及具有耦合电感电路的分析计算；变压器的原理，空心变压器、理想变

压器的分析计算。

教学难点：具有耦合电感电路的分析计算；空心变压器的分析、计算。


思考题：电路如图 8 所示，求. . .

1 2, ,I I I 及支路 1 和支路 2 的平均功率。

图 8

第九章三相电路（4学时）

1．三相电路

.120 0 VU

.

1I.

2I+

_

.I

j10

j10

* *j8

8j8

1/3H 1/6µF

1.5kΩ 1kΩ

iL(t)

i(t)

iC(t)uS(t)+

_ j1kΩ -j2kΩ

1.5kΩ 1kΩ

SU+

_

Ig

CIg

LIg

2．线电压（电流）和相电压（电流）的关系

3．三相电路的分析

4．三相电路的功率

教学重点：三相电路的基本概念；线电压（电流）和相电压（电流）的关系；对称三相电路的

计算和不对称三相电路的概念及计算方法；三相电路功率的计算和测量方法。

教学难点：线电压（电流）和相电压（电流）的关系；不对称三相电路的分析计算。


思考题：电路如图 9，已知： AU ， BU ， CU 为一组对称三相电压，求： NAU ， NBU ， NCU 。

图 9

第十章非正弦周期电流电路（2学时）

1．非正弦周期信号

2．周期函数分解为傅立叶级数

3．非正弦周期电流电路的分析计算

教学重点：周期函数分解为傅立叶级数的方法步骤；有效值、平均值、平均功率计算方法；非

正弦周期电流电路的计算方法和步骤。

教学难点：非正弦周期电流电路的计算方法和步骤。


思考题：已知：一端口电路的端口电压 u（t）和电流 i（t）均为非正弦周期量，其表达式为：

( ) 10 100cos 40cos(2 30 ) Vu t t t ，求：一端口电路吸收的平均功率 ?P

( ) 2 4cos( 60 ) 2cos(3 45 ) Ai t t t

第十一章拉普拉斯变换（4 学时）

1．拉普拉斯变换的定义及其性质

＋－

_ +

_ +

AU

N 'N

Z

Z

Z

A

B

CBU

CU

2．拉普拉斯反变换

3．运算电路

4．用拉氏变换分析线性电路

教学重点：拉普拉斯变换的定义、性质及拉普拉斯反变换的方法；电路元件及电路基本定律运

算电路形式；拉氏变换分析线性电路的方法。

教学难点：拉氏变换分析线性电路的方法。


思考题：简述拉普拉斯变换的性质。

第十二章电网络分析基础（2学时）

1．网络函数概念

2．网络函数的极点和零点

教学重点：网络函数的定义、性质；复频率平面，网络函数的极点和零点的基本概念；极点、

零点与冲激响应及极点、零点与频率响应的关系。

教学难点：网络函数的极点和零点的分析。


思考题：论述网络函数的极点和零点对频率相应的影响。

第十三章电路方程的矩阵形式（4学时）

1．电路方程的矩阵形式

2．状态方程

教学重点：割集的概念；关联矩阵、回路矩阵和割集矩阵的概念及矩阵的列写方法；回路电流

方程、结点电压方程、割集电压方程的矩阵表示形式；电路状态方程的列写方法。

教学难点：电路的回路电流方程、结点电压方程、割集电压方程的矩阵表示形式；电路状态方

程的列写方法。


思考题：简述关联矩阵、回路矩阵、割集矩阵的定义。

第十四章二端口网络（4学时）

二端口网络的分析及应用。

教学重点：二端口网络的参数矩阵以及它们之间的相互关系；二端口网络的等效电路及参数关

系；回转器和负阻抗变换器的原理及应用。

教学难点：二端口网络的参数矩阵以及它们之间的相互关系。


思考题：求图 14 电路中的电流 2I

。

图 14

第十五章非线性电路分析（2学时）

1．非线性电阻

2．电容和电感

3．非线性电路的方程

4．小信号分析法

5．分段线性化方法

教学重点：非线性电阻元件、非线性电阻的串、并联；非线性电容元件和电感元件；小信号分

析法（图解法）；分段线性化的方法。

教学难点：非线性电路的分析方法——小信号分析法。


思考题：

求：u 和 i， )0()( 2 uuufi

第十六章均匀传输线（2学时）

1．分布参数电路

2．均匀传输线及其方程

3．参数与分析

+

_u

isI

10A( )si t

0.5cos tmA13

sR

8

+

_20 0 V

4j

4j

16j 16j

6j

2I。

Zeq

4．无损耗传输线及其方程分析

教学重点：分布参数电路的概念；均匀传输线方程及其正弦稳态解；均匀传输线的参数、终端

接特性阻抗、任意阻抗的传输线特性；无损耗传输线及其方程。

教学难点：均匀传输线方程及其正弦稳态解；均匀传输线特性。


思考题：均匀传输线的原参数有哪些?


闭卷考试，采用百分制，考试时间 2 小时，主要考核学生掌握知识情况和运用所学知识去分析

问题解决问题的能力。成绩评定包括考勤成绩、平日成绩（作业、提问、课堂测试等）和期末成绩，

其中期末成绩至少占总成绩的 60%。

第二部分：实验教学部分

一、说明

1.本门课程实验的性质任务、目的与要求

本课程是电气工程及其自动化的一门专业基础实验课。主要介绍常用电工仪表的使用、电路的

实验方法、电路理论的验证性实验和综合设计性实验。通过本课程的学习使学生掌握电路实验的基

本方法，常用电工仪表的使用方法，具备一定的实验技能，能够独立分析问题和解决问题。

2. 本门课程实验项目设置情况

序

号实验名称

学

时

必

开

选

开

实验类型

内容提要验

证

基本

操作

综合性、

设计性

1 元件伏安特性测定 2 √ √

测量线性、非线性电阻元件

伏安特性的方法，测量电源

外特性

2 电路的等效变换 2 √ √

验证电阻电路等效变换前后

的电阻关系，电路中电压、

电流之间的关系；电源等效

变换的条件

3电路的基本定律实

验（一）2 √ √

验证基尔霍夫电压定律及电

流定律；电路叠加定理的理

解及应用

4 电路的基本定律实 2 √ √ 戴维南定理、诺顿定理；有

验（二）源二端网络等效电阻的实验

测定；最大功率传输。

5 集成运算放大器 2 √ √

利用运算放大器进行比例运

算、反相加法运算、减法运

算

6 受控电源 2 √ √受控源的基本特性，转移参

数的测试方法

7一阶电路动态响应

过程2 √ √ √

研究一阶电路的零输入响应

和阶跃响应，RC 电路积分和

微分条件及输出的波形

8二阶电路动态响应

过程2 √ √ 研究二阶电路动态的响应

二、各实验项目教学要求

实验一元件伏安特性测定

1.实验目的

学习基本电工仪器仪表（指针式万用表、直流稳压电源）的使用方法；熟悉SBL电工实验台面

板、设备仪器、实验用插件板的使用；学习测量线性、非线性电阻元件伏安特性的方法，学会识别

常用电路元件；学习测量电源外特性的方法；加深对电路元件电压、电流约束关系的认识。

2. 原理

任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压 u与通过该元件的电流 i之间的函数关系

ufi 来表示，即用 ui 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

（1）线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，该直线的斜率等于该电阻器的

电阻值，即线性电阻的伏安特性满足欧姆定律IUR 。

（2）一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大。通过白

炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大。一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几

倍至十几倍。

（3）理想电压源输出固定幅值的电压，输出电流的大小由外电路决定；理想电流源输出固定

幅值的电流，输出电压的大小由外电路决定，但是两者实际的外特性不同于理想时。

3. 试剂和仪器设备

直流稳压电源一台

指针万用表一只

电阻 51Ω 二只 200Ω 一只 1KΩ 一只

电位器 220Ω 一只

白炽灯 24V/3W 二只

二极管一只

连接导线与桥形跨接线若干

实验用插件板一块

4．实验步骤

（1）线性电阻的伏安特性。

（2）非线性电阻的伏安特性。

（3）测定电源的伏安特性。

5．实验数据及其处理

（1）分别使电阻元件两端电压为 10V、12V、14V、16V、18V、20V，测量不同电压情况下的电

流大小，并计算比值 iu : 。

（2）分别使非线性白炽灯泡两端电压为 10V、12V、14V、16V、18V、20V，测量不同电压情况

下的电流大小，并计算比值 iu : 。

（3）改变负载电阻的大小，测得每一电阻下的电流、电源电压的数值，即得直流电源的伏安

特性曲线。

6．问题讨论

（1）用万用表测量所使用电阻的电阻值 R，并与U 、 I 测量值进行对比，分析误差的原因。

（2）线性电阻与非线性电阻的区别是什么？比较几种电阻元件的伏安特性曲线有何区别？从

伏安特性曲线看，欧姆定律对哪些元件成立，哪些元件不成立？

（3）设某器件伏安特性曲线的函数式为 ufi ，试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如

何放置？

（4）比较理想电源和实际电源伏安特性曲线，从中得出什么结论？稳压电源串联电阻构成的

电压源，它的输出电压与输出电流之间有什么关系？能否导出伏安特性方程式。用电压源串联电阻

构成的理想电流源中，要使输出电流恒定，则 r越越好，为什么？

实验二电路的等效变换

1．实验目的

通过实验验证并深刻理解电阻电路等效变换前后的电阻关系，电路中各部分电压、

电流之间的关系；熟悉电流源与电压源的外特性，理解电源等效变换的条件；加深对

等效变换概念的理解

2．原理

等效变换：若两个结构参数不同的电路在端子上有相同的电压、电流关系，则两电路可以互相

代换，代换后，两电路的外部特性保持不变（未被代替部分的电压、电流保持不变），称两电路互

为等效。

3．试剂和仪器设备

直流稳压电源一台

万用表一只

电阻 390Ω 1 只 1KΩ 1 只 10KΩ 1 只

连接导线与桥形跨接线若干


4．实验步骤

（1）电阻的串联。

（2）电阻的并联。

（3）电阻的串并联。

（4）实际电源的等效互换。


（1）当 iU =10V，分别测量电流 I 及电阻 1R（390Ω）、 2R （1kΩ）、 3R （10kΩ）两端电压 1U 、

2U 、 3U 。

（2）当U =10V、U =15V 时，分别测量 1I 、 2I 及 I 的大小。

（3）当U =15V 时，分别测量 I 、 1I 、 2I 、 1U 、 2U 的大小。

（4）将直流稳压电源 E =10V 与 51Ω电阻相串联构成实际电压源，测量负载电阻上的电压 1LU

和电流 1LI 。改变负载电阻，获得不同的数据。

6．问题讨论

（1）在电阻并联电路中，若想使 21 II ，电路应如何改动？画出电路图。

（2）理想电流源与理想电压源能否等效变换？

（3）电压源两端并联电流源或电阻，对外电路的电流电压是否有影响？电流源串联电压源或

电阻，对外电路的电流电压是否有影响？

实验三电路的基本定律实验（一）

1．实验目的

进一步熟悉和掌握万用表和直流稳压电源的使用方法；验证基尔霍夫电压定律及电流定律，加

深对基尔霍夫定律的理解；加深对线性电路叠加定理的理解及应用；验证戴维南定理、诺顿定理的

正确性，加深对该定理的理解；学会测量各支路电流的方法。

2．原理

（1）基尔霍夫定律。基尔霍夫电流定律（KCL）。在集总电路中，任何时刻，对任一结点，所

有流出此结点的支路电流的代数和恒为零。所以对任一结点有 0 I 。

基尔霍夫电压定律（KVL）。在集总电路中，任何时刻，对任一回路，在任一时刻，沿该回路的

所有支路电压的代数和为零。即沿任一回路有 0U 。

（2）叠加定理。在线性网络中，几个激励电源共同作用于该网络所产生的响应，可以看成是

每个激励电源单独作用时所产生的响应的叠加，即任意一个支路的响应（电压或电流），都是电路

中每个独立源（外激励）单独作用在该支路所产生的响应（电压或电流）的代数和。


直流稳压电源 1台

万用表 1只

电阻 3只 1R = 2R =200Ω， 3R =51Ω

开关 2只

二极管 1只


连接导线和桥形跨接线若干

4．实验步骤

（1）KVL 定律验证。

（2）KCL 定律验证。

（3）叠加定理。


（1）用万用表直流电压档测量各节点间电压。

（2）用万用表直流电流档测量 1I 、 2I 、 3I 。

（3）仅 1E 单独作用时，测量电阻 1R 、 2R 、 3R 上的电压和电流。

（4）仅 2E 单独作用时，测量电阻 1R 、 2R 、 3R 上的电压和电流。

（5） 1E 、 2E 共同作用时，测量电阻 1R 、 2R 、 3R 上的电压和电流。

6．问题讨论

（1）各电阻器所消耗的功率能否用叠加定理计算得出？为什么？试用上述实验数据，进行计

算并作结论。

（2）已知某支路的电流约为 3mA 左右，现有量程分别为 5mA 和 10mA 的两只电流表，你将使用

哪一只电流表测量？为什么？

（3）若要测量 KCL 电路中的 3R 的准确阻值，应如何测量？

实验四电路的基本定律实验（二）

1．实验目的

验证戴维宁定理、诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解；掌握戴维南等效电路参数的实验

测定方法；掌握有源二端网络等效电阻的实验测定方法；理解最大功率传输的含义。

2．原理

（1）戴维宁定理：任何一个线性有源二端网络，总可以用一个电压源与电阻串联的支路等效

置换，此电压源电压等于该网络的开路电压，电阻等于该网络中所有独立源为零（保留内阻及受控

源）时的等效电阻。

（2）诺顿定理：任何一个线性有源二端网络，总可以用一个恒流源与内阻并联的支路等效置

换，此电流源的电流等于该网络的短路电流，电导等于该网络中所有独立源为零（保留内阻及受控

源）时的等效电导。


直流稳压电源 1 台

万用表 1 只

电阻 3 个 1R = 2R =200Ω， 3R =51Ω

开关 2 只


连接导线和桥形跨接线若干

4．实验步骤

（1）有源二端网络 ab 的外特性，即 IU 特性。

（2）测定有源二端网络 ab 的戴维宁等效电路，验证定理。


（1）用万用表直流电压档测各 ab 间电压，计算 ab间的电流 LI 。

（2）在 ab 间接负载电阻 LR ，测量 ab间的开路电压 OCU 、短路电流 SCI 。

6．问题讨论

（1）在求戴维宁等效电路时，作短路试验，可否直接作负载短路实验？

（2）说明测有源二端网络等效内阻的几种方法的优缺点。

（3）在求戴维宁等效电路时，所测量开路电压是否真正意义上的开路电压值？如何能得到更

精确的开路电压值？

实验五集成运算放大器

1．实验目的

利用运算放大器进行比例运算；利用运算放大器进行反相加法运算；利用运算放大器进行减法

运算。

2．原理

运算放大器是一个有源电路器件，简称“运放”，用于执行诸如加减乘除、微分、积分等数学

运算。理想运算放大器的特性为：

（1）输入电阻 inR =∞，输出电阻 oR =0，放大倍数 A=∞；

（2）反相端和同相端的输入电流均为零，即 021 ii ，称为“虚断（路）”；

（3）对于公共端（地），反相输入端的电压与同相输入端的电压相等，即 uu ，称为“虚

短（路）”。


集成运算放大器 1只（741）

万用表 1只

双路直流稳压电源 1台

集成块稳压电源 1台

电阻 20KΩ 3 只 100KΩ 1 只

实验用插件板 1块

跨接导线和连接线若干

4．实验步骤

（1）反相比例运算。

（2）同相比例运算。


（1）调节直流信号源的输出电压值，分别测量输出值。

（2）调节同相输入端电压 2iU ，测量输出电压。

6．问题讨论

（1）对反相比例运算放大器，若将此电路作为电源使用，它相当于哪种类型的受控源？

（2）在反相比例运算时，当输入电压不变，若不断改变电阻 1R 时，又属于哪种受控电源？

（3）同相比例运算时，输出电流 oI =？

实验六受控电源

1．实验目的

熟悉四种受控源的基本特性，加深对受控源的理解；掌握受控源转移参数的测试方法；学习数

字万用表的使用方法。

2．原理

受控源也是一种电源，它对外可提供电压或电流，但它与独立源不同，受控电压源的电压受其

他支路的电流或电压的控制；受控电流源电流受其他支路的电流或电压控制，故受控源又称为非独

立电源。当受控源的电压和电流（称为受控量）与控制支路的电压或电流（称为控制量）成正比例

变化时，受控源是线性的。根据受控量与控制量的性质，受控源可分为四类，电流控制电流源 CCCS、

电压控制电流源 VCCS、电流控制电压源 CCVS、电压控制电压源 VCVS。


稳压电源 2 套

数字万用表 1 只

电流表 1 只

运算放大器 1 只

固定电阻 20KΩ 2 只、501Ω 1 只、1KΩ 1 只

可调电阻 10KΩ 2 只

实验用插件板 1 块

联接导线与跨接导线若干

4．实验步骤

（1）VCVS 的转移特性 12 ufu 和负载特性 Lifu 2 。

（2）VCCS 的转移特性 12 ufi 的研究。

（3）CCVS 的转移特性 12 ifu 的研究。


（1）输入电压为零时，测量输出电压 2u 。

（2）调节稳压电源的输出电压，测量相应的 1u 和 2u 值。

6．问题讨论

（1）受控源和独立源有何异同？

（2）受控源的控制特性是否适合于交流信号？

（3）如何由两个基本的 CCVS 和 VCCS 获得其他两个 CCCS 和 VCVS，它们的输入和输出如何连

接？

（4）写出测量 CCCS 转移特性的实验步骤。

（5）若令受控源的控制极性反向，试问其输出极性是否发生变化？

实验七一阶电路的动态响应过程分析

1．实验目的

研究一阶电路的零输入响应和阶跃响应，了解电路参数对响应的影响；研究 RC 电路积分和微

分条件及输出的波形；学会用示波器观察和分析电路的响应；练习使用函数信号发生器。

2．原理

含有一个独立储能元件，可以用一阶微分方程来描述的电路，称为一阶电路。RC 一阶串联电

路，输入为一个阶跃电压 tU S [ t 为单位阶跃函数]，电容电压的初始值为 00 UuC ，则电

路的全响应为 0111

0

teUeUtu RC

SRC

C 。

（1）零输入响应。当 0SU ,电容的初始电压 00 UuC 时，电路的响应称为零输入响应。

01

0

teUtu RCC

（2）阶跃响应（零状态响应）。当 00 Cu 时，而输入为一个阶跃电压 tUu SS 时，电

路的响应称为阶跃响应（零状态响应）。 011

teUtu RC

SC


函数信号发生器 1 台

双踪示波器 1 台

电阻 1 只 20KΩ

电容 1 只 0．47uF

电感 1 只 5mH

可调电阻 3 只 10KΩ、470Ω、220Ω

二极管 1 只


跨接导线和连接导线若干

4．实验步骤

（1）观察 RC 电路的阶跃响应。

（2）积分电路。

（3）微分电路。


（1）观察 tuC 波形并记录各时刻之值。

（2）在坐标纸上画出 tuC 的波形图，测试时间常数。

6．问题讨论

（1）一阶电路中，满足微分电路、积分电路的条件是什么？

（2）如何从示波器上读出时间常数？

（3）试设计一个一阶全响应电路，并观测全响应波形。

实验八二阶电路的动态响应过程

1．实验目的

学习用实验的方法来研究二阶动态电路的响应，了解电路元件参数对响应的影响；观察、分析

二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解；研究二阶电路的零

输入响应；熟练使用函数信号发生器。

2．原理

含有两个独立储能元件，能用二阶微分方程描述的电路称为二阶电路。


函数信号发生器 1 台

示波器 1 台

电阻 1 只 20KΩ

电容 1 只 0．47uF

电感 1 只 5mH

可调电阻 3 只 10KΩ、470Ω、220Ω

二极管 1 只


跨接导线和连接导线若干

4．实验步骤

研究二阶动态电路的响应。

（1）欠阻尼情况。

（2）过阻尼情况。

（3）临界阻尼情况。


用示波器观察 tuC 、 ti ，画出一个周期内的响应 tuC 、 ti 的波形图和状态轨迹。

6．问题讨论

（1）二阶电路中改变电路的衰减程度，应调节哪些电阻，两个可调电阻的作用有何不同。

（2）当CLR 2 （过阻尼时），输入为不等于固有频率的正弦信号，其响应是否仍为正弦？

（3）请说出本实验中的零输入响应和零状态响应的条件。

（4）如果函数信号发生器输出脉冲的频率提高（如 2kHz），所观察到的波形仍然是零输入和

零状态响应吗？

（5）二阶网络的响应可否用三要素求解？为什么？

（6）RLC 并联电路和 RLC 串联电路的响应之间存在着什么关心？

三、考核方式和成绩评定要求

通过平日考核确定学生的实验成绩。平日考核主要考查学生的实验表现、实验基本操作能力、

实验报告的质量三个方面，三个方面所占的比例为 2：4：4。

第三部分：建议使用的教材

【1】《电路》，邱关源主编，高等教育出版社，2011 年，第 5 版

【2】《电工技术实验》，王至秋编著，中国电力出版社，2012 年

【3】《电路实验》，张惠莉、王至秋编著，莱阳农学院，2004 年

第四部分：育人案例

1.乔治·西蒙·欧姆（1787—1845）是德国物理学家，他是一个天才的研究者，父亲自学了数学和

物理方面的知识，并教给少年时期的欧姆，唤起了欧姆对科学的兴趣。然而他的成就对我们后人的

意义是非常远大的。比如他提出了经典电磁理论中著名的欧姆定律。欧姆定律及其公式的发现，给

电学的计算带来了很大的方便。人们为纪念他，将电阻的单位定为欧姆，简称“欧”，符号为Ω。

2.基尔霍夫（1824-1887）是德国物理学家。1824 年 3 月 12 日生于普鲁士的柯尼斯堡（今为俄罗

斯加里宁格勒），1887 年 10 月 17 日卒于柏林。基尔霍夫在柯尼斯堡大学读物理，1847 年毕业后去

柏林大学任教，3年后去布雷斯劳大学作临时教授。1854 年由化学家本生推荐任海德堡大学教授。

1875 年到柏林大学作理论物理教授，直到逝世。1845 年，21 岁时他发表了第一篇论文，提出了稳

恒电路网络中电流、电压、电阻关系的两条电路定律，即著名的基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔

霍夫电压定律（KVL），解决了电器设计中电路方面的难题。后来又研究了电路中电的流动和分布，

从而阐明了电路中两点间的电势差和静电学的电势这两个物理量在量纲和单位上的一致，使基尔霍

夫电路定律具有更广泛的意义。直到现在，基尔霍夫电路定律仍旧是解决复杂电路问题的重要工具。

基尔霍夫被称为“电路求解大师”。基尔霍夫在热辐射、化学、光学理论方面都有杰出的成就。

3.戴维宁（1857-1926），法国电报工程师和教育家，他在 1883 年提出了戴维宁定理。戴维宁出生

在法国 Meaux，1876 年毕业于巴黎 Ecole Polytechnique 学校，他是最早进入 EST 的学生之一，学

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完 EST 的课程后，1878 年戴维宁成为电报工程师协会的委员，并在 1882 年成为 EST 的教学监督员，

他的职责包括教学和行政管理。在基尔霍夫定律和欧姆定律的基础上，他提出了戴维宁等效公式，

于 1883 年发表在法国科学院刊物上，论文仅一页半，是在直流电源和电阻的条件下提出的，然而，

由于其证明所带有的普遍性，实际上它适用于当时未知的其他情况，如含电流源、受控源以及正弦

交流、复频域等电路，目前已成为一个重要的电路定理。当电路理论进入以模型为研究对象后，出

现该定理的适用性问题。前苏联教材中对该定理的证明与原论文相仿。定理的对偶形式 50 余年后

始由美国贝尔电话实验室工程师 E.L.Norton 提出，即诺顿定理。

《电力电子技术》课程教学大纲课程名称：电力电子技术课程性质：专业基础课

课程代码：J10008 学分： 3.5


面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：电子技术

执笔人：刘立山审定人：庞晓玲姜学东


一、说明


课程是电气工程及其自动化专业的专业基础课，电力电子作为强弱电的接口技术，有非常强的

实用价值。通过本课程的学习掌握各种形式电力的变换原理及变换的控制原理，建立电源系统设计

基本理论知识，理解作为自动控制系统执行元件的可控电源的在自动控制系统设计中的地位和作用


（一）了解

了解电力电子技术的发展历史；了解电力电子技术的主要内容；了解电力电子技术的应用范围

和发展动向。

（二）理解

理解晶闸管、电力 MOSFET、IGBT 等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法；理解各种

基本变换电路的结构、工作原理。

（三）掌握

掌握晶闸管、电力 MOSFET、IGBT 等电力电子器件的特性和使用方法；能根据电路参数选用合

理参数的器件，掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流—交流电力变换电路和逆变电路的

参数计算方法，能进行有关参数计算。


第一章电力电子器件（6 学时）

1.电力电子器件概述

2.不可控器件——电力二极管

3.半控型器件——晶闸管

4. 典型全控器件

5.其他新型电力电子器件

6.电力电子器件的驱动

教学重点：电力电子器件的基本性能及其在使用中的注意事项

教学难点：电力电子器件的基本原理、电力电子器件的动态特性分析

教学方法：课堂讲授

思考题：

1. 使晶闸管导通的条件是什么？

2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？

3. 图中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为 Im，试计算各

波形的电流平均值 Id1、Id2、Id3 与电流有效值 I1、I2、I3。

4. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为多少？

这时，相应的电流最大值 Im1、Im2、Im3 各为多少?

5. GTO 和普通晶闸管同为 PNPN 结构，为什么 GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能？

6. 如何防止电力 MOSFET 因静电感应应起的损坏？

7. IGBT、GTR、GTO 和电力 MOSFET 的驱动电路各有什么特点？

8. 全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析 RCD 缓冲电路中各元件的作用

9. 试说明 IGBT、GTR、GTO 和电力 MOSFET 各自的优缺点。

第二章整流电路（8 学时）

1.单相可控整流电路

2.三相可控整流电路

3.变压器漏感对整流电路的影响

4.电容滤波的不可控整流电路

5.整流电路的谐波和功率因数

6.大功率可控整流电路

7.整流电路的有源逆变工作状态

8.晶闸管直流电动机系统

9.相控电路的驱动控制

教学重点：单相全控桥式整流电路的原理与计算、三相全控桥式整流电路的原理分析与计算、

三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算

教学难点：整流原理分析与计算


思考题：

1.单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0°和 60°时的负载

电流 Id，并画出 ud 与 id 波形。

2.具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？

试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为 2 ；

②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。

3.单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中 R＝2Ω，L 值极大，当α＝30°时，要求：

①作出 ud、id、和 i2 的波形；

②求整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2；

③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

4.单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。

5.单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中 R=2Ω，L 值极大，反电势 E=60V，当 a=30°时，

要求：

① 作出 ud、id 和 i2 的波形；

② 求整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次侧电流有效值 I2；

③ 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

6.三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势

相同，其分段布置及其矢量图，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加 10%，问变压器铁心

是否被直流磁化，为什么？

变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图

7.在三相半波整流电路中，如果 a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整

流电压 ud 的波形。

8.三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相的自然换相点是同一点吗？如果

不是，它们在相位上差多少度？

9.晶闸管串联的单相半控桥（桥中 VT1、VT2 为晶闸管），U2=100V，电阻电感负载，R=2Ω，L

值很大，当 a=60°时求流过器件电流的有效值，并作出 ud、id、iVT、iD 的波形。

第三章直流斩波电路（6 学时）

1.基本斩波电路

2.复合斩波电路和多相多重斩波电路

教学重点：降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理，输入输出关系、电路分析方法、工作

特点

教学难点：降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理


思考题：

1.举例简述降压斩波电路的工作原理。

2.举例简述升压斩波电路的工作原理。

第四章交流电力控制电路和交交变频电路（6 学时）

1.交流调压电路

2.其他交流电力控制电路

3.交交变频电路

4.矩阵式变频电路

教学重点：单相相控式交流调压电路；三相相控式交流调压电路。

教学难点：矩阵式变频电路


思考题：

1.一调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看成电阻负载，在 a＝0 时输出功率为最

大值，试求功率为最大功率的 80％、50％时的开通角 a。

2.交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因数是什么？

3.交交变频电路的主要特点和不足之处是什么？其主要用途是什么？

第五章逆变电路（6 学时）

1.换流方式

2.电压型逆变电路

3.电流型逆变电路

4.多重逆变电路和多电平逆变电路

教学重点：各逆变电路的基本原理

教学难点：多重、多电平逆变电路


思考题：

1.无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？

2.换流方式有哪几种？各有什么特点？

3.什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有何特点？

4.串联二极管式电流型逆变电路中，二极管的作用是什么？试分析换相过程。

第六章 PWM 控制技术（4学时）

1.PWM 控制的基本原理

2.PWM 逆变电路及其控制方法

3.PWM 跟踪控制技术

4.PWM 整流电路及其控制方法

教学重点：PWM 电路工作原理

教学难点：PWM 逆变电路及其控制方法；PWM 整流电路的工作原理；PWM 整流电路的控制

方法


思考题：

试说明 PWM 控制的基本原理

三、考核方式及成绩评定

平时成绩：习题作业/课堂小测验/课堂提问/课堂讨论/课外作业/ 课程论文/ 其他；

结课后考试：闭卷/ 开卷/ 其他；

成绩构成：考勤 10%/平时 30%/考试 60%。


一、说明


本课程实验是必做实验，通过实验验证理论的正确性，加深对理论知识的理解，培养学生电力

电子器件性能的测试能力及电力电子器件的选型能力，可控整流电路触发电路和主电路的接线和测

试能力，交流调压电路的接线和测试能力，示波器、交直流电表等电工仪表的正确使用能力，电路

测试方案的设计能力和对测试数据的分析能力，沟通能力及团队协作精神，分析问题、解决问题的

能力，勇于创新，敬业乐业的工作作风。

2.本门课程实验项目设置情况（黑体小四号）

序

号实验名称

学

时

必

开

选

开

实验类型

内容提要验

证

基本

操作

综合性、

设计性

1

三相桥式全控整流

及有源逆变电路实

验

2 √ √

整流电路及逆变电路的工作

原理验证、参数测量及电路

波形分析

2全控器件的直流斩

波电路研究2 √ √

直流斩波电路工作原理验证

及波形分析

3

半桥型开关稳压电

源（DC-DC 变换）实

验

2 √ √

半桥型开关稳压电源工作原

理验证、参数测量及波形分

析

4

全桥型开关稳压电

源（DC-DC 变换）实

验

2 √ √

全桥开关稳压电路工作原理

验证、参数测量及工作波形

分析

5斩控式交流调压电

路实验2 √ √

斩控式交流调压电路工作原

理验证、参数测量及波形分

析

6

单相脉宽调制

（PWM）逆变电路

实验

2 √ √

单相脉宽调制逆变电路工作

原理验证、参数测量及波形

分析

7 单相交流调功实验 2 √ √单相交流调功电路原理验

证、参数测量及波形分析

8

异步电动机 SPWM

与电压空间矢量变

频调速系统

2 √ √三相 SPWM 逆变电路原理验

证、参数测量及波形分析

9电流控制型脉宽调

制开关电源实验2 √ √

电流控制型脉宽调制开关电

源原理验证、参数测量及波

形分析


实验一三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

1.实验目的

（1）加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理；

（2）了解 KC 系列集成触发器的调整方法和各点的波形。

2.原理

改变晶闸管的触发角度，通过示波器观察有关波形变化，同电压表观察输出电压变化。

3.试剂和仪器设备

（1）电力电子实验台

（2）RTDL03 实验箱



（5）RTDJ10 实验箱

（6）示波器及万用表

4.实验步骤

（1）RTDL08 的调试

（2）三相桥式全控整流电路分析

（3）三相桥式有源逆变电路分析

5.实验数据及其处理

画出α=30o，60o，90o，120o，150o时的整流电压 Ud和晶闸管两端电压 UVT的波形；

6.问题讨论

简单分析模拟故障现象。

实验二全控器件的直流斩波电路研究

1.实验目的

（1）掌握 DC-DC 变换器的工作原理、特点与电路拓扑结构。

（2）熟悉 DC-DC 变换器连续与不连续工作模式的工作波形。

（3）掌握 DC-DC 变换器的调试方法。

2. 实验原理

通过示波器、电压表观察输出电压变化情况，理解电路工作原理。


（1）电力电子实验台


（3）示波器及万用表

4.实验步骤

（1）检查 PWM 信号发生器与驱动电路工作是否正常观察信号发生输出与驱动电路的输出

波形是否正常，如有异常现象，则先设法排除故障。

（2）Buck 斩波电路的调试及分析

（3）Boost 斩波电路的调试及分析

（4）Buck－Boost 斩波电路的调试及分析


（1）列出各种电路 IL连续与不连续临界状态时的占空比 D,并与理论值相比较。

（2）画出各种电路连续与断续时的 VGE、VCE、IC、VL、IL、VD、ID 等波形，并与理论上的正

确波形相比较。

（3）按所测的 D，Uo 值计算出 M 值，列出表格，并画出各种电路曲线。并在图上注明连续

工作与断续工作区间。

6.问题讨论

试对六种变换器的优缺点作一评述；试说明输入、输出滤波器在该变换中起和作用？

实验三半桥型开关稳压电源（DC-DC 变换）实验

1.实验目的

（1）掌握半桥型开关稳压电源的工作原理、特点与构成。

（2）熟悉 PWM 控制器集成电路 UC3825 的工作原理与使用方法。

（3）掌握开关电源的参数测定方法。

2.实验原理

通过调节控制脉冲的脉宽，应用电压表和示波器观察输出电压的变化。


（1）半桥型开关电源实验挂箱

（2）示波器（自备）

（3）万用表（自备）

（4） RTDJ09 实验箱（或其他负载）

4.实验步骤

（1）触发电路调试；

（2）不同负载和不同交流输入电压时的驱动 PWM 波形测试；

（3）开、闭环特性比较；

（4）电压调整率测试（抗电压波动能力）；

（5）负载调整率测试（抗负载波动能力）。


根据实验数据，计算半桥型开关电源电压调整率和负载调整率。

6.问题讨论

半桥型开关电源的特点。

实验四全桥型开关稳压电源（DC-DC 变换）实验

1.实验目的

（1）掌握全桥型开关稳压电源的工作原理、特点与构成。

（2）熟悉 PWM 控制器集成电路 UC3825 的工作原理与使用方法。

（3）掌握开关电源的参数测定方法。

2.实验原理

通过调节控制脉冲的脉宽，应用电压表和示波器观察输出电压的变化。


（1）全桥型开关电源实验挂箱

（2）示波器（自备）

（3）万用表（自备）

（4）RTDJ09 实验箱（或其他负载）

4.实验内容

（1）触发电路调试；

（2）不同负载和不同交流输入电压时的驱动 PWM 波形测试；

（3）开、闭环特性比较；

（4）电压调整率测试（抗电压波动能力）；

（5）负载调整率测试（抗负载波动能力）。


根据实验数据，计算全桥型开关电源电压调整率和负载调整率。

6.问题讨论

全桥型开关电源的特点。

实验五斩控式单相交流调压电路研究

1.实验目的

1) 掌握采用自关断器件的单相器件的单相交流调压电路的工作原理、特点、波形分析与使用

场合。

2) 熟悉 PWM 专用集成电路 TL494 的组成、功能、工作原理与使用方法。

2. 实验原理

调节控制参数，通过示波器观察输出电压波形，理解调压原理，通过电压表测量电压有效值变

化。


1) 斩控式交流调压实验挂箱

2) 电感（RTDL08）

3) 负载（RTDL11 或 RTDJ10）

4) 万用表（自备）

5) 示波器（自备）

4.实验步骤

1) PWM 专用集成电路 TL494 性能测试；

2) 控制电路相序与驱动波形测试；

3) 带与不带滤波环节时的负载与 MOS 管两端电压波形测试；

4) 滤波环节性能测试；

5) 在不同占空比条件下，负载端电压、负载端谐波与输入电流的位移因数测试。


根据实验数据，整理、画出实验记录下的波形，分析实验时出现的问题。

6.问题讨论

为了减小起动时的负载电流冲击，以延长灯泡寿命，可采用软起动的方法使灯泡两端电压逐渐

上升，你能否设计一个简单使用的方案？

实验六单相脉宽调制（PWM）逆变电路实验

1.实验目的

（1）了解电压型单相全桥逆变电路的工作原理；

（2）了解脉宽调制调频、调压的工作原理；

（3）研究单相全桥逆变电路触发控制的要求。

2.实验原理

通过示波器、电压表观察脉宽调制实现交流电压变频、变压的原理，加深对 SPWM 的理解，

提高实验技能。

3.实验材料和仪器设备

（1）电力电子实验台；

（2）RTDL15 直流脉宽调速系统；

（3）RTDJ32 直流并励电动机；

（4）RTDJ47 电机导轨及测速发电机；

（5）电感（RTDL08）；

（6）万用表（自备）；

（7）示波器（自备）。

4.实验步骤

1) TL494 性能测试

（1）连接面板上两个“SD”，然后打开面右下角的电源开关。用示波器观察 TL494“5”脚电压

波形，记录波形的周期，幅度（需记录 5 脚接一个电容、两个电容时两种频率的波形）

（2） “控制方式选择”选择“双极式”，用示波器观察“CP”端电压波形，调节 RP1 电位器，使

方波的占空比为 50%。

2) H 型变换器不同控制方式时实验。

（1）双极式控制时电机正反转控制。

（2）单极式控制时电机正反转控制。


根据实验数据，分别画出触发电路的 PWM 波形以及输出电压波形。

6.问题讨论

与采用晶闸管的移相控制直流调速系统相比，试归纳采用自关断器件的脉宽调速系统的优点。

实验七单相交流调功实验

1.实验目的

（1）了解强触发电路的工作原理；

（2）加深理解单相交流调功电路的工作原理；

（3）了解单相交流调功电路的应用范围。

2.实验原理

调节调功电路的导通周波数与不导通周波数的比例，通过功率表、电流表、电压表观察输出的

变换，通过示波器观察电压波形的变换，加深对调功电路的理解，提高实验技能。


1) 电力电子实验台；

2) RTDL08 等实验挂箱；

3) 电感（RTDL08）；

4) 万用表（自备）；

5) 示波器（自备）。

4.实验步骤

1) 单相交流调功电路触发器调试

2) 单相交流调功电路带负载运行


根据实验数据，验证电压有效值公式，分别画出触发电路的各点波形以及输出电压波形。

6.问题讨论

交流调功器还有哪些控制方式？应用场合有哪些？

实验八异步电动机 SPWM 与电压空间矢量变频调速系统

1.实验目的

（1）通过实验掌握异步电动机变压变频调速系统的组成及工作原理；

（2）加深理解用单片机通过软件生成 SPWM 波形的工作原理与特点。以及不同调制方式对系

统性能的影响；

（3）熟悉电压空间矢量控制（磁链跟踪控制）的工作原理与特点；

（4）掌握异步电动机变压变频调速系统的调试方法。

2.实验原理

改变不同调制方式，观察异步电动机转速变换情况。


1) 电力电子实验台

2) RTDL14 三相异步电机变频调速系统

3) RTDJ35 三相鼠笼式异步电动机

4) RTDJ47 电机导轨及测速发电机


6) 示波器（自备）

4.实验步骤

1) 过压与过流保护环节测试；

2) 采用 SPWM 控制，分别在输出频率为 50HZ、30HZ 条件下，测量与描绘不同调制方式时的

电机气隙磁通分量、电机气隙磁通轨迹、定子电流、IGBT 两端波形（输出 U、V、W 与 N 端之间）

与定子端电压等波形，以及观察电机运行的平稳与噪声大小；

3) 采用空间电压矢量控制测试；

4) 采用马鞍波控制方式测试；

5) 低频补偿性能测试。


根据实验数据，分别画出各种控制条件下的波形，并分析电机的工作情况。

6.问题讨论

低频时定子压降的补偿是否越大越好？过大了会造成何种不良结果？应该如何调节才算恰倒

好处？

实验九电流控制型脉宽调制开关稳压电源实验

1.实验目的

1) 掌握电流型脉宽调制开关电源的工作原理、特点与构成。

2) 熟悉电流型脉宽调制芯片的 UC3842 的工作原理与使用方法。

3) 掌握开关电源的参数测定方法。

2 实验原理

改变输入电压、输出功率，通过电压表观察稳压情况，通过示波器观察电路脉宽自动调节情况，

理解电路的工作原理，同时提高实验技能。


1) 电流型脉宽调制开关电源实验挂箱

2) 双踪示波器（自备）


4) RTDJ10 实验箱

4.实验步骤

1) 电流型脉宽调制开关电源触发电路调试；

2) 不同负载和不同交流输入电压时的输出驱动 PWM 波形（UC3842 芯片 6 端）；

3) 输出电压 Vo波形测试；

4) 电压调整率测试（抗电压波动能力）。

5) 负载调整率测试（抗负载波动能力）


根据实验数据，整理、画出实验记录下的波形，分析实验时出现的问题。

6.问题讨论

电流型脉宽调制开关电源电路特点及其分类。

三、考核方式和成绩评定要求。（一）考核方式

平时成绩：课堂提问//学习态度// 课外资料收集整理// 预习报告//实验报告// 其他；

（二）课程成绩评定办法

成绩构成：考勤 20%//平时 80%


【1】电力电子技术，王兆安主编，机械工业出版社，2009 年 7 月 1日，第五版。

主要参考书：

【2】电力电子学–电力电子变换和控制技术，陈坚主编，高等教育出版社，2011 年 6 月 1 日，第

三版。

【3】现代电力电子电路，林渭勋主编，浙江大学出版社，2002 年 7 月 1日。

【4】电力电子技术，王云亮主编，电子工业出版，2013 年 8 月 1 日，第三版。


（一）我国著名工业电气自动化专家顾绳谷早年被派往苏联，刻苦学习的故事。他充分利用良

好的学术环境和丰富的文献资料，整天泡在图书馆里，往往是一早去等开门，为节省时间，中、晚

就在图书馆简单用餐，直至闭馆关门才离去。有时为查阅文献，做文摘卡片，几乎废寝忘食。通过

此案例，教育同学们珍惜时光，刻苦学习。

（二）南京航空航天大学长江学者特聘教授，博士，博士生导师阮新波的故事，一名普通教师，

能够耐得住寂寞整日泡在实验室里，刻苦钻研，依靠自己的勤奋和努力，依靠对事业执着的追求，

终于获得巨大成功。教育同学们十年磨一剑，踏踏实实做事，终会成功。

http://baike.baidu.com/view/193490.htm

《电子工艺及线路绘图》课程教学大纲课程名称：电子工艺及线路绘图课程性质：专业课

课程代码：J10011 学分：1.5


面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：电子技术、机电装配实习

执笔人：庞晓玲审定人：庞晓玲姜学东


一、说明

1、课程的性质、地位和任务

本课程是电气工程及其自动化专业的专业课。通过本课程的学习和上机实习，使学生理解印刷

板工艺及电子线路计算机绘图的基本概念，基本步骤，熟练掌握 Protel dxp 的基本功能。具有使用

微机绘制电子线路原理图和印制电路板图的能力。

2、课程教学基本要求

（1）了解印刷电路板的结构，电磁兼容性设计、信号完整性分析、PCB 印刷板的可制造性、

可测试性。

（2）理解电子线路计算机绘图的基本概念、基本步骤、基本方法、系统的基本构成。


第一章印刷电路板基础（2 学时）

1.印刷电路板的分类、印刷电路板的制作工艺过程、印刷电路板的功能

2.印刷电路板的电气性能、电磁兼容设计、信号完整性分析

3.PCB 设计的可制造性设计、可测试性设计。

重点：印刷电路板的结构。

难点：印刷电路板的电磁兼容性设计和信号完整性设计。

思考题：

（1）什么是印刷电路板的电磁兼容设计？

（2）什么是印刷电路板的信号完整性分析？

第二章 Protel 原理图设计过程及网络表的内涵（2 学时）

1.原理图的设计步骤

2.图纸参数的设置方法、元件库的装入和删除方法

3.元件的选择和放置方法、电源和接地符号的放置方法、连接线路和放置节点的方法、总线和

网络名称的用法、层次电路图的设计方法义。

重点：原理图的绘制方法。

难点：层次电路图的设计。

思考题：如何设置图纸尺寸？如何装入元件库？

第三章原理图元件绘制和封装元件绘制（4 学时）

1.印刷板电路布线图的设计过程

2.封装元件的绘制

重点：原理图元件的绘制。

难点：建立新元件库的方法。

思考题：如何建立一个新的原理图元件？


学生学习成绩按结课后的闭卷考试成绩、课程学习过程中布置绘图大作业成绩、平日表现三方

面决定。闭卷考试以问答题为主，考试时间 45min，闭卷考试成绩占总成绩的 40%。绘图大作业占

总成绩的 40%。平日表现占总成绩的 20%。


一、说明

1．本门课程实验的性质任务、目的与要求

通过上机实验学习掌握电子线路原理图和 PCB 图的设计方法。

2．本门课程实验项目设置情况

序

号实验名称

学

时

必

开

选

开

实验类型

内容提要验

证

基本

操作

综

合

设

计

应

用

创

新

1设计项目管理和原

理图工作区设置2 √ √

1、设计项目的建立保存

2、网格系统设置

3、系统字体设置

4、图纸模板设计

2 原理图设计输入 2 √ √1、如何加载集成元件库

2、如何放置元件

3、如何建立连接

3 原理图元件绘制 2 √ √

1、进入元件库编辑界面

2、绘制原理图元件

3、添加元件引脚

4、保存元件库的修改及元

件库的重装

4封装元件库元件的

绘制2 √ √

1、进入新建元件库元件界面

3、绘制封装库封装元件

5PCB 设计基础及设

计准备2 √ √

1、 PCB 设计流程

2、 PCB 工作区的设置

3、 PCB 设计对象

4、创建 PCB 新文档

5、定义一个布局和布线的

边界

6、定义 PCB 的层堆栈结构

7、加载 PCB 元件封装库

8、设置项目比较器选项

9、传递设计信息到 PCB

66 管收音机原理图

元件绘制2 √ √ 绘制收音机特殊元件

76 管收音机原理图

绘制2 √ √ 绘制原理图

86 管收音机封装元

件绘制2 √ √ 绘制收音机封装元件


实验一设计项目管理和原理图工作区设置

1.实验目的：学习电子线路设计项目的建立、保存、输入、输出方法

2.原理：利用 protel 来进行仿真

3.试剂和仪器设设备：计算机及 protel 软件

4.实验步骤：

（1）设计项目的建立保存

（2）网格系统设置

（3）系统字体设置

（4）图纸模板设计

5.实验数据及其处理：无

6.问题讨论:如何利用快捷键来保存项目？

实验二原理图设计输入

1．实验目的：学习掌握电路原理图绘制方法



4.实验步骤：

（1）如何加载集成元件库

（2）如何放置元件

（3）如何建立连接


6.问题讨论:如何利用快捷键来输入原理图？

实验三原理图元件绘制

1．实验目的：学习掌握原理图元件绘制技术



4.实验步骤：：

（1）进入元件库编辑界面

（2）绘制原理图元件

（3）添加元件引脚

（4）保存元件库的修改及元件库的重装


6.问题讨论:如何利用快捷键来绘制原理图？

实验四封装元件库元件的绘制

1．实验目的：学习封装元件库元件的绘制方法




（1）进入新建元件库元件界面

（2）绘制封装库封装元件


6.问题讨论:如何利用快捷键来绘制元件库？

实验五 PCB 设计基础及设计准备

1．实验目的：了解 PCB 设计器的功能，明确 PCB 的设计流程，学会设置 PCB 的工作环境，明

确 PCB 的设计对象。




（1）PCB 设计流程

（2）PCB 工作区的设置

（3）PCB 设计对象

（4）创建 PCB 新文档

（5）定义一个布局和布线的边界

（6）定义 PCB 的层堆栈结构

（7）加载 PCB 元件封装库

（8）设置项目比较器选项

（9）传递设计信息到 PCB


6.问题讨论:如何利用快捷键来设计 PCB？

实验六 6管收音机原理图元件绘制

1．实验目的：学习绘制 6 管收音机原理图元件绘制有关元件




绘制收音机特殊元件


6.问题讨论:如何利用快捷键来绘制收音机特殊元件？

实验七 6管收音机原理图绘制

1.实验目的：学习绘制 6 管收音机原理图




绘制 6 管收音机原理图


6.问题讨论:如何利用快捷键来绘制收音机原理图？

实验八 6管收音机封装元件绘制

1．实验目的：通过实例学习掌握封装元件绘制的有关技术



4.实验步骤：

绘制收音机特殊封装元件


6.问题讨论:如何利用快捷键来绘制封装元件？


学生学习成绩按结课后的闭卷考试成绩、课程学习过程中布置绘图大作业成绩、平日表现三方

面决定。闭卷考试以问答题为主，考试时间 45min，闭卷考试成绩占总成绩的 40%。绘图大作业占

总成绩的 40%。平日表现占总成绩的 20%。


【1】《PROTEL99 电路设计与应用》孙江宏、李良玉编著，机械工业出版社，2011 年 3 月，第

二版。


1. 吴祖垲，中国著名的真空电子技术专家、日光灯技术研制的先驱者和电子束管产业的奠基人。

吴祖垲主持和参与了中国第一只日光灯、第一只黑白显像管、第一只彩色显像管等研发与生产。曾

任南京 741厂、成都 773厂、咸阳 4400厂总工程师，主持试制成功中国第一只日光灯、黑白显像

管、彩色管及电压穿透式多色显示管等重大产品并投产，为国防建设和电子工业发展作出了突出贡

献。他早年的专著《日光灯制造基础》被视为中国日光灯工业的奠基之作，为中国微光夜视行业由

仿制走上自行设计研制、自主开发开辟了道路。

2.刘联宝，1942年毕业于中央大学化工系。1947年获美国纽约州立陶瓷学院玻璃工艺系硕士学位。

刘联宝教授怀着一颗热爱祖国的赤子之心,放弃了国外优厚的待遇和良好的工作条件,于 1950年毅

然回国参加国防工业建设工作。历任电子工业部第十设计院总设计师，电子工业部北京真空电子技

术研究所副总工程师、高级工程师，中国电子学会第一、二届理事，中国硅酸盐学会第三届常务理

事。在国内首先研制出电真空用氧化铝瓷和氧化铍瓷，首先解决了金属陶瓷管的气密封接技术问题，

领导研制出电子管内用的高温高真空自润滑轴承。主编有《电真空器件的钎焊与陶瓷金属封接》、

《电子工业生产技术手册·电真空器件制造工艺卷》。

https://baike.so.com/doc/1514683.html

《电机与拖动基础》课程教学大纲课程名称：电机与拖动基础课程性质：专业基础课

课程代码：J10012 学分：4.5


面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：电路分析、普通物理学

执笔人：张志强审定人：庞晓玲姜学东


一、说明


本课程是电气工程及自动化专业的一门专业基础课。通过本课程的学习使学生掌握直流电机、

变压器、三相异步电机、三相同步电机的基本工作原理及运行情况分析。

2.课程教学和教改基本要求

通过本课程的学习使学生具有分析电机原理及拖动基础的能力。


第一章绪论（2学时）

1.电机的主要类型

2.电机理论中常用的基本电磁定律

3.电机中铁磁材料的特性。

教学重点：全电流定律和铁磁材料的磁化曲线

教学难点：全电流定律

教学方法：作图、讲授

思考题：有两个线圈匝数相同，一个绕在闭合铁芯上，另一个绕在木材上，两个线圈通入相

同频率的交变电流。如果它们的自感电动势相等，试问哪个线圈的电流大？为什么？

第二章直流电机（8 学时）

1.直流电机的基本工作原理和结构

2.直流电机的电枢绕组

3.直流电机的磁场

4.直流电机的电枢电动势、电磁转矩和电磁功率

5.直流电动机的运行原理

6.直流发电机的运行原理

7.直流电机的换向。

教学重点：直流电机的磁场和运行原理

教学难点：直流电机的磁场


思考题：

在直流发电机和直流电动机中，电磁转矩和电枢旋转方向的关系有何不同？电枢电势和电枢

电流方向的关系有何不同？怎样判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？

第三章直流电机的电力拖动（6 学时）

1.电力拖动系统的运动方程式

2.生产机械的负载转矩特性

3.他励直流电动机的机械特性

4.他励直流电动机的起动

5.他励直流电动机的制动

6.他励直流电动机的调速

7.他励直流电动机的过渡过程

8.串励和复励电动机的电力拖动。

教学重点：他励直流电机的机械特性；直流电机的起动、制动、调速的方法的相关计算。

教学难点：制动原理及过程的理解。


思考题：

他励直流电动机的数据：PN=10 千瓦;UN=220 伏；IN=53．7 安，nN=3000 转/分；试计算：（1）

固有特性；（2）当电枢电路总电阻为 50%RN（RN=UN/IN）时的人为特性；（3）当电枢电路总电阻

为 150%RN时的人为特性；（4）当电枢电路端电压 U=50% UN时的人为特性；（5）当磁通为 80%额

定值时的人为特性。

第四章变压器（6学时）

1.变压器的结构和基本工作原理

2.单相变压器的空载运行

3.单相变压器的负载运行

4.变压器的参数测定

5.标么值

6.变压器的工作特性

7.三相变压器

8.变压器的并联运行

9.其他用途的变压器

教学重点：单相变压器的等值电路；单相变压器的绕组折算；变压器的空载和短路实验方法

及测量结果的分析；三相变压器的连接组和向量图画法。

教学难点：变压器的等值电路；三相变压器的连接组和向量图画法。


思考题：

某单相变压器额定电压为 380 伏/220 伏，额定频率为 50 赫。

（1）如误将低压边接到 380 伏电源，变压器将会发生一些什么异常现象？空载电流 Io、励

磁阻抗 Zm、铁耗 pFe 与正常相比发生怎样的变化？（2）如电源电压为额定电压，但频率比额定值

高 20%，问 Io、Zm、pFe 三者又会发生怎样的变化？（3）如果将变压器误接到电压等于变压器额定

电压的直流电源上，又会发生什么现象？（4）当电源电压、频率都符合额定值时，r1 虽然很小，

但 Io 不会很大，为什么？

第五章三相感应电动机（8 学时）

1.三相感应电动机的基本工作原理与结构

2.交流电机的电枢绕组

3.交流绕组的感应电动势

4.交流绕组建立的磁动势

5.三相感应电动机转子静止时的运行分析

6.三相感应电动机转子转动时的运行分析

7.三相感应电动机的功率和转矩

8.三相感应电动机的工作特性

9.三相感应电动机的参数测定

教学重点：三相感应电动机转子转动时的运行分析；三相感应电动机的功率和转矩

教学难点：三相感应电动机的功率和转矩

教学方法：讲授

思考题：

（1）如果将绕线转子三相异步电动机的定子绕组短接，而把转子绕组联接于电压为转子额定电

压，频率为 50 赫的对称三相交流电源会发生什么现象？

（2）一台三相异步电动机，如果把转子抽掉，而在定子绕组上加三相额定电压，会产生什么后

果？

（3）在分析异步电动机时，转子边要进行哪些折算？为什么要进行这些折算？折算的条件是什

么？

（4）异步电动机的等值电路与变压器的等值电路有无差别？异步电动机的等值电路中的（1-s）

r2/s 代表什么？能不能不用电阻而用电感和电容代替，为什么？

第六章三相感应电动机的电力拖动（8学时）

1.三相感应电动机的机械特性

2.三相感应电动机的起动

3.三相感应电动机的制动

4.三相感应电动机的调速

教学重点：三相感应电动机的起动；三相感应电动机的调速

教学难点：三相感应电动机的调速


思考题：

（1）一桥式起重机主钩电动机为绕线式异步电动机，有关数据为：PN=22 千瓦，nN=723 转/

分，E2=197 伏，I2N=70.5 安，KT=3，作用到电动机轴上的位能负载转矩，Tz=100 牛·米，求：① 在

固有特性上提升负载时，电动机的转速是多少？② 在固有特性上利用回馈制动稳定下降负载时，

电机的转速是多少？③ 如果要使电动机以 800 转/分的转速回馈制动下降负载，则转子内应接入多

大的附加电阻？

（2）习题 1 之电机，重物作用到电动机轴上的位能负载转矩 Tz=100 牛·米。求：

① 电动机以 758 转/分的转速下降重物，转子每相应串入多大的附加电阻？（接线不改变）② 当

转子每相中接入附加电阻 Rf=119r2,重物下降时电机的转速是多少？③ 当转子每相接入附加电阻

Rf=49r2,电动机转速为多少？重物上升还是下降？

（3）习题 1 之电机，原在向上提升重物 Tz=100Nm，现采用电源相序反接的反接制动，反接

制动转矩不超过 2TN，试求：① 反接制动时，转子应串多大的附加电阻？② 在 Tz=100Nm 的位能

负载时，电动机一直串入这么大的附加电阻最终电机将运转在什么状态？电动机的转速为多少？

第七章三相同步电机（8学时）

1.同步电机的基本工作原理与结构

2.同步电机的电枢反应

3.同步电机的电动势平衡方程式、同步电抗和向量图

4.同步电动机的功角特性、矩角特性和有功功率的调节

5.同步电动机的无功功率调节和 V 形曲线

6.同步电动机的起动

7.同步发电机

教学重点：功角特性；同步电机的电动势平衡方程式、同步电抗和向量图；V 形曲线。

教学难点：功角特性；同步电机的电动势平衡方程式

思考题：

（1）为什么现代大、中型的同步电机都做成旋转磁极式？为什么同步电机都做成凸极式结构

（2）为什么三相同步电机与其他电机一样，只有交轴电枢反应才能产生电磁转矩，实现机电能

量的转换？

第八章驱动和控制微电机（6学时）

1.单相感应电动机

2.伺服电机

3.测速发电机

4.步进电机

5.无刷直流电动机

6.其他驱动与控制电机

教学重点：各种控制电机的原理。

教学难点：各种控制电机的结构及原理。

思考题：

（1）如何消除交流伺服电机的自转？

（2）试思考说明单相感应电机的起动方法？

（3）无刷电机与有刷电机相比有那些优点？

（4）如何计算步进电机的转速？

第九章电机的选择（2学时）

1.概述

2.电机的发热与冷却

3.连续工作制电动机容量的选择

4.短时工作制电动机容量的选择

5.周期性断续工作制电动机容量的选择

教学重点：电动机容量的选择。

教学难点：电机的发热与冷却。

思考题：

电动机稳定运行的稳定温升取决于什么？在相同的尺寸下，提高电机的额定功率有那些措施。


闭卷考试，采用百分制，考试时间 2 小时，主要考核学生掌握知识情况和运用所学知识去分

析问题解决问题的能力。成绩评定包括考勤成绩、平日成绩（作业、提问、课堂测试等）、实验成

绩和期末成绩，其中期末成绩至少占总成绩的 60%。


一、说明

1、本门课程实验的性质任务、目的与要求

（1）加深对课程内容的理解，巩固和运用所学知识。

（2）学习有关的仪器仪表的使用。

（3）学习基本实验方法和操作技能。

（4）能正确读取实验数据，并能正确分析实验结果。

2、本门课程实验项目设置情况

序

号实验名称

学

时

必

开

选

开

实验类型

内容提要验

证

基本

操作

综合性、

设计性

1

校正过的直流

电机的不同转

速时机械损耗

的测量

2 √ √

介绍实验台的使用方法及注意事项，

测量校正过的直流电机不同转速时的

机械损耗。

2

并励直流电机

的机械特性的

测量

2 √ √ 测量并励直流电机的机械特性。

3

串励直流电机

的机械特性的

测量

2 √ √ 测量串励直流电机的机械特性。

4

直流电动机的

正反反转、能

耗制动及并励

2 √ √

验证直流电动机正反转的方法，进行

直流并励电机的能耗制动，验证直流

并励电机的自励过程。

电机的自励

5

三相笼形异步

电动机的机械

特性测量

2 √ √测量不同额定情况下三相笼形异步电

动机的机械特性。

6

三相异步电动

机的正反转和

能耗制动

2 √ √验证三相异步电动机正反转的方法，

进行三相异步电动机的能耗制动。

7

三相绕线式异

步电动机的机

械特性

2 √ √测量不同情况下三相相绕线式异步电

动机的机械特性

8

双速异步电动

机和单相感应

电机实验

2 √ √练习双速异步电动机的星-三角接法，

进行单相感应电机实验。


实验一校正过的直流电机的不同转速时机械损耗的测量

1．实验目的：

（1）熟悉电机实验台。

（2）熟识电机的构造。

（3）测量校正过的直流电机的机械损耗。

2．实验原理：电枢输入机械 PPP - ，

REUI

， UIP 输入， RIP 2电枢

3．仪器设备：校正过的直流电机机组、直流电流表、直流电压表、导线、万用表。

4．实验步骤：

（1）用万用表测量校正过的电动机的励磁绕组与电枢绕组的电阻。

（2）利用实验台操作屏提供的电枢电源和励磁电源分别对校正过的直流电动机电枢绕组和

励磁绕组供电，启动前将电枢电源调到最小。

（3）启动电机，调整电枢电压，测量电机转速、电枢电压、电枢电流，计算不同转速时电

机的机械损耗。

5．实验数据及其处理：电枢R ，励磁R 。

U(V) I(A) n(rad/min) 输入P (KW)电枢P (KW)

机械P (KW)

6．问题讨论：校正过的直流电机机械损耗与电机转速有什么关系？

实验二并励直流电机的机械特性的测量

1.实验目的：

（1）熟悉并励直流电机的构造。

（2）测量并励直流电机的机械特性。

2．实验原理：校正过的直流电机的轴端输入功率等于并励直流电机的轴端输出功率

输出电枢机械输入 PPPP ， RIP 2电枢， UIP 输出，机械P 可由实验一所得曲线求得，又因为

TP ，可求得不同转速下的转矩，即可求得并励直流电机的机械特性。

3．仪器设备：并励直流电机机组、校正过的直流电机、直流电流表、直流电压表、导线。

4．实验步骤：

（1）以并励直流电机作电动机，以校正过的直流电动机作发电机，两者连轴。

（2）启动机组，改变发电机负载电阻，测量发电机输出电压，输出电流，机组转速。

（3）根据实验数据，画出电动机机械特性曲线。

5．实验数据及其处理：

灯泡数目 U(V) I(A) N(rad/min) T( MN )

0

1

2

3

4

5

6．问题讨论：由实验得到的机械特性曲线与理论上的有何区别？

实验三串励直流电机的机械特性的测量

1．实验目的：

（1）熟悉串励直流电动机的构造。

（2）验证串励直流电动机的正反转及其机械特性测量。

2．实验原理：

（1）改变通过串励电机的电流方向即可改变串励电机的旋转方向。

（2）通过公式输出电枢机械输入 PPPP ， RIP 2电枢， UIP 输出，得到特性曲线。

3．仪器设备：串励电机机组、校正过的直流电机、直流电流表、直流电压表、导线。

4．实验步骤：

（1）按照实验原理（1）接线，连接电路，观察转速 n 的正负验证其正反转。

（2）以校正过的直流电机作发电机，以串励电机作电动机，将电路连接完毕后，将电源调至

220V，测得当接通灯泡个数为 0，1，2，3，4，5时的 U,I,并记录读数。

（3）将电压调至 100V 时，再次测量 U,I，并记录下来。


U=220V

灯泡数目 U(V) I(A) N(rad/min) ）（总 WP T( MN )

0

1

2

3

4

5

U=100V


0

1

2

3

4

5

6．问题讨论：机端电压与串励电机特性曲线有什么关系？

实验四直流电动机的正反反转、能耗制动及并励电机的自励

1．实验目的：（1）验证并励电机正反转及其能耗制动方法。

（2）验证并励电机的自励过程

2．实验原理：

（1）改变并励电机电枢绕组和励磁绕组电源的方向即可改变正反转。

（2）按照能耗制动方式接线，电机先运转，然后能耗制动，转速到 0。

（3）并励电机励磁绕组内存在剩磁，当接入励磁后，如果所接励磁方向与原剩磁方向相同，

则为正常励磁，发电机出口电压也会正常上升，若接入方向相反，则发电机出口电压上升范围

很小。

3．仪器设备：电机机组、三相调压器、交流电流表、交流电压表、功率表。

4．实验步骤：

（1）先按照一种方式接线，观察转速 n的正负，然后改变励磁电压方向或电枢电压方向，观

察转速 n 的正负是否与原来相反。

（2）按照能耗制动接线，电机正常运转，然后关掉电源，打到电阻上进行能耗制动。

（3）并励电机不接励磁电源，观察发电机出口电压值，然后将励磁绕组与电枢绕组并联，观

察发电机出口电压值是否正常上升，如果正常，再将并联方向改变，再次观察发电机出口电压值的

变化。将电枢电压调节到额定电压 220V，分别记录两次发电机出口电压值。


励磁情况剩磁与剩磁方向相同与剩磁方向相反

U(V)

6．问题讨论：并励电机自励过程想要完成需要什么条件？

实验五三相笼形异步电动机的机械特性测量

1．实验目的：测量三相笼形异步电动机机械特性曲线。

2．实验原理：输出电枢机械输入 PPPP ， RIP 2电枢， UIP 输出，得到特性曲线。

3．仪器设备：三相笼形异步电动机、校正过的的直流电机、直流电流表、直流电压表。

4．实验步骤：

（1）以笼形电机作电动机，以校正过的直流电机作发电机，两者连轴。

（2）将笼形电机电压调节到 220V，Y 型接法，运转电机。

（3）测得当接通灯泡个数为 0，1，2，3，4，5 时的 U,I,并记录读数。



0

1

2

3

4

5

6．问题讨论：分析实验得到的特性曲线和理论特性曲线有何区别？

实验六三相异步电动机的正反转和能耗制动

1．实验目的：验证三相异步电动机正反转，验证三相异步电动机的能耗制动。

2．实验原理：

（1）改变异步电动机任意两相的接线即可改变电动机的旋转方向。

（2）在三相异步电动机绕组内部通入直流电，将会产生直流恒定的磁场，电机转子在旋转中

将切割此恒定磁场，产生与电机驱动转矩反向的阻碍转矩，将电机转子减速至零。

3．仪器设备：三相异步电动机机组、实验台。

4．实验步骤：

（1）按正常接法连接电机电路，观察转速 n 的正负显示。

（2）任意改变三相绕组中的两相绕组接法，观察转速 n 的正负显示是否改变。

（3）按照能耗制动接线方式进行接线，观察能耗制动的效果。

5．实验数据及其处理：无实验数据。

6．问题讨论：能耗制动中的直流电源应如何得到？

实验七三相绕线式异步电动机的机械特性

1．实验目的：学会测量三相绕线式异步电动机的机械特性

2．实验原理：输出电枢机械输入 PPPP ， RIP 2电枢， UIP 输出，得到特性曲线。

3．仪器设备：三相绕线式异步电动机、校正过的的直流电机、直流电流表、直流电压表。

4．实验步骤：

（1）以绕线式电机作电动机，以校正过的直流电机作发电机，两者连轴。

（2）将笼形电机电压调节到 220V，Y 型接法，转子同样结成 Y 型，运转电机。

（3）测得当接通灯泡个数为 0，1，2，3，4，5 时的 U,I,并记录读数。



0

1

2

3

4

5

6．问题讨论：分析实验测得的绕线式电动机的机械特性和理论的区别。

实验八双速异步电动机和单相感应电机实验

1．实验目的：学会双速异步电动机和单相感应电机的起动方法

2．实验原理：

（1）改变双速异步电动机的接法（星形、三角形）即可改变电机的转向

（2）调节实验台电压到 220V 交流电，接入单相感应电动机启动。

3．仪器设备：双速异步电动机、单相感应电机、实验台。

4．实验步骤：

（1）按照星形接法进行接线，观察电机转速数据显示。

（2）再按照三角形接法接线，观察电机转速数据显示与之前的不同。

（3）将实验台电压调节到 220V 交流电，接入单相感应电动机启动，观察电机转速。


接线方式星形三角形

电机转速 n(rad/min)

6．问题讨论：双速异步电动机转速和接法的关系？


每次实验都采用百分制，总共 9 次实验，取 9 次实验报告成绩的平均值作为实验成绩。


【1】《电机与拖动基础》林瑞光编著，浙江大学出版社，2012 年 7 月，第三版。

五、育人案例

1．徐伟，华中科技大学电气与电子工程学院教授，博士生导师,“能量转换系统中心”负责人

(合作团队包括 4名老师、近 40 名研究生)。从事电机及系统研究近 16 年，包括直线电机、永磁电

机、双馈电机等。前后在中国、澳大利亚、日本学习和工作，受邀到明治大学、澳大利亚电动汽车

工程联盟等地进行学术访问和产品研发，并先后获得各类学术荣誉 10 余项，“国家千人计划”青年

人才等。受邀悉尼科技大学、拉杰沙希工程大学等多所国际知名高校访问/客座教授。

2.曾群，是国内顶尖的电机技术研发专家，现任华泰汽车集团有限公司副总裁，从事机电、汽

车制造业三十年，管理华泰汽车集团有限公司四个生产基地的生产、质量、采购工作。曾管理上海

百特电机集团公司下辖三个企业(上海百特机电、淮北百特高效电机、崇明百特电机)，拥有三十年

的电机生产、研发及管理经验。曾群长期担任中山大洋电机、松下压缩机、翔鹭集团(厦门)的质量

顾问，在电机技术研发方面掌握最尖端技术，是全国电动车技术标准化委员会委员、中国电机工程

学会会员。

《电子技术》课程教学大纲课程名称：电子技术课程性质：专业基础课



面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：电路分析

执笔人：赛燕燕审定人：庞晓玲姜学东


一、说明

1．本课程的性质、地位和任务

本课程是电气工程及其自动化专业的一门必修专业基础课程。通过本课程的学习使学生掌握模

拟电子技术、数字电子技术的基本理论，电子电路的基本分析方法，并具备一定的实验能力和分析、

解决问题的能力，从而为进一步学习其它课程和从事电子技术方面的工作打下良好的基础。

2．课程教学和教改基本要求

通过本课程的学习使学生具备分析和设计电子线路的能力，为后续专业课学习及今后从事有关

工作打下必要的基础。


第一部分模拟电子部分

第一章半导体器件（6 学时）

1.本征半导体、杂质半导体特性

2.PN 结原理，二极管单向导电性

3.三极管放大原理及特性曲线

4.场效应管的工作原理及特性曲线

教学重点：二极管、三极管、场效应管的工作原理。

教学难点：二极管、三极管、场效应管的工作原理。

教学方法：课堂讲授。

思考题：二极管、三极管、场效应管。

第二章基本放大电路（6学时）

1.基本放大电路的概念、工作原理和主要性能指标

2.单管放大电路以及多级放大电路静态和动态的分析

3. 场效应管放大电路

教学重点：单级放大器的原理。

教学难点：信号放大的概念。


思考题：工作点计算、微变等效电路分析、CE 电路、CC 电路、CS 电路的计算。

第三章放大电路中的反馈（4学时）

1.反馈的概念及反馈形式，负反馈放大电路的各种组态

2.负反馈放大电路的计算，负反馈对放大电路的影响

3.负反馈放大电路的自激振荡及其消除方法

教学重点：反馈的概念，含反馈电路的分析计算。

教学难点：反馈的概念，含反馈电路的分析计算。


思考题：反馈类型的判别、负反馈放大器的计算。

第四章放大电路的频率响应（2学时）

1.频率响应的基本概念、放大管的高频等效模型

2.频率响应的波特图

教学重点：频率响应的概念和求法。

教学难点：频率响应的概念和求法。


思考题：放大电路的频率响应计算。

第五章集成运算放大电路基础（2 学时）

1.集成电路的特点、集成运放的分类、集成运放的基本单元电路

2.集成运放的性能指标及低频等效电路、以及集成运放的使用注意事项

教学重点：运算放大器的应用。

教学难点：虚地和虚短的概念。


思考题：差动式放大器的计算。

第六章信号的运算和处理电路（4 学时）

1.理想运放的特点、基本运算电路

2.电压比较器和有源滤波电路

教学重点：掌握比例电路，加减运算电路和积分运算电路的工作原理及运算关系。

教学难点：掌握比例电路，加减运算电路和积分运算电路的工作原理及运算关系。


思考题：运算电路和模拟乘法器的应用、有源滤波器的判别。

第七章波形发生和信号转换电路（6学时）

1.正弦波发生器

2.非正弦波振荡电路的原理

3.波形变换电路

教学重点：由运放组成的振荡电路。

教学难点：由运放组成的振荡电路。


思考题：振荡的判断、振荡器的分析、振荡频率的计算。

第八章功率放大电路（6学时）

1.功率放大电路的特点

2.互补功率放大电路的结构和工作原理

教学重点：集成功率放大电路。

教学难点：集成功率放大电路。


思考题：互补对称功放。

第九章直流电源（4学时）

1.直流电源的组成

2.整流、滤波电路的工作原理

3.稳压电路的构成和工作原理

教学重点：桥式整流电路和开关直流稳压电源。

教学难点：开关电源。


思考题：稳压电源的整体分析。

第二部分数字电子部分

第一章数字逻辑基础（4学时）

1.数制与码制、逻辑问题的描述方法、逻辑函数的基本定律

2.逻辑函数的两种化简方法:代数法与卡诺图法

3.不同类型逻辑函数的转化

教学重点：逻辑函数的两种化简方法:代数法与卡诺图法。

教学难点：卡诺图。


思考题：逻辑函数的两种化简方法:代数法、卡诺图法。

第二章逻辑门电路（2 学时）

1.TTL 和 CMOS 门电路的结构、工作原理、主要参数及使用注忌事项

2.三态门、传输门的原理与应用

教学重点：TTI,CMOS 门电路的结构，工作原理。

教学难点：三态门的概念。


思考题：TTL,CMOS 门电路的分析。

第三章组合逻辑电路（8学时）

1.组合电路分析和设计方法

2.常见组合电路的工作原理、逻辑功能及应用

3.加法器的工作原理和电路结构

4.组合逻辑电路中的竞争一冒险现象的产生和消除方法

教学重点：组合逻辑电路分析和设计方法。

教学难点：组合逻辑电路中的竞争一冒险现象的产生和消除方法。


思考题：组合电路分析和设计。

第四章时序逻辑电路（10 学时）

1.各种触发器的逻辑功能

2.电路结构及工作原理

3.移位寄存器的工作原理、逻辑功能

4.计数器的工作原理和设计思路

5.时序电路的分析和设计方法

教学重点：触发器的逻辑功能和状态方程，时序电路的分析设计方法。

教学难点：时序电路的分析设计方法。


思考题：时序电路分析和设计。

第五章脉冲信号的产生和整形（4 学时）

1.555 定时器的电路构成、工作原理

2.由 555 定时器构成的单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器的电路、工作原理，外围元

件参数的计算、波形及典型应用实例

教学重点：555 定时器的电路构成、工作原理。

教学难点：555 定时器的电路构成、工作原理。


思考题：555 定时器的应用。

第六章 A/D 和 D/A 转换器（4学时）

1.权电阻网络、倒 T 型电阻网络、权电流型 D/A 转换器

2.并行比较型、逐次逼近型和双积分型 A/D 转换器的电路结构、基本参数和工作原理。

教学重点：D/A、A/D 转换器的电路结构、基本参数和工作原理。

教学难点：D/A、A/D 转换器的电路结构、基本参数和工作原理。


思考题：D/A、A/D 转换器的应用。



析问题解决问题的能力。成绩评定包括考勤成绩、平日成绩（作业、提问、课堂测试等）和期末成

绩及实验成绩，其中期末成绩至少占总成绩的 60%。


一、说明

1．本门课程实验的性质任务、目的与要求

该课程系电气化、电自化专业的必修课、专业基础课；通过该课程的学习加深学生对理论课的

理解、巩固和运用；学会正确使用常用仪器、仪表，认识各种电子元件；能够准确读取实验数据并

正确分析实验结果，编写完善而整洁的实验报告。

2．本门课程实验项目设置情况

序

号实验名称

学

时

必

开

选

开

实验类型

内容提要验

证

基本

操作

综合性、

设计性

1 常用仪器设备的使用 2 √ √掌握常用测试设备的使用

方法

2 单级放大器 2 √ √熟悉单级放大器的性能及

测试方法

3 两级负反馈放大电路 2 √ √熟悉负反馈对放大器的性

能的影响

4 差动放大电路 2 √ √ 熟悉差动放大器电路性能

及应用

5 集成运放的线性应用 2 √ √熟悉集成运放的线性应用

电路、电路特点、性能

6 电压比较器 2 √ √熟悉过零比较器、同相反

相滞回比较器的电路结

构、电路特点、性能

7集成 RC 正弦波振荡

器2 √ √

熟悉 RC 正弦波振荡电路

的构成、特点、测试方法

8 整流滤波电路 2 √ √熟悉半波、全波整流、电

容滤波电路的构成、特点、

测试

9 基本逻辑门逻辑实验 2 √ √熟悉常用的与非门、或非

门、异或门的功能、测试

方法

10 数据选择器和译码器 2 √ √熟悉数据选择器和译码器

的功能、应用及测试

11 触发器 2 √ √熟悉各种触发器构成特

点、功能及测试方法

12 简单时序电路 2 √ √熟悉简单时序电路构成特

点、功能及测试方法


实验一常用仪器设备的使用

1．实验目的

（1）熟悉信号发生器、示波器、万用表等常用仪器设备的结构、使用方法。

（2）能够会用常用的仪器仪表测量电阻、交直流电流、交直流电压、非正弦波的波形及峰值

（Vp-p）等。

2．原理

在模拟电子电路实验中，经常使用的仪器有示波器、信号发生器、交流毫伏表、万用表等。

利用这些仪器可以对模拟电子电路的静态和动态工作情况进行测试。


数字万用表、函数信号发生器、双踪示波器

4．实验步骤

（1）熟悉信号发生器的结构、使用方法。

（2）熟悉示波器的结构、使用方法。

（3）熟悉万用表的结构、使用方法。


（1）用示波器机内校准信号（方波 f=1KHz，电压幅值 1V）作为被测信号，用 CH1 或 CH2

通道显示此波形，读出其幅值及周期和频率并记下。

（2）调节信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为 100Hz、1KHz、10KHz，峰值均为 4V 的

正弦波信号。改变示波器“扫描时间”及“Y 轴灵敏度”开关等位置，用示波器和毫伏表分别测量

信号发生器输出电压的频率、峰峰值及有效值，并记下。

（3）将信号发生器的输出调至频率为 1KHz，幅值为 2V 的正弦波，用示波器显示 Ui 及 UR

波形，读出两波形在水平方向差距 X 及信号周期 XT的值，并记下，则相位差 O

TXX 360 。

6．问题讨论

（1）如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？

（2）信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接，如用屏蔽线作为输出引线，则屏

蔽层一端应该接在什么位置？

（3）交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？它的表头指示值是被测信号的什

么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？

实验二单级放大器

1．实验目的

（1）熟悉模拟电路实验箱。

（2）掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。

（3）学习测量放大器 Q 点、Av 的方法，了解共射极电路特性。

（4）学习放大器的动态性能。

2．原理

我们测量静态工作点是为了了解静态工作点选的是否合理。若测出 UCE< 0.5V,则三极管已饱

和，若测出 UCE ≈ VCC，则说明三极管已截止，对于线性放大电路，这种静态工作点是不合适

的，必须对它进行调整，否则放大后的信号会产生严重的非线性失真。

静态工作点的位置与电路参数 VCC，RC，Rb或 Rb1，Rb2 有关，一般静态工作点的调整是通过

改变偏置电阻 Rb 来实现。

具体实验电路如图 2.2。该电路的动态指标计算公式如下：

be

CLV

rRRA //

Ri Rb // Rb2 // rbe

RO = RC


双踪示波器、函数信号发生器、数字万用表、模拟电路实验箱

4．实验步骤

（1）静态调整

（2）动态研究

（3）自拟实验过程和方法，测试单级放大电路的输入电阻和输出电阻。


（1）接通电源，将输入端 Vi对地短路，调整 RP使 UE=2.2V，测 UCE、UBE及 Rb的值。

（2）将信号发生器的输出信号调到 f=1KHz，幅值为 1V 峰-峰值，接至放大电路的 uS点，经

过 R1、R2 衰减（100 倍），ui点得到 10mV 的小信号，观察 ui和 uo端波形，并比较相位，测 uo不失

真时的输出电压值。

（3）保持 Ui=10mV 不变，放大器接入负载 RL，在改变 RC数值情况下，测量并将计算结果。

（4）信号源频率不变，逐渐加大信号源输出电压幅度，观察并测量 uo 最大且不失真时的峰-

峰值。

（5）在第（2）步的状态下，改变电位器 RP 值，观察当 RP 增大和减小时 uo 波形的变化，测

量出现失真时三极管三个管脚的静态电压值，并记录下失真波形及测量数据。

6．问题讨论

（1）分析波形变化的原因及性质。

（2）将 Q 点、电压增益及 Ri，Ro的实测值和估算值列表比较。

实验三两级负反馈放大电路

1．实验目的

（1）研究负反馈对放大器性能的影响。

（2）掌握反馈放大器性能的测试方法。

2．原理

（1）有级间电压负反馈放大器原理图。

（2）负反馈对放大器性能（放大倍数、波形失真、频率特性等）的影响。



4．实验步骤

（1）负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试

（2）自行设计实验方法测试开环和闭环放大器的频率特性（注意：输出空载，测通频带，闭

环时应加大输入信号）


（1）令 vi=1mv，观察 vo 的波形并记录。

（2）改变 vi=10mv，观察 vo的波形并记录。

6．问题讨论

由实验所得结果说明负反馈对放大器性能有何影响？

实验四差动放大电路

1．实验目的

（1）熟悉差动放大器工作原理。

（2）掌握差动放大器的基本测试方法。

2．原理

差动放大电路在零输入时具有零输出；静态时，温度有变化依然保持零输出，即消除了零点

漂移。


数字万用表、模拟电路实验箱

4．实验步骤

（1）测量静态工作点。

（2）测量差模电压放大倍数。

（3）测量共模电压放大倍数。

（4）在实验板上组成单端输入的差放电路进行实验。


（1）差模电压放大倍数： od cuc

id be

u RAu r

（2）共模电压放大倍数： 0ouc

ic

uAu

6．问题讨论

差动电路如何实现对零漂的抑制能力的？

实验五集成运放的线性应用

1．实验目的

（1）掌握用集成运算放大器组成比例，求和电路的特点及功能。

（2）学会上述电路的测试和分析方法。

2．原理

集成运算放大器是由多级基本放大电路组成的高增益的放大器，具有开环增益（Au0）高，其

增益可达 80~140dB（104~107 倍），输入电阻大（约几百千欧），输出电阻低（约几百欧）的特点。

接成线性运算电路时，要引入深负反馈，理想运放在线性运用时具有以下重要特性：

（1）理想运放的同相和反相输入端电流近似为零：I+≈0；I-≈0

（2）理想运放在作线性放大时，两输入端电压近似为零：U+≈U-

基于这两点分析电路的重要特性，利用运算放大器来构成比例放大，加、减、积分、微分、

对数、乘除等模拟运算功能。

从外形上看，有圆筒形封装的和双列直插式两种，使用它时，首先根据型号查阅参数，了解

其性能，学习根据管脚图和符号连接线路。


数字万用表、模拟电路实验箱。

4．实验步骤

（1）电压跟随器。

（2）反相比例放大器。

（3）同相比例放大器。

（4）反相求和放大电路。

（5）双端输入求和放大电路（减法电路）。


（1）当输入电压分别为 30mv、100mv、300mv、1000mv 和 3000mv 时，计算出输出电压的

理论估算值，记下其实际值，并计算出两者间的误差。

（2）反相输入端加入频率为 1kHz、幅值为 200mV 的正弦交流信号，用示波器观察输入、输

出信号的波形及相位，并测出 Vi、Vo 的大小。

（3）信号发生器输出幅度保持不变，增大信号频率，当输出 Vo 幅度下降至原来的 0.707 倍时，

记录信号发生器输出信号的频率，此频率即为上限截止频率。

6．问题讨论

在本次实验中哪里体现了运算放大的虚短、虚地现象，你是如何验证的？

实验六电压比较器

1．实验目的

（1）掌握比较器的电路构成及特点。

（2）学会测试比较器的方法。

2．原理

电压比较器是由集成运算放大器构成的，其原理同集成运算放大器。



4．实验步骤

（1）过零比较器。

（2）反相滞回比较器。

（3）同相滞回比较器。


当输入电压 iV =2 tsin2 时（可选 f=1KHz）画出输入及输出 iV 、 0V 的波形。

6．问题讨论

（1）比较电路是否要调零？原因何在？

（2）比较电路两个输入端电阻是否要求对称？为什么？

实验七集成 RC 正弦波振荡器

1．实验目的

（1）掌握桥式 RC 正弦波振荡器的电路构成及工作原理。

（2）熟悉正弦波振荡器的调整、测试方法。

（3）观察 RC 参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。

2．原理

原理可参阅教材 RC 振荡电路部分内容。


双踪示波器、函数信号发生器、模拟电路实验箱

4．实验步骤

（1）根据图联线测试桥式 RC 正弦波振荡器的电路的振荡频率。

（2）改变电桥参数重复实验。

（3）测试闭环放大倍数。


（1）按步骤 2 所得的数据，计算 VO和 V＋的比值。

（2）按步骤 3 所得的数据，计算负反馈系数 F—之值。

6．问题讨论

所测得的振荡频率、V

VO 、F—、VO的幅值稳定度等方面讨论理论与实践是否一致

实验八整流滤波电路

1．实验目的

（1）熟悉单相半波、全波、桥式整流电路。

（2）观察了解电容滤波作用。

2．原理

原理可参阅教材整流滤波电路部分内容。


双踪示波器、数字万用表、模拟电路实验箱

4．实验步骤

（1）半波整流电路测试。

（2）全波整流电路测试。

（3）电容滤波电路测试。


（1）用锯齿波近似表示，即 22 (1 )4L O

L

TV V VR C

。

（2）在 (3 5) 2LR C T 的条件下，近似认为 21.2L OV V V 。

6．问题讨论

为什么电容 C 应该并联在负载两端？

实验九基本逻辑门逻辑实验

1．实验目的

（1）掌握 TTL 与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。

（2）熟悉 TTL 中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。

2．原理

逻辑门电路的逻辑特性和电气特性。


数字万用表、数字电路实验箱。

4．实验步骤

（1）测试二输入四与非门 74LS00 的一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。

（2）测试二输入四或非门 74LS28 的一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。

（3）测试二输入四异或门 74LS86 的一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。


（1）与非门 74LS00 的实现：F=A·B，F=A+B，F=A。

（2）或非门 74LS28 的实现： CDAB 。

（3）异或门 74LS86 的实现： A B AB AB 。

6．问题讨论

利用逻辑门如何实现传输延迟时间的测量？

实验十数据选择器和译码器

1．实验目的

（1）熟悉数据选择器的逻辑功能。

（2）熟悉译码器的逻辑功能。

2．原理

逻辑电路的逻辑特性和电气特性。


数字万用表、数字电路实验箱。

4．实验步骤

（1）测试 74LS153 中一个 4 选 1 数据选择器的逻辑功能。

（2）测试 74LS139 中一个 2—4 译码器的逻辑功能。


（1）74LS153 是双 4 选 1 数据选择器，有使能输入端，见下图：

（2）74LS139：

6．问题讨论

说明组合电路的特点和分析、设计方法。

实验十一触发器

1．实验目的

（1）掌握 RS 触发器、D触发器、JK 触发器的工作原理。

（2）学会正确使用 RS 触发器、D触发器、JK 触发器。

2．原理

原理可参阅教材触发器部分内容。


数字万用表、数字电路实验箱

4．实验步骤

（1）用 74LS00 构成一个 RS触发器

（2）测试 74LS74 双 D 触发器的逻辑功能。

（3）测试 74LS73 双 JK 触发器的逻辑功能。


（1）RS 触发器：

R S Q Q

0 1

1 0

1 1

0 0

（2）D 触发器：

D CP Qn Qn+1

↑ 0

01

↓ 01

1

↑ 0

1↓ 0

1

（3）JK 触发器：

J K CP Qn Qn+1

0 0

↑ 0

1↓ 0

1

0 1

↑ 0

1↓ 0

1

1 0

↑ 01

↓ 01

1 1

↑ 01

↓ 01

6．问题讨论

（1）阐述基本 RS 触发器输出状态“不变”和“不定”的含义。

（2）总结 Rd、Sd及各输入端的作用。

实验十二简单时序电路

1．实验目的：

掌握简单时序电路的分析、设计、测试方法。

2．原理

组合逻辑电路的逻辑特性。


数字万用表、数字电路实验箱

4．实验步骤

（1）用 2 片双 D 触发器 74LS74 构成的二进制计数器（分频器）进行测试。

（2）用 2 片 74LS73 构成—个二进制计数器进行测试。

（3）构成异步十进制计数器进行测试。

（4）构成自循环寄存器进行测试。

（5）用 8421 码十进制计数器 74LS160 构成六十进制计数器。


74LS160 的引脚图及其真值表如下所示：

Clr Load ENP ENT CLK A B C D QA QB QC QD RCO0 X X X X X X X X 0 0 0 0 01 0 0 0 POS X X X X A B C D *11 1 1 1 POS X X X X Count *11 1 1 X X X X X X QA0 QB0 QC0 QD0 *11 1 X 1 X X X X X QA0 QB0 QC0 QD0 *1

6．问题讨论

用复位法如何实现用 8421 码十进制计数器 74LS160 构成六十进制计数器的任务？


按照实验表现和上交的实习报告给出实验成绩。


【1】《模拟电子技术》童诗白主编，高等教育出版社，2016 年 5 月，第四版。

【2】《数字电子技术》闫石主编，高等教育出版社，2006 年 5 月，第五版。


1. 张履谦，雷达与电子技术专家。湖南长沙人。1951 年毕业于清华大学电机工程系。中国

航天科技集团公司科技委顾问。抗美援朝期间为部队解决雷达抗干扰问题，为我国电子对抗事业

做了开创性工作。参加我国航天事业创建，主持研制我国第一代防空导弹制导雷达。参加其抗干

扰研究，多次击落 U－2 高空侦察机。负责研制多种远程精密空间跟踪和引导雷达，拓宽了雷达

应用。主持研制微波统一测控系统，实现了我国第一颗同步通信卫星的发射和定点。其成果曾获

国家科技进步特等奖、一等奖及全国科学大会奖。

2. 王恩东，浪潮电子信息产业股份有限公司副总裁，首席科学家。1966 年 6 月生，山东济

南人，清华大学机械工程系毕业。王恩东是长期在中国服务器科研一线的科学家，凭借超乎常人

的技术敏感和把控力，推动了中国服务器产业从小到大的发展历程。主持研制的相关产品累计实

现销售收入 36.4 亿元，实现利税 3.1 亿元，浪潮服务器连续十年取得国产品牌销量第一。他成

功研发了中国第一台具有自主知识产权的高端容错计算机——浪潮天梭 K1 系统，不仅让中国的

关键数据可以跑在自主平台上，也让中国成为继美国、日本之后第 3 个有能力研制 32 路高端计

算机的国家，该项目获得 2014 年国家科技进步一等奖；他提出的“双翼可扩展紧耦合大型服务

器体系架构”，在全球首次实现了只需 1 级跳步的 64 路系统，性能和可靠性均达到国际先进水平。

《经典自动控制原理》课程教学大纲课程名称：经典自动控制原理课程性质：专业基础课

课程代码：J10014 学分：3.5


面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：高等数学、电路分析、电子

技术、电机与拖动基础

执笔人：吕新丽审定人：庞晓玲姜学东

一、说明


本课程是电气工程及其自动化专业的一门必修课。通过本课程的学习使学生掌握分析和设计自

动控制系统的基本理论和基本方法，为后续专业课学习及今后从事有关自动控制方面的技术工作打

下必要的基础。


通过本课程的学习使学生具有分析和设计自动控制系统的能力。


第一章控制系统的一般概念（4学时）

1．自动控制基本概念及其理论

2．自动控制系统的基本组成、分类、基本方式

3．负反馈控制原理

4．对控制系统的基本要求

5．典型的外作用函数

6．常见的控制系统的示例

教学重点：明确自动控制的任务及对控制系统的基本要求，正确理解自动控制中的有关概

念，正确理解自动控制的三种控制方式，特别是反馈控制，掌握由系统的工作原理图画原理方

框图的方法，并能判别系统的控制方式。

教学难点：理解自动控制中的有关概念，特别是反馈控制概念。


思考题：给定一系统会分析系统的工作原理,在确定系统的输入和输出后能够由工作原理

图画出原理方框图。

第二章控制系统的数学模型（8学时）

1．自动控制中常用的微分方程、传递函数、结构图和信号流图四种数学模型

2．四种数学模型之间的联系和应用场合

3．零初始条件的含义及系统增益、零极点的概念

4．结构图简化

5．用梅逊公式求系统传递函数的方法

教学重点：了解微分方程的建立方法和非线性方程线性化的方法，掌握微分方程的拉普拉

斯变换法的求解方法、由微分方程建立系统结构图的方法，掌握开环、闭环传递函数以及误差

传递函数的定义，掌握结构图的等效变换方法及其与信号流图的相互转换，掌握由结构图等效

变换和由梅逊公式求系统传递函数的方法，了解数学模型的实验测定。

教学难点：控制系统数学模型的建立，结构图化简的两种方法。


思考题：（1）给定一系统会分析系统,在确定系统的输入和输出后能够写出系统的微分方

程。并确定其放大倍数、时间常数等。

（2）方块图化简

第三章线性系统的时域分析法（8学时）

1．系统的时域性能指标

2．系统的动态性能、闭环零极点对系统动态性能的影响

3．系统稳定性的判别方法

4．系统稳态误差的计算

教学重点：系统静态特性和动态特性的概念，系统稳定的概念和判别方法。

教学难点：系统静态特性和动态特性。


思考题：

（1）零初始条件下，设某一系统在单位脉冲 )(t 作用下的响应函数为：

1

21

12

1

2 Tt

eTTTT

TTKtk ，求系统的传递函数。

（2）求在零初始条件下，上题系统的单位阶跃响应。

（3）单位负反馈系统的开环传递函数为 15.011.0

sssKsG ，现要求闭环系统稳定，

试求 K 的取值范围。

（4）已知系统的输入 ttr )( ，扰动 )(1)( ttf ，计算稳态误差。

第四章线性系统的根轨迹法（8学时）

1．根轨迹的概念、根轨迹方程及其模值条件和相角条件

2．根轨迹的分类

3．各类根轨迹的绘制法则和利用根轨迹对系统进行稳定性和动态分析

4．根轨迹的综合和应用。

教学重点：掌握根轨迹、根轨迹方程的有关概念，掌握根轨迹方程的模值条件和相角条件，掌

握根轨迹的分类及常规根轨迹的绘制方法，理解零度根轨迹、参数根轨迹和时滞系统的绘制法则，

掌握应用根轨迹定性分析系统性能指标随参数变化的变化趋势及系统稳定性的分析。

教学难点：根轨迹的概念和绘制方法。


思考题：负反馈控制系统的开环传递函数为 ( ) ( )( 1)( 2)

kG s H ss s s

，试绘制系统的根轨

迹图。

第五章线性系统的频域分析法（10 学时）

1．系统的频率特性、频率特性的几何表示、典型环节的频率特性

2．开环频率特性曲线的绘制

3．利用频率特性曲线进行稳定性的判别

4．闭环系统的频率特性

5．系统的频域性能指标。

教学重点：掌握频率特性的含义、求法，掌握开环幅相频率特性曲线、开环对数频率特性曲线

的绘制及奈氏曲线、对数曲线判稳定性，掌握开环对数频率特性曲线三频段的概念及由对数曲线反

求传递函数的方法，了解等 M 圆、等 N 圆及 Nichols 曲线的概念，理解闭环频率特性的特征量和时

域性能指标之间的关系，掌握系统频率性能指标的计算。

教学难点：频率特性曲线的绘制方法及利用频率特性曲线进行稳定性的判别。


思考题：某最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近线如图所示，试确定该系统的开环传递函

数以及频率特性。

第六章线性系统的校正方法（10学时）

1．控制系统设计的一般要求、步骤和校正方法

2．常用的校正装置及其特性

3．串联校正、反馈校正、复合校正和根轨迹校正的基本原理和设计方法

教学重点：理解控制系统设计的一般要求，掌握主要的系统校正方式，理解串联超前、串联滞

后、串联滞后—超前校正、反馈校正、复合校正和根轨迹校正设计的原理，掌握串联校正方式的选

择、串联校正的频域设计方法及其步骤，掌握反馈校正、复合校正的校正作用和设计方法，了解根

轨迹校正的设计方法。

教学难点：校正的概念和方法。


思考题：已知系统开环传递函数)11.0)(1(

10)(0

ssssG ，要求系统性能指标： %40p ，

sts 8.1 ，确定超前校正装置。

第七章非线性控制系统分析（8学时）

1．非线性系统的一般概念

2．典型的非线性特性

3．相平面分析法

4．描述函数法

教学重点：了解非线性系统的特征及常见非线性环节的特点，掌握非线性系统和线性系统的本

质区别和联系；了解典型的非线性特征及其等效输入输出特性，掌握非线性系统运动过程的特点；

了解相平面、相轨迹的有关概念，掌握线性系统相轨迹的性质、绘制方法和利用相轨迹对系统进行

分析；理解描述函数的定义、特点及其物理意义，掌握求解典型非线性环节的描述函数的方法，掌

握用描述函数法分析非线性系统的稳定性和分析自振、计算自振参数的方法。

教学难点：非线性系统运动过程的特点和相轨迹的绘制方法。



闭卷考试，采用百分制，考试时间 2 小时，主要考核学生掌握知识情况和运用所学知识去分析

问题解决问题的能力。成绩评定包括考勤成绩、平日成绩（作业、提问、课堂测试等）和期末成绩，

其中期末成绩至少占总成绩的 60%。


【1】《自动控制原理》，程鹏主编，高等教育出版社，2010 年 4 月，第二版

【2】《自动控制原理》，胡寿松主编，科学出版社，2013 年 3 月，第六版

【3】《自控/计控原理实验机实验指导书（自控分册）》，上海埃威航空电子有限公司，2006 年 8 月

【4】《自动控制实验指导书》，李娟、刘立山编，莱阳农学院出版社

五、育人案例

1.钱学森，1911 年出生于上海，祖籍浙江省杭州市临安市（县），是中国杰出的爱国科学家，是航

空领域、空气动力学学科的第三代挚旗人，是工程控制论的创始人。1935 年 9 月进入美国麻省理

工学院航空系学习，1936年 9月转入美国加州理工学院航空系，成为世界著名空气动力学教授冯·卡

门的学生，并很快成为冯·卡门得意的弟子。

20 世纪 30 年代中到 50 年代中，钱学森主要从事自然科学技术研究，特别是在应用力学、喷

气推进以及火箭与导弹研究方面，取得了举世瞩目的成就。与此同时，还创建了物理力学和工程控

制论，成为当时国际上著名的科学家。

从现代科学技术发展来看，工程控制论已不完全属于自然科学领域，而属于系统科学范畴。自

然科学是从物质在时空中运动的角度来研究客观世界的。而工程控制论要研究的并不是物质运动本

身，而是研究代表物质运动的事物之间的关系，研究这些关系的系统性质。因此，系统和系统控制

是工程控制论所要研究的基本问题。钱学森创建工程控制论这个事实表明，在这个时期，钱学森已

开始进行跨学科、跨领域的研究，并取得了重要成就。《工程控制论》一书的出版，在国际学术界

引起了强烈反响，立即被译成多种文字出版发行。工程控制论所体现的科学思想、理论方法与应用，

直到今天仍然深刻地影响着系统科学与系统工程、控制科学与工程以及管理科学与工程等的发展。

2.关肇直，50 年代钱学森的名著《工程控制论》的问世是控制理论界的一件大事。作为一位具有

远见卓识的数学家，关肇直立即预见到这门学科的重要性和对我国社会主义建设和国防事业可能产

生的巨大影响。1962 年，根据国防建设和学科发展的需要，在钱学森的倡议下，他又着手在中国

科学院数学研究所组建我国第一个专门从事现代控制理论研究的机构——控制理论研究室，并亲自

任研究室主任。这一决策影响了他整个后半生的活动，此后 20 年中他以极大的热情全身心地投入

到现代控制理论的研究、传播和应用中去，耗费了他大半生的精力。

60 年代是现代控制理论形成和发展的时期，线性系统的工作很快就臻趋成熟。由于关肇直在

泛函分析方面的造诣，自然会使他关心分布参数控制系统和非线性系统理论研究。关肇直与当时在

国防科委五院工作的宋健等合作研究弹性振动控制，提出了细长飞行器弹性振动的闭环控制模型，

开创了分布参数控制理论的一类新的研究方向。1974 年他在《中国科学》上发表题为《弹性振动

的镇定问题》的论文，以娴熟的泛函分析技巧，把弹性振动闭环系统控制模型写成抽象空间中的二

阶发展方程。

在分析系统稳定性时他应用线性算子紧扰动的方法，成功地得到了系统能控性的条件，并给出

了系统能镇定的充分条件。此前美国数学家 D.L.鲁塞尔（Russell）曾用别的方法讨论过与此相类

似的问题，但他对自己所得到的结果不完全满意，并指出应该用别的方法解决。关肇直正是用了算

子紧扰动的方法，摆脱了鲁塞尔方法的限制，得到了更符合工程意义的合理结论。1978 年 12 月关

肇直访问瑞典时曾在瑞典隆德工学院自动控制系报告这项工作，受到高度评价。由关肇直和宋健负

责的“飞行器弹性控制理论研究”项目于 1982 年获国家自然科学二等奖。这一理论成果已被实际

设计部门采纳，成为导弹运载火箭设计中不可缺少的理论依据。

还应该指出的一点是，关肇直在 60 年代就对结构阻尼振动模型进行了定性研究，国际上直到

80 年代才开始重视这类模型的研究。

《单片机原理与应用Ⅰ》课程教学大纲课程名称：单片机原理与应用Ⅰ 课程性质：专业课

课程代码：K10010 学分：4.5


面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：电子技术



一、说明

1、课程的性质、地位和任务：

本课程为电气工程及其自动化专业的一门必修的专业课，本课程的目的和任务是通过本门课

的学习，使学生初步掌握单片机在测试、控制和智能化仪表等方面的应用；掌握单片机应用系统的

设计、调试能力。

2、课程基本要求：

对单片机的硬件结构，指令系统及程序设计做全面了解。并学会编程；掌握单片机系统扩展

技术及应用；初步掌握单片机应用系统设计方法；了解传感器通道接口和应用系统抗干扰措施及应

用系统的开发与调试。


第一章概述（2 学时）

1.单片机的发展概况、趋势及应用领域

2.介绍 PIC、AVR、ARM

教学重点：单片机的概念理解

教学难点：单片机的特点


思考题：8051 单片机的特点是什么？

第二章 MCS-51 系列单片机的结构及原理（6 学时）

1. MCS51 单片机的主要特性

2.MCS51 单片机的内部总体结构

3.MCS51 单片机的引脚功能

4.MCS51 单片机的主要组成部分

5. 时钟电路与 CPU 的时序

6.单片机的复位状态与复位电路

7.低功耗工作方式

教学重点：51 单片机内部的基本结构

教学难点：51 单片机各主要引脚的功能


思考题：试简述 8051 单片机 P3 口各引脚的功能

第三章 MCS-51 系列单片机的寻址方式和指令系统（10 学时）

1. 指令系统简介

2.寻址方式

3. 数据传送类指令

4. 算术运算类指令

5. 逻辑运算及移位类指令

教学重点：寻址方式与指令的功能、操作的对象和结果。

教学难点：寻址方式、数据传送指令、控制转移类指令等概念多难于记忆。


思考题：

编写程序，查找在内部 RAM 的 20H～50H 单元内出现 00H 的次数，并将查找结果存入 51H 单

元。

第四章汇编语言程序设计（10 学时）

1.汇编语言及格式

2.汇编语言程序设计

3.汇编语言程序设计举例

4.浮点数运算程序设计

教学重点：汇编语言源程序的格式、伪指令、三种结构的程序设计

教学难点：三种结构的程序设计


思考题：

1.将 20H 单元内两个 BCD 数相乘，要求积亦应为 BCD 数，并把积送入 21H 单元？

2.外部数据 RAM 从 2000H 开始有 100 个数据，现要将它们移动到从 2030H 开始区域，

第五章定时器/计数器（4 学时）

1. 定时器/计数器的结构

2.定时器/计数器的工作方式

3. 定时器/计数器 T2

4. 定时器/计数器的编程和应用

教学重点：MCS51 单片机定时器的四种模式及其应用。

教学难点：定时器/计数器的结构、使用方法和实际应用中的程序编写。


思考题：

MCS51 单片机内部有几个定时/计数器？它们由哪些专用的寄存器组成？

第六章串行接口（6 学时）

1.串行通信基础

2.串行通信总线标准及其接口

3. MCS51 的串行接口

4. 串行口应用举例

教学重点：数据通信中的并行/串行、同步/异步、单工/双工以及波特率等概念

教学难点：串行接口的初始化以及双机通信中接收/发送程序的设计思想和多机通信的基本原

理及硬件系统。


思考题：

MCS51 串行口设有几个控制寄存器？它们的作用是什么？

第七章中断系统（4 学时）

1.中断的定义和作用

2. MCS51 单片机中断系统

3.扩充外中断源

4.中断系统应用举例

教学重点：中断处理过程、中断系统寄存器、中断响应、外部中断源扩展、中断系统设计

教学难点：中断处理过程及中断嵌套的概念及应用


思考题：

如何将定时器中断扩展为外部中断源？

第八章 80C51 单片机系统扩展（4 学时）

1．系统接口技术概述

2．存储器扩展技术

3．输人输出(I/O)和中断扩展技术

教学重点：如何对 MCS51 单片机的程序寄存器、数据寄存器、并行接口进行扩展。

教学难点：扩展区域的地址确定。


思考题：

以 8031 为主机的系统，拟采用 2 片 2764EPROM 芯片，扩展 16K 字节程序存储器，试设计

硬件电路图。

第九章键盘与 LED 显示（4 学时）

1．人机通信接口技术

2．A/D 转换器

3．D/A 转换器

4．开关量输入/输出接口

教学重点：MCS51 单片机与 D/A 转换器

教学难点：A/D 转换器的接口、数据采集和处理系统


思考题：

DAC0832 与 MCS51 单片机连接时有哪些控制信号？其作用是什么？

三、考核方式及要求


析问题解决问题的能力。成绩评定包括考勤成绩、平日成绩（作业、提问、课堂测试等）和期末成

绩，其中期末成绩至少占总成绩的 60%。


一、说明


（1）加深对课程知识理解，巩固和运用所学知识；

（2）掌握单片机开发装置的使用方法，学会单片机开发系统的仿真技术的使用。


序

号实验名称

学

时

必

开

选

开

实验类型

内容提要验

证

基本

操作

综

合

设

计

应

用

创

新

1Keil C51 集成开

发环境的使用练

习

2 √ √熟悉 Keil C51 集成开发

环境的使用方法

2

基于 KeilC51 集成

开发环境的

仿真与调试

2 √ √

熟悉 Keil C51 集成开发

环境调试功能的使用和

DP-51PRO 单片机综合

仿真实验仪

的使用

3单片机 I/O 口

控制实验2 √ √

1 编写一段程序用P1口作为控制端口使D1 区

的LED 轮流亮

2 编写一段程序用

P1.0~P1.6 口控制LEDP1.7 控制LED 的亮和灭

(P1.7 接按

键按下时 LED 亮不按时

LED 灭)

4 蜂鸣器驱动实验 2 √ √

1. 编写一段程序用P1.3口控制(输出3K 到4K 频

率的方波) 使D4 区的蜂

鸣器发

出嘹亮的响声

2. 按照例程输入一段程

序用P1.3 口控制使D4区的蜂鸣器发出生日快

乐的

音乐

5 电子琴实验 2 √ √

1 编写一段程序用P3.3口控制(输出7 种音阶标

称频率的方波) 使D4 区

的蜂鸣

器发出不同的音调程序

检测按键的状态当某一

键按下时蜂鸣器发出对

应的音

调

2 按照歌曲的音调使用

D1 区的按键 K1~K7 弹

奏一首简单的音乐

6定时器输出

PWM 实验2 √ √

编写一段程序用P1.0口输出PWM 波用D1 区

的按键 KEY1 和KEY2 实

现

占空比的增加和降低用

示波器查看 P1.0 口的输

出波形

7串转并的 I/O

口实验3 √ √

1 写程序通过单片机的

P1 口控制74HC164 的

串行输入端口实现串并

转换

2 验证串并转换数据的

正确性

8并转串的 I/O

口实验3 √ √

1 编写程序通过单片机

的P1 口控制74HC165的串行数据输入端口实

现并串转

换

2 采用 8 位的拨码开关

作为输入数据验证程序

设计的正确性


实验一单片机准备认识实验

1．实验目的

（1）了解单片机开发步骤

（2）认识实验箱

（3）熟悉 Keil C51 集成开发环境的使用方法

2．原理

认识实验箱的各主要部件；编些一个简单程序：利用 P1 口的八个管脚将实验箱的八个发

光二极管隔一个点亮一个


IBM PC 机一台

DP-51PRO 单片机综合仿真实验仪一台

4.实验步骤

按照本书的第 2 章的 2.1 节到 2.4 节内容进行 Keil C51 集成开发环境的安装和

使用练习然后按照以下内容建立文件并编译产生HEX 文件

ORG 0000H

LJMP Main

ORG 00F0H

Main:

MOV R7, #0

Loop:

MOV R6, #0

DJNZ R6, $

DJNZ R6, $

DJNZ R6, $

DJNZ R6, $

DJNZ R7, Loop ;延时

CPL P1.0 ; P 1 .0 取反

CPL P1.1 ; P 1 .1 取反

CPL P1.2 ; P 1 .2 取反

CPL P1.3 ; P 1 .3 取反

CPL P1.4 ; P 1 .4 取反

CPL P1.5 ; P 1 .5 取反

CPL P1.6 ; P 1 .6 取反

CPL P1.7 ; P 1 .7 取反

SJMP Main

END


无

6.问题讨论

（1）试写一条把片内RAM 50H~59H 单元清零的程序

（2）试写一条把片内 RAM 50H~59H 单元写入 01H 的程序

实验二基于 Keil C51 集成开发环境的仿真与调试

1．实验目的

全面熟悉 KEIL 软件编写环境及调试过程

2．原理：

（1）将八个发光二极管通过编程隔一个点亮一个

（2）给出十个数值，查找出最大值后放入累加器 A 中


IBM PC 机一台


4.实验步骤

（1）用40针排线把DP-51PRO实验仪上的A1区J76接口和A2区J79接口相连然后使用导线把A2区的J61

接口与D1 区的 J52 接口相连如图所示：

（2）对DP-51PRO实验仪上电然后按照本书的第2章的2.5.1小节设置实验仪和使用软件DPFLASH把

MON51监控程序下载到实验仪。

（3）关闭DPFlash软件把DP-51PRO单片机综合仿真实验仪A1区的工作模式选择开MOD_SW1切换到RUN

处然后按一下复位键RST,MON51程序就开始运行了此时DP-51PRO单片机综合仿真实验仪进入调试状

态。

（4）用户使用 Keil C51集成开发环境建立工程编辑与编译实验内容所列的程序然后按照本书的第

2章2.5.3节的第2点软件调试环境的设置设置好然后再编译一次。

（5）此时用户就可以按照本书的第2章2.5.4节所讲述的方法进行仿真调试如果用户在退出仿真调

试模式后想再次进入仿真调试可以先按一下A1区的复位键RST用户可以在仿真调试环境下设置断点

单步全速运行等在调试过程中用户可以看见D1 区的LED 的亮灭是由用户程序来控制的。


ORG 8000H

LJMP Main

ORG 80F0H

Main:

MOV R7, #0

Loop:

MOV R6, #0

DJNZ R6, $

DJNZ R6, $

DJNZ R6, $

DJNZ R6, $

DJNZ R7, Loop ;延时

CPL P1.0 ; P 1 .0 取反

CPL P1.1 ; P 1 .1 取反

CPL P1.2 ; P 1 .2 取反

CPL P1.3 ; P 1 .3 取反

CPL P1.4 ; P 1 .4 取反

CPL P1.5 ; P 1 .5 取反

CPL P1.6 ; P 1 .6 取反

CPL P1.7 ; P 1 .7 取反

SJMP Main

;END

6.问题讨论

如何仿真和调试 C51 程序？

实验三单片机 I/O 口控制实验

1．实验目的

利用单片机的 P1 口作 IO 口使用户学会利用 P1 口作为输入和输出口

2.原理

（1）编写一段程序用P1口作为控制端口使D1区的LED 轮流亮

（2）编写一段程序用P1.0~P1.6 口控制LED P1.7 控制LED的亮和灭(P1.7接按

键按下时 LED亮不按时 LED 灭)


IBM PC 机一台


4.实验步骤

（1）用导线把 A2区的 J61接口与 D1 区的 J52接口相连原理如图

（2）先编写一个延时程序。

（3）将LED轮流亮的程序编写完整并调试运行。

（4）使用导线把A2区的J61接口的P1.0~P1.6 与D1 区的J52接口的LED1~LED7相连另外

A2区J61接口的P1.7与D1区的J53的KEY1相连原理如图3.2B所示。

（5）编写P1.7控制LED的程序并调试运行按下K1看是否全亮。

（6）A2区J61接口的P1.7与D1区的J54的SW1相连然后再运行程序拨动拨动开MOD_SW1

查看结果。


程序 1

ORG 8000H ;此为硬件仿真调试程序使用软件仿真或直接运行应改为0000H

LJMP Main

ORG 8100H ;此为硬件仿真调试程序使用软件仿真或直接运行应改为0100H

Main:

MOV A,#0FFH

CLR C

MainLoop:

CALL Delay

RLC A

MOV P1,A ;把A 的值输出到P1 口

SJMP MainLoop

Delay: ;延时

MOV R7, #0

Loop:

MOV R6, #0

DJNZ R6, $

DJNZ R6, $

DJNZ R6, $

DJNZ R7, Loop

RET

END

6.问题讨论

第二个程序中如果使用KEY1作为外部中断控制LED的亮和灭时程序应如何修改？

实验四蜂鸣器驱动实验

1．实验目的：

利用单片机的 P1 口作 IO 口使用户学会蜂鸣器的使用

2．原理

（1）编写一段程序用P1.3 口控制(输出3K 到4K 频率的方波) 使D4 区的蜂鸣器发

出嘹亮的响声.

（2）按照例程输入一段程序用P1.3 口控制使D4 区的蜂鸣器发出生日快乐的

音乐。


（1）IBM PC 机一台

（2）DP-51PRO 单片机综合仿真实验仪一台

（3）频率计一台

4.实验步骤

（1）使用导线把 A2 区的J61 接口的P13 与D4 区的 J8 接口的其中一脚相连

（2）先编写一个延时程序 120 200us

（3）再编写一个循环程序改变P1.3 脚的电平然后延时这样这个循环就使P1.3口输出一个

频率为2.5KHz 4KHz 的方波在DP-51PRO 单片机综合仿真实验仪运行该程序时D4 区的蜂鸣器

将发出嘹亮的响声

（4）按以下例程输入然后运行蜂鸣器发出生日快乐的音乐


ORG 8000H

JMP MAIN

ORG 800BH

JMP INTT0

ORG 8100H

MAIN:

MOV SP,#60H

MOV TMOD,#01H ;初始化定时器及器中断

SETB ET0 ;开定时器0 中断

SETB EA

SETB TR0 ;启动定时器0

START0:

SETB P1.3

MOV 30H,#00H

NEXT:

MOV A,30H

MOV DPTR,#TABLE ;从TABLE 中读取数据――声响时间

MOVC A,@A+DPTR

MOV R2,A

JZ ENDD

ANL A,#0FH

MOV R5,A

MOV A,R2

SWAP A

ANL A,#0FH

JNZ SING

CLR TR0

JMP D1

SING:

DEC A

MOV 22H,A

RL A

MOV DPTR,#TABLE1 ;从TALBE1 中读取数据――声调

MOVC A,@A+DPTR

MOV TH0,A

MOV 21H,A

MOV A,22H

RL A

INC A

MOVC A,@A+DPTR

MOV TL0,A

MOV 20H,A

SETB TR0

D1:

CALL DELAY ;声音延时

INC 30H

JMP NEXT

ENDD:

CLR TR0

JMP START0

INTT0: ;定时器0 中断服务程序

PUSH PSW

PUSH ACC

MOV TL0,20H

MOV TH0,21H

CPL P1.3

POP ACC

POP PSW

RETI

DELAY: ;R5 的值就是声响持续时间

MOV R7,#02

DELAY0:

MOV R4,#187

DELAY1:

MOV R3,#248

DJNZ R3,$

DJNZ R4,DELAY1

DJNZ R7,DELAY0

DJNZ R5,DELAY

RET

TABLE:

DB 82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,04H

DB 82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04H

DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94H

DB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04H

DB 82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,04H

DB 82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04H

DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94H

DB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04H,00H

TABLE1:

DW 64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898

DW 64968,65030,65058,65110,65157,65178,65217

END

6.问题讨论

如何通过程序来编写出音乐？

实验五电子琴实验

1．实验目的

利用实验仪上提供的按键 K1~K7 作为电子琴按键控制蜂鸣器发声使用户了解计算机发声

原理熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法

2．原理

（1）编写一段程序用P3.3 口控制(输出7 种音阶标称频率的方波) 使D4 区的蜂鸣器发出不

同的音调程序检测按键的状态当某一键按下时蜂鸣器发出对应的音调

（2）按照歌曲的音调使用D1 区的按键K1~K7 弹奏一首简单的音乐




（3）频率计一台

4.实验步骤

（1）用导线将 A2 区J58 接口P3.3 口INT1 和D4 区的J8 接口相连,然后将D1 区的J53 接

口和A2 区的J61 接口一一对应相连如图

（2）编写按键的动态键盘扫描程序,根据不同音阶的频率编写蜂鸣器的音调控制程序,然后

完成电子琴的主程序设计

（3）调试编写好的程序,使用频率计校准音阶的频率,然后使用键盘演奏一段好听的音乐


BUZZ EQU P3.3 ;端口定义

ORG 8000H

LJMP MAIN

ORG 800BH

LJMP INT_T0

ORG 8100H

MAIN:

MOV SP,#60H ;初始化堆栈指针

MOV P1,#0FFH ;设置P1 口为输入模式

MOV TMOD,#01H ;设置定时器0 为工作模式1

SETB ET0 ;开定时器0 中断

SETB EA ;开总中断

CLR TR0 ;关闭定时器0

START:

MOV R0,P1

CJNE R0,#0FFH,KEY1;键盘扫描

CLR TR0

SJMP START

KEY1:

CJNE R0,#0FEH,KEY2;K1 键按下

MOV 30H,#0FBH ;设置音阶1

MOV 31H,#0E9H

LJMP SET_TIMER

KEY2:

CJNE R0,#0FDH,KEY3;K2 键按下

MOV 30H,#0FCH ;设置音阶2

MOV 31H,#5CH

LJMP SET_TIMER

KEY3:

CJNE R0,#0FBH,KEY4;K3 键按下


MOV 31H,#0C1H

LJMP SET_TIMER

KEY4:

CJNE R0,#0F7H,KEY5;K4 键按下


MOV 31H,#0EFH

LJMP SET_TIMER

KEY5:

CJNE R0,#0EFH,KEY6;K5 键按下

MOV 30H,#0FDH ;设置音阶5

MOV 31H,#045H

LJMP SET_TIMER

KEY6:

CJNE R0,#0DFH,KEY7;K6 键按下


MOV 31H,#92H

LJMP SET_TIMER

KEY7:

CJNE R0,#0BFH,NOKEY;K7 键按下


MOV 31H,#0D6H

SET_TIMER:

SETB TR0 ;发声

SJMP START

NOKEY:

CLR TR0 ;无键按下

SJMP START

INT_T0: ;T0 中断服务程序

MOV TH0,30H ;定时器赋初值

MOV TL0,31H

CPL BUZZ ;输出方波

RETI

END

6.问题讨论

结合实验仪上的硬件设计一个可以任意选曲播放的电子音乐盒。

实验六定时器输出 PWM 实验

1．实验目的

利用定时器控制产生占空比可变的 PWM 波

2．原理

编写一段程序用 P1.0口输出 PWM波用 D1区的按键




（3）示波器一台

4.实验步骤

（1）用导线连接 A2 区的J61 接口P11 与D1 区J53 接口的KEY1

（2）用导线连接 A2 区的J61 接口P12 与D1 区J53 接口的KEY2

（3）将示波器的探针连接到 A2 区的J61 接口P10

（4）用示波器观测 P1.0 口的 PWM 波形


PWMH DATA 30H ;高电平脉冲的个数

PWM DATA 31H ;PWM 周期

COUNTER DATA 32H

TEMP DATA 33H

ORG 8000H

AJMP MAIN

ORG 800BH

AJMP INTT0

ORG 8100H

MAIN:

MOV SP,#60H ;给堆栈指针赋初值

MOV PWMH,#02H

MOV COUNTER,#01H

MOV PWM,#15H

MOV TMOD,#02H ;定时器0 在模式2 下工作

MOV TL0,#38H ;定时器每200us 产生一次溢出

MOV TH0,#38H ;自动重装的值

SETB ET0 ;使能定时器0 中断

SETB EA ;使能总中断

SETB TR0 ;开始计时

KSCAN:

JNB P1.1,K1CHECK ;扫描KEY1,

JNB P1.2,K2CHECK ;扫描KEY2,如果按下KEY2,跳转到KEY2 处理

程序

SJMP KSCAN

K1CHECK:

JB P1.1,K1HANDLE ;去抖动,按下KEY1,跳转到KEY1 处理程序

SJMP K1HANDLE

K1HANDLE:

MOV A,PWMH

CJNE A,PWM,K1H0 ;判断是否到达上边界

SJMP KSCAN ;是,则不进行任何操作

K1H0:

MOV A,PWMH

INC A

CJNE A,PWM,K1H1 ;如果在加1 后到达最大值

CLR TR0 ;定时器停止

SETB P1.0 ;置P1.0 为高电平

SJMP K1H2

K1H1:

CJNE A,#02H,K1H2 ;如果加1 后到达下边界

SETB TR0 ;重开定时器

K1H2:

INC PWMH ;增加占空比

SJMP KSCAN

K2CHECK:

JB P1.2,K2HANDLE ;去抖动,按下KEY2,跳转到KEY2 处理程序

SJMP K1HANDLE

K2HANDLE:

MOV A,PWMH

CJNE A,#01H,K2H0 ;判断是否到达下边界

SJMP KSCAN ;是,则不进行任何操作

K2H0:

MOV A,PWMH

MOV TEMP,PWM

DEC A

CJNE A,#01H,K2H1 ;如果在减1 后到达下边界

CLR TR0 ;定时器停止

CLR P1.0 ;置P1.0 为低电平

SJMP K2H2

K2H1:

DEC TEMP

CJNE A,TEMP,K2H2 ;如果到达上边界

SETB TR0 ;启动定时器

K2H2:

DEC PWMH ;降低占空比

SJMP KSCAN

INTT0:

PUSH PSW ;现场保护

PUSH ACC

INC COUNTER ;计数值加1

MOV A,COUNTER

CJNE A,PWMH,INTT01 ;如果等于高电平脉冲数

CLR P1.0 ;P1.0 变为低电平

INTT01:

CJNE A,PWM,INTT02 ;如果等于周期数

MOV COUNTER,#01H ;计数器复位

SETB P1.0 ;置P1.0 为高电平

INTT02:

POP ACC ;出栈

POP PSW

RETI

END

6.问题讨论

如何用另一种方式实现定时器产生PWM 波？

实验七串转并的 I/O 口实验

1．实验目的

熟悉并掌握串转并的 I/O 口扩展方法

2．原理

（1）写程序通过单片机的P1 口控制74HC164 的串行输入端口实现串并转换

（2）验证串并转换数据的正确性




4.实验步骤

（1）短接C5区JP10接口将C5区J43接口与A2区J61接口的P10~P13对应相连CLK对P10等等如图

（2）运行编写好的软件程序完成一次串并转换

（3）使用C2区的逻辑笔D1区的J52 接口LED指示灯测试并行输出数据Q0~Q7。


CLK EQU P1.0

DINA EQU P1.1

DINB EQU P1.2

CLR164EQU P1.3

ORG 8000H

LJMP MAIN

ORG 8100H

MAIN:

MOV SP,#60H ;设置堆栈指针

NOP ;设置以下端口的初始状态

CLR CLK ;CLK=0

SETB DINB ;DINB=1

CLR CLR164 ;CLR=0 输出端口清零

SETB CLR164 ;CLR=1

MOV A,#0AAH ;用户输出数据初始化

MOV R4,#08H

SLCHG:

RLC A

MOV DINA,C ;串行输出一位数据

SETB CLK ;置位时钟

NOP

CLR CLK

NOP

DJNZ R4,SLCHG

SJMP $ ;程序结束,完成一次串并转换

END

6.问题讨论

尝试编写软件程序实现 8 位 LED 流水灯的控制

实验八并转串的 I/O 口实验

1．实验目的：

熟悉并掌握并转串的 I/O 口扩展方法

2．原理

（1）编写程序通过单片机的P1 口控制74HC165 的串行数据输入端口实现并串转换

（2）采用 8 位的拨码开关作为输入数据验证程序设计的正确性




4.实验步骤

（1）短接C4区JP11跳线将C4区J90接口与A2区J61接口的P10~P15对应相连/PL对应连接P10等等

如图

（2）将D1区的J54接口连接到C4区J98并行数据输入接口设置拨码开关SW1~SW8的状态

（3）打开程序调试软件下载运行编写好的软件程序完成一次并串转换操作把拨码开关的状态

读出来

（4）查看程序运行结果是否正确


PL EQU P1.0

CLK1 EQU P1.1

CLK2 EQU P1.2

SER EQU P1.3

Q7 EQU P1.5

ORG 8000H

LJMP MAIN

ORG 8100H

MAIN:

MOV SP,#60H ;设置堆栈指针

MOV R4,#00 ;延时

DJNZ R4,$

MOV A,#0 ;变量清零

SETB Q7 ;Q=1,端口设置为输入状态

CLR SER ;SER=0

CLR CLK2 ;CLK2=0

CLR PL ;/PL=0

NOP ;锁存并行输入数据

SETB PL ;/PL=1

NOP

MOV R4,#08H ;设置循环变量

CLR CLK1

PLCHG:

MOV C,Q7 ;读入一位串行数据

RLC A

SETB CLK1 ;时钟脉冲

NOP

CLR CLK1

NOP

DJNZ R4,PLCHG

MOV R7,A ;保存数据8 个拨码开关的状态保存于R7 中

SJMP $ ;完成一次并串转换在此设置断点查看R7 的内容

END

6.问题讨论

采用并串转换方式尝试编写扩展八位按键输入的键盘动态扫描程序


按照实验表现和上交的实习报告给出实验成绩。

第三部分：建议使用的教材（黑体小三号）

《51 单片机开发与应用》赵丽清主编，中国石油大学出版社，2013 年 5 月，第三版

第四部分：育人案例（黑体小三号）

1.李军，教授，男，1969 年 12 月出生，回族，博士，硕士生导师，兰州交通大学自动化系副

主任，计算智能与信息处理研究所所长。1987 年至 1991 年在兰州铁道学院学习，毕业获工学学士

学位。1991 年至 1996 年在兰州铁道学院电信系教学。1996 年至 1999 年在兰州铁道学院电信系攻

读硕士研究生，毕业获工学硕士学位。1996 年至 2002 年在兰州铁道学院电信系教学。2002 年至

2006 年在西安交通大学电气工程学院攻读博士学位，毕业获工学博士学位。2008 年 9 月至 2009 年

8 月，中国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学重点实验室，中组部“西部之光”访问学者，

从事先进机器人控制及其神经网络的应用研究。2006 年至今，在兰州交通大学自动化与电气工程

学院自动化系任教。2002 年 2 月至今先后从事计算智能、非线性系统辨识与控制、智能检测理论

与多传感数据融合等研究工作。除完成相关课题研究工作外，并多次参加神经网络学术会议。在《物

理学报》、Lecture Notes in Computer Science (Springer)、《西安交通大学学报》、《Journal of

Southeast University》、《电机与控制学报》等国内外权威学术期刊上发表学术论文 20 多篇，其

中被 SCI 收录 3 篇，EI 收录 8篇，ISTP 收录 5 篇。发表教改论文 2 篇，其中论文“自动化专业拔

尖创新人才培养的探索与研究”，在 2009 年全国自动化教育学术年会上获优秀论文奖。目前主持

甘肃省自然科学基金项目“基于软计算方法的非线性系统辨识与控制研究”（编号：0803RJZA023），

2008~2010 年；主持校级“单片机与嵌入式技术重点课程（群）建设”项目，已完成兰州交通大学

“青蓝”人才工程项目资助计划 1 项、省自然科学基金 1项、光电重点实验室开放课题 1 项。目前

研究方向：计算智能（神经网络与支持向量机等）在非线性系统建模与控制中的应用；模式识别与

机器学习理论、现代检测理论与多传感器数据融合等。

2.毛军发，男，1965 年 8 月出生。电磁场与微波技术专家。上海交通大学第三批"长江学者奖

https://baike.so.com/doc/3430886-3610763.html


励计划"特聘教授和创新团队学术带头人，国家杰出青年科学基金获得者，国家重点基础研究发展

规划(973)首席科学家，国家自然科学基金委创新研究群体学术带头人，国务院学位委员会学科评

议组成员，教育部跨世纪优秀人才及首届全国高校 35 岁以下优秀青年教师奖获得者，上海市科技

精英与领军人才，IEEE Shanghai Section 2007-2008 主席。






《电气控制与 PLC》课程教学大纲课程名称：电气控制与 PLC 课程性质：专业课

课程代码：K10011 学分：4


面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：电子技术、经典自动控制原理



一、说明

1．课程的性质、地位和任务

本课程是电气工程及其自动化（专升本）专业的一门专业课。通过机型 FX2N 的介绍，使学生

掌握可编程序控制器技术的基本知识和基本技能，初步形成解决生产现场实际问题的应用能力；培

养学生的思维能力和科学精神，培养学生学习新技术的能力；提高学生的综合素质，培养创新意识。

2．课程教学基本要求

通过本课程的学习使学生具有能阅读和分析实际应用程序与梯形图、能借助产品说明书和相关

手册、查阅有关数据和功能能力。掌握可编程序控制器的安装和维护的一般方法、可编程控制各类

指令及功能综合应用，具备解决工程实际问题的能力。

二、教学内容及课时分配

第一章常用低压电器 8 学时

1.电器基本知识

2.电磁式接触器

3.继电器

4.熔断器

5.主令电器

6.低压开关类电器

7.智能电器介绍

教学重点：各种低压电器的符号和使用场合

教学难点：各种低压电器的符号和使用场合


思考题：交流电磁线圈误接入直流电源，直流电磁线圈误接入交流电源，会发生什么问题？

第二章电气控制基本环节和典型线路分析 10 学时

1.电气控制系统图

2.三相异步电动机的起动控制

3.三相异步电动机的正反转控制

4.三相异步电动机的制动控制

5.三相异步电动机的调速控制

6.其他基本环节

7.C650 型卧式车床电气控制电路

8.Z3040 型摇臂钻床电气控制电路

教学重点：各种电机控制的主电路和控制电路的画法

教学难点：各种电机控制的主电路和控制电路的画法和基本环节在实际控制图中的应用


思考题：笼形异步电动机在什么情况下采用降压启动？

第三章电气控制系统设计 6学时

1.电气控制系统设计的内容

2.电气控制线路的设计

3.常用电器元件的选择

教学重点：电气控制线路设计的方法和步骤

教学难点：电气控制线路设计的方法和步骤的具体应用


思考题：电气原理图的设计方法有几种？常用什么方法？

第四章可编程序控制器的组成与工作原理 6学时

4.1 概述

4.2 可编程序控制器的组成

4.3 可编程序控制器的工作原理

4.4 可编程序控制器的编程语言

教学重点：可编程序控制器的工作原理和 PLC 的各种元件组成

教学难点：PLC 的各种元件组成


思考题：FX2N 系列 PLC 主要有哪些编程元件？各有什么功能和用途？

第五章可编程序控制器的基本指令 6学时

5.1 基本逻辑指令

5.2 步进顺控指令

教学重点：基本逻辑指令、步进顺控指令

教学难点：步进顺控指令


思考题：状态转移图有哪些功能？

第六章可编程序控制器的功能指令 8学时

6.1 功能指令简介

6.2 程序流控制指令(FNC00FNC09)

6.3 传送、比较指令(FNclO～FNCl9)

6.4 四则运算及逻辑运算指令(FNC20～FNC29)

6.5 循环移位、移位指令(FNC30FNC39)

6.6 数据处理指令(FNC40一 FNC49)

6.7 高速处理指令(F'NC50～FNC59)

6.8 外部 I／0设备指令(FNC70FNC79)

6.9 其他指令

6.10 功能指令简表

教学重点：程序流控制指令、传送、比较指令、四则运算及逻辑运算指令

教学难点：循环移位、移位指令、数据处理指令


思考题：FX 系列 PLC 有哪些中断源？如何使用？这些中断源所引起的中断在程序中如何表

示？

第八章可编程序控制器控制系统的设计与应用 8 学时

8.1 可编程序控制器应用系统设计

8.2 可编程序控制器应用实例

教学重点：程序设计步骤

教学难点：程序设计的步骤和应用


思考题：PLC 应用系统设计包括哪些内容？



析问题解决问题的能力。成绩评定包括考勤成绩、平日成绩（作业、提问、课堂测试等）、实验成

绩和期末成绩，其中期末成绩至少占总成绩的 60%。


一、说明


（1）加深对课程内容的理解，巩固和运用所学知识。

（2）学习 PLC 和程序软件的使用。

（3）学习基本实验方法和操作技能。

（4）能正确观察实验现象并分析实验结果。


序

号实验名称

学

时

必

开

选

开

实验类型

内容提要验

证

基本

操作

综合性、

设计性

1基本指令编程

练习2 √ √

介绍实验台和软件的使用方法及注意

事项，并进行基本指令的编程练习。

2

三相异步电动

机星形/三角

形启动

2 √ √用 PLC 程序实现三相异步电动机的自

动星形/三角形启动。

3 运料小车实验 2 √ √用 PLC 程序实现运料小车的装料和往

复运动。

4液体自动混合

实验2 √ √ 用 PLC 程序实现液体的自动混合。

5四级传送带实

验2 √ √ 用 PLC 实现四级传送带的自动控制。

6水塔水位控制

实验2 √ √ 用 PLC 程序自动控制水塔水位。


实验一基本指令编程练习

1．实验目的：

（1）熟悉 PLC 实验台。

（2）熟悉软件的使用。

（3）熟悉基本操作和指令的编程。

2．实验原理：软件和 PLC 硬件的使用。

3．仪器设备：PLC 实验台，导线。

4．实验步骤：

（1）打开软件，进行编程练习。

（2）下载程序到 PLC 中，将 PLC 的输入输出接口用导线连接。

（3）打开监控程序，看能否实现软件与硬件的配合。

5．实验数据及其处理：无

6．问题讨论：计数器如何使用？

实验二三相异步电动机星形/三角形启动

1.实验目的：

（1）熟悉 PLC 实验台和软件的使用。

（2）实现三相异步电动机的星形/三角形的自动启动。

2．实验原理：三相异步电动机需要降压启动，当结成星形时电压为 220V，这时电压较低，通

过电枢绕组的电流较小，不会对电源起过大的冲击，几秒后结成三角形，这时电压上升，转速也基

本达到额定水平，可以正常电压下运行。

3．仪器设备：PLC 实验台，导线。

4．实验步骤：

（1）打开软件，进行程序输入。



5．实验数据及其处理：无。

6．问题讨论：电机还可以以什么方式启动？

实验三运料小车实验

1．实验目的：


（2）实现运料小车的自动控制。


3．仪器设备：PLC 实验台、导线。

4．实验步骤：





6．问题讨论：如何实现 PLC 程序和继电器系统的配合？

实验四液体自动混合实验

1.实验目的：


（2）实现液体的自动混合控制。

2.实验原理：软件和 PLC 硬件的使用。

3．仪器设备：PLC 实验台、导线。

4．实验步骤：





6．问题讨论：液体液面的控制如何实现？

实验五四级传送带实验

1.实验目的：


（2）实现四级传送带的自动控制。


3．仪器设备：PLC实验台、导线。

4．实验步骤：





6．问题讨论：四级传送带的启动和停止顺序如何？

实验六水塔水位控制实验

1.实验目的：


（2）实现水塔水位的自动控制。

2．实验原理：

软件和 PLC 硬件的使用。

3．仪器设备：PLC实验台、导线。

4．实验步骤：





6．问题讨论：水塔水位液面如何实现自动控制？


每次实验都采用百分制，总共 6 次实验，取 6 次实验报告成绩的平均值作为实验成绩。


【1】《电气控制与 PLC》，熊幸明主编，机械工业出版，2016 年 1 月，第一版。


刘伟麟，1978年考入清华大学无线电系。1980年作为第一批国家公派本科生赴德留学。1986

年获得德国慕尼黑技术大学电子工程硕士学位。1990 年获得慕尼黑德国国防大学通信技术博士学

位。1991年加入瑞士亚斯康(Ascom)公司从事通讯技术的研发工作。从 1997年起开始致力于宽带

电力线载波（PLC）技术的开发。带领公司一个团队成功的研制出世界第一个用于给居民小区宽带

上网的 PLC系统，赢得全瑞士 1999年新技术竞赛奖，并赢得亚斯康公司 2001年专利竞赛奖第二

名。在 2000-2006年期间先后担任亚斯康公司 PLC子公司技术研发部副主任和总经理。从 2006 年

至今任 CURRENT技术国际有限公司技术研发部主任，负责用于智能电网 PLC新技术和产品的研

发。成功地开发了用于中压智能电网的 200兆宽带 PLC系统和产品，和用于智能抄表的 128 K窄

带PLC系统和产品。在工作期间获得多项国际专利并在学术杂志和国际会议上发表了20多篇文章。

代表公司筹备，创始了 PLC工业协会 UPA（宽带）和 PRIME（窄带）。作为公司负责人参加和管

理了的一系列欧盟范围内的智能电网和 PLC技术开发和规范制定的合作项目（OPERA，OPEN，

INTEGRIS，ADDRESS）。 2011年 5月 31日，中央“千人计划”人选刘伟麟博士回国正式工作，

成为中国电科院引进并到岗工作的第二位海外高层次人才。

廖常初，重庆大学教授。是我国著名的自动化权威专家，PLC领域著名作者，西门子官方特

邀培训专家。曾长期在企业从事机械、电气技术工作，长期从事工业控制和 PLC应用的教学、科

研和工程应用工作，具备丰富的实际经验和教学经验。多年来编写了多部我国 PLC领域的销量超

10万册的经典畅销著作。廖老师编写的图书以严谨、实用、细致著称，得到了学术界和企业界的

一致认可。为了更好地服务于读者，廖老师充分利用网络社区平台开设个人博客，积极与网友交流。

同事他还参与各项培训工作，多年来为众多从业者传道授业解惑，赢得了广大读者、网友朋友们的

好评和尊敬。

《电子设计自动化（EDA）》课程教学大纲课程名称：电子设计自动化（EDA）课程性质：专业课

课程代码：K10005 学分：2


面向专业：电气工程及其自动化、电气工程及其自动化（专升本）

先修课程：电子技术

执笔人：姜秋鹏审定人：庞晓玲姜学东


一、说明


本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业课。通过学习本课程，应掌握 VHDL 语言的结构

与语法，能运用 VHDL 语言编程及进行仿真，对当今流行的设计方法：以硬件描述语言和逻辑综合

为基础的自顶向下的电路设计方法有所了解，并使学生建立这种设计流程的思维，掌握用 VHDL 描

述和设计基本数字电路、状态机、数字控制电路的方法。

2. 课程教学基本要求

通过本课程的学习使学生掌握 EDA 系统中的综合限制,掌握硬件描述语言和逻辑综合为基础的

自顶向下的电路设计方法,掌握用 VHDL 描述和设计基本数字电路、状态机、数字电子系统的方法。


第一章 EDA 技术概述（2学时）

1.EDA 技术

2．EDA 技术应用对象

3.硬件描述语言 VHDL

4.EDA 技术的优势

5.面向 FPGA 的 EDA 开发流程

6.可编程逻辑器件

7.cpld 的结构与可编程原理

8.fpga 的结构与工作原理

9.编程与配置

10.quartusⅡ

11.ip 核

12.eda 的发展趋势

教学重点：面向 FPGA 的 EDA 开发流程

教学难点：综合和下载


思考题：什么是综合？有哪些类型？

第二章 VHDL 程序结构与数据对象（2学时）

1.vhdl 程序结构

2．vhdl 程序基本构建

3.vhdl 文字规则

4.vhdl 数据对象

教学重点：vhdl 程序结构和数据对象

教学难点：vhdl 数据对象


思考题：说明端口模式 INOUT 和 BUFFER 有何异同点。

第三章 VHDL 数据类型与顺序语句（2学时）

1.vhdl 数据类型

2.vhdl 最常用的顺序语句

3.if 语句使用示例

4.vhdl 其他顺序语句

教学重点：vhdl 数据类型和最常用的顺序语句

教学难点：if 语句和 case 语句的使用


思考题：1.解释 BIT 和 BOOLEAN 类型的区别

2.设计一个求补码的程序，输入数据是有符号的 8 位二进制数据。

第四章时序仿真与硬件实现（2 学时）

1.vhdl 程序输入与仿真测试

2．引脚锁定与硬件测试

3.电路原理图设计流程

4.利用属性表述实现引脚锁定

教学重点：仿真测试与引脚锁定

教学难点：仿真测试


思考题：归纳 quartusⅡ进行 VHDL 文本输入的设计流程。

第五章 VHDL 并行语句（2 学时）

1.并行信号赋值语句

2．vhdl 运算操作符

教学重点：并行信号赋值语句

教学难点：例化语句的使用


思考题：用 VHDL 设计一 3—8译码器。

第六章 LPM 宏模块应用（2 学时）

1.lpm 宏模块应用

2．lpm 计数器模块调用

3.乘法器的 vhdl 代码表述和相关属性设置

4.lpm 随机存储器的设置和调用

教学重点：lpm 宏模块应用

教学难点：lpm 随机存储器的设置和调用


思考题：简易正弦信号发生器的设计。

第七章 VHDL 设计深入（2 学时）

1.进程中的信号赋值与变量赋值

2．含高阻输出的电路设计

教学重点：进程中的信号赋值与变量赋值

教学难点：三态总线的设计


思考题：设计一个比较电路，输入的 8421BCD 码大于 5 时输出 1，否则输出 0。

第八章 VHDL 状态机设计与应用（4 学时）

1.vhdl 状态机的一般形式

2．moore 型状态机的设计

3.mealy 型状态机的设计

4.状态编码

教学重点：vhdl 状态机的设计方法

教学难点：状态机的结构和 mealy 型状态机的设计


思考题：ADC0809 采样控制电路的设计。


闭卷考试，考试时间 2 小时；试卷成绩占总评成绩的 60%，实验成绩、平日成绩占总评成绩

的 40%。


一、说明


本课程实验目的在于使学生了解有关实验设备的结构原理及使用方法，培养学生实验研究的

基本技能，加深对基本理论的理解，更好地掌握所学知识。

通过实验课的学习，应达到如下要求：

（1）了解实验内容及方法，获得实验研究的初步能力；

（2）了解实验设备的结构原理，掌握其正确使用方法。

2.本门课程实验项目设置情况

序

号实验名称

学

时

必

开

选

开

实验类型

内容提要验

证

基本

操作

综合性、

设计性

1仪器的熟悉及半加

器的设计2 √ √

熟悉实验台；用 VHDL 设计

半加器及或门，并给出程序

设计、软件编译、仿真分析、

硬件测试及详细实验过程。

2简单组合电

路的设计2 √ √

利用 QUARTUSⅡ完成 2选 1多路选择器的文本编辑输

入（mux21a．vhd）和仿真

测试。

38 位硬件加法器

VHDL 设计2 √ √

给出此项设计的仿真波形，

测试加法器的延时，利用实

验电路验证此加法器的功

能。

4 触发器的设计 2 √ √

设计上升沿 D 触发器和电

平触发器，给出详细实验过

程。

5含异步清零和同步

时钟使能的 4 位加

法计数器

3 √ √

设计一含计数使能、异步复

位和计数值并行预置功能 4位加法计数器。

6计数及译码

显示电路3 √ √

设计 7段数码显示译码器及

计数器，用例化语句组成一

个电路，测试并仿真。

7 全加器的设计 2 √ √（1）用半加器和或门实现

（2）直接描述全加器

8用状态机实现序列

检测器的设计3 √ √

设计一用于检测一组或多

组由二进制码组成的脉冲

序列信号的序列检测器

9用状态机对

ADC0809 的采样控

制电路实现

3 √ √

利用 QUARTUSII进行文本编

辑输入和仿真测试；给出仿

真波形。

10 扫描显示电路设计 3 √ √ 实现多位数码管扫描显示

1116×16 点阵汉字显

示设计实验3 √ √

用 16×16 点阵汉字显示模

块，动态显示一些字符

12VGA 显示接口设计

实验3 √ √

利用 CPLD 实现一个 VGA 显

示器彩条发生器


实验一仪器的熟悉及半加器的设计

1.实验目的：熟悉实验台及基本 VHDL 设计

2.原理：通过描述真值表或函数式的方法实现半加器的描述

3.试剂和仪器设备：计算机、EDA实验箱

4.实验步骤：

（1）熟悉实验台

（2）用 VHDL 设计半加器及或门，并给出程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试及详细

实验过程。

（3）根据以上的实验内容写出实验报告，包括程序设计、软件编译、仿真分析和详细实验过

程；给出程序分析报告、仿真波形图及其分析报告。


6.问题讨论：如何实现全加器的描述

实验二简单组合电路的设计

1.实验目的：熟悉 QUARTUSⅡ的 VHDL 文本设计流程全过程，学习简单组合电路的设计、多层

次电路设计、仿真和硬件测试

2.原理：通过描述真值表或函数式的方法实现数据选择器的描述


4.实验步骤：

（1）利用 QUARTUSⅡ完成 2 选 1 多路选择器的文本编辑输入（mux21a．vhd）和仿真测试

等步骤，给出图 1 所示的仿真波形。

图 1

（2）将多路选择器看成是一个元件 mux21a，利用元件例化语句并将此文件放在同一目录。

（3）实验报告：根据以上的实验内容写出实验报告，包括程序设计、软件编译、仿真分析

和详细实验过程；给出程序分析报告、仿真波形图及其分析报告。


6.问题讨论：如何实现 4 选 1 数据选择器的描述

实验三 8位硬件加法器 VHDL 设计

1.实验目的：学习 8 位硬件加法器 VHDL 设计

2.原理：通过行为描述实现多位加法器的描述


4.实验步骤：给出此项设计的仿真波形，测试加法器的延时，利用实验电路验证此加法器的

功能，并写出实验报告。


6.问题讨论：如何实现多位数减法器的描述

实验四触发器的设计

1.实验目的：熟悉 QUARTUSⅡ的 VHDL 文本设计流程全过程，学习简单时序电路的设计、仿真和硬

件测试。

2.原理：通过信号属性函数实现上升沿的描述


4.实验步骤：

（1）设计上升沿 D 触发器和电平触发器，给出程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试

及详细实验过程。

（2）分析比较实验内容 1 和 2 的仿真和实测结果，说明这两种电路的异同点，给出实验报

告。


6.问题讨论：常用的描述上升沿的方法有哪些？

实验五含异步清零和同步时钟使能的 4位加法计数器

1.实验目的：学习时序电路的设计、仿真和硬件测试，进一步熟悉 VHDL 设计技术。

2.原理：参考 3.3.7，实现一般计数器的设计

3.试剂和仪器设备：计算机、EDA 实验箱

4.实验步骤：设计一含计数使能、异步复位和计数值并行预置功能 4 位加法计数器。在

QUARTUSII 上进行编辑、编译、综合、适配、仿真。并进行引脚锁定以及硬件下载测试。


6.问题讨论：思考减法计数器的设计方法？

实验六计数及译码显示电路设计

1.实验目的：学习 7 段数码显示译码器设计；学习多层次设计方法。

2.原理：7 段数码是纯组合电路，通常的小规模专用 IC，如 74 或 4000 系列的器件只能作十

进制 BCD 码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是 2 进制的，所以输出表达都是 16

进制的，为了满足 16 进制数的译码显示，最方便的方法就是利用 VHDL 译码程序在 FPGA 或

CPLD 中实现。本项实验很容易实现这一目的。例 4-2 作为 7段 BCD 码译码器的设计，输出

信号 LED7S 的 7 位分别接如图 4-2 数码管的 7 个段，高位在左，低位在右。例如当 LED7S

输出为 "1101101" 时，数码管的 7个段：g、f、e、d、c、b、a分别接 1、1、0、1、1、0、

1，接有高电平的段发亮，于是数码管显示“5”。


4.实验步骤：设计 7 段数码显示译码器及计数器，用例化语句组成一个电路，测试并仿真。


6.问题讨论：思考共阳极数码管译码显示电路的设计方法。

实验七全加器的设计

1.实验目的：熟悉 QUARTUSⅡ的 VHDL 文本设计流程全过程，掌握多种方式组合电路的 VHDL

设计。

2.原理：利用真值表实现全加器的设计。


4.实验步骤：

（1）用半加器和或门实现

（2）直接描述全加器

（3）仿真

（4）下载测试


6.问题讨论：思考如何用原理图方式实现全加器设计。

实验八用状态机实现序列检测器的设计

1.实验目的：用状态机实现序列检测器的设计，并对其进行仿真和硬件测试。

2.原理：用状态机描述序列检测器的状态转换图。


4.实验步骤：利用 QUARTUSII 进行文本编辑输入和仿真测试；给出仿真波形。


6.问题讨论：如何画出序列检测器的状态转换图

实验九用状态机对 ADC0809 的采样控制电路实现

1.实验目的：学习用状态机对 A/D 转换器 ADC0809 的采样控制电路的实现。

2.原理：ADC0809 是 CMOS 的 8 位 A/D 转换器，片内有 8 路模拟开关，可控制 8 个模拟量中的

一个进入转换器中。ADC0809 的分辨率为 8位，转换时间约 100us，含锁存控制的 8路多路开

关，输出有三态缓冲器控制，单 5V 电源供电。


4.实验步骤：利用 QUARTUSII 进行文本编辑输入和仿真测试；给出仿真波形。


6.问题讨论：如何根据 ADC0809 的工作时序画出状态转换图

实验十扫描显示电路的设计

1.实验目的：了解教学系统中 8 位七段数码管显示模块的工作原理，设计标准扫描驱动电路

模块，以备后面实验调用。

2.原理：多个数码管 a—g 各段并联，每个数码管通过 1 位选通信号控制，在任一时刻，让一

个数码管的位控制信号为高电平，其余为低电平，同时段信号加相应数据，就能实现扫描

显示。


4.实验步骤：

（1）用拨码开关产生 8421BCD 码，用 CPLD 产生字形编码电路和扫描驱动电路，然后进行

仿真，观察波形，正确后进行设计实现，适配化分。调节时钟频率，感受“扫描”的过程，

并观察字符亮度和显示刷新的效果。

（2）编一个简单的从 0～F 轮换显示十六进制的电路。

（3）仿真

（4）下载测试


6.问题讨论：比较静态显示和扫描显示的优缺点。

实验十一 16×16 点阵汉字显示设计实验

1.实验目的：

（1）了解点阵字符的产生和显示原理。

（2）了解 E2PROM 和 16×16 点阵 LED 的工作机理。

（3）加强对于总线产生,地址定位的 CPLD/FPGA 实现。

2.原理：

16×16 扫描 LED 点阵的工作原理同 8 位扫描数码管类似。它有 16 个共阴极输出端口,每个共阴

极对应有 16 个 LED 显示灯。所以其扫描译码地址需 4 位信号线。AT28C64 E2PROM 存贮器是电可擦

除/编程的只读存贮器,容量为 8k×8bit，有 13 位并行地址线和 8 位并行数据线，而一个完整的字符

所需的存储空间为 32 字节即 32×8bit，也就是说 AT28C64 最多可连续存 256 个 16×16 点阵字形。存

储方式可事先约定好。

本实验就是要通过 CPLD 芯片产生读时序，将字形从 AT28C64 中读出,然后产生写时序，写入

16×16 的点阵，使其扫描显示输出。

3.试剂和仪器设备：计算机、EDA 实验箱

4.实验步骤：

（1）用 FPGA 芯片产生 AT28C64 的地址信号 A12~A0,nOE、nCS 接地，nWE 接电源。

（2）用 FPGA 芯片接收 AT28C64 的数据信号的 D7~D0，对外产生 16×16 点阵的扫描驱动电路，

其中段驱动 HOUT0~7、LOUT0~7；片选地址 SEL3~SEL0。

（3）对 AT28C64 中的字符地址映射，编写相应的顺序的读过程信号和写过程信号，以及相应

的扫描顺序。用层次化设计调试，实现设计功能，进行适配划分，根据结果调整，改进设计


6.问题讨论：有几种方法可以使字形显示旋转 90 度、180 度。

实验十二 VGA 显示接口设计实验（VGA 彩条信号发生器）

1.实验目的：了解 VGA 显示器的基本显示原理。进一步熟悉并掌握分频原理。

2.原理：VGA 彩色显示器(640×480/60HZ)在显示过程中所必需的信号，除 R、G、B 三基色信

号外,行同步 HS 和场同步 VS 也是非常重要的两个信号。显示过程中 HS 和 VS 的极性可正可负，显

示器内可自动转换为正极性逻辑。

现以正极性为例说明 CRT 的工作过程。R、G、B 为正极性信号，即高电平有效。当 VS=0、HS=0

时，CRT 显示的内容为亮的过程,即正向扫描过程约为 26us。当一行扫描完毕，行同步 HS=1，约需

6us；其间，CRT 扫描产生消隐,，电子束回到 CRT 左边下一行的起始位置(X=0,Y=1)当扫描完 480 行

后,CRT的场同步 VS=1，产生场同步使扫描线回到 CRT的第一行第一列(X=0,Y=O)处(约为两个行周期)。

本设计的彩条信号发生器可通过外部控制产生 3 种显示模式，共 6 种显示变化(见表 1)，其中的颜

色编码如表 2 所示。

1 1：白黄青绿品红蓝黑 2：黑蓝红品绿青黄白

2 1：白黄青绿品红蓝黑 2：黑蓝红品绿青黄白

3 1：模式 1 2：模式 2

表： 1

颜色黑蓝红品绿青黄白

R 0 0 0 0 1 1 1 1

G 0 0 1 1 0 0 1 1

B 0 1 0 1 0 1 0 1

表： 2

3.试剂和仪器设备：计算机、EDA实验箱、VGA 显示器

4.实验步骤：

（1）将示例程序下载到实验仪器上进行测试。

（2）编写 VGA 程序，下载并验证。

（3）CLK 接时钟信号建议使用 66MHz，HS、VS、R、G、B 分别接 VGA 接口的行同步端、场同

步端和三色端，MD 模式切换按钮接一位按键开关（有 6 种输出模式，分别是：横彩条 1、

横彩条 2、竖彩条 1、竖彩条 2、棋盘格 1 和棋盘格 2）。


6.问题讨论：讨论 VGA 彩条信号发生器的工作原理。

三、考核方式和成绩评定要求。

通过平日考核确定学生的实验成绩。平日考核主要考查学生的实验表现、实验基本操作能力、

实验报告的质量三个方面，三个方面所占的比例为 2：4：4。


【1】《EDA技术与 VHDL》潘松、黄继业著，清华大学出版社 2013 年 4 月，第 4 版

【2】《EDA实验指导书》姜秋鹏，海都学院


1.约翰·瑟尔 John Searl,1932 年 5 月 2 日，约翰·瑟尔 John Roy Robert Searl 出生于英国旺蒂

奇(Wantage)的一个贫困的家庭，4 岁时离开兄弟姐妹被送到寄养家庭。他从 4 岁半时就开始有不寻

常的梦境，且都是每年出现 2 次，持续 6 年之久。在他的梦境中详尽地显示了发电机的每一细节，

并在他幼小的脑海中留下深刻印象。在领悟了这些梦境中的信息之后，约翰·瑟尔在 14 岁的时候

将梦境付诸实现，开始制造第一部瑟尔效应发电机。这种发电机是不需要提供常规燃料的发电机，

它包含 3 个同心圆环，每一个圆环由 4 种材料组成，固定在一个基座上，每一个圆环周围都有一些

滚筒状转子围绕四周，最里面有 12 个转子，中间层有 20 个转子，最外层有 32 个。

2.尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856 年－1943 年），塞尔维亚裔美籍发明家、机械工程师和

电机工程师。他被认为是电力商业化的重要推动者，并因主持设计了现代广泛应用的交流电力系统

而最为人知。19 世纪末，20 世纪初，他对电力学和磁力学做出了杰出贡献。他的专利和理论工作

依据现代交变电流电力系统，包括多相电力分配系统和交流电发电机，帮助了他带起了第二次工业

革命。成就是 1882 年，他继爱迪生发明直流电（DC）后不久，发明了“高频率”（15,000 赫兹）

交流发电机（于 1891 年获得专利），并创立了多项电力传输技术。尼古拉·特斯拉与达·芬奇一并

被世界公认为两大旷世奇才，被人们称作交流电之父、无线电之父，他的很多研究成果至今还是美

国军方的绝密资料。

《机电控制实习》课程教学大纲课程名称：机电控制实习课程性质：教学实习

课程代码：S10002 学分： 1

理论学时： 0 实验学时：1周

面向专业：电气工程及其自动化（专升本）

先修课程：电工技术、电机与拖动基础

执笔人：刘立山审定人：庞晓玲姜学东

一、说明


（一）知识目标：通过该课程的教学，使学生掌握常用低压电器的种类、特性、结构原理及使

用方法；掌握典型继电接触控制电路的工作原理，掌握电气控制的设计方法、安装过程、资料整理。

（二）能力目标：通过该课程的教学，培养学生查阅图书资料、产品手册和工具书的能力，具

备一定的电气控制电路的设计、组装、维修及电气绘图能力，为全面提高学生的综合素质及增强工

作适应能力打下一定的基础。

（三）素质目标：本课程主要培养学生系统性、综合性设计应用能力及动手操作能力。通过本

课程的学习，可培养学生树立正确的设计思想，严谨求实的科学工作态度和刻苦钻研的作风，激发

学生的求知热情、探索精神、创新欲望。

2. 课程教学基本要求

（一）了解机电控制实际工作特点、操作方法、操作规程及注意事项。

（二）理解机电控制设计的目的、任务和要求，理解机电控制系统安装与调试目的，理解电气设计

文件完整性的意义的设计原理、设计方法、设计思想。

（三）掌握机电控制系统设计的一般原则、根据工艺要求设计机电控制线路的方法；掌握常用电

器元件的选用与临时变更原则，电气图的种类与绘制方法，电气柜的安装方法，电气控制线

路调试，故障查找、分析与排除方法；掌握电气控制设备图纸、资料的整理方法。

二、实践内容与时间分配

交流电机制动控制

1.基本要求

掌握交流电机控制电路的设计方法、安装、调试。

2.主要内容

（1）.三相异步电动机时间控制的可逆运行能耗制动控制电路。

设计要求：① 保证电动机脱离三相交流电源后，才允许加入直流电源；

② 转速接近零时，解除能耗制动；

③ 电机正、反转运行应有可靠互锁；

④ 合理选择能耗制动电流，有短路和过载保护。

（2）三相异步电动机速度控制的可逆运行能耗制动控制电路。

设计要求：① 保证电动机脱离三相交流电源后，才允许加入直流电源；

② 当速度降至（2~5%）额定转速时，应解除能耗制动；

③ 电机正、反转运行应有可靠互锁；

④ 有短路和过载保护。

（3）三相异步电动机可逆运行反接制动控制电路。

设计要求：① 要有两个反接制动电阻；

② 反接制动后，当速度降至（2~5%）额定转速时，切除电源；

③ 电机有正、反转和运转、制动互锁；

④ 有短路和过载保护。

3.完成形式及时间分配：

从所提供题目选取 1 个，按功能要求完成电路设计，画出电路原理图、接线图，绘制安装布置

图，写出原理分析报告；然后进行接线调试、故障分析。完成时间 1.5 天。

顺序控制

1.基本要求

掌握异步电机顺序控制电路的设计方法、安装、调试。

2.主要内容

（1）电机 M1 先启动，经过 10 秒延时后 M2 自动启动，有短路和过载保护。

（2）电机 M1 先启动，经过 10 秒延时后 M2 自动启动，M2 启动后 M1 停止，有短路和过载

保护。

（3）电机 M1 启动后 M2 启动，电机 M2 停止后 M1 停止，有短路和过载保护。

（4）用一控制电路实现对两台电动机 M1、M2 的下列控制要求。

① 按下启动按钮后 M1、M2 同时启动，经过 10 秒后 M2 自动停止。

②M2 在运动中可任意停车。

③ 按下停车按钮时，M1、M2 同时停车。

3．完成形式及时间分配



工业应用控制

1.基本要求

掌握工业应用机电控制电路的设计方法、安装、调试。

2.主要内容

（1）两个电机控制两个运动对象，按下启动按钮后，两个控制对象 A、B 按以下规律运动：A

从位置 1 到位置 2→B 从位置 3 到位置 4→A 从位置 2 到位置 1→B 从位置 4 到位置 3,完成以上动作

后自动循环，有短路和过载保护。

（2）三相异步电动机启动冲击电流很大，试设计一控制电路，使电流表在启动期间不工作，

电机启动完成后立即投入工作。设电机的启动时间为 2 秒。

（3）设计一机床自动间歇润滑电路，润滑工作由一台电机带动油泵完成。要求润滑 10 秒后停

止 2 分钟，不断循环工作。

（4）工作台在两端各停留 5 秒的自动往复运动控制电路，有互锁、短路和过保护。

（5）自动运输线上有三台电动机 M1、M2、M3 ，试设计起控制线路，要求如下：

①M1 先起动，运行 15 秒后 M2 和 M3 同时起动；

②M2 或 ( 和 )M3 停止后，经过 5 秒 M1 停止，且 M2 和 M3 可单独停止；

③M2 能进行点动调整；

④ 有运行状态指示；

⑤ 三台电动机均有短路保护和长期过载保护。

（6）设计锅炉来煤系统电气控制电路，由 3 条皮带组成，分别由 M1、M2、M3 三台电动机控

制。

① 可实现集中、单台控制；

② 集中控制时，M1 先起动，10 秒后 M2 自动启动，M2 启动 10 秒后 M3 起动；

③ 正常停车接到停车信号后延时 15s，M1 停止，延时 20s，M2 停止，延时 10s，M3 停止；

④ 有紧急停车功能；

⑤ 有单台启、停功能；

（7）设计 C650-2 型车床的电气控制电路，有一台主轴电动机/一台刀架快速电动机和一台冷却

泵电动机，要求：

① 主轴电动机采用正、反转控制及点动控制；

② 主轴电动机采用串电阻反接制动、全压启动；

③ 冷却泵和刀架电动机均为单向控制；

④ 刀架采用点动操作；

⑤ 冷却泵工作时，主轴电动机不工作；

⑥ 具有短路、过流保护。

（9）有一台四级皮带轮运行，分别由 M1 、 M2 、 M3 、 M4 四台电动机拖动，如图所示。

试设计其控制电路，要求如下：

① 起动时要求按 M4 、 M3 、 M2 、 M1 顺序起动；

② 停车时要求按 M1 、 M2 、 M3 、 M4 顺序停车；

③ 上述动作均按顺序原则控制。




三、实践条件与地点建议

1.实践基本条件要求

实习材料与设备：电气控制实训台，实训工具 30 套，三相异步电动机若干，交流接触器若

干，中间继电器若干、时间继电器若干、限位开关若干、导线若干。

2.实践地点建议

电工实验室、电机与电力电子技术实验室

四、考核方式和成绩评定要求

考勤 10%//实习态度 10%//动手能力 50%//实习报告 30%

实习报告要求：

1. 课程实习报告格式，严格按照学校课程报告的格式进行；

2. 课程实习报告内容主要包括：

① 设计题目、设计要求；

② 设计原理及原理电路图；

③ 元器件及材料选择

④ 设计电路的安装布置图；

⑤ 电气控制线路安装、调试及实验结果的记录分析

⑥ 设计心得体会

3. 课程实习报告要求：

① 实习报告格式正确，

② 报告内容完整、文字流畅、字迹端正、图纸规范；

③ 设计论证充分、线路简洁可靠，元件选择正确合理；

④ 绘图符合国家电气制图标准，图面整洁；

⑤ 设计计算步骤详细，结果正确；

⑥ 在实际安装中发生的错误修改和元器件变动要有明确的说明，设计心得体会真实可信。


【1】电工技术，秦曾煌主编，人民教育出版社，2015 年 6 月，第三版。

【2】电工技术，杨雪岩，中国石油大学出版社，2013 年 6 月，第三版。

《电机绕组实习》实践环节教学大纲课程名称：电机绕组实习课程性质：教学实习

课程代码：S10006 学分：1

理论学时：1周实验学时：0

面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：电机与拖动基础


一、说明


电机绕组绕制实习是配合《电机与拖动基础》课程教学而进行的，目的是使学生通

过对电机拆装、检修和测试等实践，加深对电机结构的认识，掌握电机绕制的基本技

能，掌握电动机嵌线工艺，培养学生处理实际问题的能力，为将来从事专业工作打下

基础。同时培养良好的职业道德和严谨的工作作风。


1）知识要求：通过实习了解电机的结构，掌握交流绕组在铁芯中的分布规律及连

接方式。

2）能力要求：能用正确的方法拆装电机，学会电机常见故障的现象、原因分析及

处理方法。学习异步电动机嵌线工艺，掌握单层交叉式绕组的嵌线规律和接线方法。

3）技能要求：会正确的使用电工仪表对电机进行测试；会进行电动机三相绕组的

极性测试；会进行电动机三相绕组的相间绝缘、相对地绝缘的测试；会通过电动机的

空载试验判断电机的性能。


1.基本要求

（1）注意听取实习指导老师关于电机绕线技术操作知识讲解，领会后才动手操作。

（2）制作线圈时，两人一组要配合好，注意匝数，绕线方向。注意导线否有破损，如有上述

问题则不能用。

（3）线圈下到定子槽时，要注意节距，要先裁剪绝缘青壳纸放入铁芯槽后，才下线。下线过

程中要按技术操作要求操作。要小心，不能操之过急。线圈下到定子铁芯槽后，要用竹签楔紧。

（4）三相绕组各线圈头与头、尾与尾或头与尾的连接，要格外小心，要按绕组展开图连接。

同时做好接头穿绝缘管进行绝缘。如果经过试验，定子腔体内没有旋转磁场或者旋转磁场达不到要

求，则说明各相绕组的线圈连接有不对的地方，要进行认真检查排除。

（5）定子三相绕组做好后，要进行认真检查，有无接地、短路、断路、接线错误的地方。用

万用表打在电阻挡，测量三相绕组各电阻值，是否接近平衡。

（6）检查无误后，将电机绕组接成 Y 形，在指导老师的指导下，通电试验。（1）、不装转子试

验：用指南针放入定子腔体内，调压器通电 0—50V 指南针是否快速旋转。用钳形表测量空载电流

是否符合要求。（2）、装上转子、端盖部件试验：调压器通电 0—50V。

（7）运行成功后要进行答辩，由指导老师提出 2—3 道问答题，由学生回答。

2.主要内容

本项实习项目要求学生对三相异步电动机定子绕组进行绕制和嵌线操作，掌握电动机绕组的绕

制技术与嵌线工艺。并学会接线后进行绝缘、极性测定，组装后进行通电试验，检验能否正常旋转。

3.完成形式及时间安排

完成形式：本次实习以最后重新绕制的电机绕组为最终实物，并进行外观评判和实际通电测试。

时间安排：

讲座:电机绕制实习基本知识讲解，资料查询及任务分配，观察绕组 1天

定子绕组绕线 1天

定子绕组下线、端部接线、测极性 1天

组装、试运行 1天

写实习报告 1天


1、实践基本条件要求

能够完成电机绕组的基本绕制及通电测试成功

2、实践地点建议

电机绕制实验室


电机绕制实习的成绩采用百分制，主要分下面三方面进行评定：

（1）设计表现（20 分）：设计是否认真，工作是否细致，对有关问题的钻研精神如何，是

否有迟到、早退、旷课现象。

（2）独立完成能力及设计质量（30 分）：在设计中是否自己独立完成，设计是否合理、计

算是否正确，参数是否可靠，动手能力如何，是否实现要求功能，性能参数是否达标。

（3）提交报告的质量（50 分）：能否独立完成设计报告，论述是否正确、充分、完整，能

否将设计要求的任务完成，计算、分析是否正确，对设计中的问题是否得出合理的总

结等。


《电子技术课程设计》实践环节教学大纲

课程名称：电子技术课程设计课程性质：教学实习


理论学时：1周实验学时：0

面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：电路分析、电子技术


一、说明


通过课程设计，使学生加强对电子技术电路的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算

及制作调试等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。对本次课程设计，原则上指导老师只

给出大致的设计要求，在设计思路上不框定和约束同学们的思维，所以同学们可以发挥自己的创造

性，并力求设计方案凝练可行、思路独特、效果良好

2、课程教学基本要求

（1）巩固和加强“模拟电子技术”、“数字电子技术”课程的理论知识。

（2）掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品的研制开发过程，培养学生创新能力和思维能

力。

（3）掌握电子电路安装与调试方法及故障排除方法。

（4）提高学生电子电路技能及仪器使用能力、撰写课程设计总结报告能力。

（5）通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析、解决问题的能力。


四人智力竞赛抢答器

1．基本要求

设计一台可供 4 名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。由主持人控制，抢答前锁定抢答器，抢答

时开启电路；用发光二极管 LED 显示蜂鸣器提示哪个选手抢到。

2．主要内容

（1）4 名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮和发光二极管，按钮和发光二极管的

编号都与选手的编号对应，也分别为 1，2，3，4。

（2）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零和抢答的开始。

（3）抢答器具有数据锁存功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，

封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。


在实验箱上完成测试，并完成课程设计报告。

分配任务、查资料 0.5 天

调试程序 0.5 天

系统测试 0.5 天

验收 0.5 天

晚会彩灯控制

1.基本要求

某晚会用红绿黄三组彩灯采光，三组灯亮的顺序为：红灯亮绿灯亮黄灯亮全亮全

灭红灯亮 ………..重复以上过程。试用 JK 触发器设计该时序电路，实现对三组彩灯的控制。

2.主要内容

1.完成电路设计，画出原理图，写出电路原理分析，画出接线图；

2.完成接线，进行演示；

3.撰写并提交课程设计报告。





系统测试、验收 0.5 天

六十进制秒计时器

1.基本要求

能对秒信号进行六十进制计数，并用 LED 显示。

2.主要内容

1.完成电路设计，画出原理图，写出电路原理分析，画出接线图；

2.完成接线，进行演示；

3.撰写并提交课程设计报告。





系统测试、验收 0.5 天


1．实践基本条件要求

能够提供完成电子技术课程设计的试验箱，具有计算机调试系统，能够容纳相应学生的实

验室。


工程系实验楼电子技术实验室


采用 70%平时成绩（包括考勤成绩、实际操作成绩、问答情况、资料查询情况）与实习报告

成绩 30%考核相结合的方法，平定学生学习成绩。平时成绩可采用课间观察、记录学生完成实验时

间或顺序等方法，结合问答情况和考勤情况等综合给出学生的平时成绩。


【1】电子技术实验，李新成主编，中国电力出版社，2012 年 7 月，第一版。

《单片机应用课程设计》实践环节教学大纲

课程名称：单片机应用课程设计课程性质：教学实习

课程代码： S10010 学分：1

理论学时：实验学时：

面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：单片机原理与应用Ⅰ、

单片机原理与应用实验、电路分析


一、说明


该课程是电气工程及其自动化专业的必修课，独立设置的实践教学环节。通过单片机应用课程

设计，使学生掌握单片机应用系统设计开发的基本技能。

2、课程教学和教改基本要求

通过单片机应用课程设计，使学生掌握单片机应用系统设计开发的基本技能。利用实验箱提供

的电路，在理解硬件电路的基础上编写控制程序，进行调试，演示要求的功能。提交电路的原理图、

印刷电路板布线图、原程序、关于所设计系统硬件工作和控制程序工作原理的分析说明。


温度测控系统设计

1.基本要求：

（1）以现有的单片机实验箱为基础，设计温度温度检测、显示电路，最高温度和最低温度

可通过键盘设定

（2）通过软件校正使显示温度与实际环境温度相符，用发光管模拟表示电热元件的通电发

热过程，

2.主要内容：

（1）编写对温度进行 PID 控制的控制程序，当测量温度高于设定的最高温度或低于设定的

最低温度时，利用蜂鸣器发出声音报警信号，

（2）利用发光管发出光报警信号。






验收 0.5 天

外部中断（急救车与交通灯）

1.基本要求：本实验模拟交通信号灯控制，一般情况下正常显示，在急救车到达时，两个方向四个

路口交通信号等全红，以便急救车通过。设急救车通过路口的时间为 10 秒，急救车通过后，交通

恢复正常。

2.主要内容：本实验用单次脉冲申请外部中断，表示有急救车通过。



分配任务、查资料 1 天

调试程序 1 天


验收 0.5 天


1．实践基本条件要求

能够提供完成单片机课程设计的试验箱，具有计算机调试系统，能够容纳相应学生的实验

室。

2．实践地点建议

电气实验教学中心单片机实验室


单片机原理与应用课程设计的成绩采用百分制，主要分下面三方面进行评定：

（1）设计表现（30 分）：设计是否认真，工作是否细致，对有关问题的钻研精神如何，是否有迟

到、早退、旷课现象。

（2）独立完成能力及设计质量（40 分）：在设计中是否自己独立完成，设计是否合理、计算是否

正确，参数是否可靠，动手能力如何，是否实现要求功能，性能参数是否达标。

（3）提交报告的质量（30 分）：能否独立完成设计报告，论述是否正确、充分、完整，能否将设

计要求的任务完成，计算、分析是否正确，对设计中的问题是否得出合理的总结等。


无

《可编程控制器应用课程设计》实践环节教学大纲

课程名称：可编程控制器应用课程设计课程性质：教学实习


理论学时：实验学时：

面向专业：电气工程及其自动化（专升本）先修课程：可编程控制器原理与应用


一、说明


该课程是电气工程及其自动化专业的必修课，独立设置的实践教学环节。通过课程设计，使学

生掌握可编程控制器应用系统设计开发的基本技能。了解常用电气控制装置的设计方法、步骤及设

计原则；通过训练，使学生初步具有设计电气装置的能力，从而培养和提高学生独立工作的能力，

进行一次工程技术设计的基本训练；培养学生查阅书籍、参考资料、产品手册、工具书的能力，上

网查询信息的能力，编制技术文件的能力等等；从而提高学生解决实际工程技术问题的能力。将所

学电学知识融会贯通完成设计任务，从而培养学生独立分析问题、解决问题的能力，以及查阅资料

和撰写文章的能力。

2、课程教学要求

通过课程设计，使学生掌握设计方法、步骤和某些技巧（有条件则可上机调试程序），为今后

实际工作以及撰写论文打下良好的基础。设计过程中注意调动学生的学习积极性和创新能力的培养。


1.基本要求：

（1）态度方面：认真对待、独立进行、按时完成任务。

（2）业务方面：设计思路清楚，应有题意分析、总体方案、硬件设计（含面板）、软件设计（含

调试及结论）等。

2.主要内容:

1) 阅读本课程设计参考资料及有关图样，了解一般电气装置的设计原则、方法及步骤；

2) 上网调研当今电气控制领域的新技术、新产品、新动向，用于指导设计过程，使设计成

果具有先进性和创造性；

3) 认真阅读本课程设计任务书，分析所选课题的控制要求，并进行工艺流程分析，画出工

艺流程图；

4) 设计电气控制装置的照明、指示及报警等辅助电路。系统应具有必要的安全保护措施，

例如短路保护、过载保护、失电压保护、超程保护等。

5) 控制装置设计选用 PLC 作为系统的控制核心，根据工艺要求合理选配 PLC 的机型和 I/O

接口；

6) PLC 的接地，应按产品手册中的要求设计，并在图中表示或说明。

7) 整机电源及各主要设备动作要有相应的指示；

8) 为安全起见，有的可能需在 PLC 的控制回路中加装互锁控制线路；

9) 绘制总接线图、箱（柜）电器板布置图和配线图、控制面板布置图和配线图、电气箱结

构示意图等；

10) 绘制电气原理图：①主电路，②交流控制电路，③PLC 控制电路（硬件和程序），④编制

PLC 的 I/O 接口功能表；

11) 编制 PLC 控制程序：采用梯形图编程和指令表编程；并进行模拟调试；

12) 选择电器元件的型号和规格（参数的确定应有必要的计算和说明），列出电器元件明细

表。

电器元件明细表格式：

13) 编制设计说明书及使用说明书:

内容包括：阐明设计任务及设计过程，附上设计过程有关设计说明，说明操作过程、使用

方法及注意事项，附上所有的图表、所有参考资料的出处及对自己设计成果的评价或改进

意见。

要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。

3.完成形式及时间

查资料，设计程序、写设计说明书 1天


验收 1 天

完成设计说明书 0.5 天


1、实践基本条件要求

具有可编程控制器操作平台的实验设备。

序号电器元件代号图区名称和用途型号规格数量备注


电气实验教学中心可编程控制器实验室


可编程控制器应用课程设计成绩采用百分制，主要分下面三方面进行评定：

（1）实习表现（20 分）：实习是否认真，工作是否细致，对有关问题的钻研精神如何，是否

有迟到、早退、旷课现象。

（2）程序设计及其演示（40 分），是否达到要求功能，性能参数是否达标。

（3）提交报告的质量（40 分）：能否独立完成实习报告，论述是否正确、充分、完整，能否

将实习要求的任务完成，计算、分析是否正确，对实习中的问题是否得出合理的总结等。

《高等数学I（上）》课程教学大纲 · 1.课程的性质、地位和任务...

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