【文章內(nèi)容簡介】 課程編號： 0804205 總學時： 54+18 總學分： 開課學期： 第四學期 適用專業(yè)： 自動化、電子信息工程、電子信息科學與技術(shù)、通信工程 課程類別： 專業(yè)必修課 大綱執(zhí)筆人： 廖曉緯 大綱審核人： 賈群 一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù) 信號與系統(tǒng)課程是電子信息與電氣類專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)必修課。課程主要討論信號的分析方法以及線性非時變系統(tǒng)對信號的 各種求解方法，并通過實例分析，向?qū)W生介紹一些工程應(yīng)用中非常重要的概念、理論和方法。本課程對于電子信息與電氣類本科生的許多后續(xù)課程有著非常重要的作用，同時對電子信息與電氣類專業(yè)學生今后進入研究生階段學習許多課程也有很重要的作用。 信號與系統(tǒng)課程的教學目的是讓學生能夠掌握基本的信號分析的基本理論和方法，掌握線性非時變系統(tǒng)的各種描述方法，掌握線性非時變系統(tǒng)的時域和頻域分析方法，掌握有關(guān)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、頻響、因果性等工程應(yīng)用中的一些重要結(jié)論。同時，通過這門課程的學習，學生的分析問題和利用所學的知識解決問題的能力也應(yīng)該 在原來的基礎(chǔ)上有所提高。 通過本課程的學習，不僅為學生今后進一步學習信號處理、網(wǎng)絡(luò)理論、通信理論、控制理論等課程打下良好的基礎(chǔ)，更重要的是訓練學生建立系統(tǒng)科學的思維方法，有助于今后的發(fā)展。 本課程有著很強的數(shù)學背景，介紹的內(nèi)容涉及到線性微分方程、復變函數(shù)、積分變換、離散數(shù)學等多門數(shù)學課程的知識。課程的主要任務(wù)也是結(jié)合線性系統(tǒng)分析這一個主線，對這些數(shù)學方法進行詳細的介紹?？梢哉J為，這是一門結(jié)合實際工程應(yīng)用進行的數(shù)學課程。課程中各個理論的系統(tǒng)性較強，數(shù)學推導比較嚴密，但是在內(nèi)容中不苛求數(shù)學上的系統(tǒng)和嚴密。通過實 際系統(tǒng)分析，可以使學生更好地掌握相關(guān)的數(shù)學和物理知識。 二、課程教學的基本要求 1．信號與系統(tǒng)的基本概念 1）掌握信號的基本形式，描述方法； 2）了解信號的分類； 3）理解連續(xù)信號與離散信號、確定信號與隨機信號、周期信號與非周期信號、左邊信號與右邊信號、階躍信號和沖激信號、能量信號與功率信號等重要概念。 4） 掌握信號的基本運算方法； 5） 了解系統(tǒng)的基本概念，掌握系統(tǒng)各種描述方法；理解連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)、線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)等重要的概念。 2． 連續(xù)系統(tǒng)分析 時域分析方法 1）掌握從物理模型建立連續(xù)時 間系統(tǒng)輸入輸出模型（常系數(shù)線性微分方程）的方法。 2）了解（復習）常系數(shù)線性微分方程的經(jīng)典解法，自然響應(yīng)與受迫響應(yīng)等概念（這部分內(nèi)容在高等數(shù)學課程中應(yīng)該有詳細的介紹）。 3）掌握零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的概念；掌握系統(tǒng)零輸入響應(yīng)的求解方法；掌握系統(tǒng)的沖激響應(yīng)及其求解方法；掌握零狀態(tài)響應(yīng)的求解方法并由此引出卷積積分概念；掌握卷積積分的性質(zhì)；理解系統(tǒng)的自然響應(yīng)、受迫響應(yīng)與零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的相互關(guān)系。 信號的頻域分析 1）了解信號的正交分解；掌握（復習）周期信號的傅里葉級數(shù)展開，包括三角函數(shù)形式和和復 指數(shù)形式的傅里葉級數(shù)展開式。 2）掌握周期性信號的頻譜（幅度頻譜和相位頻譜）；掌握單邊頻譜和雙邊頻譜；了解實信號頻譜的特點； 3）掌握傅里葉變換及其性質(zhì)，包括線性特性，時延特性，移頻特性，尺度變換特性，奇偶特性，對稱特性，微分特性，積分特性，頻域微積分特性，卷積定理，帕塞瓦爾定理。 4）了解常用信號的傅里葉變換； 系統(tǒng)的頻域分析 1）掌握連續(xù)系統(tǒng)對周期性信號響應(yīng)的頻域分析方法；掌握連續(xù)信號對非周期信號的頻域分析方法； 2）掌握連續(xù)時間系統(tǒng)的頻域傳輸函數(shù)的概念；掌握連續(xù)時間系統(tǒng)的頻域特性（幅頻特性和相 頻特性）；掌握用系統(tǒng)的頻域特性分析系統(tǒng)響應(yīng)的方法；了解波特圖； 3）以理想低通濾波器的沖激響應(yīng)為例，了解系統(tǒng)延時、失真、物理可實現(xiàn)性等概念。 4）掌握系統(tǒng)的因果性判定條件，包括時域判定條件和頻域判定條件；掌握系統(tǒng)的不失真?zhèn)鬏斝盘柕呐卸l件；掌握取樣定理。 拉普拉斯變換 1）理解單邊拉普拉斯變換的定義及其收斂區(qū) 。 2）掌握拉普拉斯反變換的計算方法 (部分分式分解法 )。 3）掌握拉普拉斯變換的性質(zhì)，包括線性特性，時延特性，移頻特性，尺度變換特性，奇偶特性，對稱特性，微分特性，積分特性，復頻域微積分特性，卷積 定理。 連續(xù)系統(tǒng)的復頻域分析方法 1）掌握連續(xù)系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析方法；掌握連續(xù)時間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)的概念；理解系統(tǒng)函數(shù)與沖激響應(yīng)之間的關(guān)系； 2）理解系統(tǒng)的極零圖的概念；了解極零圖與系統(tǒng)頻率響應(yīng)的關(guān)系；了解全通系統(tǒng)與最小相位系統(tǒng)； 3）掌握連續(xù)時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件及系統(tǒng)穩(wěn)定性判定法則 。 4）掌握連續(xù)時間系統(tǒng)框圖的基本構(gòu)成單元及其時域與頻域描述方法；掌握從系統(tǒng)的輸入輸出方程建立框圖的方法；掌握信號流圖法；掌握系統(tǒng)串聯(lián)和并聯(lián)的表示方法。 3． 離散系統(tǒng)分析 離散時間系統(tǒng)概念與描述； 1）掌握離散 時間系統(tǒng)的數(shù)學描述分法（差分方程）； 2）掌握連續(xù)信號的理想取樣模型；了解奈奎斯特取樣定理； 3）掌握離散時間系統(tǒng)的時域框圖； 4）理解離散時間系統(tǒng)因果性判據(jù)； 離散時間系統(tǒng)時域分析方法 1）了解離散時間系統(tǒng)的遞推解法； 2）掌握零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的 (經(jīng)典 )求解方法；掌握系統(tǒng)單位函數(shù)響應(yīng)的定義和求解方法；了解其中零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、自然響應(yīng)、受迫響應(yīng)、暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)之間的聯(lián)系。 3）掌握卷積和的定義和計算方法； Z 變換 1）理解 z 變換的定義；了解 z 變換的收斂區(qū)以及左邊序列、右邊 序列以及雙邊序列的Z 變換的收斂區(qū)間的一般形式；理解其極點與收斂區(qū)間位置的關(guān)系；了解常見信號的 Z 變換 。 2）掌握反 Z 變換的計算方法（長除法和部分分式分解法）； 3）掌握 Z 變換的性質(zhì)； 4）理解 Z 變換與拉普拉斯變換的關(guān)系； 離散時間系統(tǒng)的 Z 變換分析法 1）掌握離散時間系統(tǒng)響應(yīng)的 Z 變換分析方法（含零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)）； 2）掌握離散時間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)的概念，掌握系統(tǒng)函數(shù)與單位函數(shù)響應(yīng)之間關(guān)系；掌握離散時間系統(tǒng)的 Z 域框圖表示方法；了解系統(tǒng)的串并聯(lián)； 3） 掌握離散時間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)； 4）理解離散時間系統(tǒng) 的極零圖；了解極零圖與系統(tǒng)頻率響應(yīng)之間的關(guān)系； 5） 掌握離散時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)； 4．系統(tǒng)的狀態(tài)變量描述法 1）掌握系統(tǒng)狀態(tài)變量的定義，掌握線性系統(tǒng)的狀態(tài)變量，激勵變量，輸出變量，狀態(tài)方程，輸出方程的基本形式； 2）掌握連續(xù)時間系統(tǒng)的狀態(tài)方程的基本形式；掌握連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程和輸出方程的建立過程； 3）掌握離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)方程的基本形式；了解離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程和輸出方程的建立過程； 4）理解狀態(tài)方程的求解方法；理解系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的概念； 5）了解系統(tǒng)的可觀測性和可控制性。 三、課程的主要內(nèi)容、重點和難 點 第一章 信號與系統(tǒng) 1．信號的概念 2．信號的基本運算 3．階躍函數(shù)和沖擊函數(shù) 4．系統(tǒng)的描述 5．系統(tǒng)的性質(zhì) 重點：信號的時域分解、變換、運算；系統(tǒng)的定義與分類；研究系統(tǒng)的方法。 難點：信號的運算。 第二章 連續(xù)系統(tǒng)的時域分析 1． LTI 連續(xù)系統(tǒng)的響應(yīng) 2．沖擊響應(yīng)和階躍響應(yīng) 3．卷積積分 4．卷積積分的性質(zhì) 重點：系統(tǒng)數(shù)學模型的建立；系統(tǒng)自然頻率的求法；卷積積分；系統(tǒng)的全響應(yīng)。 難點：卷積積分積分區(qū)間的確定。 第三章 離散系統(tǒng)的時域分析 1． LTI 離散系統(tǒng)的響應(yīng) 2．單位序列和單位序列響應(yīng) 3．卷積和 重點：離散系統(tǒng)時域描述與模擬；離散系統(tǒng)的單位響應(yīng)與階躍響應(yīng)；離散系統(tǒng)全響應(yīng)的求解方法。 難點：卷積和運算。 第四章 連續(xù)系統(tǒng)的頻域響應(yīng) 1．信號分解為正交函數(shù) 2．傅里葉級數(shù) 3．周期信號的頻譜 4．非周期信號的頻譜 5．傅里葉變換的性質(zhì) 6．周期信號的傅里葉變換 重點：任意信號表示為完備的正交函數(shù)集；周期信號和系統(tǒng)的的頻域分析；非周期信號及其激勵下系統(tǒng)的響應(yīng)；功率信號與能量信號；抽樣信號與抽樣定理；頻域系統(tǒng)函數(shù)；理想低通濾波器及其傳輸特性；信號傳輸?shù)牟皇д鏃l件。 難點：系統(tǒng)在非周期信號激勵 下的響應(yīng)；抽樣定理。 第五章 連續(xù)系統(tǒng)的 s 域分析 1．拉普拉斯變換 2．拉普拉斯變換的性質(zhì) 3．拉普拉斯逆變換 4．復頻域分析 重點：拉普拉斯變換；電路的復頻域模型與復頻域中的電路定律；復頻域系統(tǒng)函數(shù)及其與系統(tǒng)時域響應(yīng)和頻率特性的關(guān)系；系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系；系統(tǒng)的框圖表示。 難點：系統(tǒng)函數(shù)；系統(tǒng)框圖的建立。 第六章 離散系統(tǒng)的 z 域分析 1． z 變換 2． z 變換的性質(zhì) 3．逆 z 變換 4． z 域分析 重點： z 變換與離散系統(tǒng) z 域分析；離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)；離散系統(tǒng)的模擬；離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。 難點： 離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。 第七章 系統(tǒng)函數(shù) 1．系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性 2．系統(tǒng)的穩(wěn)定性 3．信號流圖 4．系統(tǒng)模擬 重點：連續(xù)系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)；離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)；系統(tǒng)函數(shù)在復平面的零極點；系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別方法。 難點：系統(tǒng)函數(shù)在復平面對面零極點分布與系統(tǒng)特性的聯(lián)系。 第八章 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析 1．狀態(tài)方程 2．狀態(tài)方程的建立 3．連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的解 4．離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解 重點：連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程與輸出方程的列寫；連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程與輸出方程的 s 域解法、時域解法；離散系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析；狀態(tài)方程的 線性變換。 難點：求解狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣及其應(yīng)用。 四、學時分配 序號 內(nèi) 容（標題） 學 時 安 排 小計 理論 課時 實驗 課時 習題 課時 上機 課時 1 信號與系統(tǒng)概述 6 2 連續(xù)系統(tǒng)時域分析 8 1 3 離散系統(tǒng)時域分析 6 2 4 連續(xù)系統(tǒng)頻域分析 8 1 5 連續(xù)系統(tǒng)的 s 域分析 6 6 離散系統(tǒng)的 z 域分析 6 1 7 系統(tǒng)函數(shù) 6 8 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析 8 總 計 54 18 72 五、本課程與其它課程 的聯(lián)系 1．先修課程：高等數(shù)學、大學物理、電路分析等。 2．后續(xù)課程：單片機原理、自動控制原理等課程。 六、考核方式 1．本課程為考試課，考核綜合平時、期中（靈活方式）、期末（閉卷）、實驗四個方面； 2．期末考試內(nèi)容覆蓋以上 8 章，時間為 2 小時，卷面總分 100。 3．評分標準： 1)理論分 平時（ 10%）、期中（ 20%）、期末（ 70%）； 2)總評分 理論分 (70%)、實驗分（ 30%）。 七、教材與主要參考書 教材：《信號與線性系統(tǒng)分析》，吳大正主編，高等教育出版社。 主要參考書： 《信號與系統(tǒng)》，鄭君里主編， 高等教育出版社。 《信號與系統(tǒng)》，（第二版），奧本海姆編，劉樹裳譯，西安交通大學出版社。 《信號與系統(tǒng)學習指導書》，張永瑞編，高等教育出版社。 各類學習指導書。 八、有關(guān)說明（教學建議） 1．本課程可以概括為兩類系統(tǒng)（連續(xù)時間系統(tǒng)和離散時間系統(tǒng)），三大變換（傅里葉變換，拉普拉斯變換和 Z 變換）和兩類分析方法（時域分析方法和變換域分析方法）。教學內(nèi)容的組織可以有兩種方式。一種是按照先連續(xù)后離散、先時域后變換域的順序進行；另一種則按照先時域后變換域的順序，將連續(xù)時間系統(tǒng)和離散時間系統(tǒng)合在一起介紹。兩種方式都可以滿 足教學要求。 2．本課程與專業(yè)背景的聯(lián)系很強，各個不同學科、不同專業(yè)在教學中，可以根據(jù)各自的特點，在工程背景上有所側(cè)重，同時在內(nèi)容上也可以有所選擇。例如，對于通信專業(yè)，可以在連續(xù)信號的傅里葉變換部分的教學中增加對信號調(diào)制、群時延和相時延等概念的介紹，自動控制專業(yè)可以在教學中增加對根軌跡、奈奎斯特準則等線性負反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)的介紹，計算機類專業(yè)可以適當削減連續(xù)時間系統(tǒng)部分的教學內(nèi)容、側(cè)重對離散時間系統(tǒng)的介紹。 3．考核方式不宜將期末閉卷考試分數(shù)占的比重過大，而應(yīng)從多角度進行考核，這樣可以促使學生認真對待課程 學習的每一個環(huán)節(jié)，避免“一考定終身”的現(xiàn)象，故確定上述考核方式。 4．本課程的教學宜采用以板書為主，多媒體投影為輔的教學方式。 C6《 單片機原理 》課程教學大綱 課程編號： 0804206 總學時： 54+18 總學分： 開課學期： 第四學期 適用專業(yè)： 自動化、電子信息工程、電子信息科學與技術(shù)、通信工程 課程類別： 專業(yè)必修課 大綱執(zhí)筆人： 賈群 大綱審核人： 陳帥 一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù) 本門課程是自動化專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，它的任務(wù)是使學生掌握：單片機硬件 架構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編程序基礎(chǔ)、集成開發(fā)環(huán)境、在線仿真技術(shù)、并行端口、中斷功能，以及各個片內(nèi)模塊的結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用設(shè)計方法。通過本課程的學習使學生能利用單片機實現(xiàn)一般控制系統(tǒng)設(shè)計，為以后課程的學習打下堅實基礎(chǔ)。 二、課程教學的基本要求 掌握 MCS51 單片機的硬件基本結(jié)構(gòu)、內(nèi)部各種功能部件的工作原理及編程控制、指令系統(tǒng)以及各種常用硬件接口的設(shè)計，最終使學生能夠根據(jù)工程開發(fā)任務(wù)的要求，具有實現(xiàn)MCS51