【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 課程編號(hào)： 0804205 總學(xué)時(shí)： 54+18 總學(xué)分： 開(kāi)課學(xué)期： 第四學(xué)期 適用專(zhuān)業(yè)： 自動(dòng)化、電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、通信工程 課程類(lèi)別： 專(zhuān)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(hào)與系統(tǒng)課程是電子信息與電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)必修課。課程主要討論信號(hào)的分析方法以及線(xiàn)性非時(shí)變系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的 各種求解方法，并通過(guò)實(shí)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(duì)于電子信息與電氣類(lèi)本科生的許多后續(xù)課程有著非常重要的作用，同時(shí)對(duì)電子信息與電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生今后進(jìn)入研究生階段學(xué)習(xí)許多課程也有很重要的作用。 信號(hào)與系統(tǒng)課程的教學(xué)目的是讓學(xué)生能夠掌握基本的信號(hào)分析的基本理論和方法，掌握線(xiàn)性非時(shí)變系統(tǒng)的各種描述方法，掌握線(xiàn)性非時(shí)變系統(tǒng)的時(shí)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(shí)，通過(guò)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生的分析問(wèn)題和利用所學(xué)的知識(shí)解決問(wèn)題的能力也應(yīng)該 在原來(lái)的基礎(chǔ)上有所提高。 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，不僅為學(xué)生今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)信號(hào)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(xùn)練學(xué)生建立系統(tǒng)科學(xué)的思維方法，有助于今后的發(fā)展。 本課程有著很強(qiáng)的數(shù)學(xué)背景，介紹的內(nèi)容涉及到線(xiàn)性微分方程、復(fù)變函數(shù)、積分變換、離散數(shù)學(xué)等多門(mén)數(shù)學(xué)課程的知識(shí)。課程的主要任務(wù)也是結(jié)合線(xiàn)性系統(tǒng)分析這一個(gè)主線(xiàn)，對(duì)這些數(shù)學(xué)方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹?？梢哉J(rèn)為，這是一門(mén)結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用進(jìn)行的數(shù)學(xué)課程。課程中各個(gè)理論的系統(tǒng)性較強(qiáng)，數(shù)學(xué)推導(dǎo)比較嚴(yán)密，但是在內(nèi)容中不苛求數(shù)學(xué)上的系統(tǒng)和嚴(yán)密。通過(guò)實(shí) 際系統(tǒng)分析，可以使學(xué)生更好地掌握相關(guān)的數(shù)學(xué)和物理知識(shí)。 二、課程教學(xué)的基本要求 1．信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念 1）掌握信號(hào)的基本形式，描述方法； 2）了解信號(hào)的分類(lèi)； 3）理解連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)、確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)、周期信號(hào)與非周期信號(hào)、左邊信號(hào)與右邊信號(hào)、階躍信號(hào)和沖激信號(hào)、能量信號(hào)與功率信號(hào)等重要概念。 4） 掌握信號(hào)的基本運(yùn)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(xiàn)性系統(tǒng)與非線(xiàn)性系統(tǒng)等重要的概念。 2． 連續(xù)系統(tǒng)分析 時(shí)域分析方法 1）掌握從物理模型建立連續(xù)時(shí) 間系統(tǒng)輸入輸出模型（常系數(shù)線(xiàn)性微分方程）的方法。 2）了解（復(fù)習(xí)）常系數(shù)線(xiàn)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(xué)課程中應(yīng)該有詳細(xì)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(hào)的頻域分析 1）了解信號(hào)的正交分解；掌握（復(fù)習(xí)）周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，包括三角函數(shù)形式和和復(fù) 指數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式。 2）掌握周期性信號(hào)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(shí)信號(hào)頻譜的特點(diǎn)； 3）掌握傅里葉變換及其性質(zhì)，包括線(xiàn)性特性，時(shí)延特性，移頻特性，尺度變換特性，奇偶特性，對(duì)稱(chēng)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(hào)的傅里葉變換； 系統(tǒng)的頻域分析 1）掌握連續(xù)系統(tǒng)對(duì)周期性信號(hào)響應(yīng)的頻域分析方法；掌握連續(xù)信號(hào)對(duì)非周期信號(hào)的頻域分析方法； 2）掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域傳輸函數(shù)的概念；掌握連續(xù)時(shí)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(shí)、失真、物理可實(shí)現(xiàn)性等概念。 4）掌握系統(tǒng)的因果性判定條件，包括時(shí)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?hào)的判定條件；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(jì)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(xiàn)性特性，時(shí)延特性，移頻特性，尺度變換特性，奇偶特性，對(duì)稱(chēng)特性，微分特性，積分特性，復(fù)頻域微積分特性，卷積 定理。 連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)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(shí)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(shí)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(shí)間系統(tǒng)框圖的基本構(gòu)成單元及其時(shí)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(hào)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(shí)間系統(tǒng)概念與描述； 1）掌握離散 時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述分法（差分方程）； 2）掌握連續(xù)信號(hào)的理想取樣模型；了解奈奎斯特取樣定理； 3）掌握離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域框圖； 4）理解離散時(shí)間系統(tǒng)因果性判據(jù)； 離散時(shí)間系統(tǒng)時(shí)域分析方法 1）了解離散時(shí)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(jì)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(diǎn)與收斂區(qū)間位置的關(guān)系；了解常見(jiàn)信號(hào)的 Z 變換 。 2）掌握反 Z 變換的計(jì)算方法（長(zhǎng)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(shí)間系統(tǒng)的 Z 變換分析法 1）掌握離散時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)； 4）理解離散時(shí)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(shí)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(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)變量，激勵(lì)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(shí)間系統(tǒng)的狀態(tài)方程的基本形式；掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程和輸出方程的建立過(guò)程； 3）掌握離散時(shí)間系統(tǒng)的狀態(tài)方程的基本形式；了解離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程和輸出方程的建立過(guò)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(cè)性和可控制性。 三、課程的主要內(nèi)容、重點(diǎn)和難 點(diǎn) 第一章 信號(hào)與系統(tǒng) 1．信號(hào)的概念 2．信號(hào)的基本運(yùn)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(diǎn)：信號(hào)的時(shí)域分解、變換、運(yùn)算；系統(tǒng)的定義與分類(lèi)；研究系統(tǒng)的方法。 難點(diǎn)：信號(hào)的運(yùn)算。 第二章 連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)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(diǎn)：系統(tǒng)數(shù)學(xué)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(diǎn)：卷積積分積分區(qū)間的確定。 第三章 離散系統(tǒng)的時(shí)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(diǎn)：離散系統(tǒng)時(shí)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(diǎn)：卷積和運(yùn)算。 第四章 連續(xù)系統(tǒng)的頻域響應(yīng) 1．信號(hào)分解為正交函數(shù) 2．傅里葉級(jí)數(shù) 3．周期信號(hào)的頻譜 4．非周期信號(hào)的頻譜 5．傅里葉變換的性質(zhì) 6．周期信號(hào)的傅里葉變換 重點(diǎn)：任意信號(hào)表示為完備的正交函數(shù)集；周期信號(hào)和系統(tǒng)的的頻域分析；非周期信號(hào)及其激勵(lì)下系統(tǒng)的響應(yīng)；功率信號(hào)與能量信號(hào)；抽樣信號(hào)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(hào)傳輸?shù)牟皇д鏃l件。 難點(diǎn)：系統(tǒng)在非周期信號(hào)激勵(lì) 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(fù)頻域分析 重點(diǎn)：拉普拉斯變換；電路的復(fù)頻域模型與復(fù)頻域中的電路定律；復(fù)頻域系統(tǒng)函數(shù)及其與系統(tǒng)時(shí)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(diǎn)：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(diǎn)： 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(diǎn)： 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(hào)流圖 4．系統(tǒng)模擬 重點(diǎn)：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(fù)平面的零極點(diǎn)；系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別方法。 難點(diǎn)：系統(tǒng)函數(shù)在復(fù)平面對(duì)面零極點(diǎn)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(diǎn)：連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程與輸出方程的列寫(xiě)；連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程與輸出方程的 s 域解法、時(shí)域解法；離散系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析；狀態(tài)方程的 線(xiàn)性變換。 難點(diǎn)：求解狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣及其應(yīng)用。 四、學(xué)時(shí)分配 序號(hào) 內(nèi) 容（標(biāo)題） 學(xué) 時(shí) 安 排 小計(jì) 理論 課時(shí) 實(shí)驗(yàn) 課時(shí) 習(xí)題 課時(shí) 上機(jī) 課時(shí) 1 信號(hào)與系統(tǒng)概述 6 2 連續(xù)系統(tǒng)時(shí)域分析 8 1 3 離散系統(tǒng)時(shí)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(jì) 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(xué)、大學(xué)物理、電路分析等。 2．后續(xù)課程：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理、自動(dòng)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(shí)、期中（靈活方式）、期末（閉卷）、實(shí)驗(yàn)四個(gè)方面； 2．期末考試內(nèi)容覆蓋以上 8 章，時(shí)間為 2 小時(shí)，卷面總分 100。 3．評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 1)理論分 平時(shí)（ 10%）、期中（ 20%）、期末（ 70%）； 2)總評(píng)分 理論分 (70%)、實(shí)驗(yàn)分（ 30%）。 七、教材與主要參考書(shū) 教材：《信號(hào)與線(xiàn)性系統(tǒng)分析》，吳大正主編，高等教育出版社。 主要參考書(shū)： 《信號(hào)與系統(tǒng)》，鄭君里主編， 高等教育出版社。 《信號(hào)與系統(tǒng)》，（第二版），奧本海姆編，劉樹(shù)裳譯，西安交通大學(xué)出版社。 《信號(hào)與系統(tǒng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)書(shū)》，張永瑞編，高等教育出版社。 各類(lèi)學(xué)習(xí)指導(dǎo)書(shū)。 八、有關(guān)說(shuō)明（教學(xué)建議） 1．本課程可以概括為兩類(lèi)系統(tǒng)（連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)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(lèi)分析方法（時(shí)域分析方法和變換域分析方法）。教學(xué)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(shí)域后變換域的順序進(jìn)行；另一種則按照先時(shí)域后變換域的順序，將連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)合在一起介紹。兩種方式都可以滿(mǎn) 足教學(xué)要求。 2．本課程與專(zhuān)業(yè)背景的聯(lián)系很強(qiáng)，各個(gè)不同學(xué)科、不同專(zhuān)業(yè)在教學(xué)中，可以根據(jù)各自的特點(diǎn)，在工程背景上有所側(cè)重，同時(shí)在內(nèi)容上也可以有所選擇。例如，對(duì)于通信專(zhuān)業(yè)，可以在連續(xù)信號(hào)的傅里葉變換部分的教學(xué)中增加對(duì)信號(hào)調(diào)制、群時(shí)延和相時(shí)延等概念的介紹，自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)可以在教學(xué)中增加對(duì)根軌跡、奈奎斯特準(zhǔn)則等線(xiàn)性負(fù)反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)的介紹，計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)可以適當(dāng)削減連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)部分的教學(xué)內(nèi)容、側(cè)重對(duì)離散時(shí)間系統(tǒng)的介紹。 3．考核方式不宜將期末閉卷考試分?jǐn)?shù)占的比重過(guò)大，而應(yīng)從多角度進(jìn)行考核，這樣可以促使學(xué)生認(rèn)真對(duì)待課程 學(xué)習(xí)的每一個(gè)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(xué)宜采用以板書(shū)為主，多媒體投影為輔的教學(xué)方式。 C6《 單片機(jī)原理 》課程教學(xué)大綱 課程編號(hào)： 0804206 總學(xué)時(shí)： 54+18 總學(xué)分： 開(kāi)課學(xué)期： 第四學(xué)期 適用專(zhuān)業(yè)： 自動(dòng)化、電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、通信工程 課程類(lèi)別： 專(zhuān)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(mén)課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的必修專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它的任務(wù)是使學(xué)生掌握：?jiǎn)纹瑱C(jī)硬件 架構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編程序基礎(chǔ)、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、在線(xiàn)仿真技術(shù)、并行端口、中斷功能，以及各個(gè)片內(nèi)模塊的結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)方法。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生能利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一般控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為以后課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 二、課程教學(xué)的基本要求 掌握 MCS51 單片機(jī)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(jì)，最終使學(xué)生能夠根據(jù)工程開(kāi)發(fā)任務(wù)的要求，具有實(shí)現(xiàn)MCS51