适用专业：所有专业
 学 时 数：32            学 分 数： 2             开课学期：第 1 学期
先修课程：高级语言程序设计、机械原理、单片机原理及应用
一、课程性质和目标
授课对象：大三机械专业本科学生
课程类别：创新学分
教学目标：
      实验涵盖了机械设计、机电驱动技术、模拟电路、数字电路、信号与系统、传感器原理、单片机原理等课堂教学内容，学生通过综合运用机械、电路、驱动技术、传感技术等知识，搭建符合要求的机电一体化模型，并设计制作相应的驱动与传感接口电路，从而达到加深理论理解、提高动手能力的目的。
二、课程内容安排和要求
（一）教学内容、要求及教学方法
实验一 慧鱼机构拼接与方案设计实验（4 学时）
实验内容及要求：
1、  了解机电一体化设备的基本构成；
2、  掌握各种慧鱼构件的使用方法；
3、 熟悉使用多种几何元件拼装部件的过程。
教学方法：
1、  讲解机电一体化系统的基本构成。
2、  讲解慧鱼构件的种类和使用方法。
3、  示范利用慧鱼构件搭建一个简单的模型。
4、  讲解三个机电一体化模型命题的主要技术要求。
5、  讲解机电设备的设计步骤。
6、  示范机电设备的工作原理设计。
7、  指导学生针对命题进行原理方案设计。
实验二 模型机构搭建实验（4 学时）
实验内容及要求：
1、  了解机械创新设计的过程；
2、  熟悉常用机械构件的种类和使用方法；
3、  熟悉典型传动机构原理及现实方法。
教学方法：
1、 讲解机械装置的组装与调试过程。 。
2、 指导学生进行模型组装、调试和优化。
实验三 主控制器电路设计实验（4 学时）
实验内容及要求：
1、 了解 AVR 单片机及其外围电路；
2、 掌握电路设计的基本过程；
3、 掌握 PROTEL DXP 电路设计软件的使用方法。
教学方法：
1、 讲解主控制器的电路原理。
2、 讲解 AVR 单片机及其外围电路的组成。
3、 示范 PROTEL DXP 电路设计软件的使用方法。
4、 示范使用 PROTEL DXP 设计主控制器原理图的操作过程。
5、 讲解电路原理设计的基本原则以及设计过程中的注意事项。
6、 示范使用 PROTEL DXP 设计主控制器 PCB 图的操作过程。
7、 讲解电路 PCB 图设计的基本原则以及设计过程中的注意事项。
8、 指导学生进行电路设计。
实验四 主控制器编程实验（4 学时）
实验内容及要求：
1、 了解单片机程序开发流程；
2、 掌握 WinAVR+AVR Studio 编译环境的使用；
3、 掌握单片机与计算机串口通信方法。
教学方法：
1、 讲解主控制器所用单片机的主要性能。
2、 讲解单片机程序开发流程。
3、 示范 WinAVR+AVR Studio 编译环境的使用及单片机程序的开发过程。
4、 示范下载器的使用与注意事项。
5、 讲解单片机与计算机串口通信的原理。
6、 示范串口调试助手的使用与注意事项。
7、 指导学生进行单片机程序设计与调试。
实验五 模拟信号放大及数字化实验（4 学时）
实验内容及要求：
1、 了解测试信号数字化处理的基本步骤；
2、 掌握仪表放大电路的使用与调试方法；
3、 掌握单片机 AD 采样方法。
教学方法：
1、 讲解测试信号数字化的原理。
2、 讲解仪表放大电路的工作原理。
3、 讲解单片机 AD 采样的原理及工作过程。
4、 讲解单片机 AD 采样程序的编写要点。
5、 示范仪表放大电路的调试过程。
6、 指导学生进行仪表放大电路调试与单片机测试程序的编写。
实验六 超声测距电路实验（4 学时）
实验内容及要求：
1、 了解超声传感器的工作原理；
2、 掌握超声测距电路的工作原理；
3、 掌握超声测距电路的使用与调试方法。
教学方法：
1、 讲解超声传感器测距的原理。
2、 讲解超声发射电路的工作原理。
3、 讲解超声回波信号的检测原理。
4、 讲解利用单片机进行超声测距的程序编写流程。
5、 示范超声信号发射、接收的调试过程与注意事项。
6、 指导学生进行超声信号发射、接收电路调试，以及单片机测距程序的编写。
实验七 执行器控制电路实验（4 学时）
实验内容及要求：
1、 了解机电设备中执行器的种类；
2、 掌握典型执行器的驱动方式；
3、 掌握直流电动机的调速方法。
教学方法：
1、 讲解 PWM（脉宽调制）的原理与应用。
2、 讲解主控制器产生 PWM 信号的过程。
3、 讲解 H 桥电路驱动电动机的原理和应用。
4、 讲解执行器控制器电路的工作原理。
5、 讲解常用开关型用电器的驱动方法。
6、 指导学生进行电动机控制程序、电磁阀和电磁铁控制程序设计。
实验八 系统综合调试实验（4 学时）
实验内容及要求：
1、 了解机电一体化系统的调试步骤；
2、 掌握机电设备的控制及运动规划方法；
3、 掌握机电一体化系统的调试方法。
教学方法：
1、 讲解机电一体化系统中测试传感部分和控制及信息处理部分的组成。
2、 讲解传感器的类型及使用。
3、 讲解执行器的类型及使用。
4、 讲解程序流程的设计。
5、 指导学生进行控制程序设计以及整个机电系统优化。
（二）自学内容和要求
学习 AVR 单片机编程，掌握基本的编程操作。
（三）实践性教学环节和要求
三、考核方式
平时成绩（40%）+实验报告（60%）
四、建议教材及参考资料
1、 《机电一体化系统创新设计实验》 ，自编
2、 《C 语言核心技术》 ，Peter Prinz，Tony Crawford 编著，机械工业出版社，2007年