电子信息工程本科专业课程教学大纲

电子信息工程本科专业课程教学大纲内容摘要：

课程编号： 0804205 总学时： 54+18 总学分： 开课学期： 第四学期 适用专业： 自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程 课程类别： 专业必修课 大纲执笔人： 廖晓纬 大纲审核人： 贾群 一、课程性质、目的与任务 信号与系统课程是电子信息与电气类专业本科生的一门重要的专业必修课。 课程主要讨论信号的分析方法以及线性非时变系统对信号的 各种求解方法，并通过实例分析，向学生介绍一些工程应用中非常重要的概念、理论和方法。 本课程对于电子信息与电气类本科生的许多后续课程有着非常重要的作用，同时对电子信息与电气类专业学生今后进入研究生阶段学习许多课程也有很重要的作用。 信号与系统课程的教学目的是让学生能够掌握基本的信号分析的基本理论和方法，掌握线性非时变系统的各种描述方法，掌握线性非时变系统的时域和频域分析方法，掌握有关系统的稳定性、频响、因果性等工程应用中的一些重要结论。 同时，通过这门课程的学习，学生的分析问题和利用所学的知识解决问题的能力也应该 在原来的基础上有所提高。 通过本课程的学习，不仅为学生今后进一步学习信号处理、网络理论、通信理论、控制理论等课程打下良好的基础，更重要的是训练学生建立系统科学的思维方法，有助于今后的发展。 本课程有着很强的数学背景，介绍的内容涉及到线性微分方程、复变函数、积分变换、离散数学等多门数学课程的知识。 课程的主要任务也是结合线性系统分析这一个主线，对这些数学方法进行详细的介绍。 可以认为，这是一门结合实际工程应用进行的数学课程。 课程中各个理论的系统性较强，数学推导比较严密，但是在内容中不苛求数学上的系统和严密。 通过实 际系统分析，可以使学生更好地掌握相关的数学和物理知识。 二、课程教学的基本要求 1．信号与系统的基本概念 1）掌握信号的基本形式，描述方法； 2）了解信号的分类； 3）理解连续信号与离散信号、确定信号与随机信号、周期信号与非周期信号、左边信号与右边信号、阶跃信号和冲激信号、能量信号与功率信号等重要概念。 4） 掌握信号的基本运算方法； 5） 了解系统的基本概念，掌握系统各种描述方法；理解连续系统与离散系统、线性系统与非线性系统等重要的概念。 2． 连续系统分析 时域分析方法 1）掌握从物理模型建立连续时 间系统输入输出模型（常系数线性微分方程）的方法。 2）了解（复习）常系数线性微分方程的经典解法，自然响应与受迫响应等概念（这部分内容在高等数学课程中应该有详细的介绍）。 3）掌握零输入响应和零状态响应的概念；掌握系统零输入响应的求解方法；掌握系统的冲激响应及其求解方法；掌握零状态响应的求解方法并由此引出卷积积分概念；掌握卷积积分的性质；理解系统的自然响应、受迫响应与零输入响应和零状态响应的相互关系。 信号的频域分析 1）了解信号的正交分解；掌握（复习）周期信号的傅里叶级数展开，包括三角函数形式和和复 指数形式的傅里叶级数展开式。 2）掌握周期性信号的频谱（幅度频谱和相位频谱）；掌握单边频谱和双边频谱；了解实信号频谱的特点； 3）掌握傅里叶变换及其性质，包括线性特性，时延特性，移频特性，尺度变换特性，奇偶特性，对称特性，微分特性，积分特性，频域微积分特性，卷积定理，帕塞瓦尔定理。 4）了解常用信号的傅里叶变换； 系统的频域分析 1）掌握连续系统对周期性信号响应的频域分析方法；掌握连续信号对非周期信号的频域分析方法； 2）掌握连续时间系统的频域传输函数的概念；掌握连续时间系统的频域特性（幅频特性和相 频特性）；掌握用系统的频域特性分析系统响应的方法；了解波特图； 3）以理想低通滤波器的冲激响应为例，了解系统延时、失真、物理可实现性等概念。 4）掌握系统的因果性判定条件，包括时域判定条件和频域判定条件；掌握系统的不失真传输信号的判定条件；掌握取样定理。 拉普拉斯变换 1）理解单边拉普拉斯变换的定义及其收敛区。 2）掌握拉普拉斯反变换的计算方法 (部分分式分解法 )。 3）掌握拉普拉斯变换的性质，包括线性特性，时延特性，移频特性，尺度变换特性，奇偶特性，对称特性，微分特性，积分特性，复频域微积分特性，卷积 定理。 连续系统的复频域分析方法 1）掌握连续系统的拉普拉斯变换分析方法；掌握连续时间系统的系统函数的概念；理解系统函数与冲激响应之间的关系； 2）理解系统的极零图的概念；了解极零图与系统频率响应的关系；了解全通系统与最小相位系统； 3）掌握连续时间系统的稳定性条件及系统稳定性判定法则。 4）掌握连续时间系统框图的基本构成单元及其时域与频域描述方法；掌握从系统的输入输出方程建立框图的方法；掌握信号流图法；掌握系统串联和并联的表示方法。 3． 离散系统分析 离散时间系统概念与描述； 1）掌握离散 时间系统的数学描述分法（差分方程）； 2）掌握连续信号的理想取样模型；了解奈奎斯特取样定理； 3）掌握离散时间系统的时域框图； 4）理解离散时间系统因果性判据； 离散时间系统时域分析方法 1）了解离散时间系统的递推解法； 2）掌握零输入响应和零状态响应的 (经典 )求解方法；掌握系统单位函数响应的定义和求解方法；了解其中零输入响应、零状态响应、自然响应、受迫响应、暂态响应和稳态响应之间的联系。 3）掌握卷积和的定义和计算方法； Z 变换 1）理解 z 变换的定义；了解 z 变换的收敛区以及左边序列、右边 序列以及双边序列的Z 变换的收敛区间的一般形式；理解其极点与收敛区间位置的关系；了解常见信号的 Z 变换。 2）掌握反 Z 变换的计算方法（长除法和部分分式分解法）； 3）掌握 Z 变换的性质； 4）理解 Z 变换与拉普拉斯变换的关系； 离散时间系统的 Z 变换分析法 1）掌握离散时间系统响应的 Z 变换分析方法（含零输入响应和零状态响应）； 2）掌握离散时间系统的系统函数的概念，掌握系统函数与单位函数响应之间关系；掌握离散时间系统的 Z 域框图表示方法；了解系统的串并联； 3） 掌握离散时间系统的频率响应； 4）理解离散时间系统 的极零图；了解极零图与系统频率响应之间的关系； 5） 掌握离散时间系统的稳定性判据； 4．系统的状态变量描述法 1）掌握系统状态变量的定义，掌握线性系统的状态变量，激励变量，输出变量，状态方程，输出方程的基本形式； 2）掌握连续时间系统的状态方程的基本形式；掌握连续时间系统状态方程和输出方程的建立过程； 3）掌握离散时间系统的状态方程的基本形式；了解离散时间系统状态方程和输出方程的建立过程； 4）理解状态方程的求解方法；理解系统状态转移矩阵的概念； 5）了解系统的可观测性和可控制性。 三、课程的主要内容、重点和难 点 第一章 信号与系统 1．信号的概念 2．信号的基本运算 3．阶跃函数和冲击函数 4．系统的描述 5．系统的性质 重点：信号的时域分解、变换、运算；系统的定义与分类；研究系统的方法。 难点：信号的运算。 第二章 连续系统的时域分析 1． LTI 连续系统的响应 2．冲击响应和阶跃响应 3．卷积积分 4．卷积积分的性质 重点：系统数学模型的建立；系统自然频率的求法；卷积积分；系统的全响应。 难点：卷积积分积分区间的确定。 第三章 离散系统的时域分析 1． LTI 离散系统的响应 2．单位序列和单位序列响应 3．卷积和 重点：离散系统时域描述与模拟；离散系统的单位响应与阶跃响应；离散系统全响应的求解方法。 难点：卷积和运算。 第四章 连续系统的频域响应 1．信号分解为正交函数 2．傅里叶级数 3．周期信号的频谱 4．非周期信号的频谱 5．傅里叶变换的性质 6．周期信号的傅里叶变换 重点：任意信号表示为完备的正交函数集；周期信号和系统的的频域分析；非周期信号及其激励下系统的响应；功率信号与能量信号；抽样信号与抽样定理；频域系统函数；理想低通滤波器及其传输特性；信号传输的不失真条件。 难点：系统在非周期信号激励 下的响应；抽样定理。 第五章 连续系统的 s 域分析 1．拉普拉斯变换 2．拉普拉斯变换的性质 3．拉普拉斯逆变换 4．复频域分析 重点：拉普拉斯变换；电路的复频域模型与复频域中的电路定律；复频域系统函数及其与系统时域响应和频率特性的关系；系统函数与系统稳定性的关系；系统的框图表示。 难点：系统函数；系统框图的建立。 第六章 离散系统的 z 域分析 1． z 变换 2． z 变换的性质 3．逆 z 变换 4． z 域分析 重点： z 变换与离散系统 z 域分析；离散系统的系统函数；离散系统的模拟；离散系统的频率响应与稳态响应。 难点： 离散系统的频率响应与稳态响应。 第七章 系统函数 1．系统函数与系统特性 2．系统的稳定性 3．信号流图 4．系统模拟 重点：连续系统的系统函数；离散系统的系统函数；系统函数在复平面的零极点；系统稳定性的判别方法。 难点：系统函数在复平面对面零极点分布与系统特性的联系。 第八章 系统的状态变量分析 1．状态方程 2．状态方程的建立 3．连续系统状态方程的解 4．离散系统状态方程的解 重点：连续系统状态方程与输出方程的列写；连续系统状态方程与输出方程的 s 域解法、时域解法；离散系统的状态变量分析；状态方程的 线性变换。 难点：求解状态转移矩阵及其应用。 四、学时分配 序号 内 容（标题） 学 时 安 排 小计 理论 课时 实验 课时 习题 课时 上机 课时 1 信号与系统概述 6 2 连续系统时域分析 8 1 3 离散系统时域分析 6 2 4 连续系统频域分析 8 1 5 连续系统的 s 域分析 6 6 离散系统的 z 域分析 6 1 7 系统函数 6 8 系统的状态变量分析 8 总 计 54 18 72 五、本课程与其它课程 的联系 1．先修课程：高等数学、大学物理、电路分析等。 2．后续课程：单片机原理、自动控制原理等课程。 六、考核方式 1．本课程为考试课，考核综合平时、期中（灵活方式）、期末（闭卷）、实验四个方面； 2．期末考试内容覆盖以上 8 章，时间为 2 小时，卷面总分 100。 3．评分标准： 1)理论分 平时（ 10%）、期中（ 20%）、期末（ 70%）； 2)总评分 理论分 (70%)、实验分（ 30%）。 七、教材与主要参考书 教材：《信号与线性系统分析》，吴大正主编，高等教育出版社。 主要参考书： 《信号与系统》，郑君里主编， 高等教育出版社。 《信号与系统》，（第二版），奥本海姆编，刘树裳译，西安交通大学出版社。 《信号与系统学习指导书》，张永瑞编，高等教育出版社。 各类学习指导书。 八、有关说明（教学建议） 1．本课程可以概括为两类系统（连续时间系统和离散时间系统），三大变换（傅里叶变换，拉普拉斯变换和 Z 变换）和两类分析方法（时域分析方法和变换域分析方法）。 教学内容的组织可以有两种方式。 一种是按照先连续后离散、先时域后变换域的顺序进行；另一种则按照先时域后变换域的顺序，将连续时间系统和离散时间系统合在一起介绍。 两种方式都可以满 足教学要求。 2．本课程与专业背景的联系很强，各个不同学科、不同专业在教学中，可以根据各自的特点，在工程背景上有所侧重，同时在内容上也可以有所选择。 例如，对于通信专业，可以在连续信号的傅里叶变换部分的教学中增加对信号调制、群时延和相时延等概念的介绍，自动控制专业可以在教学中增加对根轨迹、奈奎斯特准则等线性负反馈系统稳定性判据的介绍，计算机类专业可以适当削减连续时间系统部分的教学内容、侧重对离散时间系统的介绍。 3．考核方式不宜将期末闭卷考试分数占的比重过大，而应从多角度进行考核，这样可以促使学生认真对待课程 学习的每一个环节，避免“一考定终身”的现象，故确定上述考核方式。 4．本课程的教学宜采用以板书为主，多媒体投影为辅的教学方式。 C6《 单片机原理 》课程教学大纲 课程编号： 0804206 总学时： 54+18 总学分： 开课学期： 第四学期 适用专业： 自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程 课程类别： 专业必修课 大纲执笔人： 贾群 大纲审核人： 陈帅 一、课程性质、目的与任务 本门课程是自动化专业的必修专业基础课，它的任务是使学生掌握：单片机硬件 架构、指令系统、汇编程序基础、集成开发环境、在线仿真技术、并行端口、中断功能，以及各个片内模块的结构原理和应用设计方法。 通过本课程的学习使学生能利用单片机实现一般控制系统设计，为以后课程的学习打下坚实基础。 二、课程教学的基本要求 掌握 MCS51 单片机的硬件基本结构、内部各种功能部件的工作原理及编程控制、指令系统以及各种常用硬件接口的设计，最终使学生能够根据工程开发任务的要求，具有实现MCS51。