《智能电动模型车创新实践》实践教学大纲

一、课程介绍

《智能电动模型车创新实践》是面向车辆工程专业的一门必修独立实践环节。通过该课程的学习与实践全面培养学生的动手能力、创造能力、合作能力和进取精神，同时也普及汽车智能化技术，课程从硬件、软件基础出发到最后完成智能电动车的开发流程，为后续从事智能车研究或者到相关企业从事相关工作奠定基础。

Introduction

"Innovative Practice of Intelligent Electric Model Vehicle" is a compulsory independent practice segment for vehicle engineering specialty. Through the study and practice of this course, students' practical ability, creativity, cooperation ability and enterprising spirit are fully trained. At the same time, automotive intelligent technology is popularized. The course starts from the hardware and software foundation to the final completion of the development process of intelligent electric vehicles, laying a foundation for subsequent research on intelligent vehicles or related enterprises to engage in related work.

课程基本信息

二、教学大纲

1、教学目标（Teaching Targets）

1.1 教学目标

通过本课程的学习，使学生达成如下培养目标：

1.理解汽车电子技术原理和方法，重点掌握汽车电子技术实践过程，能够通过自主学习和已掌握知识解决电动模型车智能控制的复杂工程问题。能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的诸如设计开发、生产制造、工艺流程、实验操控等方面的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具。

2.掌握汽车系统动力学、电子电路基础和电控技术的基本理论和实践方法，熟练运用信息技术工具获取有效信息，能够运用相应软硬件开发工具针对具体功能设计开发系统、电路和程序，实现模型车平台上的智能控制基本功能验证，掌握并能够将车辆工程基础知识应用于智能车项目的设计中。

3.对工程问题具有宏观技术路线和具体技术方案的把握，通过专业工程实践过程正确认识工程研发意义，形成对车辆、电子、控制交叉学科和技术的兴趣爱好，培养团结协作的实践能力和严谨实干的工程素养，以适应行业和社会对复合型人才的素质需求。

1.2 教学目标与毕业要求指标点对应关系

表1 教学目标与毕业要求指标点对应关系

2、教学要求（Teaching Requirements）

教师要积极备课，认真准备实践环节；在课堂内进行大纲解读，使学生清楚本课程具体的课程目标，通过该课程的学习应掌握的知识和获得的能力；对课程内容要融会贯通，切忌照本（幕）宣科。注重知识的拓展，并在课堂上加强思政教育。

课程内容是运用动力学分析、电路基础、单片机原理等知识设计开发智能模型车电控关键系统和控制程序，主要包括电子元件、基本电路和单片机模块原理掌握和设计实践，模型车及其智能行驶系统的设计、开发、实践。

要求学生掌握必备的学科和专业先修知识，在学习过程中理解知识重点，重点掌握原理方法对于实践的指导意义，并在教师的指导下进行课外文献阅读与网络在线学习，并与教师积极进行线下互动。积极参与课程实践，学生应按规定参加课程实验，对于设计性实验应积极、主动进行试验方案设计，在教师的指导意见下拟定试验大纲、进行试验操作。

成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。

3、预备知识或先修课程要求（Preparatory knowledge or prerequisite course requirements）

《C语言程序设计基础》，《微机原理与接口技术》。

4、教学方式（Teaching Methods）

表2 教学方法（与教学目标对应）

5、实践环境和设备（Practical environment and equipment）

电子元器件、可控电源、示波器、电源、单片机、模型车、电机、舵机。能同时容纳80操作的实验室。

6、课程教学内容及学时分配（Course content and time allocation）

6.1 教学内容及学时分配

（1）整个实习过程分为3周2个阶段，一周集中授课，两周分散实验实践。

具体各实习阶段的教学内容、时间安排及要求如下：

1. 认识智能车（3学时）

   1.1 智能车的现实联系与意义

   1.2 智能车的基本构成-机械、硬件电路、控制软件

2. 基础硬件电路（5学时）

   2.1基础元器件认识与用法

   2.2 电源稳压模块

   2.3 电机驱动-H桥电路

   2.4 电磁传感器与信号放大电路

   2.5 光电传感器特点介绍

   2.6 摄像头分类与应用

    2.6.1 CCD模拟摄像头

   2.6.1.1视频信号行场同步信号分离（LM1881为例）

   2.6.1.2 二值化电路

        2.6.2 CMOS数字摄像头

     2.7 距离测量-超声波传感器的特点介绍

1. 单片机基础（6学时）

   3.1 微控制器简介与编译器使用

   3.1.1 MC9S12XS**与codewarrior(节选)

   3.1.2 k60系列与IAR(节选)

   3.1.3 万能嵌入式编译器keil简介与使用(节选)

   3.2 输入输出I/O模块介绍与应用

   3.3 模拟信号采集A/D模块介绍与应用

   3.4 电机舵机控制-脉冲宽度调制PWM的介绍与应用

   3.4 异步通信UART模块的介绍与应用

   3.5定时器的介绍与应用

   3.6 输入捕捉的介绍与应用

   3.7 进阶课程-中断的介绍应用

2. 控制算法基础（5学时）

   4.1 光电传感器的边缘提取

   4.2 电磁传感器信号的采集与处理

   4.3 经典电机与舵机控制-PID控制

3. 整车实例（5学时）

   5.1 模型车机构设计与组装

   5.2 电控系统智能算法开发与编程

   5.3 程序流程与调试

6.2 教学内容与教学目标的关系

表3 教学内容与教学目标对应关系

1. 实验项目内容、学时分配

   7.1实验目的与任务

   通过实验教师的讲解、示范和学生的动手实践，培养学生的实际动手能力，电子电路设计技能，单片机及嵌入式系统开发和操作技能，复杂问题的分析和解决能力。对应每个试验项目的具体培养任务如下：

   ①使学生掌握典型基础电路、模拟电路、数字电路设计和实验方法

   ②使学生掌握单片机及嵌入式系统开发、编程和实验方法

   ③使学生掌握图像处理系统设计和实验方法

   ④使学生掌握电动模型车电控系统集成、开发和实验方法

   ⑤使学生组建模型车竞赛团队，促进协作、竞争、共同进取

   7.2实验教学基本要求

   ①使学生掌握典型基础电路、模拟电路、数字电路设计和实验方法。掌握基本电子元器件原理及用途，掌握桥式整流电路、电源滤波器、信号滤波器等典型模拟电路，门电路、组合逻辑电路、触发器等典型数字电路原理及使用方法。了解电路系统的信号传输流程和记录、显示方式。

   ②使学生掌握单片机及嵌入式系统开发、编程和实验方法。掌握单片机最小系统组成，编写模拟量输入/输出、数字量输入/输出、PWM脉宽调制信号程序，了解各信号量的采集、输出和记录、显示方式。

   ③使学生掌握电动模型车电控系统集成、开发和实验方法。掌握电动模型车驱动系统工作原理及其电控方法，开发电控系统，编写电机、转向舵机等控制程序，集成电控系统软硬件，实现模型车电控驱动。

   ④使学生组建模型车竞赛团队，促进协作、竞争、共同进取。以小组为单位，自主创新设计电动模型车智能行驶方案，集成模型车电控系统，通过团队竞赛形式组织单车和多车竞赛，促进创新实践过程中的协作竞争。

   7.3实验项目一览表

   表4. 实验项目一览表

8. 考核要求、考核方式及成绩评定标准

8.1考核方法

由指导教师分别根据实践过程表现、口试、实验报告、期末作业（大作业）进行考核，考核学生教学目标的达成。具体方法如下：

表5 考核方法（与教学目标对应）

8.2评价标准

(1)基本要求

为强调实践教学的基础的参与性和实践性，要求参加该实践环节最终考核的基本条件是：缺勤次数不得超过两次，超出2次的不得参加结课考试。

(2)评价标准

表6教学目标（毕业要求指标点）的评价指标

表7《振动与噪声分析》课程实验评分标准

8.3成绩评定

1） 普通学生：结课考试50%+平时表现30%+实验报告20%。（按表6、7所示成绩评定分值表评定，提交成绩评定表如表8所示）

表8 考核成绩评定分值表