机电一体化系统 BEng (Hons)

University of Essex - 埃塞克斯大学

本模块将向你介绍C语言计算机编程的基本概念，这与嵌入式系统编程和电子工程师特别相关。

我们的团队项目挑战让你有机会通过作为一个小型学生团队的一部分在一个特定的项目中工作来发展一系列的专业技能。这些项目以研究为基础，包含了规格、设计和实施等概念。你将学习可持续性、项目和时间管理、设计、法律问题、健康和安全、数据分析和演示、团队报告和自我评价。你还将发展一些技能，如批判性思维和解决问题、敏捷性、领导力、跨网络合作和有效的口头和书面沟通，以及好奇心和想象力，所有这些都将提高你在全球竞争环境中创新和成功所需的知识、信心和社会技能。

你将被介绍到一些对工程至关重要的数学元素。你将通过在课堂上研究实例，以及通过使用编程工具MATLAB的实际实验室练习来发展你的理解。

本模块发展了数字系统结构中介绍的基本概念。我们研究数据如何在数字系统中表示，包括浮点、"文本 "和 "数据 "文件，以及如何在内部和人类可读形式之间进行转换。讨论了高级逻辑元素的设计和应用，如计数器、寄存器和多路复用器，以及更普遍的有限状态机的概念及其设计。通过对RS232协议的研究，介绍了系统间数字数据的传输。此外，还讨论了如何以数字格式表示这些资源的基本决定，包括采样率和量化精度。特别是在音频和视频的情况下，对信号处理和数据压缩的可能性进行了研究。

计算机、嵌入式系统和一般的数字系统已经成为大多数人生活中必不可少的一部分，无论是直接还是间接。本模块的目的是介绍此类系统的软件和硬件基础，是适合未来计算机科学家和工程师的入门级但具有挑战性的水平。本模块涵盖的主题包括从顶层视角和底层视角来理解数字计算机。它们的范围从更多的理论（例如，状态机、逻辑电路和冯-诺伊曼的结构）到更多的实践（例如，晶体管如何产生二进制信号、操作系统功能、内存管理和常见的硬件设备）。该模块还包括解决问题的课程，其中对每周练习的指导性讨论旨在让学生有机会巩固其对相关主题的理解。在完成这个模块后，学生应该对数字计算机系统的性质和结构及其组成部分有一个良好的概念和实践理解。

本模块是关于电子学所基于的科学和工程基础的两个模块之一。所有的电子元件都是基于物理原理，与电压、电流流动和能量的储存或损失有关。我们需要学习的关于电路行为的所有理论都是基于这样的事实：电荷不能被创造或破坏，每个电子的能量只取决于它在哪里，以及它移动的速度。电荷在材料中如何移动取决于其晶体结构。从基本思想出发，建立起电子学的主要原理，以便在更广泛的电子学研究中使用这些原理来解决问题.

本模块包括我们一年级电子学基础系列的后半部分。该模块的重点是反应性电路（即带有电容和/或电感的电路）、基本半导体（即二极管和双极结晶体管）、电动装置和运算放大器。这些设备的概述包括更多的理论概念（如法拉第定律和伦茨定律），以及更多的实践课题，如它们对阶跃和正弦输入的瞬态和稳态响应，使用相位器进行电路分析，在模拟滤波器中的应用，带反馈的放大，电源装置，以及直流电动机和发电机。该模块包括每周一次的问题解决课，其中讨论了计算练习，以及每周四次的实验课，其中更多的理论概念被应用到直流电源单元的实施和测试中。

想成为一名Java程序员吗？本模块涉及的主题包括控制结构、类、对象、继承、多态性、接口、文件I/O、事件处理、图形组件等。你将在有监督的实验室课程中发展你的编程技能，如果你需要帮助，你将会得到帮助。

本模块的总体目标是让你了解如何用C语言（一种计算机编程语言）编写程序来解决工程问题。学习如何用C语言为嵌入式微处理器编程，以及如何设计嵌入式微处理器系统作为解决各种问题的方案。探索嵌入式系统的设计输入和输出模块.

传感器和执行器是机电一体化系统的关键部件。近年来，在许多车辆功能中加入电子元件，这就对能够设计具有集成机械和电气元件的系统的工程师产生了需求。现代汽车包含大量的传感器和执行器，这些传感器和执行器被集成在整个车辆的机电一体化系统中。此外，许多生产商对虚拟原型设计表现出极大的兴趣，这需要有能力推导出一个准确的系统数学模型，并创建能准确预测系统性能的模拟。本模块致力于研究此类部件，包括基于新兴技术的设备，如微机电系统（MEMS）.

本课程涵盖了项目管理、团队工作、沟通、法律问题、财务和公司组织的原则。在小团队中工作，学生将经历设计、开发和实施的整个项目生命周期，以满足定制的软件需求。在这个课程中，学生将获得重要的经验，使他们能够进入计算机科学/电气工程的工作队伍，其学位得到英国计算机协会和工程与技术研究所的支持。

需要巩固你的数学知识吗？想将数学技能应用于工程？学习工程的基本数学，包括积分变换理论、概率论和数字积分等主题。获得使用Matlab软件来理解和解决问题的经验.

本模块介绍了现代控制理论的基本知识，以解决复杂的控制问题。它涵盖了动态系统建模、MATLAB仿真、稳定性分析、控制器设计以及最佳状态控制器和观测器。重点是线性控制系统的时域和频域的理论和技术。该模块将为你了解控制系统的原理和操作，以及它们在现实世界中的潜在应用打下坚实的基础。

数字系统是大多数电子设备和系统的一个重要组成部分。在本模块中，学生学会使用基于Xilinx FPGA的行业标准原型开发板设计一个小型系统。该模块以实验室为基础，使用Xilinx计算机辅助设计（CAD）软件，它建立在学生在CE161学习的数字电路知识之上。学生学习如何设计，更重要的是如何使用实验室测试设备调试和测试设计，将想法转化为工作硬件。

机器人正迅速成为我们日常生活的一部分，自动驾驶汽车将自动驾驶，无人机将运送包裹，而水下机器人将探索海洋。本模块涵盖了大多数机器人平台所涉及的传感、导航、定位、运动控制和决策的基本知识。你将能够使用Java语言构建和编程乐高机器人，以执行一系列的任务。

我们本科学位课程的亮点是个人顶点项目。这个项目模块为学生提供了机会，将他们在学位期间获得的所有技能汇集在一起，并证明他们可以从一个半页的描述出发，开发一个产品，这个描述可以由一个学术人员或外部公司提供。学生在整个学年共花费450小时，向他们的学术导师报告，如果是公司项目，则向公司导师报告。所有项目都在我们的项目开放日上向外部公司展示。

本模块对机电一体化系统的设计过程给出了一个高层次的看法。它为学生提供了关于机电一体化的背景知识，并讨论了此类系统的应用和类型。该模块介绍并建立在以前的相关主要部件的知识上，如传感器和执行器，以及它们的操作特性。学生们还会接触到机电一体化设计的各个方面，例如将一个系统划分为子系统，通过专门的软件进行机械设计，控制设计，以及针对故障的设计。

对设计、编程和评估人工智能机器人感兴趣？想了解人工智能在现实世界的潜在应用？研究使用人工智能机器人的不同方法，以及相关的设计方法。获得建立自己的自主移动机器人和智能机器的实践经验，从感知到行动。