Geum.ru

Учебная программа дисциплины дисциплина Микропроцессорные системы

Вид материалаПрограмма дисциплины

Содержание


Тема 14. Датчики с высоким входным сопротивлением - 4 часа (2-аудиторные, 2-самостоятельно)
Тема 15. Датчики положения и перемещения - 4 часа (2-аудиторные, 2-самостоятельно)
Тема 16. Датчики температуры – 2 часов (2-аудиторные, 0-самостоятельно)
Тема 17. Аналого-цифровые преобразователи и интелектуальные датчики – 4 часов (2-аудиторные, 2-самостоятельно)
РАЗДЕЛ 8. Транспьютерные системы
3.3. Лабораторные занятия
3.4. Рекомендуются следующие темы лабораторных работ
3.5. Самостоятельная работа
4. Учебно-методические материалы по дисциплине
4.2. Перечень наглядных и других пособий, методических указаний и материалов к техническим средствам обучения
4.3. Контрольно-измерительные материалы
Рекомендуемые контрольные вопросы
5. Организационно-методическое обеспечение учебного процесса
Структура и содержание модулей дисциплины
Трудоемкость модулей и видов учебной работы в относительных единицах по дисциплине
Подобный материал:
1   2   3
Общие сведения о датчиках. Резистивные датчики. Мост Уитстона. Конфигурации мостов. Усиление выходного сигнала выхода четверть мостового датчика. Линеаризация четверть мостового датчика. Усилители для нормирования сигналов. Защита выходов ИУ от выбросов напряжения. Тензометрические датчики. Сравнение металлических и полупроводниковых тензодатчиков. Применение тензодатчиков для измерения силы. Измерение потоков жидкостей и газов. Измерение деформации. Прецизионный усилитель для тензометрического датчика. Усилитель с однополярным питанием для элемента нагрузки.


Тема 14. Датчики с высоким входным сопротивлением - 4 часа (2-аудиторные, 2-самостоятельно)


Фотодиоды. Высокоимпедансные датчики с зарядом на выходе. Пьезоэлектрический датчик. Шумопеленгаторы. рН пробник. CCD/CIS обработка изображений.

Тема 15. Датчики положения и перемещения - 4 часа (2-аудиторные, 2-самостоятельно)


Линейные дифференциальные трансформаторы. Магнитные датчики на основе эффекта Холла. Оптические кодировщики. Сельсины и синус-косинусные вращающиеся трансформаторы. Индуктосины. Акселерометры.


Тема 16. Датчики температуры – 2 часов (2-аудиторные, 0-самостоятельно)


Типы датчиков температуры. Термопары и компенсация холодного спая. Основы работы термопары. Классическая компенсация температуры холодного спая при использовании опорного спая находящегося при температуре таяния льда (0°С). Использование датчика температуры для компенсации холодного спая. Коэффициент Зеебека. Резистивные датчики температуры. Термисторы. Линеаризация термистора с ОТК путем подключения параллельного резистора. Полупроводниковые датчики температуры. Датчики температуры с цифровым выходом. АЦП с датчиком температуры на одном кристалле. Термореле и регуляторы с установкой температуры.


Тема 17. Аналого-цифровые преобразователи и интелектуальные датчики – 4 часов (2-аудиторные, 2-самостоятельно)


АЦП последовательного приближения. Сигма-дельта АЦП. Токовая петля контроля 4-20 мА. Использование токовой петли 4-20 мА для управления дистанционным исполнительным механизмом. Интеллектуальный датчик, питаемый от токовой петли 4-20мА. Объединение датчиков в сеть MicroConverter™. Индустриальная цепь.


РАЗДЕЛ 8. Транспьютерные системы


Тема 18. Практические методы конструирования и расчета встроенных и транспьютерных систем обработки данных – 6 часов (2-аудиторные, 4-самостоятельно)


Методики расчета электронных узлов транспьютерных и микропроцессорных систем. Критерии выбора микропроцессора, микроконтроллера. Требования к курсовому и дипломному проектированию по направлению – «Микропроцессоры и микропроцессорные системы». Курсовое проектирование.

3.3. Лабораторные занятия


Тематика лабораторных работ направлена на за­крепление и углубление теоретических знаний, полученных студен­тами на лекциях, на проверку теоретических положений эксперимен­тальным путем на ознакомление студентов с современными микропроцессорами и микроконтроллерами, лабораторным оборудованием контрольно-измерительной аппарату­рой и приборами, на выработку умений и навыков работы с оборудо­ванием аппаратурой и приборами, с практикой планирования и подготовки эксперимента а также его обработки методами математи­ческой статистики.

Темы лабораторных работ должны быть согласованы с "Перечнем типового учебно-лабораторного оборудования", наглядными пособия­ми имеющимися в распоряжении кафедры, испытательными стендами, лабораторными установками и контрольно-измерительной аппаратурой. Часть лабораторных работ может проводиться непосредственно на действующем оборудовании находящимся в эксплуатации, а также на предприятиях из­готавливающих или эксплуатирующих соответствующее оборудование.


3.4. Рекомендуются следующие темы лабораторных работ:


№

п/п
№

раздела дисциплины
Кол-во

часов
Наименование тем лабораторных работ

1
2
4
Память микропроцессорных систем. Системное распределение ресурсов. Банки памяти. Раздельные и совмещенные архитектуры. Методы и способы организации вычислительного ядра. Команды. Этапы выполнения команд. Основы низкоуровневого программирования.

2
3
2
Системы управления потоком данных на основе современных универсальных микропроцессоров. Система управления шаговым двигателем через, параллельный ввод-вывод информации. Расчет временных параметров и допустимых значений токов и напряжений системы управления силовой нагрузкой по постоянному и переменному току в диапазонах от 3.3 до 90 В постоянного, и фиксированных значений нагрузок 220 и 380 В переменного тока. Методы сопряжения (количество фаз, максимальный ток и др.) задаются индивидуально.

3
3
2
Интерфейсы последовательной связи. Расчет скоростных характеристик и построение временных диаграмм функционирования последовательных интерфейсов связи. Расчет I2C, CAN, UART, SPI – интерфейсов. Практическое программирование параллельных интерфейсов связи

4
4
4
Проектирование устройств параллельного обмена информацией. Параллельные порты ввода-вывода. Совмещенные функции портов. Динамическое распределение ресурсов портов.

5
4
4
Проектирование совмещенных архитектур. Системы внешних прерываний и прямого доступа к памяти. Объединение ресурсов микроконтроллера для решения поставленной задачи.

6
5
8
Распределение временных ресурсов микропроцессорных систем. Подсистемы реального времени (сторожевой таймер и таймер-счетчик событий) Расчет временных характеристик и построение диаграмм функционирования таймеров в режимах: счет, широтно-импульсная модуляция, захвата-сравнения.

7
6
8
Изучение интегрированных сред разработки.

AVR Studio, HLCCAD, MPLab и др. Практическое проектирование. Средства создания и поддержки проекта. Отладка программ в режиме симуляции и эмуляции системы.

8
7
4
Микропроцессорные системы сбора аналоговых данных. Расчет высокоточных трактов систем оцифровки данных в условиях повышенных помех. Цифровая фильтрация сигнала.



По усмотрению ведущего преподавателя и сообразно возможнос­тям кафедры могут проводиться иные лабораторные работы в соответствии с программой дисциплины.


3.5. Самостоятельная работа


Самостоятельная работа студентов регламентируется графиком учебного процесса и самостоятельной работы. По дисциплине «Микропроцессоры и микропроцессорные системы» Учебным планом предусмотрено 54 часа на самостоятельную работу. Из них 42 часа на изучение теоретического курса по темам и 12 часов на выполнение реферата по направлениям: «Современные микропроцессоры, Основы микропроцессора»

Часы на самостоятельное изучение теоретического курса распределяются по темам следующим образом: Тема 1 – 4 часа; Тема 2 – 2 часа; Тема 3 – 1 час; Тема 4 – 3 часа; Тема 5 – 2 часа; Тема 6 – 4 часа; Тема 7 – 4 часа; Тема 8 – 4 часа; Тема 9 – 2 часа; Тема 10 – 12 часов; Тема 11 – 0 часов; Тема 12 – 6 часов; Тема 13 – 0 часов; Тема 14 – 2 часа; Тема 15 – 2 часа; Тема 16 – 0 часов; Тема 17 – 2 часа; Тема 18 – 4 часа.

Реферат по направлению «Современные микропроцессоры, Основы микропроцессора» - 12 часов, (тема –10).


3.6 Структура и содержание модулей дисциплины


Приводится в таблице см. приложение 1.


4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ


4.1. Основная и дополнительная литература

  1. Вейсов Е.А. Непомнящий О.В. «Микропроцессоры и микроконтроллеры», Красноярск ИПЦ КГТУ 2002.- 560с.
  2. О.В. Непомнящий «Микропроцессорные системы. Технология Atmel- AVR систем» , Красноярск ИПЦ КГТУ 2002. – 109 с.
  3. О.В. Непомнящий «Микропроцессорные системы. Технология Flash микроконтроллеров Motorola» , Красноярск ИПЦ КГТУ 2003. – 143 с.
  4. Дж.Смит Сопряжение компьютеров с внешними устройствами. М.Мир, 2000.
  5. Непомнящий О.В. “Макетно-отладочный стенд STK-500“ (Электронный вариант в локальной сети).
  6. Непомнящий О.В. «Интегрированная среда разработки AVR- приложений – AVR Studio» (Электронный вариант в локальной сети).
  7. Вейсов Е.А. Непомнящий О.В. «AVR Микроконтроллеры фирмы ATMEL” (Электронный вариант в локальной сети)
  8. Непомнящий О.В. Пожидаев А.Е. “Программирование на языке ассемблера AVR микроконтроллеров» (Электронная копия)
  9. Непомнящий О.В. «Лабораторный практикум по курсу «Микропроцессорные системы» для студентов дневного и вечернего отделений специальностей 002201 и др.» (Электронный вариант в локальной сети).
  10. Микропроцессорные комплекты интегральных микросхем. Справочник: В 2 т./под ред. В.А.Шахнова,: -М.:Радио и связь, 1988г.
  11. Морисита И. Аппаратные средства микро-ЭВМ. -М.: Мир. 1988г. 279с.
  12. Бродин В.Б., Шагурин И.И. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. — М.: ЭКОМ. — 1999. — 400 с


4.2. Перечень наглядных и других пособий, методических указаний и материалов к техническим средствам обучения

  1. Учебный класс персональных ЭВМ IBМ-PC-PII – 10
  2. Лабораторные стенды –MLabSTK-500, MlabHC08
  3. Специализированное программное обеспечение AVRStudio, MPLab, WinIDE и др.
  4. Специализированные устройства расширения и измерительные приборы (осциллографы, ампер-вольтметры, логические анализаторы и др.)
  5. Плакаты и наглядные пособия лаборатории «микропроцессорных систем»
  6. Учебные пособия О.В. Непомнящий «Микропроцессорные системы. Технология Atmel- AVR систем», Красноярск ИПЦ КГТУ 2002. – 109 с. О.В. Непомнящий «Микропроцессорные системы. Технология Flash микроконтроллеров Motorola» , Красноярск ИПЦ КГТУ 2003. – 143 с., Непомнящий О.В. «Лабораторный практикум по курсу «Микропроцессоры и микропроцессорные системы» для студентов дневного и вечернего отделений специальностей 002201 и др.» (Электронный вариант).


4.3. Контрольно-измерительные материалы


Для промежуточного и итогового контроля знаний в соответствии с реализуемыми компонентами имеется комплект тестовых заданий и комплект экзаменационных билетов.


Рекомендуемые контрольные вопросы:
  1. Дайте понятие микропроцессора. Основные исторические сведения о развитии микропроцессоров.
  2. Классификация микропроцессоров. Понятие о разрядности и системе команд.
  3. Основные характеристики и критерии производительности микропроцессора.
  4. Структура однокристального МП, состав и назначение элементов. Цикл команды в МПС.
  5. Тактирование МП и синхронизация МПС. Работа МП в режиме прерывания. Работа МП в режиме захвата шин.
  6. Общие понятия о памяти. Динамическая память. Статическая память. Энергонезависимая память. Флэш-память. Кэширование. Карта памяти.
  7. Критерии и способы распределения адресного пространства. Микропроцессор Intel 8080, краткие технические характеристики и параметры МП.
  8. Примеры программ на языке ассемблера.
  9. Параллельный и последовательный интерфейс БИС Intel 8255, 8251.
  10. Программируемые контроллеры ПДП и прерывания БИС Intel 8259, 8257.
  11. Микропроцессор Intel 8086/8088 –Общие сведения, организация и архитектура микропроцессора, распределение адресного пространства системы 8086.
  12. Архитектура системы команд.
  13. Классификация процессоров (CISC и RISC).
  14. Микропроцессоры Intel 80286,80386, 80486.
  15. Сравнительный анализ архитектур и ступеней развития МП – техники на примере рассматриваемых микропроцессоров.
  16. Сегмент состояния задачи - как средство псевдопараллельной обработки данных.
  17. Дескрипторы.
  18. Взаимодействие с сопроцессором.
  19. Примеры программных кодов.
  20. Микропроцессоры пятого и шестого поколений.
  21. PENTIUM-Processor - технический обзор.
  22. Суперскалярная архитектура процессора.
  23. MMX-технология.
  24. Архитектура конвейеризации процессоров пятого и шестого поколений.
  25. Особенности процессоров с архитектурой SPARC компании Sun Microsystems.
  26. Процессоры PA-RISC компании Hewlett-Packard.
  27. Микропроцессор MC88110 компании Motorola.
  28. Особенности архитектуры MIPS компании MIPS Technology.
  29. Особенности архитектуры Alpha компании DEC. Архитектура POWER.
  30. Однокристальные микро-ЭВМ и контроллеры, организация и особенности проектирования систем на их основе.
  31. Микроконтроллеры в системах обработки данных.
  32. Микроконтроллеры фирмы Intel , Intel MSC51.
  33. 8-ми разрядные RISC микроконтроллеры фирмы Atmel.
  34. 8-ми разрядные микроконтроллеры фирмы Motorola.
  35. Микроконтроллеры фирмы Microchip.
  36. Современные методы проектирования-отладки микропроцессорных систем.
  37. Микропроцессорные системы с датчиками.
  38. Общие сведения о датчиках.
  39. Сопряжение датчика с МПС.
  40. Мостовые схемы и конфигурации мостов.
  41. Усиление и линеаризация выходных сигналов мостов.
  42. Управление мостами.
  43. Усилители для нормирования сигналов.
  44. Характеристики прецизионных операционных усилителей.
  45. Анализ бюджета ошибок усилителя по постоянному току.
  46. Операционные усилители с однополярным питанием.
  47. Инструментальные усилители.
  48. Измерение деформации, силы, давления и потока, тензометрические датчики.
  49. Датчики высокого импеданса, предусилитель для фотодиода.
  50. Высокоимпедансные датчики с зарядом на выходе, CCD/CIS обработка изображений.
  51. Датчики положения и перемещения, линейные дифференциальные трансформаторы, магнитные датчики на основе эффекта Холла.
  52. Оптические кодировщики.
  53. Сельсины и синус-косинусные вращающиеся трансформаторы, индуктосины, векторное управление двигателями переменного тока.
  54. Акселерометры.
  55. Температурные датчики, работа термопар и компенсация температуры холодного спая.
  56. Резистивные датчики температуры, термисторы, полупроводниковые датчики температуры.
  57. Мониторинг температуры микропроцессоров.
  58. АЦП для нормирования сигналов, АЦП последовательного приближения, законченные системы сбора данных на кристалле.
  59. Сигма-дельта АЦП.
  60. Интеллектуальные датчики, токовая петля контроля 4-20 мА, подключение датчиков к сетям, MicroConverter™.
  61. Методы изоляции, защита от перегрузки по напряжению, электростатический разряд (ESD).
  62. Приведите примеры высокоуровневого проектирования МП- систем.
  63. Системы HLCCAD, IEESD-2000.

Рекомендуемы темы реферата:
  1. Микропроцессор – основа ЭВМ.
  2. Память микропроцессорных систем.
  3. Микропроцессорная система под управлением первичного автомата.
  4. Эволюция развития микропроцессоров фирмы Intel.
  5. Микропроцессоры пятого и шестого поколений.
  6. Современные микропроцессоры ведущих мировых производителей.
  7. Технологии параллельных вычислений, мультимикропроцессорные системы.
  8. Кеширование памяти микропроцессорных систем.
  9. Датчики высокого импеданса, CCD/CIS обработка изображений.
  10. Температурные датчики и работа термопар в режиме компенсация температуры холодного спая.
  11. Аналого-цифровые преобразователи.
  12. Датчики положения и перемещения.
  13. Усилители для нормирования сигналов.
  14. Мультизадачные и мультимикропроцессорные системы.
  15. Интерфейсы микропроцессорных систем.
  16. Микроконтроллеры в системах обработки данных.
  17. Сравнительный анализ микроконтроллеров фирм Intel, Atmel, Motorola, Microchip.
  18. Современные методы проектирования-отладки микропроцессорных систем.
  19. Транспьютерные системы.



5. Организационно-методическое обеспечение
учебного процесса

по дисциплине в системе зачетных единиц


На основании локальных нормативных актов СФУ по использованию системы зачетных единиц даются общие рекомендации по организации учебного процесса и полному перечню учебной, учебно-методической литературы и нормативных актов см. приложение 2


Приложение 1

Структура и содержание модулей дисциплины


№

п/п
Наименование модуля,

срок его реализации
Перечень тем лекционного курса, входящих

в модуль

(Перечень тем в соответствии с п. 3.2)
Перечень практических и семинарских занятий, входящих

в модуль

(Перечень

тем в соответствии с п. 3.2)
Перечень лабораторных занятий, входящих в модуль

(Перечень лабораторных работ в соответствии с п. 3.3
Перечень самостоятельных видов работ, входящих в модуль, их конкретное наполнение

(Перечень видов работ и их содержания в соответствии с п.3.5)
Формируемые компетенции
Умения
Знания

1
Модуль 1 Микропроцессоры и микропроцессорные системы 8 семестр

Тема: 1-18



Лабораторные работы № 1-8
Выполнение реферата по направлению «Современные микропроцессоры, Основы микропроцессора»

Самостоятельное изучение теоретического курса по темам: 1-10, 12, 14, 15, 17, 18
Системотехник в области микропроцессорных систем

Проектирование и анализ микропроцессорных систем управления и сбора данных
Современные микропроцессоры и микроконтроллеры, проектирование микропроцессорных систем.

Приложение 2

Трудоемкость модулей и видов учебной работы в относительных единицах по дисциплине Микропроцессорные системы _, образовательной программы ________________________________________

факультета _____ИВТ___________________, курса ___4______ на __весенний__8_____ семестр


№

п/п
Название модулей дисциплины
Срок реализации модуля
Текущая работа (50 %),

Конкретные виды текущей работы определяются преподавателем, ведущим занятия по данной дисциплине и утверждаются на заседании кафедры.
Аттестация

(50 %)
Итого

Виды текущей работы
Сдача зачета
Сдача экзамена

Посе-щаемость лекций
Выполнение и защита лабораторных работ
Практические и семинарские занятия
Выполнение и защита курсовых проектов
Выполнение и защита РГЗ
Подготовка и сдача рефератов
Решение комплектов задач
Промежуточный контроль
Другие виды (по решению кафедры)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

1.
Всего

зачетных единиц






0,2









0,1








0,3
0,4
1

1.1
Модуль

№ 1 Микропроцессоры и микропроцессорные системы
В течение семестра



0,2









0,1








0,3
0,4
1