Geum.ru

Інститут комп’ютерних технологій, автоматики І метрології

Вид материалаДокументы

Содержание


II. Електроніка та мікросхемотехніка
III. Теорія інформації
IV. Елементи дискретних пристроїв автоматики
V. Мікропроцесорні пристрої
VI. Прикладний аналіз даних
Подобный материал:

ІНСТИТУТ КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ, АВТОМАТИКИ І МЕТРОЛОГІЇ


Напрям: Комп’ютеризовані системи, автоматика і

управління

Спеціальність: Системи автоматики та управління


I. Алгоритмічні мови і програмування


1. Основні елементи мови Паскаль

Розширені форми Бекуса-Наура. Алфавіт, ідентифікатори. Операції, вирази. Прості типи даних. Константи та змінні. Стандартні процедури і функції. Структура Паскаль-програми.


2. Оператори мови Паскаль

Організація циклів. Умовний оператор. Оператор вибору. Оператор переходу. Складений оператор. Ввід-вивід даних.


3. Структуровані типи даних

Масиви; записи; множини. Стрічки; типи користувача. Сумісність і перетворення типів.


4. Процедури і функції

Опис процедур. Опис функцій. Локальні і глобальні змінні, передача параметрів.


5. Файли

Типи файлів. Доступ до файлів. Процедури і функції для роботи з файлами.


II. Електроніка та мікросхемотехніка


1. Елементи електронних пристроїв

Фізичні процеси, властивості і характеристики електронно-діркового переходу. Перехід метал-напівпровідник. Вольт-амперна характеристика ідеального електронно-діркового переходу. НП діоди, їх класифікація. Вольт-амперна характеристика реального НП діода. Ємності, температурні властивості, робочий режим НП діода. Випрямляючі НП діоди: паралельне і послідовне ввімкнення діодів, технологія виготовлення, характеристики і параметри. Порівняльна характеристика германієвих і кремнієвих діодів. Кремнієві стабілітрони і варикапи. Високочастотні та імпульсні НП діоди: їх будова, характеристики, параметри. Мезадіоди, діоди Шоткі, їх характеристики і параметри, особливості застосування. Біполярні транзистори: будова, фізичні основи роботи. Режими роботи транзистора. Основні схеми ввімкнення, параметри, характеристики, схеми заміщення. Залежність параметрів і характеристик транзистора від режиму роботи і температури. Частотні властивості транзистора. Польові транзистори: фізичні процеси, характеристики і параметри польових транзисторів з n-p-переходом. Будова, принцип роботи, характеристики і параметри польових транзисторів з ізольованим затвором. Схема заміщення, умовне позначення і застосування польових транзисторів. Спеціальні НП прилади. Тиристори, тунельні діоди, діоди Ганна, одноперехідний транзистор, напівпровідникові резистори, тензоелектричні і термоелектричні НП прилади. Оптоелектронні прилади: загальні відомості, фоторезистори, фотодіоди, фотоелементи, фототранзистори, фототиристори, світловипромінюючі діоди, оптрони, принцип їх побудови і роботи, характеристики і параметри, особливості застосування. Електронні прилади. Електронні лампи: діоди, тріоди, тетроди, пентоди, їх побудова, принципи дії, характеристики, параметри. Фотоелектронні прилади. Фотоелектронна емісія. Електровакуумні фотоелементи і фотоелектронні помножувачі, їх характеристики і параметри. Електронно-променеві трубки, їх будова, способи керування електронним променем. Газорозрядні прилади. Види і характеристики електричних розрядів у газах. Стабілітрони, тиратрони тліючого розряду, індикаторні прилади.


2. Електронні підсилювачі

Класифікація, структурна схеми, основні характеристики, параметри і показники роботи електронних підсилювачів. Зворотний зв'язок (ЗЗ) у підсилювачах. Види зворотного зв'язку. Способи отримання і подачі сигналів зворотного зв'язку. Вплив ЗЗ на основні показники роботи підсилювача. Поняття стійкості в підсилювачах. Класи роботи підсилювального каскаду на транзисторі. Способи подачі зміщення в підсилювальних каскадах. Температурна стабілізація режиму транзисторного підсилювального каскаду за постійним струмом. Динамічні параметри підсилювального каскаду в режимі малого сигналу. Побудова еквівалентних лінійних схем заміщення підсилювального каскаду для різних схем ввімкнення транзистора. Резистивний каскад підсилення при ввімкненні транзистора в схемі з спільним емітером і спільною базою. Аналіз основних динамічних параметрів каскадів. Частотні спотворення в підсилювальних каскадах на транзисторах. Резистивний каскад підсилення при ввімкненні транзистора в схемі з спільним колектором. Складні емітерні повторювачі. Аналіз основних динамічних параметрів, вибір режимів. Підсилювальні каскади на польових транзисторах з n-p переходом. Вибір режиму за постійним струмом, аналіз основних динамічних параметрів. Підсилювачі з трансформаторним зв'язком. Загальні положення. Частотна характеристика трансформаторного підсилювача. Еквівалентна схема заміщення, основні співвідношення. Каскади потужного підсилення. Вимоги, класифікація, застосування. Режими роботи підсилювальних елементів. Однотактний трансформаторний підсилювач потужності. Графічний аналіз роботи, основні співвідношення. Двотактний трансформаторний підсилювач потужності. Застосування, режими роботи, графічний аналіз роботи, основні співвідношення. Безтрансформаторні двотактні каскади потужного підсилення на транзисторах. Основні схеми, режими роботи, способи подання зміщення та обмеження струму вихідних транзисторів. Вибіркові підсилювачі. Вибіркові підсилювачі з частотно-вибірковим навантаженням. Схеми резонансних підсилювачів з трансформаторним зв'язком. Основні характеристики і параметри. Вибіркові RC-підсилювачі з частотно-залежним зворотним зв'язком. Типи RC-ланок, їх характеристики і параметри. Електричні принципові схеми вибіркових RC-підсилювачів, застосування, основні співвідношення. Підсилювачі постійного струму (ППС). Характеристики і параметри ППС. Дрейф вихідної напруги. ППС з безпосереднім зв'язком, погодження каскадів за постійним струмом, аналіз основних параметрів. Диференціальний ППС. Принцип роботи, основні співвідношення. Схемотехніка інтегральних диференціальних каскадів ППС. Операційні підсилювачі (ОП). Структурна схема ОП, основні параметри і характеристики ОП в інтегральному виконанні. Схеми інвертуючого і неінвертуючого підсилювачів зі зворотним зв'язком на ОП. Схеми додавання і масштабування на ОП. Основні співвідношення, частотні характеристики, температурний дрейф вихідної напруги. Інтегратори і диференціатори на ОП. Основні співвідношення, частотні характеристики. Логарифмічні підсилювачі на ОП. Основні схеми, їх особливості.


3. Перетворювачі електричних сигналів

Аналогові ключі. Принцип побудови модуляторів і демодуляторів. ППС з перетворенням сигналу. Структурна схема, характеристики і параметри. Імпульсні підсилювачі. Основні схеми корекції. Параметри і характеристики. Транзисторні перетворювачі напруги. Застосування, параметри, основні схеми.


4. Електронні генератори електричних коливань

Призначення і класифікація електронних генераторів. Загальні положення теорії автоколивань. LC-автогенератори з самозбудженням. Схеми LC-автогенераторів з трансформаторним і автотрансформаторним зв'язками. RC-автогенератори. Принцип побудови, основні схеми, способи стабілізації амплітуди вихідної напруги. Стабілізація частоти автогенераторів. Кварцові генератори.


5. Джерела живлення

Структурна схема джерела живлення, призначення основних вузлів. Класифікація схем випрямлячів. Принцип роботи та аналіз основних однофазних схем випрямлення. Трифазна мостова схема випрямлення. Робота випрямляча на ємнісне навантаження. Схеми випрямлячів з помноженням напруги. Згладжуючі фільтри, застосування, основні параметри. Основні типи згладжуючих фільтрів з пасивними RLC-елементами. Згладжуючі фільтри з активними елементами. Параметричні і компенсаційні стабілізатори напруги. Типи компенсаційних стабілізаторів, порівняльна характеристика параметрів. Компенсаційний стабілізатор постійної напруги послідовного типу на транзисторах. Регулювання вихідної напруги, способи підвищення коефіцієнта стабілізації, захист від перенавантаження за струмом. Імпульсні стабілізатори постійної напруги. Керовані випрямлячі. Принцип побудови, параметри, характеристики. Схема керованого випрямляча на тиристорах.


III. Теорія інформації


1. Математичні моделі детермінованих сигналів

Інформація та інформаційні системи. Предмет теорії інформації. Основні поняття та визначення. Кількість інформації та ентропія. Квантування сигналів за часом. Квантування сигналів за рівнем. Похибки квантування. Характеристика сигналу та каналу зв’язку. Швидкість передачі інформації та пропускна здатність каналу зв’язку. Математичні моделі детермінованих сигналів. Узагальнений ряд Фур’є. Частотне представлення детермінованих періодичних сигналів. Частотне представлення неперіодичних сигналів. Спектральна густина. Основні перетворення спектрів сигналів (зсув сигналу в часі, зміна тривалості, інтегрування, диференціювання та перемноження сигналів). Кореляційний аналіз детермінованих сигналів. Зв’язок між спектральними та кореляційними характеристиками сигналів. Модульовані сигнали. Спектри амплітудно-модульованих сигналів. Спектри сигналів при вузькосмуговій та широкосмуговій кутовій модуляції. Імпульсна модуляція. Особливості сигналів з ІМ. Спектри ІМ сигналів.


2. Інформаційні моделі сигналів

Прості цифрові коди. Складені коди. Рефлексні коди. Комбінаторне кодування (основні принципи). Коди з виявленням помилок (з контролем за паритетом, з повторенням, інверсний, кореляційний, на одне сполучення). Коди з виявленням та виправленням помилок. Коди Хемінга. Циклічні коди. Принципи побудови. Вибір твірного многочлена. Реалізація циклічних кодів з d = 3,4. Матричне представлення ЦК. Коди БЧХ. Побудова, властивості, кодування та декодування. Ітеративні коди. Побудова, властивості, кодування та декодування. Рекурентні коди. Побудова, властивості, кодування та декодування. Оптимальне кодування. Коди Шеннона-Фано та Хафмена. Оптимальний прийом та обробка інформації. Узгоджена фільтрація. Способи стиснення інформації в інформаційних системах.

IV. Елементи дискретних пристроїв автоматики


1. Алгебра логіки

Параметри імпульсів і імпульсних послідовностей. Логічні висловлення, змінні і функції. Інверсія, диз'юнкція, кон'юнкція. Закони булевої алгебри. Форми зображення логічних функцій. Методи мінімізації булевих функцій. Запис логічних функцій в різних базисах.

2. Комбінаційні пристрої

Принципи логічного проектування комбінаційних пристроїв. Дешифратори. Шифратори. Мультиплексори. Демультиплексори. Cуматори. Програмовані логічні матриці.


3. Послідовнісні пристрої

Принципи логічного проектування послідовнісних пристроїв. Елементарні послідовнісні автомати (тригери). Синтез синхронних послідовнісних пристроїв. Тригерні системи і їх класифікація. RS-тригери, D-тригери, JK-тригери, Т-тригери.


4. Лічильники імпульсів

Призначення та класифікація лічильників. Асинхронні і синхронні лічильники. Підсумовуючі,віднімаючі і реверсивні лічильники. Двійкові і двійково-десяткові лічильники. Синтез лічильників.


5. Регістри

Призначення та класифікація. Регістри пам'яті. Регістри зсуву. Кільцеві регістри. Програмовані логічні інтегральні схеми.


6. Лінійні елементи імпульсних кіл

Методи аналізу лінійних імпульсних пристроїв. Перехідний процес в колі першого порядку. Розділювальні, вкорочуючі та розширюючі RС-кола.


7. Логічні інтегральні схеми

Статичні режими ключа на біполярному транзисторі. Процеси включення і виключення біполярного транзисторного ключа зі спільним емітером. Ключі на МДН-транзисторах. Транзисторно-транзисторні логічні елементи. Транзисторні логічні елементи на перемикачах струму. Логічні елементи на МДН транзисторах.


8. Генератори і формувачі імпульсів

Формувачі прямокутних імпульсів на інтегральних схемах і елементах затримки. Автоколивні та очікуючі мультивібратори на операційних підсилювачах. Очікуючі та автоколивні мультивібратори на логічних інтегральних схемах. Компаратори і обмежувачі імпульсів. Тригери Шмітта.


V. Мікропроцесорні пристрої


1. Основні поняття та визначення

Історія розвитку елементної бази електронної техніки та перспективи розвитку. Визначення мікропроцесора. Класифікація сучасних мікропроцесорів. Архітектурні особливості мікропроцесорів (суперскалярні, мультискалярні, RISC та CISC). Основні параметри універсальних мікропроцесорів. Сигнальні мікропроцесори. Приклади цифрових моделей алгоритмів, придатних для обробки сигнальними процесорами. Інструкція МАС. Варіанти організації робочого буфера. Загальні відомості про мікроконтролери. Сімейства мікроконтролерів типу MCS-51/151/251. Області застосування мікропроцесорів. Спрощена структура мікропроцесорного пристрою. Інтерфейс. Класифікація мікропроцесорних пристроїв. Команди мікропроцесора, мнемонічна форма запису команд. Поняття про систему команд. Класифікація команд. Основні види адресації до даних.


2. Архітектура 8-ми та 16-ти розрядних мікропроцесорів

Структура 8-розрядного мікропроцесора. Призначення основних елементів структури. Формати даних і команд. Основні види адресації до даних. Мікропроцесорний комплект серії і82 (КР580). Умовне позначення мікропроцесора і8080 на принципових схемах. Класифікація вхідних та вихідних сигналів. Програмно-доступні елементи структури мікропроцесора. Система команд. Група команд переміщення. Група команд перетворення (арифметично-логічних). Група команд управління. Виконання команд. Командний цикл. Типи машинний цикл. Байт стану. Такт. Кількість та послідовність тактів у машинному циклі. Часова діаграма виконання машинного циклу. Варіанти мікропроцесорних структур систем з 3-х шинною організацією. Основні та додаткові функції мікропроцесорного пристрою. Реалізація основних функцій. Проектування адресної шини. Причини та засоби буферування шин (МС К589АП15/26, КР580ВА86/87. Шина управління. Засоби запам’ятовування байту стану (МС К589ИР12, КР580ИР82, КР580ВК28). Генератор тактових імпульсів і8224 (КР580ГФ24). Організація центрального процесора на МС серії і82 (КР580). Організація потактового та поциклового режимів роботи мікропроцесора і8080. Особливості Мікропроцесора і8085 (КМ1821ВМ85), умовне позначення, призначення виводів, схема ввімкнення. Архітектура 16-розрядних мікропроцесорів і8088/86. Спрощена структура, метод формування 20-розрядної шини адреси, умовне позначення , призначення виводів, схема ввімкнення. Мікроконтролер МСS-51. Умовне позначення, призначення виводів.


3. Режими роботи мікропроцесора при обслуговуванні зовнішніх пристроїв

Суть режимів роботи мікропроцесора. Режим програмного опитування та варіанти його реалізації. Режим ПЕРЕРИВАННЯ. Масковані та немасковані переривання. Процес ініціалізації режиму переривання. Варіанти команди RST V. Засоби формування коду команди RST V. Особливості побудови підпрограми переривання. Пріоритети при перериванні, послідовний метод задання пріоритетів, технічні засоби реалізації послідовного методу. Режим очікування (WAIT), формування сигналу WAIТREG. Технічні засоби реалізації режиму WAIТ. Режим прямого доступу до пам’яті. Спрощена структура контролера ПДП.


4. Внутрішня пам’ять мікропроцесорного пристрою

Адресація пам’яті та зовнішніх пристроїв у спільному та розділеному адресних просторах. Організація внутрішньої пам’яті мікропроцесорного пристрою. Структура МС оперативного запам’ятовувального пристрою (ОЗП). Реалізація комірки ОЗП статичного та динамічного типів. Основні параметри ОЗП. Структура постійного запам’ятовувального пристрою (ПЗП). Діодна матриця та її транзисторні варіанти. Перепрограмовувані ПЗП з електричним та ультрафіолетовим стиранням.


5. Інтерфейс пристроїв вводу-виводу (зовнішніх пристроїв)

Поділ пристроїв вводу-виводу. Пристрої, призначені для зв’язку з людиною. Клавішний пульт. Принцип побудови клавішного пульта. Апаратні засоби реалізації клавішного пульта. Програмні засоби активізації входів матриці клавіатури та опитування вихідних ліній матриці клавіатури. Блок схема алгоритмів встановлення номера натиснутої клавіші, встановлення факту натискання клавіші та факту відпускання клавіші. Загальна блок-схема алгоритму опитування клавіатури. Інтерфейс для зв’язку мікропроцесора з людиною. Класифікація пристроїв відображення інформації. Цифровий індикатор. Статичний та динамічний (мультиплексний) режими роботи цифрового індикатора. Паралельний та послідовний інтерфейс. Програмований паралельний інтерфейс-МС і8255 (КР580ВВ55), структура, схема під’єднання до системної шини. Програмування інтерферфейсу, керуюче слово та слово встановлення/скидання. Використання МС і8255 в різних режимах роботи при вводі та виводі даних: в режимі 0, в режимі 1, в режимі 2. Спрощена структура послідовного інтерфейсу і його робота.


6. Методологія проектування мікропроцесорних пристроїв

Основні етапи проектування мікропроцесорного пристрою: розроблення основної концепції пристрою, розроблення блок-схеми алгоритму управління, проектування апаратних засобів, розроблення робочих програм. Ілюстрація етапів проектування мікропроцесорного пристрою на прикладі системи підтримування температури об’єкту в заданих межах.


VI. Прикладний аналіз даних


1. Похибки отриманих даних

Похибки отриманих даних в залежності від форми їх представлення. Похибки отриманих даних в залежності від джерел їх походження. Похибки отриманих даних в залежності від їх інформативних параметрів. Похибки отриманих даних в залежності від режиму роботи і умов виникнення. Класифікація отриманих даних.


2. Детерміновані та випадкові процеси

Класифікація детермінованих процесів. Класифікація випадкових процесів.


3. Обчислення згладжування

Апроксимація та інтерполяція функцій. Лінійне згладжування через три точки. Чисельне інтегрування функціональних залежностей отриманих даних.


4. Перетворення Фур’є та малохвильове перетворення

Неперервне перетворення Фур’є. Дискретне перетворення Фур’є. Неперервне малохвильове перетворення. Цифрові фільтри.


VII. Теорія автоматичного керування


1. Класифікація систем автоматики

Класифікація СА за задаючим впливом.


2. Системи автоматичного керування

Класифікація САК. Принципи керування: а) за відхиленням; б) за збуренням; в) принцип комбінованого керування. Системи прямого та непрямого керування. Закони керування та їх вплив на характеристики системи. Дискретні САК: а) імпульсні САК; б) релейні САК. Одноконтурні, багатоконтурні, одномірні, багатомірні, лінійні та нелінійні САК.


3. Статика систем автоматичного керування

Статичні характеристики лінійних і нелінійних ланок та їх сполучень. Визначення статичних характеристик регуляторів по характеристиках об‘єктів та систем керування.


4. Динаміка ланок і систем автоматичного керування

Побудова перехідних та імпульсних характеристик динамічних ланок і систем керування. Побудова АФХ, ЛАЧХ, і ФЧХ динамічних ланок та їх сполучень. Передаточні функції ланок і САК.


5. Стійкість систем автоматичного керування

Зв’язок стійкості з коренями характеристичного поліному. Теорема О.М. Ляпунова, алгебраїчні та частотні критерії стійкості. Алгебраїчні критерії стійкості Рауса і Гурвіца. Частотні критерії стійкості Михайлова і Найквіста. Д-розбиття за одним та двома параметрами.


6. Якість лінійних систем автоматичного керування

Оцінка якості САК. Частотний критерій якості САК, зв‘язок частотних характеристик з перехідною функцією системи. Кореневі методи оцінки якості САК. Інтегральні критерії якості САК.


7. Синтез лінійних САК

Коректуючі пристрої. Синтез коректуючих пристроїв за кореневими годографами. Частотний метод синтезу САК.


8. Методи аналізу нелінійних систем автоматичного керування

Методи гармонійного балансу. Визначення амплітуди та частоти автоколивань. Аналіз динамічних властивостей системи в фазовому просторі.


9. Векторно-методичні методи визначення динамічних властивостей САК в просторі станів