А. Н. Туполева утверждаю: Проректор по учебной и методической работе И. К. Насыров 2007 г. Программа дисциплины

Вид материалаПрограмма дисциплины

Содержание


Цель преподавания дисциплины
Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Самостоятельная работа (всего)
Расчетно-графические работы
Содержание дисциплины.
Вводная лекция
Структурные схемы систем реального времени.
Выбор схем и расчет параметров звеньев информационно-измерительной системы
Структура программных средств систем реального времени
2. Техника датчиков первичной информации (очное: 4/3)
4. Информационный расчет измерительной системы (очное: 2/2)
5. Функциональные звенья системы сбора и первичной обработки информации (очное: 6/5)
6. Выбор схем и расчет параметров звеньев информационно-измерительной системы (очное: 4/2.5)
8. Сжатие измерительной информации (очное: 2/4)
9. Микропроцессорные средства сбора и первичной обработки информации и средства автоматизированного проектирования СРВ (очное: 4
Курсовой проект (работа) и его содержание
4.5. Контрольная работа
5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
5.2 Средства обеспечения освоения дисциплины
...
Полное содержание
Подобный материал:

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. А.Н. ТУПОЛЕВА


УТВЕРЖДАЮ:

Проректор по учебной и методической

работе

_________________ И.К. Насыров


«_____» _______________ 2007 г.


ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ




СД.02 "СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ"


Рекомендуется УМЦ КГТУ им. А.Н. Туполева для направления


направление: 654700 (230200)* «Информационные системы»


форма обучения: очная


*) коды направлений и специальностей указаны по Общероссийскому классификатору специальностей по образованию (ОК 009-2003)


  1. Цели и задачи дисциплины.



    1. Цель преподавания дисциплины:


Освоение методологии и теоретических основ определения информационных характеристик систем реального времени, изучение их организационной, функциональной и физической структуры. Рассмотрение возможностей и путей использования информационных технологий при анализе, синтезе и проектировании систем реального времени.

1.2.Задачи изучения дисциплины:

Задачей курса является получение знаний в области сбора, первичной обработки данных и управления в информационных системах реального времени. Изучение аппаратных и программных подсистем многозадачного режима, прерываний и переключения задач. Проведение сравнительного анализа и изучение характеристик операционных систем реального времени и ОС общего назначения, алгоритмических языков разработки для СРВ. Изучение высокоинтегрированных реализаций вычислительных средств, использующихся в СРВ, и средств их автоматизированного проектирования. Изучение характеристик звеньев информационно-измерительных систем алгоритмов фильтрации, сглаживания сигналов, сжатия измерительной информации.

1.3. Перечень курсов, усвоение которых необходимо для усвоения дисциплины:

Высшая математика, вычислительная математика, физика, информатика, электротехника и электроника, операционные системы, методы оптимизации, основы теории управления.

1.4. Перечень дисциплин, в которых могут быть использованы знания, умения и навыки, полученные при изучении данной дисциплины:

Программирование мобильных приложений, человеко-машинное взаимодействие, периферийные устройства, компьютерная геометрия и графика.

.

  1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.


В результате изучения дисциплины студенты должны:


- знать:
  • особенности архитектуры и классификация систем реального времени;
  • интерфейсы аппаратной среды;
  • агрегатные элементы систем реального времени, средства

взаимодействия с объектом;
  • программные интерфейсы, операционные среды систем реального

времени;

- структуры пользовательского интерфейса;
  • методы и технологии проектирования систем реального времени.


-уметь:

- осуществлять расчет параметров объектов информационной техники,

предназначенной для реализации системы реального времени;
  • выбирать необходимое оборудование;
  • проводить анализ проектных решений систем реального времени.


-иметь опыт:
  • работы с конкретными программными продуктами средств

автоматизированного проектирования систем реального времени

- TRACE MODE;

- проектирования и расчета информационных и нагрузочных

характеристик системы реального времени.


-иметь представление:
  • о особенностях использования операционных сред реального времени:

QNX, OS – 9, Windows CE и т.д.;

- о основных принципах построения языков программирования Modula и Ada;

- о средствах автоматизированного проектирования систем реального

времени SCADA системами: GENIE, GENESIS, TRACE MODE и др.;
  • о тенденциях и перспективах развития современных средств построения

систем реального времени.

  1. Объем дисциплины и виды учебной работы




Виды учебной работы

Очное

Всего

Семестр

7

Общая трудоемкость дисциплины


136

136

Аудиторные занятия (всего)


68

68

Лекции


34

34

Практические занятия (ПЗ)

17

17

Семинары (С)

0

0

Лабораторные работы (ЛР)

17

17

Другие виды аудиторных занятий

0

0

Самостоятельная работа (всего)


68

68

Курсовая работа

36

36

Расчетно-графические работы


0

0

Контрольная работа


0

0

Другие виды самостоятельной работы

26

26

Вид итогового контроля




Экзамен



  1. Содержание дисциплины.
    1. Тематический план *):

№ пп
Наименование тем
Очное

ЛК
ЛБ
ПЗ

1

Вводная лекция


2







2

Техника датчиков первичной информации


4







3

Структурные схемы систем реального времени.


4




2

4

Информационный расчет измерительной системы


2

5

4

5

Функциональные звенья системы сбора и первичной обработки информации

6

4

4

6

Выбор схем и расчет параметров звеньев информационно-измерительной системы


4

4

2

7

Структура программных средств систем реального времени


6




2

8

Сжатие измерительной информации.


2

4




9

Микропроцессорные средства сбора и первичной обработки информации и средства автоматизированного проектирования СРВ.

4




3

10

Всего

34

17

17

*) Используемые сокращения: ЛК – лекции, ЛБ – лабораторные работы,

ПЗ – практические занятия.

    1. Содержание тем

1. Вводная лекция (очное: 2/0.5)

Цель и задачи дисциплины. Обзор литературы. Особенности систем реального времени.

2. Техника датчиков первичной информации (очное: 4/3)

Преобразования энергии, используемые в датчиках. Датчики температуры, освещенности и перемещений.
  1. Структурные схемы систем реального времени (очное: 3/3)

3.1 Схемы устройств сбора данных (УСД). Аппаратурная среда. Устройство связи с объектом.

3.2. Схемы восстановления аналоговых сигналов.

4. Информационный расчет измерительной системы (очное: 2/2)

Выбор частоты опроса датчика в измерительном канале. Оценка относительной погрешности дискретизации.

5. Функциональные звенья системы сбора и первичной обработки информации (очное: 6/5)

5.1 Измерительный мост. Согласующее устройство. Схема нормализации. Характеристики измерительного усилителя. Аналоговый мультиплексор. Устройство выборки-хранения. Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

5.2 Выбор механизмов синхронизации и взаимодействия процессов и построение циклограмм опроса системы сбора и первичной обработки измерительной информации.

Методы и средства обработки асинхронных событий.

6. Выбор схем и расчет параметров звеньев информационно-измерительной системы (очное: 4/2.5)

Выбор масштаба, калибровка звеньев УСД.

7. Структура программных средств систем реального времени

(очное: 6/6)

7.1. Операционные системы реального времени. Концепция процесса. Ядро реального времени.

7.2. Алгоритмические языки разработки для СРВ.

Модула, Ада, CASE-средства.

7.3. Взаимосвязь структуры аппаратных и программных средств в СРВ. Аппаратно-программные каналы СРВ.

8. Сжатие измерительной информации (очное: 2/4)

Математические аспекты сжатия информации.

Апертурные алгоритмы сжатия данных. Сглаживание сигналов.

9. Микропроцессорные средства сбора и первичной обработки информации и средства автоматизированного проектирования СРВ (очное: 4/4)

9.1 Характеристика и признаки классификации средств сбора и первичной обработки информации. Примеры реализации интегральных микропроцессорных средств в СРВ.

9.2 Топологический расчет системы сбора и первичной обработки измерительной информации.

9.3 Средства автоматизированного проектирования СРВ - SCADA системы. Перспективы развития СРВ.


    1. Лабораторный практикум

п/п


Номер темы дисцип-лины

Наименование лабораторных работ

Очное




1

2,3,4

5

Выбор параметров преобразования аналоговых сигналов в устройствах сбора данных

2

5,6

4

Методы и характеристики цифроаналогового и аналого-цифрового преобразования сигналов

3

7,8

4

Методы первичной обработки аналоговых сигналов

4

8

4

Сжатие измерительной информации



    1. Курсовой проект (работа) и его содержание

Выполняется студентами по индивидуальному заданию на тему:

« Оптимизация характеристик средств сбора и первичной обработки измерительной информации», в котором студенты выполняют информационный, нагрузочный и топологический расчеты и проектирование системы реального времени для АСНИ ГТД (газотурбинного двигателя) в соответствии с методическим руководством.

Методическое руководство для выполнения курсовой работы по дисциплине «Системы реального времени»: АСНИО «Оптимизация характеристик средств сбора и первичной обработки измерительной информации». Автор Валов О.П.,

86 страниц, рукоп.


4.5. Контрольная работа

Задания контрольной работы предусматривают решение задач по тематике самостоятельной работы студентов.

    1. Самостоятельная работа

Заключаются в подготовке лекционного материала, решения практических задач, подготовке к лабораторным работам, а также выполнения курсовой работы.

4.6.1. Работа студента
  • самостоятельное изучение дисциплины (вопросы для самостоятельного изучения);
  • решение комплексных задач по различным разделам курса;
  • проведение консультаций, рекомендация литературы.


4.6.2.Работа преподавателя по организации СРС
  • разработка комплекса вопросов для самопроверки знаний и задач по закреплению и проверке знаний по различным разделам дисциплины;
  • проведение консультаций, составление экзаменационных билетов, рекомендация литературы.

4.6.3.Виды контроля результатов
  • Проведение коллоквиумов и контрольных работ разделам курса и решению комплексных задач;
  • предоставление отчета преподавателю по всем вопросам, вынесенным на самостоятельное изучение.



5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

5.1 Рекомендуемая литература

а) основная литература

  1. О.П.Валов. Автоматизация сбора и первичной обработки информации Уч. Пособие по дисциплине «Системы реального времени» для студентов спец. 2202.РИО. КГТУ.2006.

б) дополнительная литература
  1. О.Н.Новоселов, А.Ф.Фомин Основы теории и расчета информационно-

измерительных систем. М.: Машиностроение, 1991.
  1. А.Н.Дядюнов, Ю.А. Онищенко, А.И. Серин. Адаптивные системы сбора и

передачи информации. М.: Машиностроение, 1988.
  1. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM

PC.Под редакцией У.Томпкинса и Дж. Уэбстера. М.:Мир, 1992.

5. Янг С. « Алгоритмические языки реального времени: конструирование и разработка», М.:Мир, Казань, 1995 г.,

6. Новоженов Ю.В. «Объектно-ориентированные технологии разработки сложных программных систем». М., 1996.

7. Микропроцессоры-2. Средства сопряжения, контролирующие и информационно-управляющие системы / Под ред.Л.Н. Преснухина М.: Высш. школа, 1986.

8. Фритч В. Применение микропроцессоров в системах управления. М.: Мир, 1984.

9. Медведев В.И. «.NET компонентно – ориентированное программирование» Мастер Лайн, Казань, 2007г.


5.2 Средства обеспечения освоения дисциплины


Программное обеспечение для выполнения лабораторных работ и самостоятельной работы студентов:
  1. Windows 98 и более поздних версий.
  2. АСНИО «Методы и средства обработки аналоговых сигналов».

6. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Для проведения лабораторных работ и организации самостоятельной работы студентов необходимо иметь учебный класс оснащенный локальной вычислительной сетью с рабочими станциями :IBM PC:, процессором Pentium  II и выше, 128 Mбайт ОЗУ, SVGA, видеокарта 800*600, 65536 цветов, 16-битная звуковая карта, наушники (16 комплектов) и динамик (2 вт), MS Windows совместимая мышь, CD-ROM.


Программу составил:

Валов О.П., доцент каф. АСОИУ КГТУ им. А.Н. Туполева

_____________________


Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры АСОИУ


«____» ______________2007г., протокол № 8.


Зав. кафедрой Л.М. Шарнин

д.т.н., профессор


Председатель Учебно-методической В.А. Суздальцев

комиссии факультета, доцент


Декан факультета Л.Ю. Емалетдинова

д.т.н., профессор

Приложение к программе дисциплины «Системы реального времени»

Распределение и содержание заданий на самостоятельную работу студента по дисциплине

«Системы реального времени»

(очная форма обучения).

№№п/п

Курс, семестр

Наименование учебной работы

Раздел, тема

Объем СРС (в часах)

Форма изучения

Информационно-методическое обеспечение

Форма контроля выполнения СРС

Балы в БРС

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Базовая СРС

1

4 к., 7 сем

Проработка теоретиче­ского материала

Тема 1


0..5

Проработка учеб­ного материала.

Электронные конспект лек­ций и пособие по практике, курсовой работе взять на кафедре.

Тесты. Вопросы на экзамене.

5

2

4 к., 7 сем

Проработка теоретиче­ского материала .

Тема 2


3

Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации.

Электронные конспект лек­ций и пособие по практике. ОЛ[1, с. 12-33],

ДЛ[4,7,.8],


Тесты. Вопросы на экзамене. Отчеты по лабораторным работам.

10

3

4 к., 7 сем

Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям

Тема 3

3

Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации.

Электронные конспект лек­ций и пособие по практике.. ОЛ[1, с. 34-45],

ДЛ[3,4, 7],


Тесты. Вопросы на экземене. Отчеты по лабораторным работам.

10

4

4 к., 7 сем

Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям

Тема 4

2

Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации.

Электронные конспект лек­ций и пособие по практике.. ОЛ[1, с. 108-117],

ДЛ[1,2],


Тесты. Вопросы на экзамене. Отчеты по лабораторным работам.

10




























№№п/п

Курс, семестр

Наименование учебной работы

Раздел, тема

Объем СРС (в часах)

Форма изучения

Информационно-методическое обеспечение

Форма контроля выполнения СРС

Балы в БРС

5

4 к., 7 сем

Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям

Тема 5

5

Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации.

Электронные конспект лек­ций и пособие по практике. ОЛ[2, с.46-76],

ДЛ[3,4,7,8],


Тесты. Вопросы на экзамене. Отчеты по лабораторным работам.

10

6



4 к., 7 сем

Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям

Тема 6

2,5

Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации.

Электронные конспект лек­ций и пособие по практике. ОЛ[2, с.76-96],

ДЛ[4,7,8],


Тесты. Вопросы на экзамене. Отчеты по лабораторным работам.

15

7

4 к., 7 сем

Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям

Тема 7

6

Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации.

Электронные конспект лек­ций и пособие по практике.

ОЛ[1, с.96-103],

ДЛ[5,6,9],


Тесты. Вопросы на экзамене. Отчеты по лабораторным работам.

20

8

4 к., 7 сем

Проработка теоретиче­ского материала

Тема 8

4

Повторение учеб­ного материала.

Электронный конспект лек­ций. Учебники из списка литера­туры.

ОЛ[1, с. 122-143],

ДЛ[2,3]

Собеседование

10

9

4 к., 7 сем

Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям Подготовка к экзамену.

Тема 9

4

Повторение учеб­ного материала.

Электронные конспект лек­ций и пособие по практике. ОЛ[1, с. 144-171],

ДЛ[ 7, 8],


Собеседование

10







Итого по базовой СРС




26










100

Дополнительная СРС

10

4 к., 7 сем

Курсовая работа

Темы 2 - 9

36

Изучение методи­ческих материа­лов. Выполнение расчетно-графиче­ской части. Оформление за­писки.

Методические указания по выполнению курсовой работы.


Защита КР

(преподаватель)

Отдельная оценка

11

4 к., 7 сем

Экзамен

Темы 1 - 9

26

Повторение учебн. материала. Осв-е межмод. связей

Электронный конспект лекций. ОЛ[1. стр.1-171]

Интернет-ресурсы.

Письменная и устная.










Итого по

дополнительной СРС




54



















Всего СРС




68













ОЛ – основная литература, учебник ОЛ[1]- Валов О.П. «Автоматизация сбора и первичной обработки информации» Уч. Пособие по дисциплине «Системы реального времени» для студентов спец. 2202.РИО. КГТУ.2006.

ДЛ – дополнительная литература.