Geum.ru

Рабочая программа дисциплины Цифровые устройства систем автоматизации и управления (Наименование дисциплины)

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Цели освоения дисциплины
Цель направления 3.
Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины “Цифровые устройства систем автоматизации и управления
4. Структура и содержание дисциплины ЦУСАиУ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)
5. Образовательные технологии
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины ЭУСА
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины ЦУСАиУ
Подобный материал:
МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ

(ТТИ Южного федерального университета)

Факультет автоматики и вычислительной техники


УТВЕРЖДАЮ


Декан ФАВТ ______________ Ю.М.Вишняков


"_____"__________________2011 г.


Рабочая программа дисциплины


Цифровые устройства систем автоматизации и управления

(Наименование дисциплины)


Направление подготовки

220400.62 «Управление в технических системах»


Профиль подготовки


“Управление и информатика в технических системах”


Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр


Форма обучения


Очная

(очная, очно-заочная и др.)


г. Таганрог

2011
  1. Цели освоения дисциплины


Целью освоения дисциплины "Цифровые устройства систем автоматизации и управления" (ЦУСАиУ) является обучение студентов основам проектирования и эксплуатации электронных схем цифровых систем управления и контроля на основе современной элементной базы для подготовки к следующим видам профессиональной деятельности: проектно-конструкторской, научно-исследовательской и монтажно-наладочной.

Изучение данной дисциплины будет способствовать достижению цели 3 основной образовательной программы по направлению подготовки 220400.62 «Управление в технических системах»:

Цель направления 3. Удовлетворение потребностей общества в квалифицированных кадрах путем подготовки специалистов по проектированию, разработке и эксплуатации автоматизированных систем и средств контроля и управления.


  1. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата


Дисциплина “Цифровые устройства систем автоматизации и управления” относится к вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы бакалавриата.

Для успешного обучения студенту понадобятся знания в области таких дисциплин, как "Высшая математика", "Физика", "Электротехника и электроника", “Электронные устройства систем автоматики”, “Теория информационных процессов и систем”. Из этих дисциплин студенты должны знать устройство полупроводниковых приборов, теорию аналоговых и цифровых сигналов, методы расчета электронных схем.

В результате освоения дисциплины “ Цифровые устройства систем автоматизации и управления ” студент должен быть подготовлен для изучения таких дисциплин как “Основы силовой и преобразовательной техники”, “Технические средства систем управления”, “Цифровая обработка сигналов”.


3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины “Цифровые устройства систем автоматизации и управления”


В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать способность и готовность:

- учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий (ПК-3);

- осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования средств автоматизации и управления (ПК-9);

- производить расчеты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием (ПК-10);

- к внедрению результатов разработок средств и систем автоматизации и управления в производство (ПК-13);

- к участию в работах по изготовлению, отладке и сдаче в эксплуатацию систем и средств автоматизации и управления(ПК-15);

- способность проводить вычислительные эксперименты с использованием стандартных программных средств с целью получения математических моделей и объектов автоматизации и управления (ПК-20);

- настраивать управляющие средства и комплексы и осуществлять их регламентное эксплуатационное обслуживание с использованием соответствующих инструментальных средств(ПК-29);

- осуществлять проверку технического оборудования, производить его профилактический контроль и ремонт заменой модулей (ПК-30)


4. Структура и содержание дисциплины ЦУСАиУ


Общая трудоемкость дисциплины составляет __7___ зачетных единиц __252___ часов.



Вид учебной работы (6-й семестр)
Всего часов

Общая трудоемкость дисциплины
108/3 ЗЕТ

Аудиторные занятия
82

- лекции
34

- практические занятия
16

- лабораторные работы
16

- другие виды аудиторных занятий
-

Самостоятельная работа
26

Курсовой проект (работа)
-

Контроль самостоятельной работы
36

Аттестация
0

зачет (6 семестр)




Вид учебной работы (7-й семестр)
Всего часов

Общая трудоемкость дисциплины
144/4 ЗЕТ

Аудиторные занятия
55

- лекции
16

- практические занятия
16

- лабораторные работы
16

- другие виды аудиторных занятий
-

Самостоятельная работа
17

Курсовой проект (работа)
40

Контроль самостоятельной работы
7

Аттестация
32

Экзамен (7 семестр)


4.1. Разделы дисциплины и виды занятий





№

п/п

Раздел

Дисциплины
Семестр
Неделя семестра
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)
Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)

Лек.
Лаб.
Пр.
СРС
КСР

1
Дискретные системы автоматического управления
6
1
2






1






2
Математический аппарат описания дискретных САУ
6
2
2



2
2
2
Собеседование, устный опрос

3
Модели импульсных сигналов
6
3
2






1






4
Решетчатые функции
6
4
2
4
2
2
2
Собеседование, устный опрос

5
Разностные уравнения
6
5
2






1



Контр. работа “Дискретные САУ”

6
Линейные импульсные САУ
6
6
2



2
2
2
Собеседование, устный опрос

7
Анализ импульсных САУ
6
7
2






1






8
Синтез дискретных САУ

6
8
2
4
2
2
2
Контр. работа “Разностные уравнения и решетчатые функции”

9
Особенности микропроцессорных СУ
6
9
2






1



Собеседование, устный опрос

10
Системы счисления
6
10
2



2
2
2
Собеседование, устный опрос

11
Кодирование информации
6
11
2






1



Собеседование, устный опрос

12
Арифметические операции
6
12
2
4
2
2
2
Контр. работа “Анализ и синтез САУ”

13
Погрещности выполнения арифметических операций
6
13
2






1



Собеседование, устный опрос

14
Логические переменные и функции
6
14
2



2
2
2
Собеседование, устный опрос

15
Логические функции и синтез комбинационных схем
6
15
2






1



Контр. работа “Кодирование и арифметические операции”

16
Типовые комбинационные схемы
6
16
2
4
2
2
2
Собеседование, устный опрос

17
Типовые последовательностные схемы
6
17
2






2



Дискуссионный форум по проблемно-ориентированной тематике, сформулированной студентом

18
Алгоритмические основы микропроцессоров
7
1
2






6



Собеседование, устный опрос

19
Архитектура микроконтроллеров AVR
7
3
2
4
4
6



Собеседование, устный опрос

20
Система памяти МК
7
5
2






6



Собеседование, устный опрос

21
Система ввода-вывода

7
7
2
4
4
6
2
Контр. работа “Архитектура RISC МК”

22
Дополнительное оборудование МК
7
9
2






6



Собеседование, устный опрос

23
Основные элементы языка Ассемблера
7
11
2
4
4
6
2
Собеседование, устный опрос

24
Типовые примеры программирования МК
7
13
2






7



Контр. работа “Ассемблер для AVR”

25
Понятие о системном программном обеспечении
7
15
2
4
4
7
2
Собеседование, устный опрос

26
Структурная схема МК системы управления
7
16
2






7
1
Дискуссионный форум по проблемно-ориентированной тематике, сформулированной студентом

ИТОГО:
34+16
16+16
16+16
26+57
16+7





5. Образовательные технологии


В процессе изучения дисциплины, выполнения контрольных заданий, лабораторных работ и курсового проектирования предусматривается использование пакета прикладных программ Micro-Cap 10, который позволяет выполнять моделирование всех рассматриваемых схем, которые изучаются и исследуются в дисциплине ЦУСАиУ. Demo-версия программы Micro-Cap 10 доступна для скачивания на сайте разработчика и может использоваться в учебном процессе: ссылка скрыта

Для написания программ на Ассемблере и программирования микроконтроллеров AVR применяется свободно распространяемая фирмой Atmel программная среда AVR Studio 4.18, доступная для скачивания на сайте фирмы ссылка скрыта.


6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов


Перечень контрольных вопросов письменного опроса:

  1. Структуры дискретных систем автоматического управления.
  2. Модели импульсных сигналов.
  3. Решетчатые функции.
  4. Разностные уравнения.
  5. Линейные импульсные САУ.
  6. Анализ импульсных САУ.
  7. Передаточные функции, временные и частотные характеристики импульсных СУ
  8. Синтез дискретных систем управления.
  9. Модель цифровой системы управления.
  10. Сравнительная характеристика базовых логических элементов.
  11. Интегральные триггеры и их применение.
  12. Счетчики электрических импульсов.
  13. Сумматоры и их применение.
  14. Шифраторы и дешифраторы.
  15. Мультиплексоры и демультиплексоры.
  16. Постоянные запоминающие устройства.
  17. Оперативные запоминающие устройства.
  18. Структура и принцип действия 8-разрядных микропроцессоров.
  19. Организация прерываний в микропроцессорной системе.
  20. Прямой доступ к памяти в микропроцессорных системах.
  21. Организация ввода и вывода информации в микропроцессорной системе.
  22. Структура и принцип действия 8-разрядных микроконтроллеров.
  23. Микроконтроллерные системы с расширенной областью памяти программ.
  24. Микроконтроллерные системы с расширенной областью памяти данных.
  25. Ввод цифровой информации в микроконтроллерных системах.
  26. Организация ввода аналоговой информации в микроконтроллерных системах.
  27. Структура микропроцессорной системы в режиме прерываний от внешних источников.
  28. Структура микропроцессорной системы в режиме прямого доступа к памяти внешних источников.
  29. Структура микропроцессорной системы при расширенном количестве периферийных устройств.
  30. Структура микроконтроллерной системы при многоканальной обработки дискретной информации.
  31. Структура микроконтроллерной системы для многоканальной обработки аналоговых сигналов.
  32. Программируемые контроллеры прерываний.
  33. Программируемые контроллеры прямого доступа к памяти.


7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины ЭУСА


а) основная литература:

1. Иванов Ю.И., Чернов Н.И., Югай В.Я. Микропроцессорные системы управления. Учебное пособие. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. – 321 с.

2. Ю.И. Иванов, В.Я. Югай. Микропроцессорные устройства систем управления: Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. – 133 c.

3. Ю.И. Иванов, В.Я.Югай. Микропроцессорные устройства систем управления: Методическое руководство к лабораторным работам. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004.– 49 c.

4. Ю.И.Иванов, В.Я. Югай. Интерфейсы средств автоматизации: Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. – 252 c.

5. Крутчинский С.Г., Гришин С.В., Иванов Ю.И. Методические указания к выполнению лабораторных работ №1-3 “Исследование логических элементов и простейших устройств на их основе”, “Проектирование комбинационно-логи ческих устройств”, ”Интегральные триггеры”. Таганрог, ТРТУ, 1994 27 с.

6. Крутчинский С.Г., Гришин С.В., Иванов Ю.И. Методические указания к выполнению лабораторных работ №4 и 5 “Регистры” и “Асинхронные счетчики электрических импульсов”. Таганрог, ТРТУ, 1994 16 с.

7. Крутчинский С.Г., Гришин С.В., Иванов Ю.И. Методические указания к выполнению лабораторных работ “Исследование сумматоров”,”Исследование основных комбинационных устройств ЦВМ”. Таганрог, ТРТУ, 1994 16 с.

8. Крутчинский С.Г., Гришин С.В., Иванов Ю.И. Методическое руководство к выполнению курсового проекта “Микропроцессорное устройство обработки аналоговых сигналов” по курсу “Основы микропроцессорной техники”. Таганрог, ТРТУ, 1994 17 с.


б) дополнительная литература:

1. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника / БХВ-Петербург, 2004. – 528 с.

2. Изерман Р. Цифровые системы управления. М.: Мир, 1984.

3. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы ATMEL. 3-е изд., стер. – М.: Издательский дом “Додэка XXI”, 2006. – 288 с.

4. Трамперт В. AVR_RISC микроконтроллеры.: Пер. с нем. К.: “МК-пресс”, 2006. – 464 с.

5. Программирование на языке С для AVR и PIC микроконтроллеров / Сост. Ю.А. Шпак – К.: “МК-пресс”, 2006. – 400 с.


в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. ссылка скрыта

2. ссылка скрыта

3. ссылка скрыта

4. ссылка скрыта

5. ссылка скрыта

6. ссылка скрыта


8. Материально-техническое обеспечение дисциплины ЦУСАиУ


Для проведения лабораторных и практических работ имеется следующее оборудование:
  1. Стенды для выполнения лабораторных работ по дисциплине ЦУСАиУ Ч.1 (12 шт.).
  2. Стенды для выполнения лабораторных работ по дисциплине ЦУСАиУ Ч.2 (10 шт.).

3. Персональные компьютеры (10 шт.).


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки 220400.62 «Управление и информатика в технических системах».


Автор _______________________________ Ю.И. Иванов


Зав. кафедрой _________________________В.И. Финаев


Программа одобрена на заседании УМК ФАВТ от 20.01.2011 года, протокол № 1.