Geum.ru

Рабочая программа по дисциплине дн(М). В1 Цифровые устройства и микропроцессорные системы 110300. 62 Агроинженерия

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Цель дисциплины
Студент должен
1.Учебно-тематический план
2. ПЕРЕЧЕНЬ и содержание Лекционных ЗАНЯТИЙ
Основы алгебры логики и теории переключательных функций.
Основы теории асинхронных потенциальных и синхронных автоматов.
Драйверы и приемопередатчики.
Дешифраторы, демультиплексоры, мультиплексоры.
Сумматоры, шифраторы, компараторы
Цифровые преобразовательные устройства.
Применение интегральных схем для проектирования цифровых устройств.
Архитектура микроконтроллеров семейства AVR.
Организация связи микроконтроллеров с внешней средой и временем.
Вспомогательные аппаратные средства микроконтроллеров
Язык С для микроконтроллеров.
Язык С и директивы препроцессора для микроконтроллеров.
Компиляторы и средства разработки.
Схемотехнические аспекты разработки микропроцессорных систем..
3. Перечень лабораторных занятий
4. Распредление учебного времени на изучение дисциплины
...
Полное содержание
Подобный материал:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ


СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


УТВЕРЖДАЮ:

Декан электроэнергетического факультета

доцент______________И.В.Атанов

«_____»________________2011 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ДН(М).В1 Цифровые устройства и микропроцессорные системы


110300.62 – Агроинженерия

Агроинженерия


Бакалавр техники и технологии


Ставрополь 2011


Рабочая программа по дисциплине ''Цифровые устройства и микропроцессорные системы'' рассмотрена и утверждена методической комиссией электроэнергетического факультета Cтавропольского государственного аграрного университета (протокол № ___ от «____» _____________ 2011 г.)




Трудоемкость по Госстандарту
час

Всего

Из них
136

Самостоятельная работа
116

Аудиторные занятия

В том числе

20

Лекции
10

Лабораторные
10


Форма контроля – экзамен.

Контрольная работа – 1.

Дисциплина изучается на 3 курсе, 4 зач.ед..


Цель дисциплины:

- изучение методов анализа и синтеза цифровых устройств и специфики проектирования микроконтроллерных систем на базе однокристальных микропроцессоров;

- освоение языка С для разработки программного обеспечения микроконтроллерных систем.


Студент должен:

- знать современную элементную базу цифровых, цифроаналоговых, аналого-цифровых и микропроцессорных устройств;

- знать методику проектирования аппаратных и программных средств микропроцессорных систем;

- иметь представление о путях развития современной микроэлектроники;

- уметь по техническому заданию проектировать микроконтроллерные системы на современных микропроцессорных БИС и составлять программы на языке С.


1.УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН


№

п/п
Наименование разделов и тем
Всего,

час
В том числе

Лекции
Лабор.
Практич.
Самост.

работа

1
2
3
4
5
6
7

1
Цифровые устройства
65
5
2



58

2
Микропроцессоры
29
2
4



23

3
Язык С для микроконтроллеров
15
1






14

4
Схемотехнические аспекты разработки микропроцессорных систем
18
2
4



12




Форма контроля: экзамен
9









9

Всего
136
10
10



116



2. ПЕРЕЧЕНЬ и содержание Лекционных ЗАНЯТИЙ


№

п/п
Наименование занятий
Количество

часов

1
2
3




Цифровые устройства



1
Основы алгебры логики и теории переключательных функций.

Основные аксиомы, теоремы и тождества алгебры логики. Операция сумма по модулю два и ее свойства. Таблицы истинности. Теоремы разложения и связанные с ними тождества. Первичные термы, минтермы, макстермы и их свойства. Совершенные нормальные формы представления функций. Конъюнктивные и дизъюнктивные термы. Минимизация переключательных функций. Определение МДНФ, МКНФ и МНФ в базисах И–НЕ и ИЛИ–НЕ. Диаграммы Вейча.

1

2
Основы теории асинхронных потенциальных и синхронных автоматов.

Потенциальные и импульсные сигналы и операторы переходов. Основные операторные тождества. Функции переходов и выхода автомата.

Основная модель синхронного автомата. Функции переходов и выхода автомата. Переходные процессы в синхронном автомате.



3
Триггеры.

Асинхронные потенциальные триггеры типа R–S, их синтез и анализ. Синхронные триггеры. Синхронные триггеры типов D, D/R, D/R–S, J–K и T. Триггеры Шмита. Мультивибраторы.
1

4
Драйверы и приемопередатчики.

Драйверы и приемопередатчики с открытым коллекторным выходом и тремя состояниями выхода. Применения ЛЭ с открытым коллекторным выходом. ЛЭ с тремя состояниями выхода. Реализация функции “Монтажное ИЛИ”. Буферные регистры с тремя состояниями выхода. Применения буферных регистров в микропроцессорных системах.



5
Дешифраторы, демультиплексоры, мультиплексоры.

Назначение дешифраторов и демультиплексоров и их каскадирование. Мультиплексоры и мультиплексоры–демультиплексоры. Мультиплексоры со стробированием и тремя состояниями выхода. Каскадирование мультиплексоров. Применения мультиплексоров–демультиплексоров.
0,5

6
Сумматоры, шифраторы, компараторы.

Сумматоры с последовательным и параллельным переносом. Полусумматоры. Каскадирование сумматоров. Приоритетные шифраторы. Применения схем приоритетных шифраторов. Цифровые компараторы и схемы сравнения чисел.

0,5

7
Регистры.

Сдвигающие регистры. Классификация сдвигающих регистров. Каскадирование сдвигающих регистров. Применения сдвигающих регистров. Реверсивные сдвигающие регистры. Каскадирование реверсивных сдвигающих регистров. Применения реверсивных сдвигающих регистров.
0,5

8
Счетчики.

Двоичные и двоично-десятичные счетчики. Асинхронные импульсные счетчики. Синхронные счетчики. Каскадирование счетчиков с организацией последовательного и параллельного переносов. Реверсивные двоичные и двоично-десятичные счетчики. Реверсивные счетчики. Каскадирование счетчиков с организацией последовательного и параллельного переносов.
0,5

9
Цифровые преобразовательные устройства.

Цифро-аналоговые преобразователи, структура, параметры. Резистивная матрица R–2R. Аналого-цифровые преобразователи. Классификация.
1

10
Применение интегральных схем для проектирования цифровых устройств.

Проектирование делителей частоты с переключаемым коэффициентом деления. Цифровые синтезаторы частот.





Микропроцессоры



11
Архитектура микроконтроллеров семейства AVR.

Базовые концепции микропроцессорной техники. Классификация и структура микроконтроллеров. Процессорное ядро микроконтроллера.
0,5

12
Организация связи микроконтроллеров с внешней средой и временем.

Порты ввода/вывода. Таймеры и процессоры событий.
1

13
Вспомогательные аппаратные средства микроконтроллеров

Минимизация энергопотребления в системах на основе МК. Тактовые генераторы МК. Аппаратные средства обеспечения надежной работы МК. Модули аналогового ввода/вывода.

0,5




Язык С для микроконтроллеров



14
Язык С для микроконтроллеров.

Вводные понятия. Структура программ на С. Типы данных, переменных, константы. Функции. Структуры. Указатели и адреса переменных. Массивы и строки. Операторы ветвления. Циклические конструкции.
0,5

15
Язык С и директивы препроцессора для микроконтроллеров.

Функции ввода/вывода. Директивы препроцессора. Обработка прерываний. Исполнение ассемблерного кода.
0,5




Схемотехнические аспекты разработки микропроцессорных систем



16
Компиляторы и средства разработки.

Эмуляция и отладка программ в среде программирования AVR Studio. Эмуляция и отладка программ в среде программирования Code Vision AVR (CVAVR). Отладка программ в среде программирования Visual Micro Lab (VMLAB). Программирование устройства в среде CVAVR. Программирование устройства в среде AVR Studio.
1

17
Схемотехнические аспекты разработки микропроцессорных систем..

Выбор схемы МК. Режим и параметры электропитания МК. Выбор и особенности использования компонентов схем микропроцессорных систем. Методика и особенности изготовления печатных плат для микропроцессорных систем.
1

Итого
10



3. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ


№

п/п
Наименование занятий
Количество часов

1
2
3

1
Исследование триггеров.

2

2
Исследование мультивибраторов.



3
Исследование приемопередатчиков.



4
Исследование дешифраторов.




5
Исследование сумматоров.



6
Исследование компараторов.



7
Исследование регистров.



8
Исследование счетчиков.



9
Исследование цифро-аналоговых преобразователей.



10
Исследование аналого-цифровых преобразователей.



11
Исследование организации связи микроконтроллеров с внешней средой.
2

12
Исследование организации связи микроконтроллеров с временем.



13
Исследование аппаратных средств обеспечения надежной работы МК.




14
Исследование модулей аналогового ввода/вывода МК.

2

15
Исследование специфики языка С для МК.



16
Исследование процесса эмуляции и отладки программ для МК.
2

17
Исследование процесса программирования МК.
2

Всего
10

4. РАСПРЕДЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ НА ИЗУЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


№

п/п
Наименование разделов и тем
Время в % от общего количества

1.
Цифровые устройства
51,18

2.
Микропроцессоры
22,84

3.
Язык С для микроконтроллеров
11,81

4.
Схемотехнические аспекты разработки микропроцессорных устройств
14,17

Итого:
100



5. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ


№ п/п
Наименование оборудования
Число на подгруппу, шт.

1
Специализированный лабораторный стенд
6

2
Персональный компьютер

6

3
Интернет – лаборатория «Основы электроники»
2

4
STK500 – завершенный стартовый набор и система проектирования для AVR флэш-микроконтроллеров корпорации Atmel.
6




6. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ




№ п/п
Вид работы
Количество отводимого времени, час.

1
Подготовка и отработка лекций
34

2
Подготовка и отработка лабораторных работ
73

3
Подготовка к экзамену
9

Итого:
116



7. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная:

1. Информационно-измерительная техника и электроника : учебник для студентов вузов по специальности "Электроэнергетика" / под ред. Г. Г. Раннева. - 2-е изд., стер. - М. : Академия, 2007.

2. Лачин, В. И. Электроника : учеб. пособ. для вузов / В. И. Лачин, Н. С. Савелов. - 3-е изд., перераб., доп. - Ростов н/Д. : Феникс, 2002.

3. Щука, А. А.  Электроника : учеб. пособие для студентов вузов по направлению 654100 - Электроника и микроэлектроника / под ред. А. С. Сигова. - СПб. : БХВ-Петербург, 2006.

4. Бондарь С.Н. Электроника. Методические указания по выполнению лабораторных работ / М.С. Жаворонкова. – Ставрополь: изд-во «Сервис-школа», 2011.

Дополнительная

1. Розеншер, Э. Оптоэлектроника / Э. Розеншер, Б. Винтер ; под ред. О. Н. Ермакова; пер. с фр. - М. : Техносфера, 2006.

2. Гейтенко, Е. Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет : учеб. пособие. - М. : Солон-Пресс, 2008.

4. Савилов, Г. В. Электротехника и электроника : курс лекций. - М.: Дашков и К*, 2008.

5. Белов А.В. Создаем устройства на микроконтроллерах.– СПб.: Наука и техника, 2007. (электронный ресурс).

6. Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах.– СПб.: Наука и Техника, 2005. (электронный ресурс).

7. Белов А.В. Самоучитель по микропроцессорной технике.– СПб.: Наука и техника, 2003. (электронный ресурс).

8. Белов А.В. Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике.– СПб.: Наука и техника, 2007. (электронный ресурс).

9. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Tiny и Mega фирмы «Atmel». – М.: Издательский дом «Додека», 2004. (электронный ресурс).

10. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. — М.: Мир, 2001. — 379 с., ил. (электронный ресурс).


8. СВЕДЕНИЯ ОБ ОБСПЕЧЕННОСТИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Цифровые устройства и микропроцессорные системы»




№ п/п.
Литература
Кол-во экз. в библиотеке
Кол-во студентов
Фактич.

обеспечен.

Экз/чел




Основная









1
Информационно-измерительная техника и электроника/ под ред. Г. Г. Раннева
25
21
1,2

2
Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника

50
21
2,4

3
Щука А.А. Электроника
50
21
2,4

4
Бондарь С.Н. Электроника.

21
21
1




Дополнительная









1
Розеншер, Э. Оптоэлектроника
5
21
0,24

2
Гейтенко, Е. Н. Источники вторичного электропитания
2
21
0,1

3
Савилов, Г. В. Электротехника и электроника
30
21
1,4



9. ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ

  1. Основные аксиомы, теоремы и тождества алгебры логики.
  2. Операция сумма по модулю два и ее свойства.
  3. Таблицы истинности.
  4. Теоремы разложения и связанные с ними тождества.
  5. Первичные термы, минтермы, макстермы и их свойства.
  6. Совершенные нормальные формы представления функций.
  7. Конъюнктивные и дизъюнктивные термы.
  8. Минимизация переключательных функций.
  9. Определение МДНФ, МКНФ и МНФ в базисах И–НЕ и ИЛИ–НЕ.
  10. Диаграммы Вейча.
  11. Потенциальные и импульсные сигналы и операторы переходов.
  12. Основные операторные тождества.
  13. Функции переходов и выхода автомата.
  14. Основная модель синхронного автомата.
  15. Функции переходов и выхода автомата.
  16. Переходные процессы в синхронном автомате.
  17. Асинхронные потенциальные триггеры типа R–S, их синтез и анализ.
  18. Синхронные триггеры.
  19. Синхронные триггеры типов D, D/R, D/R–S.
  20. Синхронные триггеры типов J–K и T.
  21. Триггеры Шмита.
  22. Мультивибраторы.
  23. Драйверы и приемопередатчики с открытым коллекторным выходом и тремя состояниями выхода.
  24. Применения ЛЭ с открытым коллекторным выходом.
  25. ЛЭ с тремя состояниями выхода.
  26. Реализация функции “Монтажное ИЛИ”.
  27. Буферные регистры с тремя состояниями выхода.
  28. Применения буферных регистров в микропроцессорных системах.
  29. Назначение дешифраторов и демультиплексоров и их каскадирование.
  30. Мультиплексоры и мультиплексоры–демультиплексоры.
  31. Мультиплексоры со стробированием и тремя состояниями выхода.
  32. Каскадирование мультиплексоров.
  33. Применения мультиплексоров–демультиплексоров.
  34. Сумматоры с последовательным и параллельным переносом.
  35. Полусумматоры.
  36. Каскадирование сумматоров.
  37. Приоритетные шифраторы.
  38. Применения схем приоритетных шифраторов.
  39. Цифровые компараторы и схемы сравнения чисел.
  40. Сдвигающие регистры.
  41. Классификация сдвигающих регистров.
  42. Каскадирование сдвигающих регистров.
  43. Применения сдвигающих регистров.
  44. Реверсивные сдвигающие регистры.
  45. Каскадирование реверсивных сдвигающих регистров.
  46. Применения реверсивных сдвигающих регистров.
  47. Двоичные и двоично-десятичные счетчики.
  48. Асинхронные импульсные счетчики.
  49. Синхронные счетчики.
  50. Каскадирование счетчиков с организацией последовательного и параллельного переносов.
  51. Реверсивные двоичные и двоично-десятичные счетчики.
  52. Реверсивные счетчики.
  53. Каскадирование счетчиков с организацией последовательного и параллельного переносов.
  54. Цифро-аналоговые преобразователи, структура, параметры.
  55. Резистивная матрица R–2R.
  56. Аналого-цифровые преобразователи. Классификация.
  57. Проектирование делителей частоты с переключаемым коэффициентом деления.
  58. Цифровые синтезаторы частот.
  59. Базовые концепции микропроцессорной техники.
  60. Классификация и структура микроконтроллеров.
  61. Процессорное ядро микроконтроллера.
  62. Порты ввода/вывода.
  63. Таймеры и процессоры событий.
  64. Минимизация энергопотребления в системах на основе МК.
  65. Тактовые генераторы МК.
  66. Аппаратные средства обеспечения надежной работы МК.
  67. Модули аналогового ввода/вывода.
  68. Структура программ на С.
  69. Типы данных, переменных, константы.
  70. Функции. Структуры.
  71. Указатели и адреса переменных. Массивы и строки.
  72. Операторы ветвления.
  73. Циклические конструкции.
  74. Функции ввода/вывода.
  75. Директивы препроцессора.
  76. Обработка прерываний.
  77. Исполнение ассемблерного кода.
  78. Эмуляция и отладка программ в среде программирования AVR Studio.
  79. Эмуляция и отладка программ в среде программирования Code Vision AVR (CVAVR).
  80. Отладка программ в среде программирования Visual Micro Lab (VMLAB).
  81. Программирование устройства в среде CVAVR.
  82. Программирование устройства в среде AVR Studio.
  83. Выбор схемы МК.
  84. Режим и параметры электропитания МК.
  85. Выбор и особенности использования компонентов схем микропроцессорных систем.
  86. Методика и особенности изготовления печатных плат для микропроцессорных систем.



Программу составил

к.т.н., доцент Бондарь С.Н.


Рецензенты:

д.т.н., профессор Хорольский В.Я.


к.т.н., доцент Воротников И.Н.


Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры АЭ и М.

Протокол № от 2011 г.

Зав.кафедрой АЭиМ, профессор И.Г.Минаев