close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

БЛОК АБ 3 Кв 12 этаж 78,72 А.Р.;pdf

код для вставкиСкачать
2
1. Цели и задачи дисциплины
1.1. Цель дисциплины
Дисциплина «Проектирование микропроцессорных систем» относится
к ОПД циклу и имеет своей целью формирование у студентов навыков по
проектированию как различных компонентов микропроцессорных систем,
так и самих систем в целом на основе знания современной элементной базы,
знаний о назначении, структурных особенностях и параметрах различных
микропроцессорных систем, принципах их построения и работы.
Микропроцессорные
устройства и системы стали
сегодня
составной частью любого производственного процесса. Они призваны
решать задачи автоматического контроля, управления, сбора данных,
преобразования и передачи сигналов.
Данный курс является продолжением и развитием
"Микропроцессорные системы автоматизации и управления".
курса
1.2. Задачи дисциплины:
- изучить современную элементную базу микропроцессорных систем;
- получить навыки по проектированию микропроцессорных систем.
1.3. Результаты обучения
В результате изучения курса студент должен знать:
- место и роль микропроцессорных систем в решении вопросов
автоматизации, современную элементную базу микропроцессорных систем;
- особенности структурных и функциональных схем различных
микропроцессорных устройств и систем;
- особенности программирования микропроцессорных систем.
Студент должен уметь:
давать
техническую
характеристику
любому
элементу
микропроцессорной системы;
- запрограммировать микропроцессор или микроконтроллер,
осуществлять настройку на работу любого компонента (контроллера)
системы.
- объяснить особенности структуры, работы
и взаимодействия
элементов системы;
- демонстрировать способность
анализировать полученную
информацию.
3
2.1 Место данной дисциплины в учебном процессе
Для успешного усвоения данного курса требуется знать следующие
базовые дисциплины:
"Теория управления", "Электроника и схемотехника", "ЭВМ и
вычислительные системы" "Микропроцессорные системы автоматизации и
управления".
2.2. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
общекультурные компетенции (ОК)
ОК-10
Способностью использовать основные законы естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы
математического анализа и моделирования, теоретического и
экспериментального исследования
профессиональные компетенции (ПК)
научно-исследовательская деятельность:
ПК-20
Способностью проводить вычислительные эксперименты с
использованием стандартных программных средств с целью
получения математических моделей процессов и объектов
автоматизации и управления
3. Содержание дисциплины
2.1. Содержание лекционных занятий
№
Наименование тем и их содержание
Кол-во
недели
часов
1.
Введение. Общие сведения о микропроцессорных
2/1/1
устройствах и системах. Основные понятия.
Классификация микропроцессорных систем (МПС).
Типовые
структуры
МПС.
Состав
микропроцессорной серии КР 580.
Развитие отечественной элементной базы и роль в
этом советских ученых.
О патриотизме и добросовестном
отношении к учебе.
4
Методы
преподавания
Мулитимедийная
лекция
(м-м
лекция)
2/1/1
м-м лекция
Современные сверхмощные МП Pentium-Pro, 2/1/1
Рentium 4, PowerPC, Core 2 Duer и др.
Особенности их архитектуры и технические
характеристики.
Пути повышения быстродействия в
микропроцессорах.
4.
Система прерываний МП Intel 8086, система команд
4/1/1
МП.
Местная и удаленная конфигурации,
включение
сопроцессоров
ввода-вывода
и
арифметики.
5.
Принципы построения МПС на базе МП,
2/1/1
работающего в минимальном или максимальном
режиме.
6.
Отечественные и зарубежные 8-и 16-разрядные 4/2/1
микроконтрoллеры (МК) серий К1816 и К1830.
Микроконтроллер К1816ВЕ51, структура,
технические характеристики, система команд.
Система прерываний МК, система команд МК
7.
Режим пониженного энергопотребления МК.
2/1/1
Процедура
загрузки
данных,
верификация
программ, запись бита защиты.
Использование расширителей
К580ВЕ48 для
увеличения
числа подключаемых внешних
устройств.
8.
Принципы построения МПС на базе МК.
6/3/2
Контроль и самоконтроль в МПС.
Программно - логический и аппаратный
контроль.
в МПС. Система контроля длительности выполнения
программного цикла. Способы проверки резервного
источника питания в МПС. За щита информации в
МП при аварии по питанию. Принципы построения
МПС сбора данных. Особенности структуры при
наличии большого числа датчиков. Принципы
построения систем программного управления.
9.
Контроллеры PIC фирмы Micrоchip. Принцип
2/1/1
построения, виды связи с устройствами
различных уровней.
м-м лекция
2.
МП Intel 8086 (К1810ВМ86), структура,
технические характеристики, преимущества по
сравнению с Intel 8080, Intel 8085.
3.
5
м-м лекция
м-м лекция
м-м лекция
м-м лекция
м-м лекция
м-м лекция
Особенности эксплуатации микропроцессорных
систем в условиях низких температур.
Всего часов 26/12/10
3.2. Содержание практических занятий
По данной дисциплине практические занятия не проводятся.
3.3. Перечень тем лабораторных работ
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Наименование тем и их содержание
Кол-во Методы
часов
преподавания
Знакомство со структурой микроконтроллера на 4/1/1
Работа
с
базе ОЭВМ КМ1816ВЕ51, режимы его работы.
программнологической
моделью
Запись и выполнение простых команд
6/2/2
Работа
с
микроконтроллером, исследование способов
программноадресации портов.
логической
моделью
Исследование способов индикации.
4/1/1
Работа
с
Запись данных во внутреннюю память данных.
программнологической
моделью
Исследование процедуры прерываний
2/1/1
Работа
с
Программирование ПЗУ с использованием
программнопрограмматора.
логической
моделью
Исследование микроконтроллера AVR из семейства
6/1/1
Работа
с
8-разрядных RISC-микроконтроллеров фирмы
лабораторным
ATMEL.
стендом
Исследование управления тепловыми процессами4/2/2
Работа
с
посредством двухпозиционного регулятора
лабораторным
стендом
МСТП-07
Всего часов 26/8/8
3.4. Перечень тем контрольных работ (для заочной формы обучения)
1. Задачи согласования цифровых и аналоговых схем в МПС.
2. Разработка структурной и функциональной схем
для системы программного управления и следящей системы.
3. Обоснование выбора устройства связи с исполнительными
органами.
6
с
с
с
с
4. Выбор элементов памяти ОЗУ, ПЗУ, расчет энергопотребления разработанной системы.
5. Разработка алгоритма функционирования МПС.
6. Компоненты системы контроля и управления.
7. Принципы построения системы сбора данных.
8. Использование интерфейса RS-232C.
9. Особенности сопряжения устройств в микропроцессорной системе.
3.5. Темы докладов (рефератов)
1. Задачи согласования цифровых и аналоговых схем в МПС.
2. Разработка структурной и функциональной схем для системы
программного управления и следя щей системы.
3. Обоснование выбора устройства связи с исполни тельными органами.
4. Выбор элементов памяти ОЗУ, ПЗУ, расчет энергопотребления
разработанной системы
5. Разработка алгоритма функционирования МПС
3.6. Перечень курсовых работ
1. Разработка микропроцессорной системы программного управления
технологическим объектом.
2. Разработка системы сбора данных с рассредоточенных объектов с
использованием микроконтроллера или микропроцессора..
3. Разработка системы контроля параметров технологического объекта.
4. Разработка следящей системы за скоростью вращения вала двигателя
промышленного объекта.
5. Разработка программно-аппаратного комплекса контроля аварийных
ситуаций на промышленном объекте электроэнергетики.
3.7. Оценка результатов освоения учебной дисциплины
(примерные вопросы)
Список вопросов к аттестации 1
1. Механизм сегментации, используемый в МП К1810ВМ86(Intel 8086).
2. МП К1810ВМ86(Intel 8086), технические характеристики, УГО,
особенности минимального и максимального режима работы.
3. Структура МП К1810ВМ86(Intel 8086), т.е. программно-логическая
модель.
4. Система прерываний МП К1810ВМ86(Intel 8086).
7
5. Местная и удаленная конфигурации МПС.
6. Проектирование МПС на базе К1810ВМ86, включенного в
минимальном режиме.
7. Проектирование МПС на базе К1810ВМ86, включенного в
максимальном режиме.
8. КЭШ-память и ее особенности. Механизм обращения микропроцессора
К1810ВМ86 к внешней памяти.
9. Конвейерная обработка информации, используемая в
микропроцессорах.
10.Характеристика режимов работы микропроцессоров фирмы Intel (Ррежим, R-режим и др.).
11.Система сбора данных: структура. Пример микросистемы сбора
данных на базе АЦП К572 ПА1.
12.ЦАП К572ПА1: назначение, УГО, основные расчетные параметры,
используемые при проектировании.
13.Пример проектирования МПС, содержащей системный контроллер и
АЦП.
14.Микроконтроллеры: определение, классификация, технические
характеристики, УГО для МК К1816ВЕ51.
15.Структура микроконтроллера КР1816ВЕ51(МК-51). Назначение
основных функциональных узлов.
Список вопросов к аттестации 2
1. Устройство управления и синхронизации микроконтроллера МК-51.
Характеристика портов ввода-вывода.
2. Назначение регистров специальных функций микроконтроллера МК51.
Таймер-счетчик, режимы его работы. Особенности нулевого режима
работы (более подробно).
3. Система прерываний микроконтроллера МК-51. Регистры специальных
функций, связанные с обслуживанием прерываний (РМП, РП).
4. Система команд микроконтроллера МК-51. Форматы команд,
особенности команд операций с битами и команд передачи управления.
5. Адресация внутренней памяти микроконтроллера МК-51. Организация
доступа к внешней памяти программ и данных.
6. Программирование микроконтроллера МК-51: особенности режима
программирования, верификация программы, запись бита защиты.
7. Проектирование микропроцессорной системы на базе
микроконтроллера К1816ВЕ51.
8. Использование расширителей ввода-вывода: УГО, формат команды,
структура подключения к микроконтроллеру.
8
9. Виды передачи данных с использованием общего канала связи, виды
доступа к моноканалу при конфликтах, связанных с одновременностью
передачи данных.
10.Самоконтроль в МПС, основанный на предварительном
прогнозировании поведения работы системы.
11.Самоконтроль в МПС по времени выполнения программного цикла.
12.Передача управления при зависаниях путем доопределения
магистральных сигналов.
13.Аналоговый микропроцессор К1813ВЕ1(структура, формат команд,
области применения).
14.Характеристика семейств микроконтроллеров РIC фирмы Microchip
Tecknology.
15.Структура микроконтроллера PIC16F84, УГО.
16.Пример проектирования МПС на основе МК семейства PIC.
17.Интерфейсы устройств ввода-вывода. Классификация, характеристики.
3.8. Рейтинговая оценка знаний студентов
Рейтинговая система оценки
по куру «Проектирование микропроцессорных систем АиУ»
для студентов 4-го курса: специальности Управление и информатика в
технических системах, направления АиУ
на 8 семестр
Таблица1
Максимальное количество баллов за каждую текущую аттестацию
1 аттестация
45
2 аттестация
55
3 аттестация
-
Итого
100
Таблица 2
№
Виды контрольных мероприятий в баллах
Виды контрольных мероприятий
Баллы
1. Выполнение и защита лабораторных работ
2. Сдача теоретического курса (аттестация 1)
ИТОГО за 1 аттестацию:
25
25
50
1. Выполнение и защита лабораторных работ
2. Сдача теоретического курса (аттестация 2)
ИТОГО за 2 аттестацию:
ИТОГО:
25
25
50
100
9
№
недели
1- 8
7
9-14
13
10-13
Подготовка и защита рефератов, выполнение
нестандартных лабораторных работ (бонусные
баллы)
5
4. Содержание самостоятельной работы студентов
Самостоятельная работа студента с преподавателем (индивидуальные
консультации в течение семестра).
Самостоятельная работа с группой (проведение текущих консультаций
перед семестровым контролем, зачетом или экзаменом).
Самостоятельная работа студента без преподавателя (подготовка к
различным видам контрольных испытаний, подготовка и написание
самостоятельных видов работ).
4.1. Календарный график самостоятельной работы студентов по
дисциплине
Неделя Виды
самостоятельной
работы
1
1.
2.
3.
4.
2
Осенний семестр
Принципы
построения
МПсистем на базе МП
КР580ВМ 80(85)
Принципы
построения
МПсистем на базе МП
КР1810ВМ 86
Принципы
построения
МПсистем на базе МК
КР1816ВЕ51
Проектирование
МП-систем на базе
микроконтроллеров
PIC.
Колво
СамостояВиды
тельная
контро-ля
работа
часов Без
С С
п/п
п/п групппой
3
4
5
6
7
Литература
(номер
из
списка)
8
29,4
26,2
1,2
2
опрос
15
28,2
25
1,2
2
опрос
1
28,2
25
1,2
2
доклад
3,4
32,2
30
1,1
1,1
Всего:
106,2 4,7
10
7,1
сообщение 19,20,21
5. Методическое обеспечение
5.1.
Основная литература
1. Основы МП-техники / Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К. М.:
ИНТУИТ.РУ «Интернет-Университет Информационных Технологоий»,
2003. – 440 с.
2. Кузьминов А.Ю. Интерфейс RS232. Связь между компьютером и
микроконтроллером. – М.: Радио и связь, 2004. – 168 с.: ил.
3. Электроника и микропроцессорная техника. Дипломное проектирование
систем автоматизации и управления: учебник для студентов вузов,
обучающихся по направлению подготовки "Автоматизация и управление"
/ ред. В. И. Лачин. - Ростов н/Д : Феникс, 2007. - 569 с.
4. Микроконтроллеры PIC16X7XX. Семейство 8-разрядных КМОП
микроконтроллеров
с
аналогово-цифровым
преобразователем:
производственно-практическое издание / В. А. Ульрих. - 3-е изд., перераб.
и доп. - М. : СОЛОН-Пресс : HiT, 2005. - 319 c.
5. Создаем устройства на микроконтроллерах / А. В. Белов. - СПб. : Наука и
Техника, 2007. - 304 с.
6. Современные средства автоматизации: практические решения / О. И.
Николайчук. - М. : СОЛОН-Пресс, 2006. - 256 с.
5.2. Дополнительная литература
1. Казаринов Ю.М., Нимоконов В.Н., Филиппов Ф.В. Применение
микропроцессоров и микроЭВМ в радиотехнических системах. - М.: Высш.
шк., 1988. - 207 c.
2. Григорьев В.Л. Микропроцессор i486. Архитектура и программирование.
Кн. 1. Программная архитектура. - М., ГРАНАЛ, 1993. - 346 c.
3. Микропроцессор i486. Архитектура и программирование. Книга 2.
Аппаратная архитектура. Книга 3. Устройство с плавающей точкой. Книга 4.
Справочник по системе команд. - М., ГРАНАЛ, 1993. - 382 с.
4. Нортон П. Персональный компьютер фирмы IBM и операционная система
MS-DOS: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1991. - 416 c.
5. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных
микросхем: Справочник. В 2 т. Под ред. В.А.Шахнова. - М.: Радио и связь,
1988. -368 с.
6. Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения:
Справочник. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 c.
7. Майоров В.Г., Гаврилов А.И. Практический курс программирования
микропроцессорных системю.-М.: Машиностроение,1989.-272с.
11
8. Гуртовцев А.Л., Гудыменко С.В. Программы для микропроцессоров:
Справ. пособие.-Минск: Высш.шк.,1989.-352с.
9. АлексенкоА.Г., Галицин А.А., Иванников А.Д. Проектирование
радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах: Программирование,
типовые решения, методы отладки. - М.: Радио и связь, 1984. - 272 с., ил.
10. Уильямс Г.Б.
Отладка микропроцессорных систем. - М.:
Энергоатомиздат, 1988. - 253 с.
11. Морисита И. Аппаратные средства микро-ЭВМ: Пер. с япон. - М.: Мир,
1988. - 280 с.
12. Федорков
Б.Г., Телец
В.А.
Микросхемы
ЦАП
и
АЦП:
фуннкционирование, параметры, применение. - М.: Энергоатомиздат, 1990. 320 c.
13. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия – СПб: Изд-во «Питер»,
2000. – 816 с.: ил.
14. Ан П. Сопряжение ПК с внешними устройствами: Пер. с англ. – М.:ДМК
Пресс, 2001. – 320 с.
15. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и
схемы. Методы проектирования. – М.: Мир, 2001. –379 с.
16. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 1. М.: Постмаркет,
2001. – 416 с.
17. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 2. М.: Постмаркет,
2001. – 488 с.
18. Бородин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС
программируемой логики. – М.: ЭКОМ, 2002. – 400 с.
19. Яценков В.С. Микроконтроллеры Micrichip. Практическое руководство –
М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 296 с.
20. Предко М. Справочник по PIC-контроллерам: Пер. с англ. – М.: ДМК
Пресс, 2002, «Издательский дом «Додэка-ХХI», 2002. – 512 с.
21. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения: Пер. фр. –
М.: ДМК Пресс, 2002. – 272 с.
22. Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник/
под ред.А.Ю.Гордонова и Ю.Н.Дьякова. - М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.
23. Самофалов К.Г. и др. Микропроцессоры. – Киев: Техника, 1986. –
278 с., ил. – Библиогр.: с. 277.
24. Мячев А.А., Cтепанов В.Н. Персональные ЭВМ и микроЭВМ. Основы
организации: Справочник/Под ред. А.А.Мячева. - М.: Радио и связь, 1991. 320 c.
25.Сташин В.В и др. Проектирование цифровых устройств на
однокристальных микроконтроллерах. – М.: Энергоатомиздат, 1990 - 224
с.
26.Шагурин И.И. Современные микропроцессоры Motorola: Справочник.М.: Горячая линия – Телеком, 2004. – 952 с.
12
5.3. Методические указания
1. Методические указания по изучению микроконтроллеров
КР1816ВЕ51.
2. Методические указания к лабораторной работе «Исследование
управления тепловыми процессами посредством двухпозиционного
регулятора».
3. Методические указания к выполнению контрольных работ(для
заочников).
4. Методические указания к курсовому проектированию.
5. Методические указания к выполнению самостоятельной работы
студентов.
5.4. Мультимедийные и технические средства обучения
В процессе обучения используются следующие технические средства:
- мультимедийное лекционное оборудование,
микропроцессорные
лабораторные
комплексы
на
базе
микроконтроллеров АВР,
- персональные компьютеры с установленными программамиэмуляторами микропроцессоров и микроконтроллеров.
13
Лист регистрации изменений
№
изм.
Номера листов (страниц)
Изменен- Заменен- Новых Аннулиных
ных
рованных
Всего
№
Вход. № Подпись
листов в документа документа
документе
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа