Тематический план

  • Элементы управления в АСОИУ


      Объём дисциплины по видам учебных занятий (в часах)

    Виды учебной работы

    Объем в часах по семестрам

    Всего

    01

    семестр

    __

    семестр

    1.     Контактная работа обучающихся с преподавателем по видам учебных занятий  (всего)

     

    Аудиторная работа (всего)

    68

    68

     

    ·     Лекции (Л)

    34

    34

     

    ·     лабораторные работы (ЛР)

    34

    34

     

    2. Самостоятельная работа обучающихся (СР) (всего)

    148

    148

     

    ·         Проработка учебного материала лекций

    30

    30

     

    ·         Подготовка к лабораторным работам

    12

    12

     

    ·         Подготовка к рубежному контролю, контрольной работе

    6

    6

     

    ·         Выполнение домашнего задания

    28

    28

     

    ·         Выполнение курсового проекта / курсовой работы

    72

    72

     

    Вид промежуточной аттестации обучающегося

    экзамен

    экзамен

     

     

     

    Модуль 1 .  Микропроцессорные управляющие системы в АСОИУ.       (16 часов)

     

    Лекции по модулю 1. Содержание. Объем часов:

     Лекция 1.

     Введение. Общие сведения о микропроцессорных системах(МПС) управления в АСОИУ.  Обзор и классификация микропроцессорных   

    систем управления в АСОИУ.  Стандарт ISA-95: место МПС в иерархии управления. Мультипроцессорные системы в АСОИУ.  

    Топологии и структуры мультипроцессорных систем.                                                (2 часа)


    Лекция 2.  

    Особенности обработки аналоговой информации в микропроцессорных системах в АСОИУ. Вопросы преобразования аналоговых сигналов. 

    Конструктивные особенности устройств ЦАП и АЦП.

                                                                                                                                                   (2 часа)

    Лекция 3.  Организация обмена информацией в микропроцессорных системах в АСОИУ.

     Шины микропроцессорной системы и циклы обмена.  Функции устройств магистрали. Архитектура и функционирование системных магистралей.  

    Особенности и различия типовых интерфейсов, применяемых в микропроцессорных системах.  (2 часа)                                                                


    Лекция 4.    

    Особенности архитектуры  микропроцессоров в системах управления.  Микропроцессоры с CISC-  и  RISC- архитектурой. 

    Системы команд микропроцессоров.  Быстродействие микропроцессоров.          (2 часа)

     

    Лекция 5.  

    Универсальный  32-битный микропроцессор на примере IA-32: структура, функции основных блоков,  регистровая структура, 

    типы и функции регистров, режимы работы.

     Реальный и защищенный режимы.  Система команд: общая характеристика.                   (2 часа)         


    Лекция 6.   

    Организация памяти   универсального  32-битного микропроцессора: логическое и физическое адресные пространства, 

    сегментная организация памяти.  

    Процедура формирования линейного адреса при сегментной организации памяти.           (2 часа)                                                                                                 


     Лекция 7. 

     Универсальный  32-битный микропроцессор на примере IA-32: сегментно-страничная организация памяти, 

    алгоритм страничного преобразования  линейного  адреса в  физический адрес. 

    Буфер ассоциативной трансляции адресов.   Алгоритмы замещения страниц и их характеристики.          (2 часа)                                                 


     Лекция 8. 

    Аппаратная поддержка работы операционной системы в мультизадачном режиме. Механизмы защиты.

     Уровни привилегий. Шлюзы вызова. Мультипрограммный режим.  Система прерываний. Особые случаи.    . (2 часа)                                                             


    Лабораторные работы по модулю 1.  Содержание.  Объем часов:

     

    ЛР 1. Интегральный таймер 555.               (5 часов)  

    ЛР 2.  Цифро-аналоговые преобразователи.   (6 часов)

    ЛР 3. Формирование временных интервалов  с помощью микроконтроллеров    (6 часов)

     

     

    Самостоятельная работа (по видам самостоятельной работы). Объем часов:

    Проработка учебного материала лекций                                                 - 15 часов.

    Подготовка к лабораторным работам                                                       - 6 часов.

    Подготовка к письменной контрольной работе  по модулю 1  - 3 часа.

    Выполнение домашнего задания                                                              - 14 часов

    Выполнение курсовой работы                                                              - 36 часов

     

    Курсовая работа.

    Курсовая работа выполняется в соответствии с  техническим заданием и методическими указаниями [см. раздел ТЗ]


    Модуль 2.   Архитектура микроконтроллеров и управляющих систем АСОИУ на микроконтроллерах.                                                                                             

    Лекции по модулю 2.   Содержание. Объем часов                             (17 часов)

     Лекция 9.                                                                  

    Структура микроконтроллера.  Основные  блоки и узлы.  Особенности системы команд микроконтроллера с  RISC-архитектурой.       (2 часа)                                                                                                           


    Лекция 10.                                                                   

    Процессорное ядро и организация памяти микроконтроллеров. Командный и машинный циклы микроконтроллера. Конвейеризация.    (2 часа)


    Лекция 11.                                                                  

    Интерфейсные блоки  микроконтроллера.  Таймеры, процессоры событий,

    модули прерываний.                                                                                 (2 часа)

     

    Лекция 12.                                                                  

    Вспомогательные аппаратные средства микроконтроллеров.      (2 часа)


    Лекция 13.                                                                  

    Аппаратные средства обеспечения надёжной работы микроконтроллеров.

    Дополнительные модули микроконтроллеров.                                  (2 часа)   

            

    Лекция 14.                                                                  

    Аппаратные средства микроконтроллеров  серий AVR и PIC.          (2 часа)                                                  


    Лекция 15.                                                                  

    Специальные функции и система команд микроконтроллеров серий AVR и PIC.      (2 часа)


    Лекция 16.                                                                  

    Особенности разработки цифровых устройств на основе микроконтроллеров.         (2 часа)


    Лекция 17.                                                                  

    Программное обеспечение, используемое микроконтроллерами серии AVR и PIC.       (2 часа)


     Лабораторные работы по модулю 2.  Содержание.   Объем часов:

     

    ЛР 4. АЦП прямого счёта                                                                             (5 часов)

     

    ЛР 5. АЦП последовательного приближения                                               (6 часов)

     

     ЛР 6. Применение микроконтроллеров для создания сложных систем     (6 часов)


    Домашнее задание.

    Тема: Разработка электронных моделей  и  моделирование логических и принципиальных  схем  ЦУУ, 

    спроектированного в рамках курсовой работы, с использованием   систем  Electronic Workbench и  MS Visio.  

    Трудоемкость  ДЗ:   по 14 часов в каждом модуле,  всего  28 часов.

    Срок выдачи                         - 1 неделя

    Срок сдачи                            - 15 неделя.

    Срок  защиты                        - 16 неделя.

     

     Самостоятельная работа (по видам самостоятельной работы). Объем часов:

    Проработка учебного материала лекций                         - 15 часов.

    Подготовка к лабораторным работам                              - 6  часов.

    Подготовка к контрольной работе  по модулю 2 - 3  часа.

    Выполнение и защита домашнего задания                      - 14 часов   

    Выполнение  и  защита  курсовой работы                                   - 36 часов



  • ТЗ на курсовую работу по ЭУ в АСОИУ

    Техническое  задание на курсовую работу по дисциплине     «Элементы управления в АСОИУ».

     Курсовая работа выполняется в соответствии с  техническим заданием и методическими указаниями [1]


    1. Произвести  синтез цифрового устройства управления (ЦУУ) в базисах мультиплексоров, логических элементов Шеффера и Пирса 

    в соответствии с заданным вариантом логической функции и управляющих переменных.

    2. Произвести схемотехническое моделирование синтезированных схем ЦУУ с помощью программы Electronics Workbench (EWB).

    3. Продемонстрировать работоспособность полученных моделей ЦУУ с индикацией заданных значений логической функции  

    с помощью Word Generator в EWB и результата на выходе схемы с помощью Logic Analyzer и лампочки.

    4 *) Термы логических функций заданы в виде чисел в десятичной системе счисления.

     

    Синтезировать схемы ЦУУ в соответствии со следующими требованиями.

    5. Для ЦУУ с логической функцией от 5-ти двоичных переменных:

    а). На основе двух- и трехвходовых логических элементов Пирса.

    б). На основе мультиплексоров с 8-ю информационными входами и двухвхдовых логических элементов Шеффера.

     

    6. Для ЦУУ с  логической функцией от 6-ти двоичных переменных:

    а). На основе двух- и трехвходовых логических элементов Шеффера.

    б). На основе мультиплексоров с 4-мя и 8-ю информационными входами (два варианта).

     

    Требования к содержанию расчетно–пояснительной записки (РПЗ).

    1). Подробное оглавление.

    2). Техническое задание на курсовую работу.

    3). Табличная форма и СДНФ заданных логических функций.

    4). Карты Карно с заданными логическими функциями.

    5). Минимизация заданных логических функций для пунктов 5а, 6а с приведением всех      промежуточных преобразований 

    и их обоснованием (в частности, при использовании    функции Патрика).

    6). Карты Карно с сокращенными  ДНФ логических функций.

    7). Карты Карно с минимальными  ДНФ логических функций.

    8). Преобразование минимальной  ДНФ логической функции для реализации на заданном базисе логических элементов 

    с заданным количеством входов.

    9). Карты, устанавливающие соответствие информационных входов мультиплексоров заданным управляющим переменным.

    10). Входные логические функции для информационных входов мультиплексоров.

    11). Минимизация входных логических функций для информационных входов мультиплексоров с помощью карт Карно. 

    12). Обоснование выбора серии логических элементов с учетом входных токов, выходных напряжений и нагрузки на микросхему.

    13). Сравнение вариантов синтеза ЦУУ по каждой из логических функций по количеству корпусов и потребляемой мощности.

    14). Выводы, замечания, предложения, заключение.

    15). Литература, ссылки на сайты в Internet и другая используемая в работе справочная и иная информация.

    16). В “Приложении” привести данные о применяемых в курсовой работе микросхемах: чертеж корпуса, условно-графическое обозначение (УГО) 

    с описанием выводов микросхемы, электрические параметры микросхемы.

    К расчетно–пояснительной записке прилагаются:

    1). Функциональные схемы ЦУУ в формате А4 (А3) со спецификациями, выполненные с соблюдением соответствующих ГОСТов.

    2). Схемы моделей в обозначениях программы Electronics Workbench (EWB) и помещенные на них временные диаграммы, 

    иллюстрирующие работу моделей в формате А4(А3).

     

    Внимание!

    РПЗ должна содержать 25-30 страниц содержательного материала (без приложений) формата А4.

    РПЗ оформляется в соответствии с требованиями к документации на НИОКР (титульный лист, оглавление, 

    нумерация страниц, рисунков, таблиц, ссылки в тексте на источники, список литературы/источников).

     

    К РПЗ в виде .docx-файла прилагаются действующие модели ЦУУ в виде .EWB-файлов  с генерацией таблицы истинности и 

    временной диаграммы для проверки работоспособности схемы с помощью Word Generator и Logic Analyzer и лампочки на выходе схемы.

     

    Файлы не должны содержать вирусы! При их обнаружении работа не принимается к рассмотрению и выдается новое ТЗ.

     

    Примечание. Текст, математические выражения, таблицы, схемы выполнять, используя соответствующее программное обеспечение, исключив ручной текст.

    В тексте должны быть ссылки на пронумерованные таблицы и чертежи, а также на источники, приведенные в списке литературы.

    Таблицы с картами Карно необходимо выполнять в масштабе, позволяющем легко различать, помещенные на них пронумерованные склейки.

    Схемы моделей, временные диаграммы, Word Generator и Logic Analyzer (с соответствующими настройками) представлять в масштабе и виде, 

    позволяющем проверить межэлементные связи и настройки без затруднения, с поясняющими надписями и обозначением переменных  и используемых 

    элементов с помощью иконки “А” в Miscellaneous в программе Electronics Workbench.

     

    Литература.

    1). Методические указания к курсовой работе (рукопись).

    2). Белоусов А.И., Ткачев С.Б. Дискретная математика. Учеб. для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. – 744с.

    3). Хоуп Г. Проектирование цифровых вычислительных устройств на интегральных схемах: Пер. с англ.-М.:Мир, 1984.-400 с.

    4). Голдсуорт Б. Проектирование цифровых логических устройств. Машиностроение,

    1985. - 288с.

    5). Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: Справочник. -М.: Радио и связь, 1986. -384с.

    6). Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. - Л.: Энергоатомиздат, 1986. -280 с.

    7). Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1988. -320 с.

    8). Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. Под ред. С.В.Якубовского.-М.: Радио и связь, 1990. -496с.

    9). Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC.Программа Electronics Workbench и её применение. М.: СОЛОН-Пресс, 2003.

     

    Сроки выполнения курсовой работы:

    Выдача задания на 3-й неделе.

    Выполнение п.5 а  ТЗ                      - 6-ая неделя (20%).

    Выполнение п.5 б  ТЗ                      - 8-ая неделя (40%).

    Выполнение п.6 а  ТЗ                      - 10-ая неделя (60%).

    Выполнение п.6 б  ТЗ и РПЗ           - 13-ая неделя (80%).

    Защита курсовой работы                - 14-ая неделя (100%).

    Начиная с 15-ой недели, оценка по курсовой работе снижается при защите на один балл, как представленная после срока.

     

    Форма представления выполненной работы и взаимодействие с преподавателем.

     

    Все модели(схемы) в  виде  .ewb  и .vsd(x)-файлов , а также РПЗ  в виде .docx-файла упаковываются в один архивный  .zip- или .rar-файл 

    (с обязательным указанием ФИО студента и номера варианта в имени файла) и отправляются для проверки по адресу  ugn@bmstu.ru  в указанные выше сроки.

    Ответы с результатами проверки высылаются студенту также по электронной почте не позднее 5-ти дней.

    Если ответ содержит замечания и указания на ошибки, следует устранить причины замечаний и ошибки и прислать исправленный материал повторно, 

    не позднее даты сдачи следующего этапа.

    Датой сдачи этапа считается дата отправки первой редакции файлов.

     

    Примечание: 

    Обсуждение промежуточных схемных решений, ошибок и их исправления ведутся в режиме диалога с преподавателем по электронной почте.