Компьютерная и микропроцессорная

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет автоматики и вычислительной техники

 

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

 

 

В. М. Сбоев

Компьютерная и микропроцессорная

Техника

 

Программа, методические указания

и контрольное задание

 

Для студентов заочного отделения специальности «Электропривод и АПУ» 4 курс з/о

 

Киров 2013

 

Печатается по решению редакционно – издательского совета

Вятского государственного университета

 

 

УДК 519(07)

Г90

 

 

 

 

Рецензент: кандидат технических наук,

доцент кафедры АТ В.И. Семеновых

 

 

Автор: кандидат технических наук, доцент кафедры «Электропривод и АПУ» В.М.Сбоев

 

Редактор Козвонина Е.Г.

 

 

Подписано в печать Усл. печ. л.

Бумага офсетная Печать матричная.

Заказ № Тираж 50 Бесплатно.

Текст напечатан с оригинал-макета, предоставленного составителями

610000, г. Киров, ул. Московская, 36.

Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГТУ

Ó Вятский государственный университет, 2013

 

 

Программа курса

Программа курса предусматривает ознакомление студентов с основами компьютерной и микропроцессорной техники и устройств на их основе, применяемыми в промышленности, принципами построения систем автоматического управления, систем сбора информации.

Настоящая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего и профессионального образования по специальности

«Электропривод и АПУ», 4 курс з/о, утвержденного Государственным Комитетом РФ по высшему образованию.

Распределение времени при изучении курса

В соответствии с учебным графиком заочного обучения по специальности 140400.62, утвержденного проректором ВятГУ по учебной работе, на изучение курса отводится следующее время.

ЭП4з-МПС[2л+24р+2п+2к+5, 2э+6, 5кр]

Курс " Микропроцессорные средства":

Очные виды занятий

Курс 4

Семестр 7, 8

Лекции 6+2 часа;

Практические занятия 2 часа;

Лабораторные работы 12 часов;

Самостоятельная подготовка 151 час в т.ч.

Зачёт - сем.;

Контрольная работа 8 сем.;

Экзамен 8 сем.

 

Библиографический список

1. Основы микропроцессорной техники. Курс лекций. Учебное пособие/ Изд.2, исправл./Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К./ - М.: ИНТУИТ.РУ. (Интернет-Университет информационных технологий), 2004. - 440c.: ил.

2. Микропроцессорные средства и системы: Метод. указания к лаб. работам для студентов дневного и заочного отделений. Спец / ВятГУ, ФАВТ, каф. Электропривода; Сост. В. М. Сбоев. - Киров, 2009. - 24c. Электронная версия.

3. Яценков В. С. Микроконтроллеры Micro-CHIP. Схемы, примеры программ, описания, ресурсы Internet: Практич. руководство / Яценков В. С. - М.: Горячая линия-Телеком, 2002. - 296c.

4. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения / Тавернье К. - М.: ДМК-Песс, 2002. - 272c.: ил. - ISBN 5-94074-115-0.

5. Уилмсхерст Т. Разработка встроенных систем с помощью микропроцессорных контроллеров PIC. Принципы и практические примеры. -К: МК-Пресс.СПб. Корона-Век. - 544 с.

6. Ульрих В. А. Микроконтроллеры PIC16C7X / Ульрих В. А. - СПб.: Наука и техника, 2000. - 253c.: ил. - (Радиокомпоненты).

7. Ульрих В. А. Микроконтроллеры PIC16Х7ХХ. Изд.2-е, перераб.и доп.- СПб: Наука и Техника, 2002. - 320 с.

8. Разработка прикладных программ в микропроцессорных системах на базе микроконтроллера PIC 16C84: Метод. указания к лаб. работам, практ. занятиям, самостоят. работе студентов. Дисциплина " Устройства управления БРА ", " Основы управления РЭСБН". Спец / ВятГУ, ФАВТ, каф. РЭС; Сост. А. В. Частиков. - Киров, 2001. - 28c.

9. Степаненко О.С.Персональный компьютер: 5 книг в одной: - М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2008 – 736 с.: ил.

10. Абель, Питер. Язык Ассемблера для IВМ РС и программирования / Абель, Питер; Пер. с англ. Ю. В. Сальникова. - М.: Высш. шк., 1992. - 447c. - ISBN 5-06-001518-1. к/х 234270; Ч.з.1 - 2 экз.; Аб.1 - 21 экз.

11. Финогенов, Кирилл Григорьевич. Самоучитель по системным функциям MS-DOS / Финогенов, Кирилл Григорьевич. - М.: Радио и связь: Энтроп, 1995. - 382c.: ил. Финогенов К.Г. Самоучитель по системным функциям MS-DOS: -М.: Радио и связь, 1995. -382 с.

12.Агуров П. В. Последовательные интерфейсы ПК. Практика программирования. – СПб.: БХВ - Петербург, 2004

13. Гёлль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс: Пер. с франц. – М.: ДМК, 1999.

14. Голубцов, Михаил Сергеевич. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному / Голубцов, Михаил Сергеевич, Кириченкова, Анна Валерьяновна. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: СОЛОН-Пресс, 2004. - 304c. + CD. - (Библиотека инженера).

15. Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR-микроконтроллеров. Пер.с нем.-К:, 2006.-208с.

16. Промышленные АСУ и контроллеры. – 1999 –2005. - № 1 – 12.

17. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия – СПб: Изд-во “Питер”, 2000.

18. Густав Оллсон, Джангуидо Пиани. Цифровые системы автоматизации и управления.- СПб.: Невский Диалект, 2001.

19. Евстифеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейства классик фирмы Atmel. – М.: издательский дом “Диодена – XI”, 2002.

20. Изерман И. Цифровые системы управления: Пер. с англ. – М.: Мир, 1984.

21. Кузьминов А.Ю. Интерфейс RS232. Связь между компьютером и микроконтроллером. - М.: Радио и связь, 2004.

22. Новиков Ю. В., Калашников О. А., Гуляев С. Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. Под общей редакцией Ю. В. Новикова. Практ. Пособие — М.: ЭКОМ., 2002.

23. Николайчук О. И. Системы малой автоматизации. — М.: СОЛОН, 2004.

24. Погребисский М.Я. Микропроцессорные системы управления электротехнологическими установками: Учебное пособие / Под ред. В.П. Рубцова. – М.: Издательство МЭИ, 2003.

25. Современные технологии автоматизации. – 1999 –2013. - № 1 – 12.

26. Адрес в Internet: http//www.microchip.com

27. Адрес в Internet: http: //www.atmel.com.

28. Адрес в Internet: http//www.motorola.ru

29. Адрес в Internet: http: //www.chipinfo.ru

30. Адрес в Internet: http: //www.plcsystems.ru

31. Адрес в Internet: http: //www.prosoft.ru

32. Адрес в Internet: http: //www.owen.ru

33. Адрес в Internet: http//www.chipnews.ru

34. Адрес в Internet: http//www.electric_net.ru

35. Адрес в Internet: http//www.robotclub.ru

36. Адрес в Internet: http//www.cta.ru

37. Адрес в Internet: http//www.icos.ru

38. Адрес в Internet: http//www.robotics.com

3. Содержание курса, методические указания и вопросы самопроверки

Тема 1. Общие положения цифровой и процессорной техники.

1.1. Электронные системы на «жесткой логике». Интегральные микросхемы малой и средней степени интеграции. Структура связей. Достоинства и недостатки. Применение. Типы выходов цифровых микросхем

1.2. Электронные системы с программным управлением. Структура связей. Достоинства и недостатки. Применение.

1.3. Микропроцессоры.Технология. Быстродействие. Разрядность. Применение.

1.4. RISC, CISC и АРМ-процессоры. Назначение. Характеристики.

1.5. Обмен информацией. (Программный, по прерываниям, прямой доступ к памяти).

1.6. Типы технических средств вычислительной техники.

Микроконтроллеры, программируемые логические контролеры, микро-компьютеры, Персональные компьютеры и Рабочие станции.

1.7. Пристонская и Гарвардская архитектуры микропроцессоров.

1.8. Форматы представления положительных и отрицательных чисел. Преобразования.

1.9. Представление данных в символьном и числовом видах (ASCII, BIN, DEC, BCD, HEX).

1.10. Реализация тригонометр. функций. Разложение в ряд. Табличные функции.

1.11. Квантование по уровню и времени. Оценка ошибок квантования.

1.12. Виды прерываний. Приоритеты. Правила оформления подпрограмм прерывания.

 

 

Литература: [1, 2…].

Вопросы для самопроверки

1. Как правильно выбрать частоту квантования цифровой системы управления

2. Как определить разрядность АЦП (Статическая и динам. точность)?

3. Нарисуйте обобщенный алгоритм программы управления.

4. Приведите пример программы реализации ПИД – регулятора.

5. Какие вида цифровых фильтров вы знаете?

6. Приведите пример программы реализации цифрового фильтра.

Вопросы для самопроверки

1. Что входит в состав микропроцессора? Взаимосвязь элементов.

2. Виды и назначение памяти? Стек.

3. Назначение портов. Инициализация их.

4. Отличие Гарвардской и Пристонской архитектур.

 

Вопросы для самопроверки

1. В чем отличаются типовые системы (ПЛУ, СОИ, ЦАУ )?

2. Что такое аппаратные средствасистемы?

3. Что такое математические алгоритмы функционирования?

4. Что такое программное и информационное обеспечение?

5. В чем особенность система автоматического управления электроприводом?

 

Вопросы для самопроверки

1. Назовите наиболее важные элементы компьютера.

2. Для чего применяются функции BIOS?

3. Для чего применяются функции DOS?

4. Основное назначение BIOS.

5. Назначение операционных систем.

6. Что такое системное программное обеспечение?

7. Что такое прикладное программное обеспечение?

8. Виды и назначение современных промышленных компьютеров.

9. Назначение модулей связи с объектом (аналоговые и цифровые).

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите сигналы шины ISA и приведите временную диаграмму обмена данными.

2. Какими способами можно реализовать подключение внешних устройств через шину PCI?

3. Дайте характеристику интерфейса RS-232. Аппаратура, программное обеспечение.

4. Дайте характеристику интерфейса LPT. Аппаратура, программное обеспечение.

5. Дайте характеристику интерфейса USB. Аппаратура, программное обеспечение.

6. Дайте характеристику интерфейса RS-485. Аппаратура, программное обеспечение.

Вопросы для самопроверки

1. Состав серии и особенности PIC – контроллеров.

2. Состав серии и особенности AVR - контроллеров.

3. Состав серии и особенности контроллеров Texas Instrument.

4. Состав серии и особенности контроллеров Motorola.

5. Состав серии и особенности контроллеров Intel.

6. Состав серии и особенности ARM – контроллеров.

7. DSP – контроллеры. Назначение. Применение.

8. Средства программирования и отладки программ микроконтроллеров.

 

Вопросы для самопроверки

1. Виды ПЛК. Характеристики.

2. Структура типовых боков дискретного ввода/вывода.

3. Структура типовых боков аналогового ввода/вывода.

4. Связь устройств по интерфейсам RS-485, CAN и другие.

5. Языки МЭК 6-1131/3: Techno FBD, LD, ST, IL, SFC.

 

Требования к контрольной работе

Исходя из требований, определяемых постановкой решаемой задачи,

выбираются входные и выходные сигналы, разрядность, частота работы и при необходимости марка микроконтроллера. Далее разрабатывается алгоритм работы устройства. Алгоритм поясняется временными диаграммами или блок-схемами. Разрабатывается функциональная и принципиальная схема.

Разрабатывается программное обеспечение для проектируемого устройства в виде отдельных процедур.

Выбираются датчики и аппаратные драйверы для согласования с объектом.

Варианты контрольной работы выбираются по последним цифрам шифра зачётной книжки студента из списка или по согласованию с преподавателем.

Содержание контрольной работы:

1. Титульный лист.

2. Содержание.

3. Описание назначения и структуры устройства.

4. Функциональная схема, назначение и взаимосвязь устройств.

5. Электрическая принципиальная схема.

6. Алгоритм управления.

7. Фрагменты программного обеспечения.

8. Список литературы.

5. Варианты тем контрольной работы:

1. Управление на PIC ДПТ с ШИМ и обратной связью по скорости c АЦП.

2. Управление на PIC ДПТ с ШИМ и импульсным датчиком скорости.

3. Управление униполярным ШД с задатчиком интенсивности на PIC.

4. Управление униполярным ШД с дроблением шага на PIC.

5. Управление биполярным ШД с дроблением шага на PIC.

6. Управление двигателем через ЦАП и индикацией скорости вращения.

7. Управление ДПТ от микроконтроллера с кнопками «Вперед», «Назад», «Стоп» и индикацией на PIC.

8. Управление АД с регулятором частоты с драйвером и IGBT-транзистор.

9. Измеритель напряжения до 30 вольт постоянного тока на PIC.

10. Измеритель токового сигнала с АЦП и оптической развязкой на PIC.

11. Измеритель температуры на PIC с АЦП и датчиком LM355.

12. Измеритель температуры на PIC с датчиком DS18B20.

13. Измеритель частоты прямоугольных импульсов с частотой до 100 кГц.

14. Многофункциональный генератор импульсов: прямоугольных, пилообразных, синусоидальных на PIC.

15. Измеритель скорости двигателя через оптический датчик на PIC микроконтроллере с индикацией.

16. Измеритель освещенности на PIC микроконтроллере с индикацией.

17. Цифровой регулятор температуры на PIC.

18. Цифровой регулятор уровня жидкости на PIC.

19. Цифровой регулятор включения устройств во времени на PIC.

20. Цифровой регистратор ЭКГ человека на PIC или AVR.

21. Устройство связи компьютер–микроконтроллер (ввод-вывод байта).

22. Охранное устройство на PIC-микроконтроллере.

23. Табло-индикатор на PIC- микроконтроллере на 8 позиций.

24. Микроконтроллерное управление микроклиматом теплицы с PIC.

25. Темы по автоматизации на МПК, согласованные с преподавателем:

- Устройства измерения или управления на контроллерах - PIC.

- Устройства измерения или управления на контроллерах AVR.

- Устройства измерения или управления на контроллерах Texas Instrument.

- Устройства измерения или управления на контроллерах Motorola.

- Устройства измерения или управления на контроллерах Intel.

- Устройства измерения или управления на контроллерах ARM.

- Устройства измерения или управления на контроллерах DSP.

- Устройства измерения или управления на других контроллерах.

Формулируется задача контрольной работы, приводятся возможные варианты сфер применения, разрабатывается принципиальная схема, дается схема и ее описание. После раздела описания принципа работы схемы приводятся алгоритмы работы программы в виде блок-схем, а затем листинг фрагментов программы управления.

6. Пример оформления титульного листа пояснительной записки работы:

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет автоматики и вычислительной техники

 

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

 

 

Техника

 

< НАЗВАНИЕ ТЕМЫ>

 

 

Пояснительная записка к контрольной работе

Вариант _____

 

Разработал студент гр._____ _________________ /_________________/

 

Руководитель к.т.н., доц. _________________ /_________________/

 

Работа защищена «_____»____________ 201__ г.

 

 

Киров 201__

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет автоматики и вычислительной техники

 

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

 

 

В. М. Сбоев

Компьютерная и микропроцессорная

Техника

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Глава 4.2. Компьютерная компаративистика
2. Глобальная компьютерная сеть Internet
3. Информационно-компьютерная революция и виртуализация социальной жизни. Проблемы личности в информационном обществе.
4. Компьютерная и магнитно-резонансная томография
5. Компьютерная программа «ФЕРМА»
6. Компьютерная томография (КТ)
7. Компьютерная томография: принципы метода. Диагностические возможности.
8. Что такое компьютерная игра?