Учебные курсы
Бакалавриат, 2022–2023 уч. год
№ | Название | Объем занятий в лаборатории | Курс, модули |
1 | Схемотехника | 32 час *7 групп*2 подгруппы = 448 час | 3-й курс, 1, 2 модуль |
2 | Микроконтроллерные системы | 28 час*1 группа*2 подгруппы = 56 час | 3-й курс, 3, 4 модуль |
3 | Функциональные узлы и компоненты систем управления | 40 час*1 группа*2 полгруппы = 80 час | 3-й курс, 3, 4 модуль |
4 | Встроенные и распределенные системы контроля и управления | 40 час*1 группа*2 полгруппы = 80 час | 4-й курс, 1-3 модуль |
5 | Стандартные и специализированные интерфейсы | 32 час*1 группа*2 подгруппы = 64 час | 4-й курс, 1, 2 модуль |
6 | Цифровая обработка сигналов | 48 час*1 группа*2 подгруппы = 96 час | 4 курс, 1-3 модуль |
Всего: 824 академ. часа. |
|
Схемотехника. Базовая дисциплина
Целью курса является приобретение студентами теоретических знаний и практических навыков в области разработки аналоговых и цифровых электронных устройств. В курсе изучаются принципы построения и схемотехника электронных устройств. Основное внимание уделяется вопросам проектирования аналоговых и цифровых устройств с учетом требований обеспечения стабильности параметров в заданном диапазоне частот аналоговых и импульсных сигналов, при изменении температуры окружающей среды, отклонениях параметров элементов, воздействии внешних и внутренних помех.
Микроконтроллерные системы. Дисциплина специализации
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла подготовки бакалавров по направлению «Информатика и вычислительная техника» и преподается в 3, 4 модуле 3 курса. Дисциплина предполагает изучение принципов построения, архитектуры, структурных и алгоритмических решений современных микроконтроллерных платформ, освоение методик и инструментальных средств разработки и отладки аппаратного и программного обеспечения микроконтроллерных устройств и систем различного функционального назначения.
Функциональные узлы и компоненты систем управления. Дисциплина специализации
Целью курса является усвоение студентами назначения двигательной, управляющей, сенсорной и информационной составляющих систем управления. В курсе изучаются устройство и методы управления приводами, принципы работы датчиков различных физических величин, назначении и устройство элементов сопряжения и управления. Практические занятия направлены на формирование у студентов навыков разработки и отладки средств сопряжения с датчиками, элементов силовой электроники, управления приводами.
Встроенные и распределенные системы контроля и управления. Дисциплина специализации
Курс посвящен техническим аспектам организации автоматических и автоматизированных систем управления. Цель курса — усвоение студентами задач систем контроля и управления, их состава и характеристик, понимание принципов построения, функционального назначения технических средств систем, изучение архитектуры, получение практики программирования микроконтроллеров ARM, получение знаний и навыков в области встраиваемых систем. На занятиях изучается работа устройств связи с объектом, элементы теории управления и регулирования, использование каналов передачи данных для построения распределенных систем.
Стандартные и специализированные интерфейсы. Дисциплина специализации
Целью курса является усвоение студентами понятий «Интерфейс», «Стык», «Протокол», понятий конструктивной, программной и электрической совместимости, вариантов аппаратной и программной реализации обмена данными в рамках одного устройства и системы, изучение приборных и коммуникационных интерфейсов, ознакомление с интерфейсами промышленных систем сбора данных и управления, освоение интерфейсов виртуальных приборов. Практические занятия направлены на формирование у студентов навыков разработки и отладки программных и аппаратных средств сопряжения, необходимых для обмена информацией по предложенному в задании интерфейсу.
Цифровая обработка сигналов. Дисциплина специализации
Целью курса является изучение основных положений теории цифровой обработки сигналов, основ аналитических и численных методов расчета и анализа цифровых преобразователей сигналов и развитие навыков проектирования цифровых преобразователей сигналов. В курсе рассматривается основы анализа сигналов, спектральный анализ, аналоговые и дискретные системы. При изучении дисциплины внимание уделяться решению следующих задач: теоретической подготовке в области цифровой обработки сигналов, практическому применению знаний для спектрального и корреляционного анализов, а также для проектирования цифровых фильтров.
Темы практических занятий
1. Курс «Схемотехника»
- Исследование статических и динамических параметров электронных ключей.
- Исследование операционных схем.
- Исследование активных фильтров на операционных усилителях.
- Частотная коррекция аналоговых устройств.
- Исследование комбинационных цифровых устройств.
- Исследование последовательностных цифровых устройств.
- Исследование дешифраторов и мультиплексоров.
- Исследование счетчиков импульсов и регистров сдвига.
- Исследование буферных регистров и оперативных запоминающих устройств.
- Исследование арифметико-логического устройства.
2. Курс «Микроконтроллерные системы»
- Разработка алгоритма и программы ввода с клавиатуры и отображения заданного набора символов.
- Разработка алгоритма и программы преобразования чисел из десятичного в двоичный формат.
- Разработка алгоритма и программы чтения и вывода данных на экран ПК.
- Разработка алгоритма и программы цифрового таймера.
- Разработка алгоритма и программы двоичного, восьмеричного и десятичного калькуляторов.
- Разработка алгоритма и программы сравнения двоичного, восьмеричного и десятичного представлений чисел.
- Разработка алгоритма и программы измерения и отображения на дисплее величины входного постоянного напряжения.
- Разработка алгоритма и программы измерений и отображения на дисплее частоты и амплитуды входного импульсного сигнала.
- Разработка алгоритма и программы сигнализации выхода сигнала за допустимые границы.
3. Курс «Функциональные узлы и компоненты систем управления»
- Изучить основные и дополнительные методы анализа схем, доступные в среде схемотехнического моделирования MicroCap на примере усилительного каскада.
- Создать и использовать несколько функциональных блоков в среде схемотехнического моделирования MicroCap.
- Исследовать предложенную преподавателем схему силового выпрямителя в среде схемотехнического моделирования MicroCap.
- Исследовать статические и динамические характеристики силового ключа на биполярном транзисторе в среде схемотехнического моделирования MicroCap.
- Исследовать статические и динамические характеристики тиристора. Исследовать работу регулятора мощности (диммера) в среде схемотехнического моделирования MicroCap.
- Провести моделирование линейного источника питания в среде схемотехнического моделирования MicroCap.
- Провести моделирование обратноходового преобразователя в среде схемотехнического моделирования MicroCap.
- Провести моделирование двухтактного импульсного преобразователя в среде схемотехнического моделирования MicroCap.
- Разработать схему стабилизатора напряжения на стабилитроне и операционном усилителе с заданными параметрами. Собрать макет схемы, выполнить отладку макета. Провести испытания макета. Измерить коэффициент стабилизации устройства.
- Провести моделирование измерительных схем с резистивными и емкостными датчиками перемещений.
- Провести моделирование измерительных схем с фотоэлектрическими датчиками перемещений.
- Провести моделирование измерительных схем с датчиками на основе эффекта Холла.
4. Курс «Встроенные и распределенные системы контроля и управления»
Темы практических занятий в 1 и 2 модулях:
Изучение отладочной платы МИЛАНДР для работы с микроконтроллерами серии К1986ВЕ9х и приобретение навыков работы в интегрированной среде разработки Keil µVision:
- Управление портами микроконтроллера,
- Обработка внешних прерываний на примере обработчика нажатия кнопки,
- Обработка прерываний от таймера,
- Работа с модулями ЦАП и АЦП в микроконтроллерах семейства К1986ВЕ9х,
- Изучение работы с модулем UART микроконтроллера в микроконтроллерах семейства К1986ВЕ9х,
- Чтение и запись Flash-памяти в микроконтроллерах семейства К1986ВЕ9х.
Тематика заданий текущего контроля — темы практических занятий в 3 модуле:
- Разработать виртуальный вольтметр. Измерение постоянного и переменного напряжения в диапазоне 0...100 В. Управление прибором и индикация на ПК. Разработать API для доступа к функциям прибора из пользовательского приложения.
- Разработать генератор сигналов синусоидальной, треугольной, пилообразной формы. Диапазон выходного напряжения −10 В ... +10 В, верхняя частота: 20 кГц. Управление прибором и индикация на ПК.
- Разработать двухканальный управляемый источник тока. Диапазон тока 0...+ 2 А. Управление прибором и индикация на ПК.
- Разработать двухканальный управляемый источник напряжения. Диапазон выходного напряжения 0...+15 В. Управление прибором и индикация на ПК.
- Разработать систему мониторинга параметров окружающей среды. Управление прибором и индикация на ПК. Разработать API для доступа к функциям системы из пользовательского приложения.
- Разработать систему питания стендов лаборатории (6 мест) с защитой от коротких замыканий. Управление системой и индикация на ПК.
- Разработать систему контроля управления доступом в лабораторию на основе ключей TM и RFID.
- На базе осциллографа и генератора RIGOL разработать и отладить работу системы контроля одного из статических и динамических параметров ОУ по заданию преподавателя.
5. Курс «Стандартные и специализированные интерфейсы»
- Особенности разработки встраиваемого ПО для микроконтроллеров в среде разработки MikroC MikroElektronika (название в оригинале). Создание нового проекта. Добавление модулей в проект. Предопределенные типы данных. Объявления переменных. Объявление прерываний. Ассемблерные вставки в исходный код. Пример программы управления светодиодами. Прошивка программы в микроконтроллер.
- Изучение интерфейса SPI: Изучение модуля SPI в контроллере AT89S5953, разработка ПО для управления ЦАП MCP4921, АЦП MCP3804 по SPI. Отладка разработанного ПО на стенде.
- Изучение интерфейсов LCD дисплеев. Разработка программ управления матричным дисплеем 2×16 и графическим дисплеем 128×64. Отладка разработанного ПО. Вывод результатов измерения напряжения (предыдущая лабораторная работа) на дисплей в текстовом и графическом форматах.
- Изучение интерфейса OneWire. Разработка и отладка ПО для чтения ключей DS1990 на стендах.
- Изучение обмена по UART. Разработка и отладка на стенде ПО для двунаправленного обмена данными по UART с ПК.
- Изучение работы RS485. Используя модуль RS485 стенда разработать и отладить ПО для управления контроллером в сети. Длина данных 9 бит. Девятый бит использовать как адрес устройства. Предложить формат сообщения.
- Изучение обмена по протоколу Modbus RTU. Разработать и отладить ПО Master и Slave устройств шины Modbus.
- Реализация протоколов Centronics и Nibble Mode IEEE 1284 на стендах лаборатории. Предложить и реализовать схему сопряжения устройств, написать и отладить ПО, реализующее обмен данными.
- Изучение интерфейса CAN. Изучить описание CAN-модуля стенда. Разработать и отладить программы управления CAN-модулем стенда.
- Управление Ethernet-модулем стенда. Разработать и отладить ПО, управляющее модулем ENC28J60.
6. Курс «Цифровая обработка сигналов»
Практические занятий в 1 модуле выполняются в программе Mathcad
- Основные операции в Mathcad для задачи анализа сигналов.
- Исследование спектров гармонических функций.
- Преобразования Фурье периодических импульсных сигналов различной формы.
- Исследование зависимости спектров от параметров прямоугольных импульсов.
- Исследование эффекта наложения спектров при изменении частоты дискретизации.
- Исследование спектров непрерывных сигналов с различными видами модуляции.
Практические занятий во 2 и 3 модулях выполняются в программе MATLAB
- Назначение, функции, справочная система программы MATLAB.
- Построение графиков, спектральный анализ сигналов.
- Моделирование сигналов, прямое и обратное преобразование Фурье.
- Моделирование аналогового и цифрового фильтра.
- Проектирование цифровых фильтров (расчет коэффициентов фильтра с трансверсальной структурой).
- Практикум по разработке алгоритма и программы цифрового фильтра
для реализации на ПК или на микроконтроллере, в соответствии с заданием.
Нашли опечатку?
Выделите её, нажмите Ctrl+Enter и отправьте нам уведомление. Спасибо за участие!
Сервис предназначен только для отправки сообщений об орфографических и пунктуационных ошибках.