МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахский национальный исследовательский технический университет имени

Институт промышленной инженерии им. А. Буркитбаева

Кафедра Робототехники и технических средств автоматики

«Утверждаю»

Директор института

_________

«____»___________2016 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине Интегральная и микропроцессорная схемотехника

для обучающихся специальности 5В071600–Приборострение

Форма обучения дневное

Всего  3  кредита

Курс  3

Семестр - 5

Лекций 30 часов

Лабораторные занятия  30 часов

Рубежный контроль 2

СРОП  30 часов

СРО  45 часов

Трудоемкость  135 часов

Экзамен 5  семестр

Алматы 2016

Рабочая программа разработана ст. преподавателем кафедры «Робототехники и технических средств автоматики»  , на основании Государственного общеобязательного стандарта образования Республики Казахстан специальности 5В071600 – Приборостроение.

Программа рассмотрена на заседании  кафедры «Робототехники и технических средств автоматики»

«____»__________ 2016г.  Протокол № ___

Зав. кафедрой РТиТСА ________________ 

Программа рассмотрена  учебно-методическим Советом института ИПИ

«____»__________ 2016 г.  Протокол № ___

Председатель  ___________

2. Цели и задачи дисциплины и ее место в учебном процессе

2.1 Цель преподавания дисциплины

Дисциплина «Интегральная и микропроцессорная схемотехника» является одной из профилирующих для студентов специальности 5В071600 – «Приборостроение» и в соответствии с учебным планом специальности входит в основной компонент.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Целью изучения данной дисциплины является формирование специальных знаний, умений, навыков и компетенций применительно к конкретной сфере профессиональной деятельности.

Основными задачами дисциплины являются изучение:

    теоретических основ цифровой техники; комбинационных и последовательностных устройств; способов организации и особенностях функционирования устройств памяти; архитектуры и приёмов программирования типового микропроцессора и микроконтроллера; способов организации работы типовых периферийных устройств.

2.2 Задачи изучения дисциплины:

Основная задача курса – подготовить студентов по основам теории, применению и эксплуатации современных электронных приборов и электронных схем на их базе применяющиеся в вычислительной технике.

При изучении дисциплины студент должен:

иметь представление об:

принципах построения и применения цифровых устройств различной функциональной сложности – от цифровых логических элементов до микропроцессоров;

знать:

архитектуру и состав цифровых микросхем типовых серий ТТЛ и КМОП; состав и назначение основных компонентов автоматизации технологических процессов на базе цифровых систем; методы и средства автоматизированного моделирования и проектирования электронных схем;

уметь:

    описывать работу цифровых устройств в виде минимизированных логических выражений того или иного базиса; представлять числа в различных системах счисления и уметь переводить их из одной системы в другую; производить над числами, представленными в той или иной форме, простейшие арифметические операции; синтезировать комбинационные и последовательностные цифровые устройства или умело применять их типовые разновидности в виде интегральных микросхем; разрабатывать схемы запоминающих устройств постоянного или переменного типов; объяснять принцип работы типового микропроцессора и микроконтроллера, составлять для них простейшие программы на языке ассемблера; расширять функции микропроцессорных систем введением в них дополнительных периферийных устройств.

приобрести практические навыки:

    работы с электронной аппаратурой и контрольно-измерительными приборами; приемами диагностирования и обслуживания электронных схем, входящих в объекты технологического контроля и управления.

2.3. Пререквизиты:

Материал дисциплины базируется на сведениях, излагаемых в дисциплинах: Физики – физика твердого тела, электричество, магнетизм; высшей математики - дифференцирование, интегрирование, ряды; электротехники, линейные и нелинейные цепи, электроники, микросхемотехники.

2.4. Постреквизиты:

В свою очередь, дисциплина является основой для схемотехнического обеспечения последующих профилирующих дисциплин.

3. Тематический план дисциплины

3.1 Тематика расчетно-графических работ

  1. Минимизировать булевые функции.

  2. СДНФ

  3. СКНФ

3.2. Тематика рефератов.

Системы счисления. История развития. Схемотехника основных логических элементов Способы описания работы логических устройств Основные комбинационные устройства Последовательностные устройства Счётчики в системах промышленной автоматики Регистры в составе микропроцессорных устройств Цифро-аналоговое преобразование. Аналого-цифровое преобразование История развития арифметико-логических устройств Цифровые автоматы Генераторы и формирователи импульсов на базе цифровых микросхем ПЗУ основы организации и построения ОЗУ – этапы развития и области применения История развития микропроцессорной техники

4. Содержание дисциплины

4.1. Наименование тем лекции

Лекция № 1. Введение. Логические функции и логические элементы

Лекция № 2. Понятие серии миркосхем

Лекция № 3. Аксиомы алгебры логики, законы алебры логики

Лекция № 4. Комбинационные логические устройства

Лекция № 5. Последовательностные логические схемы

Лекция № 6 Запоминающие устройства

Лекция № 7. Архитектура микропроцессоров

Лекция № 8. Программное обеспечение микропроцессор

Лекция № 9. Микропроцессорные системы

Лекция № 10. Методы автоматизации схемотехнического проектирования электронных узлов

4.2. Наименование тем лабораторных занятий

Лабораторная работа № 1.

Исследование электронных схем на стендах или моделирование функционирования электронных схем

Лабораторная работа № 2.

Исследование функционирования логических элементов, синтез простейших логических функций.

Лабораторная работа № 3.

Исследование функционирования комбинационных логических схем, синтез различных устройств на их основе.

Лабораторная работа № 4

Исследование функционирования последовательностных логических схем, синтез различных устройств на их основе.

Лабораторная работа № 5.

Исследование функционоирования запоминающих устройств и управление памятью.

Лабораторная работа № 6.

Экспериментальные исследования аппаратно-программных средств микропроцессоров и микроконтроллеров.

5. Содержание самостоятельных работ обучающихся.

5.1. График самостоятельной работы обучающихся.


Вид раб.

1

нед

2 нед.

3 нед.

4 нед.

5 нед.

6 нед.

7 нед.

8 нед.

9 нед.

10 нед.

11 нед.

12 нед.

13 нед.

14 нед.

15 нед.

СРОП

1час

1час

1час

1час

1час

1час

1час

1час

1час

1час

1час

1час

1час

1час

1час

СРО

5.2. Тематика самостоятельных работ обучающихся под руководством преподавателя (СРОП), форма проведения и методические рекомендации к выполнению.

СРОП № 1. Применение двоичных логических элементов. Конструирование схем на основе булевых выражений. Построение схемы на основе КНФ и СНФ.

СРОП № 2.  Упрощение булевых выражений. На основе карты Карно упрощаем булевы выражения.

СРОП № 3.  Логические элементы на диодах и транзисторах. Рассмотреть логические элементы на основе диодов и транзисторов. Их достоиства и недостатки.

СРОП № 4.  Цифровые микросхемы на полевых транзисторах. Рассмотреть основные виды логических элементов построенные на основе МДП-транзисторов.

СРОП № 5.  Схемы защиты входа транзистора от перегрузки, взаимодействия сильного и слабого сигналов применяемых во входных цепях КМОП-элементов. Рассмотреть схемотехнику входных цепей КМОП-элементов.

СРОП № 6.  Графы переходов для триггеров. Рассмотреть диаграммы состояний  для триггеров.

СРОП № 7.  Схемы информационных связей, образующих триггеров. Рассмотреть схемотехнических вопросов работы конкретных вариантов триггеров.

СРОП № 8.  Регистровые файлы и счетчики недвоичным кодированием. По данной теме рассмотреть особенности регистров и счетчиков.

СРОП № 9.  Схемотехническая реализация дешифраторов.

СРОП № 10.  Универсальные логические модули на основе мультиплексоров и демультиплексоров. Цифровые компараторы. Рассмотреть принцип работы мультиплексоров и демультиплексоров в цифровом исполнении.

СРОП № 11.  Адресные, последовательные и ассоциативные ЗУ. Рассмотреть принцип работы и отличия от других ЗУ.

СРОП № 12.  Микропроцессорные БИС/СБИС и их применение в микропроцессорных системах. Рассмотреть структуру и функционирование микропроцессорной системы.

СРОП № 13.  Аналоговые устройства. Рассмотреть принцип работы аналоговых устройств.

СРОП № 14.  Применение ЦАП и АЦП в бытовой, промышленной м военной промышленности. Рассмотреть конкретные области применения АЦП и ЦАП.

СРОП № 15.  Методика и средства автоматизированного проектирования цифровых устройств. Рассмотреть общее описание процесса проектирования.

5.3. Тематика самостоятельных работ обучающихся (СРО), форма проведения и методические рекомендации к выполнению.

СРО№ 1. Схемы на основе булевых выражений. Булева выражения в конъюнктивной нормальной форме. Булева выражения в дизъюнктивной нормальной форме. Методические рекомендации.  Выполнить в виде расчетно-графической форме.

СРО № 2. Методы упрощения булевых выражений. Карты Карно с разными переменными. Методические рекомендации. Выполнить в виде расчетно-графической форме.

СРО № 3. Методические рекомендации.  Подготовка рефератов на тему: ДТЛ, ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ, И2Л - схемы.

СРО № 4. Элемент И-НЕ с двумя входами на МОП транзисторах. Сложная КМОП-схема. Зависимость задержки от структуры входных данных. Методические рекомендации.  Выбор размеров в КМОП-элементах. КМОП-элемент НЕ-И с четырьмя входами.

СРО № 5  МОП-логика. КМОП-логика. БиКМОП-логика. МЕП-логика. Методические рекомендации.  По заданной теме подготовить рефераты.

СРО № 6.  RS, RST, T, D, JK – триггеры. Методические рекомендации.  Опишите принцип работы триггеров и указывая принципиальную схему.

СРО № 7.  Аномальные состояния триггеров. Ввод логических сигналов от механических ключей. Синхронизация одиночных импульсов. Методические рекомендации.  По заданной теме подготовить рефераты с указанием электрических схем.

СРО № 8.  Счетчик с кодом Грея. Счетчик Джонсона. Счетчик с кодом «1 из N». Сдвигающие и универсальные регистры. Методические рекомендации.  При подготовке рефератов поясните принцип работы счетчиков и регистров. Укажите область применения.

СРО № 9.  Двоично-десятичный код 8421. Код с избытком 3. Код Грея. Методические рекомендации.  При подготовке реферератов надо рассмотреть все виды электронных преобразователей одних кодов в другие. А также особенности рассматриваемых кодов.

СРО № 10.  Первый способ настройки УЛМ. Второй способ настройки УЛМ. Пирамидальные структуры УЛМ. Контроль по модулю 2. Контроль с использованием кодов Хемминга. Схемы кодера и декодера для кода Хемминга.

Методические рекомендации.  Подготовить рефераты по заданной теме.

СРО № 11.  Структура ЗУ типа 2D, 3D и 2DM. Кэш-память. Запоминающие устройства с рабочим режимом «только чтения». Флэш-память. Методические рекомендации.  Опираясь на материалы лекции № 11 подготовить рефераты.

СРО № 12.  Структура микропроцессорной структуры. Управление памятью и внешними устройствами. Построение модуля памяти. Рассмотреть материалы лекции №12 и подготовить рефераты.

СРО № 13.  Электронные генераторы. Селектор импульсов. Детектор. Модулятор. Демодулятор. Методические рекомендации.  Подготовить рефераты по аналоговым устройствам.

СРО № 14.  ЦАП и АЦП в цифровых камерах, CD, DVD-системах и цифровые контроллеры. Методические рекомендации.  Подготовить рефераты, рассмотреть принципиальные схемы этих систем.

СРО № 15.  Современные микроконтроллеры фирмы: Intel, Atmel, Microchip. Методические рекомендации.  Используя соответствующие литературы подготовить рефераты на следующие темы микроконтроллеров: MCS 518, AVR, PIC16C. Параметры микроконтроллеров заполнить в виде таблицы.

6. Карта обеспечения учебно-методической литературой по дисциплине  «Интегральная и микропроцессорная схемотехника»


Рекомендуемая учебно-методическая литература

Кол-во экз. в библ. КазНИТУ, шт

Кол-во

студентов, чел.

Процент обеспеч. лит-рой, %

Основная литература

, , и др. Схемотехника электронных устройств. Цифровые устройства. СПб.:БХВ – Петербурбг, 2004. – 512 с.

, , и др. Схемотехника электронных устройств. Микропроцессоры и микроконтроллеры. СПб.:БХВ – Петербурбг, 2004. – 464 с.

Цифровая схемотехника. СПб.:БХВ – Петербурбг, 2000. – 528 с.

и др. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. Задачи и упражнения. Учебное пособие. – М.: Радио и связь, 1992. – 256 с.

Применение цифровых микросхем серии ТТЛ и КМОП. 2-е изд. – М.: ДМК, 2000. – 240 с.

Цифровые устройства и микропроцессорные системы. 2-е изд. – М.: Горячая линия–Телеком, 2005. – 336 с.

Дополнительная литература

., . Микросхемы ЦАП и АЦП. Функциоирование, параметры, применение. – М.: Энергоатомиздат, 1990г.

Микроконтроллеры PIC 16C7XX. – Наука и техника.: СПб, 2000.- 255 с.

PIC-микроконтроллеры. Практика применения: Пер. с фр. – М.: ДМК Пресс, 2002.-272с.

Техническая документация DS30292C компании Microchip Technology Incorporated, USA. PIC 16F87X. Однокристальные 8-разрядные FLASH CMOS микроконтроллеры компании Microchip Technology Incorporated.: Пр. с англ.– М.:-Чип», 2002.–184с.

Электронная лаборатория на IBM PC. Лабораторный практикум на базе Electronics Workbench и Matlab. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 800 с.


Лист согласования рабочей учебной программы

по дисциплине  «Интегральная и микропроцессорная схемотехника»

для специальности «ПРИБОРОСТРОЕНИЕ»

Учебный год

Профилирующая кафедра

Ф. И.О. зав. кафедрой

Подпись

Дата согласо-вания

2015-2016

РТиТСА