Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  УКТС 

 

 

 

«   31   »       05       2016 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Схемотехника электронно-вычислительных машин     

 




Направление подготовки

12.03.01 Приборостроение

Профиль подготовки

"Приборы и системы"

Квалификация (степень)выпускника

бакалавр








          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

4

144 / 4  

16  

16  

16  

3,6  

0,35  

51,95  

65,4  

Экз.(26,65)  

5

36 / 1  

 

16  

 

 

2,25  

18,25  

17,75  

Зач.  

Итого

180 / 5  

16  

32  

16  

3,6  

2,6  

70,2  

83,15  

26,65  

 

Муром, 2016 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: формирование понятий о схемотехнических принципах построения современных систем автоматического управления.

Задачи дисциплины: формирование понятий схемотехники систем управления; освоение практических навыков построения современных систем автоматизации на базе элементов вычислительной техники.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.ДВ.03.02))

Курс базируется на знаниях, полученных студентами по дисциплинам «Информатика», «Электротехника», «История специальности», «Основы программирования в системе MatLab», «Электроника и микропроцессорная техника». Углубление и расширение вопросов, изложенных в данном курсе, будет осуществляться во время работы студентов над дисциплинами: графическое программирование виртуальных приборов, компьютерные технологии в приборостроении, информационные сети и телекоммуникации, вычислительные машины системы и сети, интеллектуальные системы, микропроцессорные устройства систем управления и др., а также при написании выпускных квалификационных работ.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-3 способность к проведению измерений и исследования различных объектов по заданной методике.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

основы расчета электрических элементов, узлов и систем управления различными объектами (ПК-3).

2) Уметь:

разрабатывать измерительные и управляющие блоки систем управления (ПК-3).

3) Владеть:

навыками схемотехники в области синтеза систем управления (ПК-3).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Разработка переключательный функций систем управления

4

2

16

8

0

отчет, тестирование

2

Внутренняя схемотехника операционных усилителей

4

4

27

тестирование

3

ПИД-регуляторы

4

6

8

27

отчет, тестирование

4

Программируемые логические контроллеры

4

2

0

тестирование

5

ШИМ регуляторы

4

2

11,4

тестирование

Всего за  семестр

144

16

16

16

65,4

3,6

0,35

Экз.(26,65)

6

Схемотехнические решения технических задач

5

16

17,75

отчет, тестирование, курсовая работа

Всего за  семестр

36

16

17,75

+

0

2,25

Зач.

Итого   

180

16

32

16

83,15

3,6

2,6

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 4

Раздел 1. Разработка переключательный функций систем управления

Лекция 1.

Разработка фунционально-логических схем. Минимизация переключательных функций (2 часа).

Раздел 2. Внутренняя схемотехника операционных усилителей

Лекция 2.

Синтез дискретных автоматов без памяти. Синтез дискретных автоматов с памятью (2 часа).

Лекция 3.

Требования к ОУ. Блок-схема операционного усилителя. Стандартная схема операционного усилителя (2 часа).

Раздел 3. ПИД-регуляторы

Лекция 4.

Классический ПИД-регулятор. П-регулятор. И-регулятор. ПИ-регулятор. ПД-регулятор. ПИД-регулятор. Модификации ПИД-регуляторов (2 часа).

Лекция 5.

Регулятор с весовыми коэффициентами при уставке. Регулятор с формирующим фильтром для сигнала уставки. Принцип разомкнутого управления (2 часа).

Лекция 6.

Нечеткая логика в ПИД-регуляторах (2 часа).

Раздел 4. Программируемые логические контроллеры

Лекция 7.

Программируемые логические контроллеры. Типы ПЛК. Архитектура. Характеристики. Пример ПЛК. Устройства сбора данных (2 часа).

Раздел 5. ШИМ регуляторы

Лекция 8.

Простые ШИМ регуляторы постоянного тока на логических элементах. ШИМ регуляторы на операционных усилителях. ШИМ регуляторы напряжения на ждущих мультивибраторах и счётчиках (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 4

Раздел 1. Разработка переключательный функций систем управления

Практическое занятие 1.

Схема управления регистром (2 часа).

Практическое занятие 2.

Схема управления магистральным приемопередатчиком (2 часа).

Практическое занятие 3.

Дешифратор адреса (2 часа).

Практическое занятие 4.

Модуль входных сигналов (2 часа).

Практическое занятие 5.

Модуль выходных управляющих сигналов (2 часа).

Практическое занятие 6.

Модуль управления приводами (2 часа).

Практическое занятие 7.

Модуль адаптивного управления (2 часа).

Практическое занятие 8.

Модуль ввода/вывода аналоговых сигналов (2 часа).

Семестр 5

Раздел 2. Схемотехнические решения технических задач

Практическое занятие 9.

Модуль измерительных преобразователей (2 часа).

Практическое занятие 10.

Управление освещением в длинном коридоре (2 часа).

Практическое занятие 11.

Управление освещением в комнате (2 часа).

Практическое занятие 12.

Система пожарной сигнализации здания (2 часа).

Практическое занятие 13.

Управление сверлильным станком (2 часа).

Практическое занятие 14.

Исследование пид-регуляторов (2 часа).

Практическое занятие 15.

Модальное управление (2 часа).

Практическое занятие 16.

Наблюдающие устройства (2 часа).

 

Методические указания для практических занятий приведены в информационно-образовательном портале https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=1985

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 4

Раздел 1. Разработка переключательный функций систем управления

Лабораторная 1.

Синтез дискретного автомата без памяти (4 часа).

Лабораторная 2.

Синтез дискретного автомата с памятью (4 часа).

Раздел 2. ПИД-регуляторы

Лабораторная 3.

Изучение ПИД-регулятора (4 часа).

Лабораторная 4.

Управление эмулятором печи на базе ПИД-регулятора (4 часа).

 

Методические указания для лабораторных занятий приведены в информационно-образовательном портале https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=1985

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Схема замещения операционного усилителя .

2. Входное сопротивление схемы.

3. Выходное сопротивление схемы.

4. Параметры операционных усилителей .

5. Точностные параметры.

6. Динамические параметры ОУ .

7. Параметры, характеризующие усиление сигналов переменного тока .

8. Эксплуатационные параметры ОУ.

9. Типы операционных усилителей.

10. Регулятор отношений.

11. Регулятор с внутренней моделью.

12. Эквивалентные преобразования структур ПИД-регуляторов.

13. ПИД-регуляторы для систем с транспортной задержкой.

14. Погрешность дифференцирования и шум.

15. Интегральное насыщение.

16. Запас устойчивости и робастность.

17. Сокращение нулей и полюсов.

18. Безударное переключение режимов регулирования.

19. Дискретная форма регулятора.

20. Качество регулирования.

21. Выбор параметров регулятора.

22. Ручная настройка, основанная на правилах.

23. Методы оптимизации.

24. Управление высоковольтными и высокоточными устройствами.

25. Типы датчиков, их особенности и области применения.

26. Измерительные преобразователи, виды, области применения.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

1. Курсовая работа является одной из форм работы студентов, при выполнении которой все решения принимаются самостоятельно. Роль руководителя курсовой работы при этом заключается в оценке принципиальных решений, методической помощи, контроле сроков и содержания работы.

2. В курсовой работе разрабатываются различные узлы и устройства промышленного и бытового назначения. В качестве задания предлагается спроектировать известные устройства (либо их отдельные функциональные части) в области управления и автоматизации. Кроме того, студенты могут по согласованию с руководителем выполнять курсовую работу по теме какого-либо предприятия.

3. Примерные темы курсовых работ:.

4. - модуль пожарно-охранной сигнализации;.

5. - модуль управления освещением;.

6. - система управления климатом в помещении;.

7. - система управления выходным сигналом устройства измерения;.

8. - разработка схемы управления светодиодом;.

9. - по временной диаграмме работы устройства сформировать его электрическую принципиальную схему;.

10. - по заданной схеме начертить временную диаграму её работы;.

11. - разработать генератор сигналов по требуемым условиям;.

12. - разработать схему управления задержкой сигналов;.

13. - разработать схему управления формой сигналов;.

14. - разработать схему управления памятью;.

15. - разработать схему управления приемо-передатчиком.

16. - автоматизированное хранилище данных и т.д.

 

Методические указания к курсовой работе приведены в информационно-образовательном портале https://www.mivlgu.ru/iop/mod/resource/view.php?id=14390

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении занятий применяется имитационный или симуляционный подход, когда преподавателем разбирается на конкретном примере проблемная ситуация, все шаги решения задачи студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. Затем студенты самостоятельно решают аналогичные задания. Так же при проведении занятий применяется частично-поисковый метод: студенты осуществляют поиск решения поставленной проблемы (задачи). При этом, постановочные задачи опираются на уже имеющиеся у студентов знания и умения, полученные в предшествующих темах.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Схемотехника электронно-вычислительных машин

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Новиков Ю.В. Введение в цифровую схемотехнику [Электронный ресурс]/ Новиков Ю.В.— Электрон. текстовые данные.— М.: Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2016.— 392 c. - http://www.iprbookshop.ru/52187.html

2. Схемотехника ЭВМ сборник задач : учебное пособие для студентов высших учебных заведений Н. А. Дмитриев и др. ; М-во образования и науки Российской Федерации, Нац. исследовательский ядерный ун-т "МИФИ" 2012.-240с. - http://нэб.рф/catalog/000199_000009_006600887/

3. Аверченко О.Е. Схемотехника: аппаратура и программы. - М.: ДМК Пресс , 2012. - 588 с. - http://нэб.рф/catalog/000199_000009_007565549/

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Амосов В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств / СПб. : БХВ-Петербург, 2010, 560 с., Гриф УМО - http://ibooks.ru/reading.php?productid=18564

2. Угрюмов Е. Цифровая схемотехника, 3 изд. / СПб. : БХВ-Петербург, 2010, 816 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=18581

3. Лехин С. Схемотехника ЭВМ / СПб. : БХВ-Петербург, 2010, 672 с., Гриф УМО - http://ibooks.ru/reading.php?productid=18565

4. Микушин А., Сажнев А., Сединин В. Цифровые устройства и микропроцессоры / СПб. : БХВ-Петербург, 2010, 832 с., Гриф УМО - http://ibooks.ru/reading.php?productid=18583

5. Русанов В.В., Шевелёв М.Ю. Микропроцессорные устройства и системы / Томск : ТУСУР, 2012, 184 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=27910

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Информационно-образовательный портал МИВлГУ http://www.mivlgu.ru/iop/

Информационно-справочная социальная сеть электроников www.umup.ru/

Радиотехника и электроника для разработчиков и радиолюбителей http://radiotract.ru/link_sprav.html

Радиотехнические системы http://rateli.ru/

Программы по электронике http://creatiff.realax.ru/?cat=programs&page=progrm1

Единое окно доступа к информационным ресурсам (http://window.edu.ru)

Портал для радиолюбителей http://www.radioman-portal.ru/shems.shtml

Национальный Открытый Университет "Интуит" http://www.intuit.ru/

Проектирование РЭС https://www.altera.com/support/support-resources.html

База данных технической документации на зарубежные микросхемы http://www.alldatasheet.com

Информационно-справочная система по радиокомпонентам http://www.radiolibrary.ru/

Роспатент - http://fips.ru

Программное обеспечение:

Лаборатория цифровой и аналоговой схемотехники:

- Microsoft Windows 7 (подписка DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal, договор №453 от 16.12.2014 года);

- ООО «ЭнергияЛаб» E-Lab 2.0.0.2 «Цифровая электроника» ЭЛБ – ОПКИ-1(Договор № 14/44 20.10.2014г.);

- ООО «ЭнергияЛаб» WinAVR 20100110, AVRStudio 4 «Программирование микроконтроллеров» (Договор № 14/44 20.10.2014г.);

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

нэб.рф

ibooks.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лаборатория цифровой и аналоговой схемотехники:

- коммутатор Dlink DGS-1008P.

- мультимедийная станция обучения монтажу и работе аналоговой схемотехники IDL 600

- цифровая-аналоговая учебная лабораторная система ETS – 7000

- проектор Nec;

- экран настенный;

- лабораторный стенд «Программирование микроконтроллеров»

- лабораторный стенд ЛЕГС 5 «Систем автоматизированного управления»

- лабораторный стенд «Цифровая электроника».

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Процесс изучения дисциплины включает лекции, практические занятия, лабораторные занятия и самостоятельную работу студента. Знания и умения, полученные на аудиторных занятиях, закрепляются при самостоятельной работе студентов над курсовой работой.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – зачет. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Схемотехника электронно-вычислительных машин»

по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение

 

Рабочая программа дисциплины «Схемотехника электронно-вычислительных машин» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 180 час. (5 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен / зачет .

Цель дисциплины: формирование понятий о схемотехнических принципах построения современных систем автоматического управления.

Задачи дисциплины: формирование понятий схемотехники систем управления; освоение практических навыков построения современных систем автоматизации на базе элементов вычислительной техники.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Схемотехника электронно-вычислительных машин» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

 

31.05.2016 г.