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 

 

 

 

«   06   »       06       2017 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Электроника и микропроцессорная техника     

 




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.)

3

126 / 3,5  

16  

16  

32  

1,6  

0,25  

65,85  

60,15  

Зач.  

4

198 / 5,5  

 

32  

 

2  

2,35  

36,35  

117  

Экз.(44,65)  

Итого

324 / 9  

16  

48  

32  

3,6  

2,6  

102,2  

177,15  

44,65  

 

Муром, 2017 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: получение студентами знаний, позволяющих квалифицированно использовать элементы радиоэлектроники в проектируемой микропроцессорной технике, грамотно определять возможности микропроцессоров и микроЭВМ в конструировании новой микропроцессорной системы.

Задачи дисциплины:

освоение основ электроники и микропроцессорной техники, овладение принципами разработки, программирования, наладки, настройки, юстировке и проверке работоспособности микропроцессорных устройств с применением современных микроконтроллеров и средств отладки.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.Б.15))

Дисциплина «Электроника и микропроцессорная техника» — предназначена для обучения студентов: возможностям современной элементной базы электронных устройств; основам цифровой электроники и микропроцессорных средств. Курс базируется на знаниях, полученных студентами по дисциплинам «Информатика», «Электротехника», «История специальности», «Основы программирования в системе MatLab». Углубление и расширение вопросов, изложенных в данном курсе, будет осуществляться во время работы студентов над дисциплинами: графическое программирование виртуальных приборов, схемотехника систем управления, схемотехника ЭВМ, компьютерные технологии в приборостроении, информационные сети и телекоммуникации, вычислительные машины системы и сети, интеллектуальные системы, а также при написании выпускной квалификационной работы.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-4 способность учитывать современные тенденции развития техники и технологий в своей профессиональной деятельности.

ОПК-6 способность собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования.

ПК-4 способность к наладке, настройке, юстировке и опытной проверке приборов и систем.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

основные принципы построения, функционирования электронных блоков, узлов и деталей, приборов и систем (ОПК-4).

основные достижения и проблемы современной электронной техники, обеспечивающие модернизацию экономики и развитие фундаментальной и прикладной науки (ОПК-4).

основные типы, характеристики электронных систем, элементную базу электроники (ОПК-4).

технологии и методы юстировки и контроля работы электронных блоков, узлов и деталей (ПК-4).

контрольно-измерительного оборудования для юстировки и контроля электронных блоков, узлов и деталей (ПК-4).

2) Уметь:

применять передовой инженерный опыт при проектировании электронных приборов и систем (ОПК-4).

анализировать состояние и перспективы развития электроники в целом и ее отдельных направлений (ОПК-4).

работать с научно-технической информацией и правильно выбирать микропроцессорные устройства и их элементы для решения конкретной задачи (ОПК-6).

анализировать предъявляемые технические требования к разрабатываемым электронным приборам и системам получения, хранения и обработки информации с учетом известных экспериментальных и теоретических результатов, опубликованных в научно-технической литературе и открытых источниках информации (ОПК-6).

проводить наладку, настройку, юстировку и опытную проверку электронных блоков, узлов и деталей (ПК-4).

3) Владеть:

основами современной электроники и микропроцессорной техники (ОПК-4).

принципами построения электронных и микропроцессорных устройств (ПК-4).

принципами программной и аппаратной наладке, настройке и опытной проверке приборов и систем (ПК-4).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 9 зачетных единиц, 324 часа.

 

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

Основные элементы электроники

3

12

27

тестирование

2

Основы микроэлектроники

3

2

6

16

0

отчет, тестирование

3

Основы микропроцессорной техники

3

10

16

6

отчет, тестирование

4

Основы программирования микропроцессорной техники

3

2

27,15

тестирование

Всего за  семестр

126

16

16

32

60,15

1,6

0,25

Зач.

5

Практическая реализация

4

32

117

отчет, тестирование, курсовая работа

Всего за  семестр

198

32

117

+

2

2,35

Экз.(44,65)

Итого   

324

16

48

32

177,15

3,6

2,6

44,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 3

Раздел 1. Основные элементы электроники

Лекция 1.

Пассивные компоненты электронных устройств (2 часа).

Лекция 2.

Полупроводниковые компоненты электронных цепей. Полупроводники и их свойства (2 часа).

Лекция 3.

Компоненты оптоэлектроники и технические средства отображения информации (2 часа).

Лекция 4.

Усилители электрических сигналов. Общие сведения, виды и принципы работы усилительных каскадов. Многокаскадные усилители (2 часа).

Лекция 5.

Источники вторичного питания. Аналоговые преобразователи электрических сигналов (2 часа).

Лекция 6.

Аналоговые преобразователи электрических сигналов. Электронные ключи (2 часа).

Раздел 2. Основы микроэлектроники

Лекция 7.

Логические элементы, триггеры, автогенераторы, электронные счетчики, регистры, дешифраторы, шифраторы, преобразователи кода (2 часа).

Раздел 3. Основы программирования микропроцессорной техники

Лекция 8.

Основы микропроцессорной техники. Программирование микропроцессорной техники (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 3

Раздел 1. Основы микроэлектроники

Практическое занятие 1.

Типы логики: ТТЛ, ЭСЛ, КМОП (2 часа).

Практическое занятие 2.

Генерация и формирование импульсов. Триггер Шмитта (2 часа).

Практическое занятие 3.

Декодирование и кодирование (2 часа).

Раздел 2. Основы микропроцессорной техники

Практическое занятие 4.

Синтез триггерных схем (2 часа).

Практическое занятие 5.

Операционный усилитель (2 часа).

Практическое занятие 6.

Цифро-аналоговое преобразование (2 часа).

Практическое занятие 7.

Аналого-цифровое преобразование (2 часа).

Практическое занятие 8.

Интегральные таймеры (2 часа).

Семестр 4

Раздел 3. Практическая реализация

Практическое занятие 9.

Сопряжение цифровых устройств с микропроцессорной техникой (2 часа).

Практическое занятие 10.

Сопряжение аналоговых устройств с микропроцессорной техникой. АЦП, ЦАП (2 часа).

Практическое занятие 11.

Сопряжение аналоговых устройств с микропроцессорной техникой. Способы сопряжения (2 часа).

Практическое занятие 12.

Организация хранения данных в микропроцессорной системе (2 часа).

Практическое занятие 13.

Индикация в микропроцессорной системе (2 часа).

Практическое занятие 14.

Программирование микропроцессорной техники. Составление алгоритмов (2 часа).

Практическое занятие 15.

Программирование микропроцессорной техники. Система команд микроконтроллера MCS-51 (2 часа).

Практическое занятие 16.

Программирование микропроцессорной техники. Подпрограммы (2 часа).

Практическое занятие 17.

Программирование микропроцессорной техники. Прерывания (2 часа).

Практическое занятие 18.

Расчет времени работы программного обеспечения микропроцессорной системы (2 часа).

Практическое занятие 19.

Расчет объема занимаемой памяти микропроцессорной системы (2 часа).

Практическое занятие 20.

Разработка структуры микропроцессорной системы (2 часа).

Практическое занятие 21.

Разделение адресного пространства микропроцессорной системы (2 часа).

Практическое занятие 22.

Выбор элементной базы микропроцессорной системы (2 часа).

Практическое занятие 23.

Разработка схемы электрической-принципиальной (2 часа).

Практическое занятие 24.

Разработка блока питания (2 часа).

 

Методические указания для практических занятий приведены в информационно-образовательном портале https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=498

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 3

Раздел 1. Основы микроэлектроники

Лабораторная 1.

Изучение работы логических элементов (4 часа).

Лабораторная 2.

Исследование работы триггеров (4 часа).

Лабораторная 3.

Исследование регистра комбинированного типа (4 часа).

Лабораторная 4.

Счетчики и делители частоты (4 часа).

Раздел 2. Основы микропроцессорной техники

Лабораторная 5.

Подключение светодиодных индикаторов (4 часа).

Лабораторная 6.

Разработка модулей памяти (4 часа).

Лабораторная 7.

Разработка арифметико-логического устройства. Разработка структуры и выборе элементной базы (4 часа).

Лабораторная 8.

Разработка арифметико-логического устройства. Разработка схемы-электрической принципиальной (4 часа).

 

Методические указания для лабораторных занятий приведены в информационно-образовательном портале https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=498

 

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. Типы резисторов.

2. Типы конденсаторов.

3. Катушки индуктивности и трансформаторы.

4. Технологические процессы при изготовлении полупроводниковых приборов.

5. Типы транзисторов.

6. Фотоприемники, световоды и оптроны.

7. Виды приборов для отображения информации.

8. Виды усилителей.

9. Параметры и характеристики операционных усилителей.

10. Активные фильтры.

11. Магнитоэлектронные преобразователи электрических сигналов.

12. Устройства выполняющие математические операции.

13. Детекторы электрических сигналов.

14. Последовательные и параллельные ключи и их расчет.

15. Стабилизаторы напряжения.

16. Стабилитроны.

17. Эволюция шинной архитектуры МПС.

18. Типы логики: ТТЛ, КМОП, ЭСЛ.

19. Виды счетчиков.

20. Виды регистров.

21. Архитектуры микропроцессоров.

22. Принципы устройства современных МПС.

23. Структура и характеристики источников питания.

24. Способы передачи информации в МПС.

25. Понятия протокол, интерфейс.

26. Классификация методов ввода/вывода.

27. Подсистема прерываний МПС.

28. Подсистема прямого доступа к памяти.

29. Типы и характеристики ОЗУ.

30. Типы и характеристики энергонезависимой памяти.

31. Типы регенерации памяти.

32. Шины PCI.

33. Машинные циклы и идентификация микроконтроллеров.

34. Особенности DSP.

35. АЛУ.

36. Конвеерные операции.

37. Технологии юстировки электронных блоков, узлов и деталей.

38. Технологии контроля работы электронных блоков, узлов и деталей.

39. Методы юстировки электронных блоков, узлов и деталей.

40. Методы контроля работы электронных блоков, узлов и деталей.

41. Характеристики контрольно-измерительного оборудования для юстировки электронных блоков, узлов и деталей.

42. Характеристики контрольно-измерительного оборудования для контроля работы электронных блоков, узлов и деталей.

44. Методы и технологии юстировки и контроля.

45. Приборы юстировки, контроля и проверки.

 

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. Разработка автоматизированных систем управления радиоэлектронными приборами.

2. Разработка измерительных приборов и систем с применением МП и микро-ЭВМ.

3. Разработка устройств ввода/вывода информации в устройствах с МПТ.

4. Разработка функционально законченных блоков для РЭА с применением МПТ.

5. Разработка средств согласования МП с датчиками и исполнительными устройствами.

6. Разработка нестандартного программного обеспечения для промышленных радиоэлектронных устройств.

7. Разработка автоматизированных систем входного контроля элементов РЭА.

8. Разработка бытовой РЭА или её функциональных узлов с применением МПТ.

9. Разработка специализированных микроконтроллеров на основе МП.

10. Разработка АЛУ.

11. Разработка АЦП последовательного приближения.

12. Разработка ЦАП.

13. Разработка усилителя сигналов.

14. Разработка полосового фильтра.

15. Разработка ПИ-регулятора.

16. Разработка компаратора напряжения.

17. Разработка зарядного устройства.

18. Разработка модуля памяти.

 

Методические указания к курсовой работе приведены в информационно-образовательном портале https://www.mivlgu.ru/iop/mod/resource/view.php?id=8766

 

 

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 Электроника и микропроцессорная техника

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. В.Г. Гусев Электроника и микропроцессорная техника : учебник / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. — Москва : КноРус, 2016. — 798 с. - https://www.book.ru/book/919270

2. В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. Электроника и микропроцессорная техника : учебник / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. — Москва : КноРус, 2013. — 798 с. - https://www.book.ru/book/914350

3. Немцов М.В. Электротехника и электроника : учебник / М.В. Немцов. — Москва : КноРус, 2016. — 560 с. - https://www.book.ru/book/919359

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Ливенцов С.Н. Основы микропроцессорной техники: учебное пособие / С.Н. Ливенцов, А.Д. Вильнин, А.Г. Горюнов. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. - 118 с. - http://window.edu.ru/resource/737/74737

2. Чернышев А.Ю. Электронная и микропроцессорная техника: учебное пособие / А.Ю. Чернышев, Е.А. Шутов. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - 135 с - http://window.edu.ru/resource/076/76076

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

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

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

6. 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

7. 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:

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

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

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 .

Справочники и базы данных по дискретным компонентам и интегральным микросхемам зарубежного и отечественного производства. http://window.edu.ru/resource/663/9663.

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

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

Программное обеспечение:

Лаборатория компьютерного моделирования в измерительных системах:

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

- Kaspersky Endpoint Security для бизнеса – Стандартный Russian Edition (Договор №436 от 11.11.2014 года);

- КОМПАС – 3D V11 (Накладная №27 от 15.12.2008 (поставщик ВлГУ на основании госконтракта));

- Пакет программ: Open Office (freeware);

- KiCAD 4.0.4 (freeware).

 

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

book.ru

window.edu.ru

ibooks.ru

 

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

Лекционная аудитория:

- проектор Acer;

- экран настенный;

Лаборатория компьютерного моделирования в измерительных системах:

- ЭВМ Айтек Intel Core i5 2400 12 шт.;

- коммутатор HP JE 005A;

- проектор Acer;

- экран настенный;

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; прорабатывает лекционный материал, пользуясь рекомендованной литературой.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Занятия проводятся в лаборатории, с возможностью использовать при необходимости специальное программное обеспечение для необходимых расчетов и моделирования. Каждой подгруппе обучающихся преподаватель выдает задачу по тематике текущего занятия. В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в лаборатории. Обучающиеся выполняют задание на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Курсовая работа выполняется в соответствии с методическими указаниями на курсовую работу. Обучающийся выбирает одну из указанных в перечне тем курсовых работ, исходя из своих интересов, наличия соответствующих литературных и иных источников. В ходе выполнения курсовой работы преподаватель проводит консультации обучающегося. На заключительном этапе обучающийся оформляет пояснительную записку к курсовой работе и выполняет ее защиту в присутствии комиссии из преподавателей кафедры.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. 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

«Электроника и микропроцессорная техника»

по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение

 

Рабочая программа дисциплины «Электроника и микропроцессорная техника» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 324 час. (9 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является зачет / экзамен .

Цель дисциплины: получение студентами знаний, позволяющих квалифицированно использовать элементы радиоэлектроники в проектируемой микропроцессорной технике, грамотно определять возможности микропроцессоров и микроЭВМ в конструировании новой микропроцессорной системы.

Задачи дисциплины:

освоение основ электроники и микропроцессорной техники, овладение принципами разработки, программирования, наладки, настройки, юстировке и проверке работоспособности микропроцессорных устройств с применением современных микроконтроллеров и средств отладки.

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 «Электроника и микропроцессорная техника» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

 

06.06.2017 г.