Course info

 Дисциплина «ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ» является частью профессионального цикла дисциплин подготовки магистрантов по направлениям 200100.05 - «Измерительные информационные технологии» и 200100.24 «Информационно-измерительная техника и технологии неразрушающего контроля». Дисциплина реализуется на базе кафедры Информационно-измерительной техники Института неразрушающего контроля Томского политехнического университета.

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с приобретением знаний, умений и навыков в проектировании цифровых программируемых измерительных устройств, с их эксплуатацией и внедрением их в различных областях приборостроения.

Дисциплина нацелена на формирование ряда общекультурных компетенций и профессиональных компетенций выпускника согласно ООП «Приборостроение»: (ОК-1), (ОК-2), (ОК-3), (ОК-4), (ОК-8), (ОК-9), (ПК-6), (ПК-7), (ПК-10), (ПК-12),(ПК-13), (ПК-14),(ПК-17), (ПК-25), (ПК-27).

Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: лекции, лабораторные работы, консультации, самостоятельную работу студента: выполнение курсового проекта.

• Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля:
• текущий контроль успеваемости в форме выполнения лабораторных работ, контроля за посещаемостью и контроль за выполнением курсового проекта;

• рубежный контроль в форме защиты курсовых проектов и экзамен по теоретической части дисциплины;

Дисциплина относится к профессиональному циклу учебного плана по направлениям 200100.05 - «Измерительные информационные технологии» и 200100.24 «Информационно-измерительная техника и технологии неразрушающего контроля» и является составной частью группы предметов, объединенных в модуль «Дисциплины проектирования». Причем эта дисциплина является необходимой для освоения последующей специальной   дисциплины «Средства сопряжения измерительных и вычислительных устройств» т.е. является её пререквизитом. Кореквизиты дисциплины: «Цифровые измерительные устройства»

Для освоения модуля (дисциплины) необходимо знать:

• вопросы математического анализа,
• физические основы измерительных преобразований и эффектов,
• теорию электрических цепей,
• элементную базу аналоговых и цифровых устройств,
• основы электроники.
• основы программирования на языках низкого и высокого уровня.

Уметь:

 - составлять электрические цепи по заданной функциональной схеме,

 - определять передаточные функции (коэффициенты передачи) простейших функциональных звеньев в статическом и динамическом режимах,

 - осуществлять выбор микропроцессор или микроконтроллер в соответствии с решаемой задачей,

Дисциплина "ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ" является выпускной и используется при подготовке магистерской диссертации.

Формирование знаний о реализации современных измерительных процедур, схемотехнических и программных принципах построения средств информационно-измерительной техники на основе микроконтроллеров и микропроцессоров, о структуре из­мерительных приборов и методиках их проектирования. Расширить и углубить знания студентов полученных в курсах "Вычислительные средства в ИИТ", "Цифровые измерительные устройства", "Электроника в приборостроении". "Микропроцессоры и микро ЭВМ в приборостроении".

-        формирование четких представлений об этапах проектирования микропроцессорных измерительных систем;

-        обучение основам обработки измерительной информации;

-        развитие навыков проектирования цифровых измерительных устройств с использованием современных типов микроконтроллеров, средств их разработки и языков программирования.

      Пререквизиты:  

-        ОПД.04.2 Электроника и микропроцессорная техника.

-        СД.03 Аналоговые измерительные устройства.

-        СД.04 Цифровые измерительные устройства.

-        ОПД.13 Вычислительные средства в измерительной технике.

  МОДУЛЬ 1 "Общие сведения о процессе проектирования микропроцессорной техники."

В данном модуле указанны общие сведения о процессе проектирования информационно-измерительных систем приборов и устройств на основе микропроцессоров и микро ЭВМ. В модуле рассмотрены следующие вопросы:
1. Классификация микропроцессоров. Типовая архитектура

2. Задачи и обобщённая структура микропроцессорных измерительных систем

3. Этапы проектирования микропроцессорных измерительных систем

4. Системотехнический этап проектирования микропроцессорной техники

5. Схемотехнический этап проектирования

6. Порядок составления и изложения технического задания

7. Процедура выбора типа микроконтроллера

8. Разработка структуры аппаратных и программных средств. Распределение функций между аппаратными и программными средствами

МОДУЛЬ 2 "Програмные и аппаратные средства применяемые при разработке микропроцессорной информационно-измерительной техники."

В разделе представлены сведения об языках программирования, средствах отладки и тестирования, структуре и особенностях наиболее распространённых универсальных процессоров, микроконтроллеров, ПЛИС и DSP. Подробно описан состав аппаратных средств 8051-совместимых микроконтроллеров. Даны начальные сведения о построении АСУ ТП на базе ПЛК и технологии разработки их ПО.

1. Программируемые логические матрицы. Решаемые задачи, архитектура, средства разработки и отладки ПЛИС

2. Цифровые процессоры обработки сигналов (DSP) и их применение в измерительных системах

3 Структура и принципы построения аппаратной части современных комплексов АСУ ТП  на базе ПЛК 

4. Технология разработки программного обеспечения ПЛК, стандарт IEC 61131-3

5. Структура 8051-совместимых микроконтроллеров

6. Основные блоки микроконтроллера ADuC812 и их работа

7. Система прерываний, организация последовательного интерфейса 8051-совместимых микроконтроллеров

8. Система команд 8051-совместимых микроконтроллеров

9. Язык программирования Ассемблер. Структура программы на языке Ассемблер

10. Язык программирования С. Структура программы на языке С

11. Средства разработки и отладки микропроцессорных систем

12. Структура и особенности микроконтроллеров ARM

13. Структура и особенности микроконтроллеров AVR

14. Универсальные МП. Архитектуры, тенденции развития

МОДУЛЬ 3 "Аппаратная и программная реализация некоторых типовых электронных узлов измерительных микропроцессорных систем."

В разделе представлены сведения об элементарных практических приёмах проектирования устройств на основе микроконтроллеров. Предложенны некоторые способы аппаратной и програмной реализации некоторых функций, в частности:

1. Ввод двоичной информации в микроконтроллер, подключение кнопок и клавиатур

2. Вывод двоичной информации на исполнительные устройства, лампы, реле

3. Вывод информации на светодиодные и жидкокристаллические индикаторы

4. Организация связи микроконтроллера с внешней ЭВМ

5. Варианты гальванической развязки информационных каналов связи

6. Вывод аналоговых сигналов из микроконтроллера. ЦАП и ШИМ

7. Измерение частоты и периода с помощью микроконтроллера

8. Измерение постоянных напряжений с помощью микроконтроллера

9. Выполнение математических операций в микроконтроллере

10. Подключение внешних АЦП к микроконтроллеру

11. Организация данных в микроконтроллере и подключение внешней памяти данныхСТРУКТУРА ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА

МОДУЛЬ 4 "Лабораторный практикум."
Банк заданий для лабораторного практикума.Страница
Инструментарий разработчика
Документация и вспомогательные материалы по лабораторному стенду "SDK-1.1"

МОДУЛЬ 5 "Курсовое проектирование"
Тема на курсовое проектирование по дисциплине ПМПСИ выбирается в соответствии темой диссертации магистранта. Если по каким либо причинам не удаётся сформулировать тему курсового проекта исходя из темы диссертационного исследования, то можно по согласованию с преподавателем выбрать одну из приведённого списка.

Информационно-измерительная система, микроконтроллер,микропроцессор, язык программирования, компилятор, аналого-цифровой преобразователь, индикатор, инструкция (оператор), интерфе́йс, программа, алгоритм, систе́ма кома́нд, техническое задание.

Фёдоров Евгений Михайлович к.т.н. доцент ОКД ИШНКБ
Телефон: 9618885394
mail: evgeny_fyodorov@list.ru