практический подход. - М.: ДМК Пресс, 2010.

СТО АлтГТУ 13.68.1.2506-2013
Силлабус (памятка) дисциплины
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»
Памятка для студентов
направления 150700 «Машиностроение»
профиль «Оборудование и технология сварочного производства»
по изучению дисциплины «МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ»
(1, 2 семестр)
Составил
к.т.н., доцент каф. МБСП
В.С. Киселев
«Утверждаю»
Зав. кафедрой МБСП
М.В. Радченко
« ________ » _________________ 2013 г.
1 Содержание дисциплины
Занятия по дисциплине «МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ» проводятся в первом и втором семестрах. В результате изучения данной
дисциплины студенты должны:
- знать принципы проектирования цифровых устройств, архитектуру, принципы и режимы
работы различных микропроцессорных систем, владеть методами их компоновки и
комплексирования, уметь использовать аппаратно-программные способы управления различными
автоматическими системами,
- уметь проектировать схемотехнические решения, разрабатывать и отлаживать программы
работы микроконтроллера,
- применять на практике принципы расчета и выбора устройств микропроцессорного
управления технологическими процессами. Программные средства разработки и отладки систем
сбора и обработки данных, а также систем автоматического управления на базе
микроконтроллеров ATMEL AVR.
1 семестр
Модуль
Наименование занятий, их содержание
Объем, Литера
дисциплины
час
тура
2
[1,2]
Модуль 1
Практическое занятие 1
Основные понятия
Общие сведения о микропроцессорном управлении
микропроцессорного технологическими процессами
управления
1.1 Роль микропроцессорной техники в решении задач
технологическими
автоматизации систем
управления
технологическими
процессами
процессами.
1.2 Основные производители и технологии производства
интегральных
микросхем
и
микроконтроллеров,
представленных на мировом рынке.
3
[1-3]
Модуль 2
Практическое занятие 2
Основные типы и
Основы организации микропроцессорной техники
блоки
2.1.
Основные
характеристики
и
типы
микропроцессоров микропроцессоров.
2.2 Архитектура микропроцессорных систем.
2.3 Организация, структурные схемы и основные блоки
микропроцессоров.
СТО АлтГТУ 13.68.1.2506-2013
Практическое занятие 3
Организация связи между составными блоками
микропроцессора
3.1
Организация
памяти,
порты
ввода/вывода
информации.
3.2 Таймеры счета, регистры специальных функций,
система прерываний.
3.3 Особые режимы работы микропроцессоров.
Модуль 3
Практическое занятие 4
Программные
Системы команд и способы адресации
средства реализации
4.1 Набор табличноуправляемых кросс-ассемблеров для
алгоритма в
восьмиразрядных процессоров. Формат исходного файла.
микроконтроллерах
4.2 Система команд и способы адресации.
4.3 Директивы ассемблера.
Практическое занятие 5
Основы работы в эмуляторах и прошивки
микропроцессора
5.1 Программы-эмуляторы для отладки программного
кода.
5.2 Классификация программаторов, используемых для
прошивки микроконтроллера.
5.3 Основы работы с аппаратными средствами записисчитывания информации в ПЗУ микроконтроллера.
Модуль 4
Практическое занятие 6
Системы сбора и
Способы
обработки
сигналов
при
помощи
обработки данных
микропроцессорной техники
6.1 Использование микропроцессоров для обработки
сигналов систем управления
6.2 Системы сбора данных с мультиплексированием
аналоговых и цифровых сигналов. Системы распределения
данных в цифровой и аналоговой формах.
6.3
Программное
обеспечение
автоматизации
технологических
процессов.
Программные
продукты
LabVIEW 2011, MATLAB, OriginPro 8.6., SCADA.
2 семестр
Модуль
дисциплины
Модуль 5
Общие принципы
устройства и
функционирования
микроконтроллеров
ATMEL AVR
Наименование лекций, их содержание
Практическое занятие 7
Обзор микроконтроллеров ATMEL AVR
7.1 Семейства микроконтроллеров AVR.
7.2
Особенности
практического
использования
микроконтроллеров в схемах управления технологическими
процессами.
Практическое занятие 8
Общее
устройство,
организация
памяти,
тактирование и сброс
8.1 Память программ.
8.2 Память данных (ОЗУ, SRAM). Энергонезависимая
память данных EEPROM.
8.3 Способы тактирования и сброса.
3
[1,3]
2
[1,3]
2
[1,2,4]
3
[1,5]
Объем, Литера
час
тура
2
[1-3]
2
[1-3]
СТО АлтГТУ 13.68.1.2506-2013
Модуль 6
Программирование
микроконтроллеров
ATMEL AVR
Практическое занятие 9
Периферийные устройства, прерывания
9.1 Порты ввода-вывода.
9.2 Таймеры-счетчики.
9.3 Аналого-цифровой преобразователь.
9.4 Последовательные порты: UART, интерфейсы ISP,
TWI, универсальный последовательный интерфейс USI.
9.5 Прерывания и режимы энергосбережения.
Практическое занятие 10
Общие
принципы
программирования
микроконтроллеров семейства ATMEL AVR
10.1 Способы и средства программирования AVR.
10.2 Команды, инструкция и нотация AVR-ассемблера.
10.3 Общая структура AVR-программы.
10.4 Прерывания, конфигурационные биты.
2
[2-4]
2
[2,4]
Практическое занятие 11
Система команд AVR
11.1 Команды передачи управления.
11.2 Команды проверки-пропуска.
11.3 Команды логических и арифметических операций.
11.4 Команды сдвига и операции с битами.
11.5 Команды пересылки данных и управления системой.
Практическое занятие 12
Арифметические
операции,
программирование
таймеров
12.1 Основные арифметические операции, генератор
случайных чисел.
12.2 8- и 16-разрядные таймеры, формирования заданной
частоты.
12.3 Управление динамической индикацией.
Практическое занятие 13
Использование EEPROM, аналогового компаратора и
АЦП
13.1 Чтение, запись и хранение констант в EEPROM.
13.2 Аналого-цифровые операции и их погрешности.
13.3 Интегрирующий АЦП на компараторе.
13.4 Встроенный АЦП.
Практическое занятие 14
Программирование интерфейсов SPI и TWI
14.1 Основные операции через SPI.
14.2 Запись и чтение flash-памяти и flash-карт при
помощи SPI.
14.3 Базовый протокол и программная эмуляция
протокола TWI (I2C).
Практическое занятие 15
Программирование UART/USART, энергосбережение
AVR
15.1 Инициализация UART.
15.2 Передача и прием данных. Приемы защиты от сбоев
при коммутации.
15.3 Реализация интерфейсов RS-232 и RS-485.
15.4 Режимы энергосбережения, сторожевой таймер.
2
[2, 4]
2
[3, 4]
2
[1-4]
2
[2-4]
2
[2-4]
СТО АлтГТУ 13.68.1.2506-2013
2
[1-3]
Практическое занятие 16
Обмен данными между микроконтроллером AVR и
персональным компьютером
16.1 Работа с COM-портом.
16.2 Установка линий RTS в Windows.
16.3 Отладка программ с помощью эмулятора терминала.
2 Литература и учебно-методические материалы
2.1 Основная литература
1. Магда Ю.С. Микроконтроллеры серии 8051: практический подход. - М.: ДМК Пресс, 2010. 228 с. (доступ из ЭБС Лань)
2. Магда Ю.С. Программирование и отладка С/С++ приложений для микроконтроллеров. - М.:
ДМК Пресс, 2012. - 168 с. (доступ из ЭБС Лань)
3. Предко М. PIC-микроконтроллеры: архитектура и программирование. - М.: ДМК Пресс,
2010. - 512 с. (доступ из ЭБС Лань)
2.2 Дополнительная литература
4. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры:
Учебное пособие для вузов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 832 с.
5. Ревич Ю.В. Практическое программирование микроконтроллеров ATMEL AVR на языке
Ассемблера. - Изд. 2-е, испр. - СПб.: БХВ-Петербург, 2011. - 352 с.
6. Шпак Ю.А. Программирование на языке С для AVR и PIC микроконтроллеров, 2-е издание.
– СПб.: Корона-Век, 2011 г. - 544 с.
7. Голубцов М.С. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному. – М.: СОЛОН-Пресс ,
2003 г. - 288 с.
8. Гусев В.Г. Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника. Учебник для вузов. – М.:
Высшая школа, 2005. – 790 с.
2.3 Программное обеспечение
1. Комплект лекций-презентаций, разработанных в офисном приложении Microsoft PowerPoint
2010.
2. Программный продукт AVRStudio 6.0.
3. Среда программирования LabVIEW 2011 корпорации National Instruments.
2.4 Интернет-ресурсы
1. Президентская библиотека им. Б.Н.Ельцина
http://www.prlib.ru/Pages/Default.aspx
2. Российская государственная библиотека
http://www.rsl.ru/ru
3. Электронная библиотека
http://fb2lib.net.ru/
4. Электронная библиотека образовательных ресурсов Алтайского государственного
технического университета им. И.И.Ползунова
http://elib.altstu.ru/elib/main.htm
5. Научно-техническая библиотека Алтайского государственного технического университета
им. И.И.Ползунова
http://astulib.secna.ru/
3 График контроля
1 семестр
Модуль
Контрольное
испытание
Тест по 1-2 модулям
Время
проведения
Вес в
итоговом
рейтинге
8 неделя
0,1
Примечания
Оценивается по 100балльной шкале
СТО АлтГТУ 13.68.1.2506-2013
Тест по 3-4 модулям
Экзамен
Модуль
Контрольное
испытание
14 неделя
0,1
Сессия
0,8
2 семестр
Время
Вес в
проведения
итоговом
рейтинге
Тест по 5 модулю
4 неделя
0,1
Тест по 6 модулю
9 неделя
0,1
10 неделя
0,8
Зачет
Оценивается по 100балльной шкале
Оценивается по 100балльной шкале
Примечания
Оценивается по 100балльной шкале
Оценивается по 100балльной шкале
Оценивается по 100балльной шкале
Примечания
1 Любая контрольная точка, выполненная после срока без уважительной причины,
оценивается на 10 баллов ниже за каждое просроченное занятие.
2 К зачету допускаются студенты, не имеющие задолженности по контрольным точкам.
4 Шкала оценок и правила вычисления рейтинга
В АлтГТУ принята 100-балльная шкала оценок. Именно эти оценки учитываются при подсчёте
рейтингов, назначении стипендии и т.д. Традиционная шкала будет использоваться только в зачётных
книжках. Соответствие оценок устанавливается следующим образом: 75 баллов и выше - «отлично»,
50-74 балла – «хорошо», 25-49 баллов – «удовлетворительно», менее 25 баллов – «неудовлетворительно».
Успеваемость студента оценивается с помощью текущего рейтинга (во время каждой аттестации) и
итогового рейтинга (после сессии). Во всех случаях рейтинг вычисляется по формуле:
 Ri  pi
RТ 
 pi
где Ri - оценка за i-ю контрольную точку, Pi – вес этой контрольной точки.
Суммирование проводится по всем контрольным точкам с начала семестра до момента
вычисления рейтинга.
Пример. Пусть студент Сидоров Иван Петрович получил следующие оценки. Модуль 1 - 38
баллов, модуль 2 - 60, модуль 3 - 32 балла, модуль 4 - 68 балла, экзаменационная оценка - 70
баллов.
На 1-й аттестации (7 неделя) его рейтинг равен:
RT 1 
38  0,06  60  0,12
 53
0,06  0,12
На 2-й аттестации (13 неделя):
RT 2 
38  0,06  60  0,12  32  0,06  68  0,12
 54
0,06  0,12  0,06  0,12
Перед началом сессии вычисляется семестровый рейтинг:
R сем 
38  0,06  60  0,12  32  0,06  68  0,36
 60
0,06  0,12  0,06  0,36
Итоговый рейтинг за первый семестр, учитывающий экзамен,
СТО АлтГТУ 13.68.1.2506-2013
R И  59,8  0,6  70  0,4  64
В зачётку заносится отметка «хорошо».
5 Возможности повышения рейтинга
Для студентов, как правило, с высоким текущим рейтингом по их желанию может быть
организовано углубленное изучение предмета путем выполнения творческих заданий. В этом случае
проводится дополнительный контроль: либо участие в научно-практической конференции, либо защита
индивидуальных заданий. После проведения такого контроля (с оценкой R*), текущий рейтинг
пересчитывается:
(100  RT )( R*  50)
100
Деканат, учитывая рейтинги студента по каждой дисциплине, вычисляет комплексные рейтинги,
вывешивает рейтинг-листы специальности, курса, факультета.
RT*  RT 