Рабочая программа учебной дисциплины «основы микропроцессорной техники»

Скачать 172.58 Kb.

Название	Рабочая программа учебной дисциплины «основы микропроцессорной техники»
Дата публикации	13.12.2014
Размер	172.58 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Информатика > Рабочая программа

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Согласовано	Утверждаю
___________________ Руководитель ООП по направлению 210100 декан ЭФ проф. В.А. Шпенст	_______________________ Зав.кафедрой ЭС проф. В.А. Шпенст

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ»

Направление подготовки бакалавра
210100–электроника и наноэлектроника
Профиль промышленная электроника
Квалификация выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная

Составитель: доцент каф. ЭС В.Г. Терехов

Санкт-Петербург

2012

1. Цели и задачи дисциплины:

Целью изучения дисциплины «Основы микропроцессорной техники» является подготовка бакалавров 200100.62 электроника и наноэлектроника профиль «промышленная электроника», обладающих широким кругозором в области вычислительной техники и умеющих профессионально создавать прикладные программы при конструировании и разработке современных автоматических и автоматизированных систем управления промышленными объектами и процессами на основе микропроцессорной техники. Студенты должны получить основы знаний в области аппаратного и программного обеспечения микропроцессорных средств управления промышленными устройствами. Изучение дисциплины направлено на освоение принципов построения и функционирования микропроцессорных систем, а также работы в среде операционной системы и в интегрированной среде программирования.

Задачи изучения дисциплины – усвоение основных положений современной теории создания и применения микропроцессорных систем.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина «Основы микропроцессорной техники» относится к циклу профессиональных дисциплин блока Б3, изучается в седьмом семестре.

Для изучения дисциплины «Основы микропроцессорной техники» достаточно знаний, умений и компетенций, полученных по дисциплинам «программные средства ПЭВМ», «САПР электронных устройств», «Схемотехника».

«Основы микропроцессорной техники» представляет собой самостоятельную дисциплину, способствующую развитию профессиональной культуры. Она может быть рекомендована в качестве предшествующей для таких дисциплин, как «Отладочные средства микропроцессорных систем», «Электронные промышленные устройства» и др.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

ОК-1 - владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения;

ОК-11 - понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны;

ПК-2- выявлять естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат;

ПК-3- Готовность учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности;

ПК-6 - способность собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки.

ПК-14- Способность выполнять работы по технологической подготовке производства материалов и изделий электронной техники;

ПК-18 Способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области электроники и наноэлектроники;

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

основы построения современной микропроцессорной элементной базы;
функциональные свойства и возможности ее элементов;
принципы и методы программирования МПС;
основы построения микропроцессорных систем и их взаимодействие с объектами управления;
- технологию разработки прикладных программ, необходимые для грамотного решения инженерных задач и более полного использования функциональных возможностей средств МПС.

Уметь:

выбирать и проектировать микропроцессорные средства, соответствующие решению требуемой задачи,
алгоритмизировать процесс функционирования микропроцессорной системы,
программировать алгоритмы функциональных задач.
пользоваться справочниками, ГОСТами,
оформлять программную и техническую документацию.

Владеть:

методами и средствами выбора и применения МПС;
средствами создания, отладки и исполнения прикладных программ на языке ассемблер.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет ____5____ зачетные единицы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
Вид учебной работы	Всего часов	7
Аудиторные занятия (всего)	68	68
В том числе:	-
Лекции	17	17
Практические занятия (ПЗ)	17	17
Семинары (С)	-	-
Лабораторные работы (ЛР)	17	17
Самостоятельная работа (всего)	76	76
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат	12	12
Другие виды самостоятельной работы
Подготовка к практическим занятиям, выполнение проверочных работ для текущего контроля знаний.	15	15
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)	, зачёт	Экзамен, зачёт
Общая трудоемкость час зач. ед.	180	180
Общая трудоемкость час зач. ед.	5	5

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1	Архитектура микропроцессорных систем.	1.1.Базовые понятия и определения. Микропроцессорная система (МПС). Микропроцессор. Интерфейс. Информационные магистрали (Шины). Память. Команды и программы. 1.2. Типовая архитектура микропроцессорной системы. Архитектура микропроцессорных систем — с общей, единой шиной (принстонская, фон-неймановская архитектура). Состав МПС: микропроцессор, память, устройства ввода/вывода. Системная магистраль: шина адреса (Address Bus); шина данных (Data Bus); шина управления (Control Bus); шина питания (Power Bus). Режимы работы микропроцессорной системы: программный обмен информацией; обмен с использованием прерываний (Interrupts); обмен с использованием прямого доступа к памяти. Архитектура с раздельными шинами данных и команд (двухшинная, или гарвардская, архитектура). Типы микропроцессорных систем. Программируемые логические контроллеры (ПЛК). 1. 3. Программное обеспечение микропроцессорных систем. Системное и прикладное и инструментальное программное обеспечение (ПО) микропро-цессорных систем. Назначение, функции и состав операционных систем (ОС). Особенности ОС реального времени. Резидентное ПО. Системы программирования. Назначение инстру-ментальных средств: редактор текста, транслятор, библиотека подпрограмм, редактор связей, (компоновщик), загрузчик, Отладчик. Языки низкого уровня. Назначение и особенности языка программирования «Ассемблер». Языки высокого уровня «Бейсик», «Паскаль», «Си» и другие. Их характерные особенности и возможности. Прикладные программы и их исполнение. Инструментальное программное обеспечение стандарта МЭК 61131. Семейство языков МЭК: диаграммы SFC; список инструкций IL; структурированный текст ST; релейные диаграммы LD; функциональные диаграммы FBD.
2	Организация микроконтроллеров.	2.1. Процессорное ядро микроконтроллера. Классификация и структура микроконтроллеров. Состав процессорного ядра: центральный процессор; внутренняя контроллерная магистраль (ВКМ); схема синхронизации МК; схема управления режимами работы МК. Основная функция центрального процессора. Типовая структурная схема процессора. Основные элементы процессора: УУ, АЛУ, регистры, шина данных. Их назначение и выполняемые функции. Система команд микропроцессоров. Форматы команд. Основные типы команд. Кодирование команд. Формы записи команд, мнемоника. Способы адресации операндов. Функционирование процессора. Общие принципы выполнения микропроцессором команд пересылки данных, арифметических и логических операций, команд передачи управления. Потоки команд и данных в микропроцессоре при выполнении программы. Быстродействие процессора. схема синхронизации МК. Тактовые генераторы МК. Функции схемы управления режимами работы МК. 2.2. Память программ и данных МК. Память программ. Память данных. Регистры МК. Стек МК. Внешняя память. Назначение, способы реализации, характеристики, режимы работы.
3	Изменяемый функциональный блок	3.1. Организация связи микроконтроллера с внешней средой и временем. Порты ввода/вывода. Таймеры/счётчики и процессоры событий. Модуль прерываний МК. 3.2. Вспомогательные аппаратные средства микроконтроллера. Средства минимизации энергопотребления в системах на основе МК. Средства обеспечения надежной работы МК. Схема формирования сигнала сброса МК. Блок детектирования пониженного напряжения питания. Сторожевой таймер. Дополнительные модули МК: модули последовательного ввода/вывода; модули аналогового ввода/вывода.
4	Семейство микроконтроллеров MSC-51.	4.1. Архитектура микроконтроллеров семейства MSC-51. Особенности архитектуры микроконтроллеров семейства. Структурная схема МК. Типовой состав аппаратных средств МК MSC-51: узел управления и синхронизации, АЛУ, регистры различного назначения, порты ввода/вывода, память программ и данных, блок организации прерываний, таймеров/счётчиков, процессор событий, блок последовательных интерфейсов, шины адресов и данных. Особенности построения памяти МК и портов ввода/вывода. Назначение и состав регистров специальных функций (SFR). Функционирование МК при выполнении команд программы. Особенности применения таймеров и процессора событий. 4.2. Система команд микроконтроллеров MSC-51. Программно доступные регистры МК. Состав системы команд МК. Классификация команд по функциональному назначению, по числу адресов, по формату (длине) команды, по способу адресации операндов. Особенности исполнения команд МК. 4.3. Язык программирования Ассемблер (ASM-51). Процесс разработки программ на языке Ассемблер. Алфавит, синтаксис и семантика языка. Структура оператора на языке Ассемблер. Обозначения, используемые в записи оператора. Способы адресации операндов. Арифметические команды. Логические команды. Команды пересылки данных. Команды обработки битов. Команды передачи управления. Директивы языка Ассемблер. Управляющие команды языка. Реализация подпрограмм процедур и функций. Реализация подпрограмм обработки прерываний. Многомодульные программы.
5	Особенности архитектура микроконтроллера семейства MSC-51 типа C8051F005 фирмы Silicon laboratories.	5.1. Особенности аппаратной реализации МК. МК состоит из трех функциональных групп: аналоговой периферии (Analog Peripherals), цифровой периферии (Digital Peripherals or Digital I/O) и контроллерного ядра. Функциональная схема МК С8051F005. Назначение и состав функциональных групп. Микроконтроллерное ядро сiр-51. Структурная схема ядра С1Р-51. Система команд микроконтроллера. Подсистемы ядра cip-51: Подсистема прерываний, подсистемы сброса и синхронизации МК, охранный таймер, многофункциональный тактовый генератор, подсистема управления питанием, источник опорного напряжения. Программируемые линии (порты) ввода/вывода и коммутатор ресурсов crossbar. Программируемый массив-счетчик РСА. Режимы работы модулей захвата-сравнения РСА. Таймеры/счётчики. Аналоговая периферия: Аналоговые компараторы, ЦАП, АЦП. 5.2. Программирование на языке ассемблера для ядра cip-51. Правила записи команд микроконтроллера на Ассемблере. Форматы и способы адресации данных. Форматы и способы адресации команд. Команды пересылки информации. Команды поразрядной обработки информации. Управляющие команды. 5.3. Интегрированная среда разработки IDE (Integrated Development Environment) Silicon Laboratories. Назначение комплексной среды разработки. Состав: окна интерфейса IDE, меню и инструментальные панели, редактор, интегрированная набор инструментов Окна интерфейса: окно проекта, окно редактора, окно памяти, окно отладки, окно вывода. Использование окон проектировщиком. Меню и панели инструментов. Диалог с интегрированным набором инструментов. Управление проектом. Диалог целевой настройки конфигурации. Редактирование и формирование проектов. Ассемблирование / компилирование файла. Соединение с аппаратными средствами. Загрузка программы в аппаратные средства. Установка Watchpoint (сторожевых точек останова).

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

.

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	1	2	3	4	5
1	«Электронные промышленные устройства	+		+		+
2	«Отладочные средства МПС»	+	+	+	+	+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	Семин	СРС	Все-го час.
1	Архитектура микропроцессорных систем.	2	4	2		6	12
2	Организация микроконтроллеров.	4	8	3		10	21
3	Изменяемый функциональный блок	4	8	4		20	32
4	Семейство микроконтроллеров MSC-51.	3	6	4		20	30
5	Особенности архитектура микроконтроллера семейства MSC-51 типа C8051F005 фирмы Silicon laboratories.	4	8	4		20	32

6. Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Тематика лабораторных занятий	Трудо-емкость (час.)
1	3	Разработка, отладка и исследование программ с выполнением арифметических операций	1
2	3	Разработка, отладка и исследование программ с выполнением логических операций	4
3	4	Разработка, отладка и исследование программ с разветвляющейся и циклической структурой	4
	5	Исследование функционирования программируемого массива-счетчика	4
4	5	Разработка и исследование программ формирования управляющих сигналов	4

7. Практические занятия (семинары)

№ п/п	№ раздела дисциплины	Тематика практических занятий (семинаров)	Трудо-емкость (час.)
1	2	Структура команд МК с различными способами адресации	2
2	2	Структура команд пересылки и их исполнение МК	4
3	3	Структура арифметических команд и их исполнение МК	4
4	3	Структура логических команд и их исполнение МК	4
5		Структура команд передачи управления и их исполнение МК	4
6		Реализация разветвляющихся и циклических алгоритмических структур	4
7		Инициализация (настройка) аппаратных средств МК	4
8		Реализация Подпрограмм процедур и функций	4
9		Реализация подпрограмм обработки прерываний	4

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)

Не предусмотрено

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К. Основы микропроцессорной техники. – М.: ИНТУИТ. РУ. «Интернет – Университет Информационных Технологий», 2003. – 440 c.
Микушин А.В. Занимательно о микроконтроллерах. СПб, БХВ-Петербург, 2006, - 432 с.
Николайчук О. И. х51-совместимые микроконтроллеры фирмы Cygnal. М.: 2002.

б) дополнительная литература:

Фрунзе А.В. Микроконтроллеры фирмы «Филипс» семейства х51. Т. 1. –М.: ООО «ИД СКИМЕН»,2004. –336 с.
Безуглов Д.А. Цифровые устройства и микропроцессоры. Ростов н/д, Феникс, 2006, – 480 с.
Микропроцессорные системы: Учеб. пособие для вузов / Е.К. Александров, Р.И. Грушвицкий, М.С. Куприянов и др. / Под общ. ред. Д.В. Пузанкова. – СПб.: Политехника, 2002. – 935 с.

в) программное обеспечение.

Интегрированная среда разработки IDE (Integrated Development Environment) фирмы Silicon Laboratories.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

Не предусмотрены.

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Контрольная работа выполняется в электронном виде, в компьютерном классе кафедры электронных систем, с использованием интернета и ресурсов библиотеки Горного университета.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Рабочая программа предусматривает возможность обучения в рамках поточно-групповой системы обучения. Для текущего контроля успеваемости используется устный опрос.

Разработчик:

Каф. ЭС		доцент		Терехов В.Г.
(место работы)		(занимаемая должность)		(инициалы, фамилия)

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Рабочая программа учебной дисциплины «электронные промышленные устройства» «Электроника электропривода», «Программные средства пэвм», «Теория автоматического управления», «Основы микропроцессорной техники»...		Рабочая программа учебной дисциплины «Основы философии» Рабочая программа учебной дисциплины «Основы философии» составлена в соответствии с действующими Государственными требованиями к...
	Программа учебной дисциплинЫ «Микропроцессорная техника» Целью дисциплины является формирование знаний студентов по вопросам теории, принципам построения и функционирования основных технических...		Рабочая программа учебной дисциплины «основы телевидения» Целью дисциплины является обеспечение базовой подготовки студентов в области теории телевидения, телевизионных систем и телевизионной...
	Рабочая программа учебной дисциплины основы безопасности жизнедеятельности... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования Ярославской области		Рабочая программа дисциплины правовые основы безопасности информации... Рабочая программа учебной дисциплины «Правовые основы безопасности информации» подготовлена Темниковой И. С., старшим преподавателем...
	История развития интегральных микросхем. Факторы прогресса технологии... История развития техники микропроцессоров и микропроцессорной вычислительной техники		История развития интегральных микросхем. Факторы прогресса технологии... История развития техники микропроцессоров и микропроцессорной вычислительной техники
	Рабочая программа учебной дисциплины оп. 3 Основы материаловедения... Рабочая программа учебной дисциплины «Основы электроматериаловедения» разработана на основе Федерального государственного образовательного...		Рабочая программа учебной дисциплины Основная образовательная программа... Рабочая программа учебной дисциплины «Основы безопасности труда» составлена в соответствии с требованиями ооп: 080400. 62 Управление...
	Рабочая программа учебной дисциплины оп. 4 Основы материаловедения... Рабочая программа учебной дисциплины «Основы материаловедения» разработана на основе Федерального государственного образовательного...		Рабочая программа учебной дисциплины основы философии Саратов 2011 «Технология продукции общественного питания» (углубленная подготовка) и примерной программой учебной дисциплины «Основы философии»...
	Рабочая программа учебной дисциплины «Основы патологии» Рабочая программа учебной дисциплины основы патологии разработана на основе федерального государственного образовательного стандарта...		Рабочая программа учебной дисциплины Основная образовательная программа... Рабочая программа учебной дисциплины «Основы кадровой политики и кадрового планирования» составлена в соответствии с требованиями...
	Программы учебной дисциплины 4 структура и содержание учебной дисциплины Рабочая программа учебной дисциплины Основы микробиологии и иммунологии является частью основной профессиональной образовательной...		Московский энергетический институт (технический университет) институт электротехники (иэт) Целью дисциплины является изучение физических и математических основ компьютерной и микропроцессорной техники и принципов построения...

Рабочая программа учебной дисциплины «основы микропроцессорной техники»

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Похожие: