Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
Институт управления, автоматизации и телекоммуникаций
полное наименование института/факультета
-
УТВЕРЖДАЮ
|
Заведующий кафедрой
|
Годяев А.И.
|
подпись, Ф.И.О.
|
«__» __________ 2011г.
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Основы микропроцессорных устройств»
полное наименование дисциплины
для направления подготовки Специальности 1904065 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»
код и наименование направления подготовки
Составитель (и) Зав. Кафедрой «Автоматика и телемеханика» Годяев А.И
должность, Ф.И.О.
Обсуждена на заседании кафедры «Автоматика и телемеханика»_
полное наименование кафедры-разработчика
«__» ____________ 2011 г., протокол № ___
Одобрена на заседании методической комиссии института «Управления,
автоматизации и телекоммуникации»
полное наименование института
«__» ____________ 2011 г., протокол № ___
Одобрена на заседании методической комиссии**
полное наименование института/факультета
«__» ____________ 2011 г., протокол № ___
.
2011 г.
1. ЦЕЛЬ, ПРЕДМЕТ ИЗУЧЕНИЯ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ.
1.1. Цель преподавания дисциплины
Целью преподавания дисциплины «Основы микропроцессорной техники» (ОМПТ) является формирование у студентов знаний и навыков работы с микропроцессорными устройствами и системами, необходимых для успешного освоения ряда специальных дисциплин, а также для работы по специальности 19040265 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте».
1.2. Предмет изучения дисциплины
Предмет изучения дисциплины ОМПТ является элементная база, принципы построения и алгоритм функционирования микропроцессорных систем.
1.3 Перечень целевых задач, решаемых при изучении дисциплины.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
предмет, содержание и роль дисциплины ОМПТ при формировании знаний и навыков по специальности и изучении специальных дисциплин;
используемую при построении микропроцессорных систем элементную базу;
структуру, функциональные обозначения, характеристики основных элементов микропроцессорного комплекта;
алгоритм функционирования основных схем микропроцессорного комплекта КР 580;
систему команд микропроцессора КР 580 ВМ80М;
принципы построения микропроцессорных систем и их сопряжения с периферийными устройствами;
После изучения раздела курса студент должен уметь:
определять требуемую конфигурацию и состав элементов микропроцессорного устройства с учетом решаемой задачи;
составлять программы, определяющие алгоритм функционирования отдельных их элементов и всей микропроцессорной системы;
осуществлять подключение к микропроцессорной системе клавиатуры, дисплея, светодиодной матрицы, АЦП, ЦАП, системы датчиков и ряда других периферийных устройств;
отыскивать неисправности в микропроцессорных устройствах и системах.
применять полученные знания при решении практических задач, изучении и проектировании устройств ж. д. автоматики телемеханики и связи.
2. ОСНОВНЫЕ ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ОМПТ, РОЛЬ ДИСЦИПЛИНЫ В ФОРМИРОВАНИИ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ЗНАНИЙ, СОСТАВ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1 Основные организационные формы обучения студентов ОМПТ
В соответствии с учебной программой, основными организационными формами обучения студентов ОМПТ являются: лекции, лабораторные работы, консультации, УИРС и НИРС. Лекции обеспечивают формирование у студентов системы знаний, составляющих основу данного предмета. Лабораторные работы позволяют закрепить и углубить полученные знания, сформировать систему навыков по использованию этих знаний, привить необходимое практическое умение. Консультации дают возможность учесть индивидуальные способности и наклонности студентов, позволяют своевременно оказать помощь в освоении учебного материала. Занятия УИРС и НИРС формируют у студентов способность творчески мыслить, применяя полученные знания в нестандартных ситуациях, развивают умение самостоятельно ставить и решать научные задачи. В ходе самостоятельной работы достигается действительно глубокое усвоение материала, позволяющее обучающемуся использовать свои знания в научных исследованиях и поиске выхода из нестандартных ситуаций, а не только для простого изложения полученной от преподавателя информации или решения уже рассматриваемых ранее типовых задач.
2.2 Роль дисциплины в формировании профессиональных знаний.
В процессе изучения ОМПТ у студентов должно формироваться системное представление о данном предмете и прочные знания, обеспечивающие усвоение предусмотренного программой материала.
При преподавании дисциплины целесообразно:
широко использовать проблемные методы изложение материала, применяя дидактические приемы, способствующие созданию проблемных ситуаций;
широко использовать ТСО, обеспечивающие интенсификацию учебного процесса, повышение прочности усвоения материала, рационализацию труда преподавателя и студента и высвобождение времени для проблемного изложения рассматриваемой темы;
стремится к рациональному сочетанию информативно-рецептивных, проблемных и репродуктивных методов обучения;
при выполнении лабораторных занятий по ОМПТ стремиться к интенсификации самостоятельной и групповой деятельности студентов по разработке конкретных программ и схем микропроцессорных устройств.
3. ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОРТЫ.
В соответствии с учебным планом изучения дисциплины ОМПТ предусмотрено в 6-ом семестре в объеме 78 часов со сдачей зачета. Учебным планом и рабочей программой предусмотрено следующее распределение учебных часов по видам занятий:
лекции – 18 часов;
лабораторные занятия – 18 часов;
самостоятельная работа по изучению лекционного материала, подготовке к лабораторным работам и выполнению курсовой работы – 42 часа.
В процессе изучения всего курса ОМПТ предусмотрено систематическое проведение консультаций.
ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
|
Всего
|
Семестры
|
|
часов
|
6
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
78
|
|
Аудиторные занятия:
|
36
|
|
лекции
|
18
|
*
|
Лабораторные работы
|
18
|
*
|
Самостоятельная работа:
|
42
|
*
|
Расчётно-графическая работа
|
2
|
*
|
Вид итогового контроля
|
|
Зачёт
|
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Таблица 4.1.
Распределение содержания дисциплины по разделам и виду занятий.
№ п/п
| Раздел дисциплины |
Лекции
|
Практические занятия
|
| Введение |
*
|
|
1
| Архитектура микропроцессора, его программирование и используемые системы команд |
*
|
*
|
2
|
Назначение основных схем микропроцессорного комплекта
|
*
|
|
3
|
Системный контроллер и буферный регистр данных
|
*
|
|
4
|
Генератор тактовых импульсов, адресные регистры и шинные формирователи
|
*
|
|
5
|
Организация памяти в микропроцессорных системах
|
*
|
*
|
6
|
Программируемый последовательный и параллельный периферийные адаптеры
|
*
|
*
|
7
|
Программируемый контроллер прерываний
|
*
|
*
|
8
|
Программируемый таймер
|
*
|
*
|
9
|
Архитектура и принципы построения микропроцессорных контроллеров и ЭВМ
|
*
|
*
|
10
|
Однокристальные микро-ЭВМ
|
*
|
|
5. ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА
Номер занятия (лекции, практического, семинарского,
лабораторного занятия)
|
Содержание занятия
|
Кол-во часов
|
1
|
Основные сведения об изучаемом предмете.
Основные сведения о изучаемом предмете и микропроцессорных устройств при управлении техническими процессами на ж. д. транспорте. Цель, предмет изучения и задачи дисциплины.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-4,5.
|
2
|
2
|
Архитектура микропроцессора
Архитектура, принципы построения и алгоритм функционирования микропроцессора при выполнении команд (на примере микропроцессора КР 580 ВМ 80).
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3,5.
|
2
|
3
|
Программирование микропроцессора.
Особенности программирования микропроцессора, машинный язык, ассемблер, используемая при записи программ символика, система команд восьмиразрядных микропроцессоров. Виды адресации.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1,4-5.
|
2
|
4
|
Принципы построения микропроцессорных систем.
Принципы построения и архитектура микропроцессорных устройств и систем. Упрощённая схема микропроцессорной системы. Понятие системной шины.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3,5.
|
2
|
5
|
Назначение основных схем микропроцессорного комплекта.
Назначение основных схем микропроцессорного комплекта КР580. Область использования отдельных схем данной серии и решаемые ими задачи.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1,2,5.
|
2
|
6
|
Генератор тактовых импульсов.
Генератор тактовых импульсов КР 580 ГФ 24. Структура, решаемые задачи, алгоритм функционирования и область применения схемы.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3.
|
2
|
7
|
Системный контролер.
Системный контролер и буферный регистр данных. Функционирование схемы при формировании управляющих сигналов.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3.
|
2
|
8
|
Адресные регистры и шинные формирователи.
Область применения адресных регистров и шинных формирователей. Особенности функционирования данных схем в микропроцессорных системах.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3.
|
2
|
9
|
Процессорный модуль.
Состав модуля. Структура и алгоритм функционирования процессорного модуля при работе микропроцессорной системы.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3.
|
2
|
10
|
Организация памяти.
Организация памяти в микропроцессорных системах. Основные типы запоминающих устройств и их принципы построения и разновидности. Основные способы адресации, используемые в микропроцессорных системах.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3,5.
|
2
|
11
|
Программируемый периферийный адаптер.
Структура, особенности функционирования, режимы работы и область применения программируемого периферийного адаптера. Программирование периферийного адаптера на примере КР 580 ВВ55. Включение КР 580 ВВ55 состав МП системы.
Программирование периферийного адаптера КР 580 ВВ55. Функционирование программирование периферийного адаптера при сопряжении МП системы с клавиатурой и дисплеем. Работа схемы при управлении двух и многопозиционными объектами. Использование адаптера при управлении отображением информации (на примере светодиодной матрицы и ячейки визуального отображения информации ВИЗИНФОРМ).
Работа схемы при вводе в МП систему и выводе из МП системы цифровой и аналоговой информации. Пример использования КР 580 ВВ55 при управлении электродвигателем и музыкальным синтезатором. Использование адаптера при сопряжении МП системы с другими устройствами.
При чтении раздела используется учебное телевидение компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3,5.
|
2
|
12
|
Программируемый контролер прерываний.
Понятие прерываний. Виды прерываний. Структура, режимы работы, область применения программируемого контролера прерываний. Включение КР 580 ВН 59 в состав МП системы. Программирование схемы. Способы задания приоритетов.
Работа программируемого контроллера прерываний в системах с разным числом уровней прерываний. Каскадное включение контролеров в системах с многоуровневым прерыванием.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-2.
|
2
|
13
|
Программируемый контролер прямого доступа к памяти.
Структура, режимы работы, область применения ПДП, работа схемы в составе МП системы. Особенности программирования контроллера ПДП. Использование контроллера при обмене данными с другими устройствами.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1,2.
|
2
|
14
|
Программируемый таймер.
Структура, режимы работы, область применения таймера. Сопряжение программируемого таймера с МП системой. Программирование таймера на различные режимы работы. Особенности использования программируемого таймера при управлении различными объектами.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3,5.
|
2
|
15
|
Контролер клавиатуры и дисплея.
Архитектура, режимы работы, алгоритм функционирования контроллера при сопряжении с различными устройствами. Особенности программирования микросхемы.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1,2.
|
2
|
16
|
Архитектура и принцип построения ЭВМ и контролеров.
Архитектура и принцип построения ЭВМ, системных и специализированных контролеров, различных микропроцессорных информационно - управляющих систем.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3,5,6.
|
2
|
17
|
Однокристальные микро-ЭВМ.
Архитектура, входные и выходные сигналы однокристальной микро-ЭВМ. Особенности работы параллельных и последовательных портов ввода-вывода. Система команд однокристальной микро-ЭВМ и используемые способы адресации. Построение микроконтроллера на основе однокристальной микро-ЭВМ. Подключение к однокристальной микро-ЭВМ внешних запоминающих устройств, портов, контроллеров.
При чтении раздела используется учебное телевидение, компьютеры и проекционная техника.
Литература 1-3,5,6.
|
2
|
6. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ.
Для выполнения студентам предлагается следующий перечень лабораторных работ:
Номер занятия (лекции, практического, семинарского,
лабораторного занятия)
|
Содержание занятия
|
Кол-во часов
|
1
|
архитектура микропроцессора, используемая система команд и алгоритм функционирования микропроцессора при выполнении различных команд;
|
2
|
2
|
организация памяти микро-ЭВМ (различные типы и отличительные особенности ОЗУ, ПЗУ, работа этих устройств в составе МП системы, используемые способы адресации);
|
2
|
3
|
программируемый периферийный адаптерпараллельного ввода-вывода информации;
|
2
|
4
|
сопряжение МП систем с различными периферийными устройствами: клавиатурой, дисплеем, АЦП, ЦАП;
|
2
|
5
|
формирование с помощью МП системы изображения на светодиодной матрице и ячейке визуального отображения информации ВИЗИНФОРМ;
|
2
|
6
|
организация прерываний в микропроцессорной системе;
|
2
|
7
|
управление программируемым таймером;
|
2
|
8
|
управление с помощью МП контроллера электродвигателем и музыкальным синтезатором;
|
2
|
9
|
организация обмена данными между двумя МП системами.
|
2
|
В процессе изучения дисциплины ОМПТ предусмотрено выполнение следующих лабораторных работ:
Вследствие выделения учебным планом на выполнение лабораторных работ 18 часов аудиторных занятий, ряд работ являются обязательными для всех студентов, а часть работ выполняется студентами по их выбору.
7. РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА.
В соответствии с программой и календарным планом в шестом семестре предусмотрено выполнение студентами расчётно-графической работы по ОМПТ. Данная работа составлена из двух заданий. В первом задании предлагается осуществить синтез некоторого специализированного микроконтроллера. В процессе данного синтеза студент должен выбрать архитектуру, комплектацию и алгоритм функционирования проектируемого контроллера в процессе решения заданной задачи.
Во втором задании требуется написать программу работы данного микроконтроллера, а также запрограммировать на решение поставленной задачи, входящие в состав микропроцессорной системы элементы. Тип решаемой задачи, параметры входных и выходных сигналов, а также, используемая элементная база, выбираются студентом в соответствии с номером, указанного в задании вариан6та. варианта.
Вопросы к зачёту:
Структура, принципы построения и алгоритм функционирования микропроцессора (на примере КР580ВМ80).
Состав команд микропроцессора КР580ВМ80.
Алгоритм функционирования микропроцессора при выполнении различных команд.
Способы адресации в микропроцессорных системах.
Системный контроллер и буферный регистр данных.
Регистры и шинные формирователи в МП системах.
Архитектура и алгоритм функционирования формирователя тактовых импульсов в МП системах (на примере схемы КР580ГФ24).
Архитектура и алгоритм функционирования ППА КР580ВВ55.
Функционирование программируемого устройства ввода-вывода параллельной информации для сопряжения МП системы с клавиатурой и формирования символов на дисплее.
Функционирование ППА КР580ВВ55 в режимах «0», «1» и «2».
Архитектура и алгоритм функционирования программируемого контроллера прерываний КР580ВН59.
Работа КР580ВН59 в составе МП системы с одним ПКП.
Работа КР580ВН59 при наличии в составе МП системы нескольких ПКП.
Программируемый таймер КР580ВИ53 и его работа в составе МП системы.
Работа программируемого таймера КР580ВИ53 в различных режимах.
Организация сопряжения МП систем с периферийными устройствами.
Архитектура и алгоритм функционирования программируемого контроллера прямого доступа к памяти.
Основные типы используемых в МП системах запоминающих устройств.
Используемые в МП системах способы адресации.
Основные типы и принципы построения и организация команд, используемых при программировании МП систем.
Программирование параллельного периферийного адаптера и контроллера прерываний.
8. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ.
8.1. Используемые для проведения учебных занятий аудитории.
для проведения лекционных занятий используется аудитория № 400;
для проведения лабораторных работ используется аудитория № 314 и оборудованная персональными компьютерами, периферийными устройствами (параллельный периферийный адаптер, программируемый таймер и т.д.) и измерительными приборами, аудитория № 308;
для проведения консультаций по освоению лекционного материала и выполнению расчётно-графической работы, используется аудитория № 308.
8.2. Лабораторное оборудование.
Для выполнения лабораторных работ используются:
учебный микропроцессорный комплекс УМК;
конструктор микро-ЭВМ «Энерго»;
специально изготовленные стенды, используемые при изучении вопросов программной и схемной увязки различных периферийных устройств, с микропроцессорной системой;
разработанные в СПГУПС стенды для изучения микропроцессорных устройств;
персональные компьютеры.
8.3. Методический материал.
В качестве методического материала используются следующие специально разработанные пособия и указания:
Годяев, А.И. Элементы и принципы построения микропроцессорных систем (часть 1). Методическая разработка к лабораторным работам. / А.И. Годяев. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1994. – 56с.
Годяев, А.И. Элементы и принципы построения микропроцессорных систем (часть 2). Вопросы сопряжения микропроцессорных систем с клавиатурой, дисплеем и другими периферийными устройствами. Методическое пособие к выполнению лабораторных работ. / А.И. Годяев. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1995. – 51с.
конспект курса лекций по дисциплине ОМПТ;
набор иллюстраций для системы учебного телевидения;
набор слайдов и диапозитивов для проекционной техники;
набор заданий для выполнения расчётно-графической работы;
примерный перечень заданий для УИРС;
набор методического материала на электронных носителях;
перечень обязательной литературы, включающий доступные для студентов учебники, а также учебные пособия, методические пособия и методические указания, изданные типографией ДВГУПС;
перечень дополнительной литературы, включающий издания и наименования публикаций, рекомендуемых для углублённого изучения по данному предмету;
используемые при чтении лекционного курса видеоматериалы;
представленный на CD – дисках курс лекций;
записанное на CD – дисках методическое пособие, дополненное указаниями по выполнению курса лабораторных работ;
представленные на CD – дисках методические указания по выполнению курсовой работы;
аппаратно ориентированный Ассемблер для однокристальных восьмиразрядных процессоров.
используемые при выполнении лабораторных работ программные файлы;
инструкция по работе с программными файлами;
методические материалы к используемому в учебном процессе оборудованию.
8.3. Технические средства обучения.
При изучении дисциплины используются следующие технические средства обучения:
учебное телевидение;
проекционная и вычислительная техника;
учебный микропроцессорный комплекс;
конструктор микро ЭВМ “ЭНЕРГО”;
специально разработанные устройства: светодиодные матрицы, элементы отображения информации, ЦАП, АЦП, музыкальный синтезатор и т.д.
лабораторные стенды позволяющие конструировать различные ДУ на интегральных микросхемах.
персональные компьютеры.
9. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ.
9.1. Основная литература.
Токхайм, Р. Микропроцессоры: курс и упражнения / перевод с англ. Под ред. Грасевича В.Н. / Р. Токхзайм. – М.: Энергоиздат, 1988.– 182с;
Годяев, А.И. Элементы и принципы построения микропроцессорных систем (часть 1,2). Методическое пособие к выполнению лабораторных работ. / А.И. Годяев. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1995. – 51с.
Годяев, А.И. Элементы и принципы построения микропроцессорных систем (часть 1). Методическая разработка к лабораторным работам. / А.И. Годяев. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1994. – 56с.
9.1. Дополнительная литература.
Шахнов, В.А. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник.В 2 т. / Под редакцией В.А. Шахнова. – М.: Радио и связь, 1988.Т.1,2. – 486с;
Статин, В.В. Проектирование цифровых усчтройств на однокристальных микроконтроллерах. / В.В. Статин,А.В. Урусов, О.Ф. Мологонцева. – М.: Энергоиздат, 1990. – 124с;
Горбунов, В.Л. Справочное пособие по микропроцессорам и микро-ЭВМ. / В.Л. Горбунов, Д.И. Панфилов, Д.Л. Преснухин. – М.: Высшая школа, 1988. – 454с;
Майоров, С.А. Введение в микро-ЭВМ. / С.А. Майоров, В.В. Кирилов, А.А. Приблуда. – Л.: Машиностроение, 1988. – 164с;
Гильмор, Ч. Введение в микропроцессорную технику. / Ч. Гильмор, Пер. с англ. В.М. Кисельников, В.К. Потоцкий, Л.В. Шабанолв. – М.: Мир, 1984. – 316 с;
Текущий контроль знаний.
Текущий контроль качества усвоения студентами учебного материала осуществляется в процессе проведения лабораторных занятий. На лабораторных занятиях проводится проверка методом опроса знаний студентами основных положений курса, необходимых для выполнения данной работы. По окончании курса с целью контроля знаний студентов проводится зачет.
Контрольно-измерительные материалы являются ещё очень важной составляющей УМК любой образовательной дисциплины. Разработанные на кафедре «Автоматика и телемеханика» контрольно-измерительные материалы по дисциплине «Основы микропроцессорной техники» утверждены Учебно-методической комиссией специальности 19040265 «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте». Для проведения аттестации по ОМПТ предусматривается использование утверждённой Министерством образования адаптивной системы тестирования (АСТ). С этой целью по дисциплине ТДУ разработан, вошедший в состав контрольно-измерительных материалов, перечень из 90 вопросов. При составлении вопросов осуществлялось функциональное деление дисциплины ОМПТ на 17 тем, с выделением внутри каждой темы нескольких разделов, а в составе каждого раздела, нескольких подразделов. По каждому из образованных подразделов, составлены вопросы, предназначенные для использования в программе АСТ при проведении промежуточных и итоговой аттестации по дисциплине ОМПТ |
