ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра конструирования и производства
Радиоаппаратуры
524-2015
к курсовому работе по дисциплине"Цифровые интегральные схемы и микропроцессоры" для студентов направления 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств» (профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») очной и заочной форм обучения
Воронеж 2015
Составитель канд. физ.-мат. наук В.А.Кондусов
УДК 681.323
Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Цифровые интегральные схемы и микропроцессоры" для студентов направления 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств» (профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») очной и заочной форм обучения /ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост.В.А. Кондусов. Воронеж, 2015. 34 с.
Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Цифровые интегральные схемы и микропроцессоры» включают общие указания по выполнению, цели и задачи проектирования, содержание и объем задания, а также этапы выполнения курсовой работы. Определен порядок выбора темы и формирования технических требований к устройству, даны методические рекомендации по выбору типа микропроцессора и разработке программного обеспечения. Приведен примерный перечень тем для курсовой работы.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле Кондусов КР ЦИСиМП. doc.
Библиогр.: 5 назв.
Рецензент канд. техн. наук, доц. Е.Б.Алперин.
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ФГБОУ ВПО «Воронежский
государственный технический
университет», 2015
Введение
Объем производства микропроцессоров (МП) и микроконтроллеров (МК) постоянно возрастает, улучшаются их технические характеристики и снижается стоимость. Микропроцессоры и МК, благодаря реализации в них программной настройки, обладают свойствами универсальных устройств цифрового управления. Всё это способствует массовому применению МП и МК в производстве радиоэлектронных средств, приборостроении, для цифровой обработки данных и управления различными объектами и процессами [1].
Реализация задач управления и обработки информации с использованием МП и МК осуществляется путем аппаратного сопряжения управляющего устройства с датчиками, исполнительными устройствами, органами управления (переключатели, кнопки, реле и др.), а так же программной реализацией алгоритмов сбора, обработки информации и формирования управляющих воздействий. Одной из областей применения МК является автоматизация технологических процессов производства радиоэлектронных средств (РЭС). Разработка средств автоматизации возможна только квалифицированными инженерно-техническими работниками, в равной степени владеющими современными методами микропроцессорной схемотехники и программирования на уровне Ассемблера и машинных кодов. В то же время разработчик должен обладать знаниями в области технологии изготовления РЭС. Таким образом на современном этапе к инженеру, как к разработчику микропроцессорных систем, предъявляются следующие требования [1] :
- профессиональные знания особенностей работы РЭС;
- знания специфики применения МП и МК в РЭС;
- обладание арсеналом современных средств программирования и отладки программ;
-знания приемов совместной настройки аппаратной и программной частей МПС.
В рамках курсовой работы по дисциплине «Цифровые интегральные схемы и микропроцессоры» предполагается более глубокое осознание и получение первичных практических навыков по разработке технических систем на базе микропроцессорных средств вычислительной техники. Методические указания в сжатой форме содержит характеристику и последовательность процесса проектирования технических систем (ТС) и приборов, основные общие понятия и методологию проектирования, особенности технических систем на базе микропроцессоров, а также библиографию по затрагиваемым вопросам.
Следует отметить [1], что темпы роста сложности технических систем над развитием формальных методов их проектирования преобладают в настоящее время и эта тенденция сохранится в будущем. Из этого вытекает, что при практической работе инженеру не удаётся найти единственное пособие, в котором будут содержаться ответы на все, стоящие перед ним вопросы. Еще более убедительным данное утверждение становится, если определить процесс проектирования как информационную подготовку некоторого технического решения.
С учётом того, что новое техническое решение всегда базируется на новой информации, реальное проектирование гармонично объединяет научные методы синтеза и анализа с изобретательностью инженеров, неожиданные технические решения которые порой «переворачивают» установившиеся теоретические воззрения.
Основной целью курсовой работы по дисциплине «Цифровые интегральные схемы и микропроцессоры». является развитие и закрепление у студентов навыков и умений в формализации, алгоритмизации и программировании задач, связанных с применением микропроцессорных устройств (МПУ) для комплексной автоматизации технологических процессов производства РЭС, а также в выборе технических средств МПУ и оформлению программной документации.
В результате выполнения курсового проекта студенты должны приобрести опыт и навыки:
в формализации поставленной задачи, в переходе от физической модели (интерпретации) задачи к математической, логической и алгоритмической;
в определении параметров технологического оборудования и процессов, подлежащих контролю и управлению;
в разработке требований к техническим средствам сопряжения технологического оборудования с МПУ;
в разработке протокола обмена информацией между МПУ и технологическим оборудованием с учетом заданных временных соотношений и быстродействия МПУ, датчиков и исполнительных устройств;
в выборе элементной базы - микропроцессорных комплектов (МПК), памяти и микросхем общего применения с учетом требуемых, производительности, объема памяти, разрядности, специфики связи с объектами управления;
в оформлении программной документации.
В качестве тем для курсового проекта студентам могут быть предложены темы из перечня согласно приложению, а также другие темы по выбору преподавателя (или студента по согласованию с преподавателем).
Работа выполняется и защищается индивидуально или в составе бригады (для комплексной темы). В последнем случае роли членов бригады должны быть четко распределены и оговорены в пояснительной записке во введении.
2.1.1 Разработать технические требования (ТТ) на МПУ, реализующее функции автоматизации заданного технологического процесса .
Разработать структурную схему МПУ.
Выбрать тип МП или МК и других компонентов МПУ.
Разработать схему алгоритма работы МПУ.
Составить программу на языке Ассемблера для выбранного типа МП или МК.
2.1.6 Составить карту памяти для МПУ и протокол обмена информацией между МПУ и объектом управления.
Составить инструкцию по эксплуатации изделия и методику проверки его работоспособности.
2.2.I Графическая часть: схема электрическая структурная МПУ - I лист.
2.2.2 Содержание пояснительной записки:
Введение
Постановка задачи и ее физическая интерпретация.
Технические требования к МПУ.
Выбор технических средств и структурная схема МПУ.
Алгоритм работы МПУ и протокол обмена информацией между МПУ и объектом управления. Карта памяти
Инструкция по эксплуатации МПУ. Методика проверки работоспособности МПУ.
Приложение : Листинг программы на языке Ассемблера.
Объем пояснительной записки – 10-15 с.
Для осуществления контроля текущей успеваемости и обеспечения ритмичности, выполнение работы условно разбивается на 4 этапа:
I этап - формализация задачи, разработка технических требований к МПУ (25 % объема работы);
2 этап – выбор технических средств, разработка структурной схемы, разработка алгоритма, составление карты памяти (25% объема работы);
3 этап – разработка программы на языке Ассемблера (25% объема работы);
4 этап – оформление пояснительной записки (25% объема работы).
В качестве темы курсовой работы студентом может быть выбрана тема, связанная с автоматизацией технологического процесса изготовления прибора или детали, разработанных студентом ранее, в рамках научной работы или курсового проекта по курсу "Технология деталей". Тема также может быть предложена преподавателем (или выбрана студентом) из числа тем, приведенных в приложении, с учетом уровня подготовки и специализации студента. Выбранная тема может стать частью будущего дипломного проекта.
Технические требования к МПУ разрабатываются (формируются) самим студентом на основе анализа физических (физико-химических) процессов для выбранного технологического процесса с учетом выбранного студентом технологического оборудования.
Выбранное технологическое оборудование и разработанные технические требования на блок МПУ должны быть согласованы с преподавателем в рамках I этапа выполнения курсового проекта.
В начале семестра проводится вводное занятие, на котором преподаватель разъясняет студентам цели и задачи курсового проектирования, устанавливается порядок выполнения проекта, дается расписание консультаций. Каждый студент выбирает и согласовывает с преподавателем тему курсового проекта.
Посещение консультаций каждым студентом, независимо от хода выполнения проекта, обязательно. График выполнения курсовой работы каждым студентом индивидуально согласовывается с преподавателем.
Графические материалы оформляются в соответствии с требованиями Государственных стандартов ЕСКД, а программная документация – в соответствии с требованиями ЕСПД.
Текстовые материалы должны быть оформлены в соответствии с СТП.
До защиты курсовая работа отдается руководителю на проверку, по результатам которой могут быть сформулированы замечания.
На защите студент делает сообщение по содержанию и результатам работы. Работа оценивается с учетом результатов проверки и замечаний преподавателя, сообщения разработчика и ответов на вопросы при защите.
Курсовая работа должна начинаться с анализа технологического процесса (ТП), подлежащего автоматизации. Для этого следует выбрать типовое технологическое оборудование ТП и изобразить условную структурную схему технологической установки. Далее необходимо последовательно, поэтапно, пооперационно описать ТП, попутно отмечая все числовые параметры, характеристики и допуски на них, подлежащие контролю и регулированию в процессе работы и в готовой продукции. Обратите внимание на логическую последовательность всех операций ТП и возможные аварийные или тупиковые ситуации.
На основе анализа ТП следует определить процедуры и операции, подлежащие автоматизации и приступить к формулировке технических требований (ТТ) к МПУ. Этот этап является весьма ответственным, так как от полноты и качества ТТ напрямую зависит качество МПУ. ТТ должны включать в себя не только числовые параметры и допуски, подлежащие контролю, но и последовательность действий МПУ по контролю и управлению ТП. По существу ТТ должны представлять словесный алгоритм работы МПУ.
При выборе технических средств (элементной базы) для аппаратурной реализации МПУ следует прежде всего ориентироваться на современные микроконтроллеры (МК), позволяющие минимизировать аппаратную часть [2-5]. В большинстве практических случаев реализации устройств автоматизации ТП производительности и объема внутренней памяти МК оказывается достаточно, а наличие в МК дополнительных блоков (таймеров, АЦП, портов ВВ и др.) резко упрощает аппаратную часть МПУ.