МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автоматики и вычислительной техники
Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок
В. М. Сбоев
Компьютерная и микропроцессорная
Техника
Программа, методические указания
и контрольное задание
Для студентов заочного отделения специальности «Электропривод и АПУ» 4 курс з/о
Киров 2013
Печатается по решению редакционно – издательского совета
Вятского государственного университета
УДК 519(07)
Г90
Рецензент: кандидат технических наук,
доцент кафедры АТ В.И. Семеновых
Автор: кандидат технических наук, доцент кафедры «Электропривод и АПУ» В.М.Сбоев
Редактор Козвонина Е.Г.
Подписано в печать Усл. печ. л.
Бумага офсетная Печать матричная.
Заказ № Тираж 50 Бесплатно.
Текст напечатан с оригинал-макета, предоставленного составителями
610000, г. Киров, ул. Московская, 36.
Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГТУ
Ó Вятский государственный университет, 2013
Программа курса
Программа курса предусматривает ознакомление студентов с основами компьютерной и микропроцессорной техники и устройств на их основе, применяемыми в промышленности, принципами построения систем автоматического управления, систем сбора информации.
Настоящая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего и профессионального образования по специальности
«Электропривод и АПУ», 4 курс з/о, утвержденного Государственным Комитетом РФ по высшему образованию.
Распределение времени при изучении курса
В соответствии с учебным графиком заочного обучения по специальности 140400.62, утвержденного проректором ВятГУ по учебной работе, на изучение курса отводится следующее время.
ЭП4з-МПС[2л+24р+2п+2к+5,2э+6,5кр]
Курс " Микропроцессорные средства":
Очные виды занятий
Курс 4
Семестр 7, 8
Лекции 6+2 часа;
Практические занятия 2 часа;
Лабораторные работы 12 часов;
Самостоятельная подготовка 151 час в т.ч.
Зачёт - сем.;
Контрольная работа 8 сем.;
Экзамен 8 сем.
Библиографический список
1. Основы микропроцессорной техники. Курс лекций. Учебное пособие/ Изд.2,исправл./Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К./ - М.: ИНТУИТ.РУ. (Интернет-Университет информационных технологий), 2004. - 440c.: ил.
2. Микропроцессорные средства и системы: Метод. указания к лаб. работам для студентов дневного и заочного отделений. Спец / ВятГУ, ФАВТ, каф. Электропривода; Сост. В. М. Сбоев. - Киров, 2009. - 24c. Электронная версия.
3. Яценков В. С. Микроконтроллеры Micro-CHIP. Схемы, примеры программ, описания, ресурсы Internet: Практич. руководство / Яценков В. С. - М.: Горячая линия-Телеком, 2002. - 296c.
4. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения / Тавернье К. - М.: ДМК-Песс, 2002. - 272c.: ил. - ISBN 5-94074-115-0.
5. Уилмсхерст Т. Разработка встроенных систем с помощью микропроцессорных контроллеров PIC. Принципы и практические примеры. -К: МК-Пресс.СПб. Корона-Век. - 544 с.
6. Ульрих В. А. Микроконтроллеры PIC16C7X / Ульрих В. А. - СПб.: Наука и техника, 2000. - 253c.: ил. - (Радиокомпоненты).
7. Ульрих В. А. Микроконтроллеры PIC16Х7ХХ. Изд.2-е, перераб.и доп.- СПб: Наука и Техника, 2002. - 320 с.
8. Разработка прикладных программ в микропроцессорных системах на базе микроконтроллера PIC 16C84: Метод. указания к лаб. работам, практ. занятиям, самостоят. работе студентов. Дисциплина "Устройства управления БРА ", "Основы управления РЭСБН". Спец / ВятГУ, ФАВТ, каф. РЭС; Сост. А. В. Частиков. - Киров, 2001. - 28c.
9. Степаненко О.С.Персональный компьютер: 5 книг в одной: - М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2008 – 736 с.: ил.
10. Абель, Питер. Язык Ассемблера для IВМ РС и программирования / Абель, Питер; Пер. с англ. Ю. В. Сальникова. - М.: Высш. шк.,1992. - 447c. - ISBN 5-06-001518-1. к/х 234270; Ч.з.1 - 2 экз.; Аб.1 - 21 экз.
11. Финогенов, Кирилл Григорьевич. Самоучитель по системным функциям MS-DOS / Финогенов, Кирилл Григорьевич. - М.: Радио и связь: Энтроп, 1995. - 382c.: ил. Финогенов К.Г. Самоучитель по системным функциям MS-DOS: -М.:Радио и связь, 1995. -382 с.
12.Агуров П. В. Последовательные интерфейсы ПК. Практика программирования. – СПб.: БХВ - Петербург, 2004
13. Гёлль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс: Пер. с франц. – М.: ДМК, 1999.
14. Голубцов, Михаил Сергеевич. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному / Голубцов, Михаил Сергеевич, Кириченкова, Анна Валерьяновна. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: СОЛОН-Пресс, 2004. - 304c. + CD. - (Библиотека инженера).
15. Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR-микроконтроллеров. Пер.с нем.-К:, 2006.-208с.
16. Промышленные АСУ и контроллеры. – 1999 –2005. - № 1 – 12.
17. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия – СПб: Изд-во “Питер”, 2000.
18. Густав Оллсон, Джангуидо Пиани. Цифровые системы автоматизации и управления.- СПб.: Невский Диалект, 2001.
19. Евстифеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейства классик фирмы Atmel. – М.: издательский дом “Диодена – XI”, 2002.
20. Изерман И. Цифровые системы управления: Пер. с англ. – М.:Мир, 1984.
21. Кузьминов А.Ю. Интерфейс RS232. Связь между компьютером и микроконтроллером. - М.: Радио и связь, 2004.
22. Новиков Ю. В., Калашников О. А., Гуляев С. Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. Под общей редакцией Ю. В. Новикова. Практ. Пособие — М.: ЭКОМ., 2002.
23. Николайчук О. И. Системы малой автоматизации. — М.: СОЛОН, 2004.
24. Погребисский М.Я. Микропроцессорные системы управления электротехнологическими установками: Учебное пособие / Под ред. В.П. Рубцова. – М.: Издательство МЭИ, 2003.
25. Современные технологии автоматизации. – 1999 –2013. - № 1 – 12.
26. Адрес в Internet: http//www.microchip.com
27. Адрес в Internet: http://www.atmel.com.
28. Адрес в Internet: http//www.motorola.ru
29. Адрес в Internet: http://www.chipinfo.ru
30. Адрес в Internet: http://www.plcsystems.ru
31. Адрес в Internet: http://www.prosoft.ru
32. Адрес в Internet: http://www.owen.ru
33. Адрес в Internet: http//www.chipnews.ru
34. Адрес в Internet: http//www.electric_net.ru
35. Адрес в Internet: http//www.robotclub.ru
36. Адрес в Internet: http//www.cta.ru
37. Адрес в Internet: http//www.icos.ru
38. Адрес в Internet: http//www.robotics.com
Содержание курса, методические указания и вопросы самопроверки
Тема 1. Общие положения цифровой и процессорной техники.
1.1. Электронные системы на «жесткой логике». Интегральные микросхемы малой и средней степени интеграции. Структура связей. Достоинства и недостатки. Применение. Типы выходов цифровых микросхем
1.2. Электронные системы с программным управлением. Структура связей. Достоинства и недостатки. Применение.
1.3. Микропроцессоры.Технология. Быстродействие. Разрядность. Применение.
1.4. RISC, CISC и АРМ-процессоры. Назначение. Характеристики.
1.5. Обмен информацией. (Программный, по прерываниям, прямой доступ к памяти).
1.6. Типы технических средств вычислительной техники.
Микроконтроллеры, программируемые логические контролеры, микро-компьютеры, Персональные компьютеры и Рабочие станции.
1.7. Пристонская и Гарвардская архитектуры микропроцессоров.
1.8. Форматы представления положительных и отрицательных чисел. Преобразования.
1.9. Представление данных в символьном и числовом видах (ASCII, BIN, DEC,BCD, HEX).
1.10. Реализация тригонометр. функций. Разложение в ряд. Табличные функции.
1.11. Квантование по уровню и времени. Оценка ошибок квантования.
1.12. Виды прерываний. Приоритеты. Правила оформления подпрограмм прерывания.
Литература: [1, 2…].
Вопросы для самопроверки
1. Как правильно выбрать частоту квантования цифровой системы управления
2. Как определить разрядность АЦП (Статическая и динам. точность)?
3. Нарисуйте обобщенный алгоритм программы управления.
4. Приведите пример программы реализации ПИД – регулятора.
5. Какие вида цифровых фильтров вы знаете?
6. Приведите пример программы реализации цифрового фильтра.
Тема 2. Функции процессора, памяти и портов.
2.1.Схема управления выборкой команд, Арифметико-логическое устройство. Регистры процессора, Регистр признаков (регистр состояния). Схема управления прерываниями. Схема управления прямым доступом к памяти. Логика управления.
2.2. Функции памяти. Память программы начального запуска. Память для стека или стек (Stack).
2.3. Таблица векторов прерываний. Память устройств, подключенных к системной шине.
2.4. Функции устройств ввода/вывода.
2.7. Статические и динамические ОЗУ. Регистры МП, Стек, внешняя память.
2.8. Память программ и данных микроконтроллеров.
2.9. Постоянная память программ и данных:
2.10. ПЗУ масочного типа - mask-ROM.
2.11. ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием, программируемые пользователем - EPROM (Erasable Programmable ROM).
2.12. ПЗУ однократно программируемые пользователем, - OTPROM (One-Time Programmable ROM).,
2.13. ПЗУ с электрическим стиранием данных - EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM).
2.14. ПЗУ с электрическим стиранием программ - Flash-ROM.
2.15. Память данных. Регистры МК. Стек МК.
2.16. Внешняя память.
2.17. Классификация и структура микроконтроллеров.
2.18. Структура процессорного ядра микроконтроллеров.
Литература: [1, 2, 3, … ].
Вопросы для самопроверки
1. Что входит в состав микропроцессора? Взаимосвязь элементов.
2. Виды и назначение памяти? Стек.
3. Назначение портов. Инициализация их.
4. Отличие Гарвардской и Пристонской архитектур.
