ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра конструирования и производства
радиоаппаратуры
527-2015
к курсовому проекту по дисциплине"Электроника и микропроцессорная техника" для студентов направления 12.03.01 «Приборостроение» (профиль«Приборостроение») очной и заочной форм обучения
Воронеж 2015
Составитель канд. физ.-мат. наук В.А.Кондусов
УДК 681.323
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине" Электроника и микропроцессорная техника " для студентов направления 12.03.01 «Приборостроение» (профиль «Приборостроение») очной и заочной форм обучения /ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост.В.А. Кондусов. Воронеж, 2015. 33 с.
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника» включают общие указания по выполнению, цели и задачи проектирования, содержание и объем задания, а также этапы выполнения курсового проекта. 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 курсового проекта.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле Кондусов КП ЭиМПТ. 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 цифровых интегральных схем (ЦИС), 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 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 курсового проекта по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника» предполагается более глубокое осознание и получение первичных практических навыков по разработке цифровых устройств и приборов на базе ЦИС и 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 курсового проекта по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника». является развитие и закрепление у студентов навыков и умений в формализации, алгоритмизации и программировании задач, связанных с применением ЦИС и микропроцессорных устройств (МПУ) при проектировании приборов а также для комплексной автоматизации технологических процессов производства РЭС при выборе технических средств и оформлении 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 1, 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 цифровое устройство.
Разработать структурную и электрическую принципиальную схемы устройства.
Выбрать технические средства и при необходимости тип МП или МК и другие компоненты устройства.
Составить инструкцию по эксплуатации изделия и методику проверки его работоспособности.
2.2.I Пояснительная записка должна содержать: титульный лист; задание на курсовой проект; лист: замечания руководителя; содержание с указанием номеров страниц и разделов: Введение; 1.Постановка и анализ задачи; 2.Выбор технических средств , структурная и принципиальная схемы цифрового устройства. Описание работы; Заключение; Список используемых источников;
Объём пояснительной записки: 10-15 страниц включая приложения.
Графическая часть: схема электрическая структурная -1 лист, (формат А4); схема электрическая принципиальная -1 лист, (формат А4); чертёж печатной платы -1 лист, (формат А4); сборочный чертёж -1 лист, (формат А4).
Для осуществления контроля текущей успеваемости и обеспечения ритмичности, выполнение работы условно разбивается на 3 этапа:
I этап - формализация задачи, разработка технических требований к устройству (25 % объема работы);
2 этап – выбор технических средств, разработка структурной и принципиальной схем (50% объема работы);
3 этап – оформление пояснительной записки (25% объема работы).
В качестве темы курсового проекта студентом может быть выбрана тема, связанная с разработкой измерительного прибора, 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 курсового проекта 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 курсовой проект 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.
Работа над курсовым проектом должна начинаться с анализа задания на проектирование устройства или технологического процесса (ТП), подлежащего автоматизации. В случае выбора темы проекта проектирования технологического процесса 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 устройства следует прежде всего ориентироваться на отечественную элементную базу и 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.