СТО АлтГТУ 13.68.1.4247 - 2014 ПРИЛОЖЕНИЕ Д

СТО АлтГТУ 13.68.1.4247 - 2014
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Памятка для студентов по изучению дисциплины
М.2.В.7. «Микроконтроллерные системы сбора и обработки данных» на 2 семестр
направления 230100 Информатика и вычислительная техника
Составил доцент кафедры ИВТиИБ Борисов А.П.
Утверждаю
Зав. кафедрой ИВТиИБ А.Г.Якунин
_________________
«01» 09 2014 года
Содержание дисциплины
Изучение дисциплины «Микроконтроллерные системы сбора и обработки данных»
происходит во 2 семестре. Учебный план предусматривает 20 часов лекций, 40 часов
лабораторных работ, 120 часов СРС, курсовой проект, экзамен.
Теоретический материал содержит:
Модуль 1.
1) Определение, классификация и история развития микропроцессоров. Обзор
существующих видов архитектур ядра. Сравнительные характеристики разных классов
микропроцессоров и их применение. Особенности программирования. Программирование АЦП.
Режимы работы АЦП – 4 часа. [1,4,6]
Модуль 2.
2) Работа периферийных устройств микропроцессоров и микроконтроллеров. UART/RS232 (COM-Port). Организация последовательного порта UART. Регистры управления UART.
Скорость работы, Baud Rate. Функции посылки/приема байта. Организация работы с UART при
помощи прерываний. Передача команд в микроконтроллер. – 4 часа. [1-6].
3) Интерфейс USB. Архитектура USB. Спецификация USB 2.0. Регистры управления
USB. Протоколы передачи команд/данных. Обработка пересылок со стороны
микроконтроллера. – 4 часа. [1,3,6]
Модуль 3.
4)
Программно-аппаратная платформа Arduino. Структура, характеристики Arduino.
Особенности программирования. – 4 часа. [1-7]
5) Подключение внешних датчиков с помощью Arduino. – 4 часа. [1-2,5-7]
Лабораторные занятия (40 часов) Литература [1-8].
Лабораторная работа №1. Реализация протоколов обмена последовательного порта
(8 часов) [1-8].
Лабораторная работа №2. Разработка программы, обеспечивающей взаимодействие по
USB-интерфейсу с HID-устройством (8 часов) [1-8].
Лабораторная работа №3. Разработка программного комплекса, требующего обмена через
USB-порт (8 часов). [1-8]
Лабораторная работа №4. Освоение программно-аппаратной платформы Arduino. (8 часов)
[1-8]
Лабораторная работа №5. Подключение внешних датчиков с помощью Arduino. (8 часов)
[1-8]
Курсовой проект (24 часа;[8])
Курсовой проект направлен на выработку у студента опыта и навыков самостоятельного
изучение
материала,
освоение
современных
средств
поддержки
разработчика
СТО АлтГТУ 13.68.1.4247 - 2014
микроконтроллеров (STK 500, STK 600, Arduino) по предметной области и предполагает
выполнение студентом следующей самостоятельной работы:
 Самостоятельное изучение одной из задач, используя данные преподавателем источники
литературы (срс - 3 часа);
 Разработка электрической схемы, реализующей решение задачи (срс - 4 часа);
 Разработка алгоритма работы микропроцессора в электронной схеме (срс - 3 часа)
 Разработка программного кода для микропроцессора (срс - 5 часа)
 Моделирование электрической схемы с микроконтроллером. (срс - 2 часа)
 Отладка программного кода (срс – 5 часов)
 Составление отчета о проделанной работе в соответствии с ЕСКД и ЕСПД (срс - 2 часа)
Темы для курсового проектирования:
1.
Формирование световых эффектов с помощью микроконтроллера
2.
Устройство нормализации звукового сигнала с помощью микроконтроллера
3.
Микропроцессорное управление мощным водонагревателем
4.
Охранное устройство с идентификацией доступа
5.
Микропроцессорное управление позиционированием видеокамеры
6.
Управление светофором с помощью микроконтроллера
7.
Метеостанция на основе микроконтроллера
8.
Устройство заряда аккумулятора под управлением микроконтроллера
9.
Кодовый замок с повышенной стойкостью к взлому на основе микроконтроллера
10.
Функциональный генератор под управлением микроконтроллера
11.
«Бережливая» система освещения с микроконтроллерным управлением
12.
Микроконтроллерная система сигнализации обрыва отопительной системы
13.
Микроконтроллерное управление смесителем холодной и горячей воды
14.
Разработка 8-канальной платы сбора данных на базе микроконтроллера
15.
Разработка генератора прямоугольных импульсов с использованием
микроконтроллера
Курсовое проектирование оформляется по правилам ЕСКД и должна содержать
следующие разделы:










Титульный лист
Аннотацию, содержащую краткое описание проделанной студентом работы.
Постановку задачи, описание задачи и конечного результата выполнения задачи.
Описание способа решения задачи.
Подробное описание электрической схемы.
Подробное описание алгоритма работы программы микроконтроллера.
Описание работы микроконтроллера в электрической схеме.
Результаты моделирования работы микроконтроллера.
Заключение, в котором кратко отражается ход решения задачи, важные выводы,
полученные в результате моделирования, диаграммы, таблицы и другая важная
информация.
Список используемой литературы.
В результате проделанной работы студент должен:


Знать содержание и уметь рассчитывать практически, основные этапы разработки
систем, основанных на микропроцессорах или микроконтроллерах
Понимать суть взаимодействия систем: программа–микроконтроллер–
электрическая схема.
2
СТО АлтГТУ 13.68.1.4247 - 2014

Уметь составлять конструкторскую документацию в соответствии с ЕСКД.
Контрольное испытание
Лабораторная работа 1
Защита
Лабораторная работа 2
Защита
Лабораторная работа 3
Защита
Лабораторная работа 4
Защита
Лабораторная работа 5
Защита
Курсовой проект
Экзамен
График контроля
Время проведения
2 неделя
Вес в
итоговом
рейтинге
0,04
4 неделя
0,04
6 неделя
0,04
8 неделя
0,04
10 неделя
0,04
10 неделя
сессия
0,2
0,6
Литература и учебно-методические материалы:
Обязательная литература:
1. Смирнов Ю.А. ,
Соколов С.В. , Титов Е.В. Основы микроэлектроники и
микропроцессорной
техники.
Изд-во
"Лань"
2013.
496
с.
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=12948
2. Торгонский Л. А., Коваленко П. Н. Проектирование центральных и периферийных
устройств ЭВС. Ч. II. Микропроцессорные ЭВС: учебное пособие Томск: Эль Контент, 2012. –
176 с. http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=208701&sr=1
3. Гёлль П. Электронные устройства с программируемыми компонентами. М.: ДМК Пресс,
2008. – 169 с. http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=132132&sr=1
Дополнительная литература:
4. Нарышкин Александр Кириллович.
Цифровые устройства и микропроцессоры: [учеб.
пособие для радиотехн. специальностей вузов] /А. К. Нарышкин.- М. : Академия , 2008 317, [1] с. ил., схемы - 13 экз
5.
Безуглов Дмитрий Анатольевич.
Цифровые устройства и микропроцессоры: учеб.
пособие /Д. А. Безуглов, И. В. Калиенко.- Ростов н/Д : Феникс , 2006 - 468, [1] с. ил. - 10 экз
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
6. http://atmel.com/
7. http://arduino.ru/
Состав программного обеспечения:
1.
Операционная система Windows XP.
2.
AVR Studio
Методические указания студентам
3
СТО АлтГТУ 13.68.1.4247 - 2014
8. Борисов А.П. Учебно-методическое пособие для лабораторных работ по дисциплине
"Микроконтроллерные системы сбора и обработки данных": учеб. пособие /Борисов А. П.,
Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова.-Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2014. www.elib.altstu.ru
9. Борисов А.П. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования по
дисциплине "Микроконтроллерные системы сбора и обработки данных": учеб. пособие /Борисов
А. П., Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова.-Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2014.
www.elib.altstu.ru
В результате изучения дисциплины студенты должны обладать знаниями, умениями и
навыками, приведенными в таблице.
Код
компетен
ции по
ФГОС
ВПО или
ООП
ОК-6
ОК-7
Содержание
компетенции (или ее
части)
Способен
самостоятельно
приобретать с
помощью
информационных
технологий и
использовать в
практической
деятельности новые
знания и умения, в
том числе в новых
областях знаний,
непосредственно не
связанных со сферой
деятельности
Способен к
профессиональной
эксплуатации
современного
оборудования и
приборов (в
соответствии с
целями
магистерской
программы)
В результате изучения дисциплины
обучающиеся должны:
Знать
уметь
владеть
- Среду
программирования
AVR Studio и среду
разработки Arduino
- работать с ПО
AVR Studio и
средой
разработки
Arduino
- методикам
работы в ПО
AVR Studio
и
среде
разработки
Arduino
Планировать,
организовывать
и проводить
научные
исследования
Навыками
самостоятел
ьной
научноисследовате
льской
деятельност
и
Информационные и
телекоммуникацио
нные технологии в
науке и
образовании
4
СТО АлтГТУ 13.68.1.4247 - 2014
ПК-1
Применять
перспективные
методы
исследования и
решения
профессиональных
задач на основе
знания мировых
тенденций развития
вычислительной
техники и
информационных
технологий
Методы хранения,
обработки и
передачи
информации
Организовывать
механизмы
передачи между
ПК и
микроконтролле
ром и датчиками
Навыками
программир
ования
микроконтр
оллерных
устройств
методиками
Использовать
составления
Формировать
типовые
схем
технические задания Методы
программные
управления
и участвовать в
проектирования
продукты,
и контроля
разработке
аппаратных и
ориентированны технологиче
ПК-4
аппаратных и/или
программных
е на решение
скими
и
программных
средств
научных,
производств
средств
вычислительной
проектных и
енными
вычислительной
техники
технологических процессами
техники
задач
на
основе
микроконтр
оллеров
Порядок вычисления рейтинга по дисциплине «Микроконтроллерные системы сбора и
обработки данных»
1 Шкала оценок и правила вычисления рейтинга
Успеваемость студента оценивается с помощью текущего рейтинга (во время аттестации),
семестрового (после окончания семестра) и итогового рейтинга (после сессии). Во всех случаях
рейтинг вычисляется по формуле:
 R i pi
RT 
 pi ,
где Ri – оценка за i-ю контрольную точку, pi – вес этой контрольной точки. Суммирование
проводится по всем контрольным точкам с начала семестра до момента вычисления рейтинга.
Пусть студент получил следующие оценки. Выполнение и защита работы 1 – 72 балла,
работы 2 – 57 баллов, работы 3 -45 баллов, работы 4 – 0 баллов (не защищена). На 1-й
аттестации (9 неделя) его рейтинг равен:
RT 1 
72  0,05  57  0,05  45  0,05  0 * 0,05
 43,5 .
0,05  0,05  0,05  0,05
На 17 неделе аналогичным образом учитываются выполнение и защита лабораторных
работ по темам 1-8.
Перед началом сессии вычисляется семестровый рейтинг по темам 1-8, расчетного задания
и с учётом посещаемости студентом занятий.
R СЕМ  0,9R  Б П
где R – текущий рейтинг на конец семестра, вычисленный по результатам контрольных
точек, Бп – дополнительные баллы за посещаемость занятий определённые по следующей схеме
5
СТО АлтГТУ 13.68.1.4247 - 2014
Итоговый рейтинг, помимо семестрового, учитывает рейтинговую оценку выполнения
экзаменационного задания с учетом его веса. В зачётку выставляется оценка, соответствующая
итоговому рейтингу.
Доцент кафедры информационно-вычислительной техники и информационной
безопасности
__________________ Борисов А.П.
6