КР по проектированию - Нижнетагильский государственный

государственное автономное профессиональное образовательное
учреждение Свердловской области
«Нижнетагильский государственный профессиональный колледж
им. Н. А. Демидова»
(ГАПОУ СО «НТГПК им. Н.А. Демидова»)
Методические указания по содержанию и
выполнению контрольной работы
по междисциплинарному курсу
Проектирование цифровых устройств
для студентов заочного отделения
специальности 230113 Компьютерные системы и комплексы
2015
Методические указания по выполнению контрольной работы
В
соответствии
с
учебным
Компьютерные системы и комплексы
планом
студенты
специальности
230113
должны выполнить контрольную работу по
одному из вариантов. Варианты устанавливаются по последней цифре в списке учебного
журнала
Выполнение контрольного задания должно помочь студентам изучить вопросы;
проверить степень усвоения изученного материала и применить свои знания при решении
практических задач.
Перед
выполнением
контрольной
работы
студенту
необходимо
изучить
рекомендованную литературу.
Варианты контрольной работы составлены применительно к действующей рабочей
программе по междисциплинарному курсу.
Установочные занятия проводятся с целью ознакомления студентов с программой
курса, методикой работы над материалом и методикой выполнения контрольной работы.
Обзорные лекции проводятся по сложным для самостоятельного изучения темам
программы и должны помочь студентам систематизировать результаты самостоятельных
занятий.
Выполнение контрольной работы и курсовой работы определяет степень усвоения
студентами изучаемого материала и умения применять полученные знания при решении
практических задач.
Практические занятия должны закрепить теоретические знания, полученные при
самостоятельном изучении и на обзорных лекциях, а также привить студентам
практические умения. Изучение курса завершается на четвёртом курсе выполнением
контрольной работы и экзаменом, на пятом - курсовым проектом.
В результате изучения программного материала студент должен:
иметь практический опыт:
– применения интегральных схем разной степени интеграции при разработке цифровых
устройств и проверки их на работоспособность;
– проектирования цифровых устройств на основе пакетов прикладных программ;
– оценки качества и надежности цифровых устройств;
– применения нормативно-технической документации;
уметь:
–– разрабатывать схемы цифровых устройств на основе интегральных схем разной
степени интеграции;
– выполнять требования технического задания на проектирование цифровых устройств;
2
– проектировать топологию печатных плат, конструктивно-технологические модули
первого уровня с применением пакетов прикладных программ;
– разрабатывать комплект конструкторской документации с использованием САПР;
– определять показатели надежности и давать оценку качества СВТ;
– выполнять требования нормативно-технической документации;
знать:
– правила оформления схем цифровых устройств;
– основные задачи и этапы проектирования цифровых устройств;
– конструкторскую документацию, используемую при проектировании;
– условия эксплуатации цифровых устройств, обеспечение их помехоустойчивости и
тепловых режимов, защиты от механических воздействий и агрессивной среды;
–– методы оценки качества и надежности цифровых устройств;
– нормативно-техническую документацию: инструкции, регламенты, процедуры,
технические условия и нормативы.
При изучении материала необходимо соблюдать единство терминологии, обозначений,
единиц измерения в соответствии с действующими стандартами (ГОСТами и СНиПами).
ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ
РАБОТЫ
Самостоятельность разработки вопросов на основе углубленного изучения
1.
первоисточников и литературы к ней.
Четкость
2.
и
последовательность
изложения
материала
в
соответствии
с
самостоятельно составленным планом.
Наличие обобщений и выводов, сделанных на основе изучения литературы в
3.
целом.
4. Наличие
и
правильное
оформление
списка
литературы
(с
точными
библиографическими данными), которую студент изучил и использовал при
написании контрольной работы.
5. Контрольная работа составлена в пятнадцати вариантах и состоит из 3-х заданий.
Два теоретических вопроса и одно практическое задание.
6. Выполнение практического задания.
Используя методическую разработку «Геометрическое и компьютерное
построение электрических принципиальных схем» ( Тамбов. Издательство ТГТУ
2005.), изучить общие требования графического оформления электрических
принципиальных схем; приобрести навыки в изображении и буквенно-цифровом
обозначении элементов и устройств электрических схем и в оформлении таблицы
3
перечня элементов схемы. Построить графически электрическую принципиальную
схему (Э3) согласно своему варианту (прил. 2), заменив окружности с номерами
позиций электрическими элементами или устройствами в соответствии с их
условными графическими обозначениями (УГО) в ГОСТ (прил. 1, табл. 1 – 10) с
указанием их буквенно-цифрового обозначения.
Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, не засчитывается вне
зависимости от качества ее выполнения.
Контрольная работа должна быть написана студентом самостоятельно на основе
самостоятельно изученного материала и оформлена в печатном виде в соответствии со
следующими требованиями:

Формат бумаги: А4.

Поля документа:

верхнее: 2 см;

левое: 3 см;

нижнее: 2 см;

правое: 1,5 см.

Шрифт: Times New Roman, 12 пт, одинарный междустрочный интервал.

Абзац: Выравнивание по ширине, отступ первой строки 1,25 см.

Нумерация
страниц:
внизу
страницы,
от
центра,
первая
страница
не нумеруется.
Контрольная работа должна быть оформлена в следующем порядке:

титульный лист установленного образца (образец приведен в приложении);

основная часть в соответствии с вариантом;

список используемой литературы;

приложения (при необходимости).
Контрольную работу необходимо выполнить и сдать на проверку за две недели до
начала сессии.
.
4
СОДЕРЖАНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Вариант 1
1.
Последовательность этапов разработки электронной вычислительной аппаратуры
и стадий выпуска конструкторской документации. Техническое задание (ТЗ), техническое
предложение, эскизный проект, технический проект – дать определения.
2.
Материалы для оснований печатных плат.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 2
1.
Этапы процесса разработки нового изделия: 1) научно-исследовательская
разработка (НИР), 2) опытно-конструкторская разработка (ОКР).
2.
Основные эксплуатационные свойства электронной вычислительной аппаратуры:
безотказность, ремонтоспособность, долговечность, сохраняемость.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 3
1.
Факторы, влияющие на работоспособность электронной вычислительной
аппаратуры. Деление электронной вычислительной аппаратуры (ЭВА) на группы в
соответствии с климатическими, механическими и радиационными факторами,
влияющими на нее.
2.
Печатная плата. Классификация печатных плат. Преимущества двухсторонних
печатных плат по сравнению с односторонними печатными платами.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 4
1.
Отказы. Виды отказов: внезапные и постепенные отказы,
независимые и
зависимые отказы, систематические и эпизодические отказы.
2.
Классификация многослойных печатных плат.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 5
1.
Требования, предъявляемые к конструкции электронной вычислительной
аппаратуры:
тактико-технические
требования,
конструктивно-технологические
требования, эксплуатационные требования.
2.
Основные параметры печатной платы.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 6
1. Требования, предъявляемые к конструкции электронной вычислительной аппаратуры:
надежностные требования, экономические требования.
2. Расчет электрических параметров печатных плат: ограничения на минимальную
ширину печатного проводника, падение напряжения на печатных проводниках, емкости.
3. Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно своему
варианту.
Вариант 7
5
1.
Показатели качества конструкции электронной вычислительной аппаратуры (ЭВА)
2.
Основные правила конструирования печатных плат.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 8
1.
Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Назначение ЕСКД. Общие
термины в ЕСКД (изделие, деталь, сборочная единица и т.д.).
2.
Классы точности печатных плат.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 9
1.
Виды конструкторских документов: графические и текстовые конструкторские
документы. Обозначения (шифры) конструкторских документов. Требования к
выполнению графических и текстовых документов.
2.
Обеспечение тепловых режимов конструкций электронной вычислительной
аппаратуры: тепловые режимы и источники выделения тепла. Естественное и
принудительное воздушное охлаждение
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 10
1.
Виды и типы схем. Правила выполнения электрических схем. Правила выполнения
электрических схем: схема электрическая структурная (Э1), схема электрическая
функциональная (Э2), схема электрическая принципиальная (Э3).
2.
Защита электронной вычислительной аппаратуры от климатических воздействий
окружающей среды.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 11
1. Уровни конструктивной иерархии электронной вычислительной
машины (ЭВМ).
Особенности конструктивной иерархии ЭВМ. Преимущества, предоставляемые
разделением конструкции ЭВМ на уровни.
2. Защита электронной вычислительной аппаратуры от механических воздействий:
гармонические вибрации, ударные нагрузки, линейные ускорения, амортизация
аппаратуры.
3. Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно своему
варианту.
Вариант 12
1.
Принципы иерархического конструирования. Моносхемный принцип, схемноузловой принцип, каскадно-узловой принцип, функционально-узловой принцип,
модульный принцип.
2.
Способы повышения надежности.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 13
6
1.
Классификация интегральных схем.
2.
Конструирование типовых элементов замены (модулей 1-го уровня).
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 14
1.
Корпуса интегральных микросхем. Классификация корпусов интегральных схем
(ИС) по конструктивно-технологическому признаку. Микрокорпуса.
2.
Основные правила конструирования элементов уровней II и Ш конструктивной
иерархии электронной вычислительной машины.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
Вариант 15
1.
Дайте определения: конструирование, конструкция, конструкция современной
электронной вычислительной машины (ЭВМ).
2.
Основные параметры интегральных логических микросхем.
3.
Построить графически электрическую принципиальную схему (Э3) согласно
своему варианту.
7
Вопросы к экзамену
по междисциплинарному курсу МДК 01.02.
Проектирование цифровых устройств
Рекомендуемый список литературы:
1. Е.В. Пирогова. Проектирование и производство печатных плат– М.: изд-во МГТУ
им. Н.Э.Баумана, 2009. – 528 с.: ил.
2. А.М. Медведев. Печатные платы. Конструкции и базовые материалы. М.:
Техносфера, 2008 – 300 стр.
3. А.М. Медведев. Технологические процессы в производстве печатных плат. М.:
Техносфера, 2010 – 424 стр.
4. Медведев А.М. Сборка и монтаж электронной аппаратуры. М.: Техносфера, 2009 –
500 стр.
5. Годин Э.М., Медведев А.М. Технологии в производстве электронной аппаратуры.
Изд-во МАИ. 2011.
6. Иевлев В.И. Конструирование и технология электронных устройств. –
Екатеринбург: Изд-во УПИ. – 219 стр.
Применяемые сокращения:
1. Последовательность этапов разработки ЭВМ и стадий выпуска конструкторской
документации
2. Техническое задание (ТЗ), техническое предложение, эскизный проект, технический
проект – дать определения
3. Этапы процесса разработки нового изделия : 1) научно-исследовательская разработка
(НИР), 2) опытно-конструкторская разработка (ОКР).
4. Этапы разработки ЭВМ
5. Факторы, влияющие на работоспособность ЭВА. Деление ЭВА на группы в
соответствии с климатическими, механическими и радиационными факторами,
влияющими на нее.
6. Влияние условий эксплуатации на работоспособность ЭВА. Деление ЭВА на группы в
соответствии с климатическими, механическими и радиационными факторами,
влияющими на нее.
7. Требования, предъявляемые к конструкции ЭВА
8. Тактико-технические требования , предъявляемые к конструкции ЭВА
9. Конструктивно-технологические требования, предъявляемые к конструкции ЭВА
10. Эксплуатационные требования, предъявляемые к конструкции ЭВА
11. Надежностные требования, предъявляемые к конструкции ЭВА
12. Экономические требования, предъявляемые к конструкции ЭВА
13. Показатели качества конструкции ЭВА
14. Составляющие стандартизации конструкций ЭВА
15. Единая система конструкторской документации (ЕСКД)
16. Назначение ЕСКД. Общие термины в ЕСКД (изделие, деталь, сборочная единица и
т.д.)
17. Виды конструкторских документов
18. Графические конструкторские документы
8
19. Текстовые конструкторские документы
20. Классификация конструкторских документов по способу выполнения и характеру
использования
21. Обозначения (шифры) КД
22. Требования к выполнению конструкторских графических документов
23. Требования к выполнению текстовых конструкторских документов
24. Виды и типы схем
25. Правила выполнения электрических схем
26. Правила выполнения электрических схем : схема электрическая структурная (Э1)
27. Правила выполнения электрических схем : схема электрическая функциональная (Э2)
28. Правила выполнения электрических схем : схема электрическая принципиальная (Э3)
29. Уровни конструктивной иерархии ЭВМ
30. Особенности конструктивной иерархии ЭВМ. Преимущества, предоставляемые
разделением конструкции ЭВМ на уровни
31. Примеры конструктивной иерархии ЭВМ
32. Принципы иерархического конструирования
33. Принципы иерархического конструирования: моносхемный принцип
34. Принципы иерархического конструирования: схемно-узловой принцип
35. Принципы иерархического конструирования: каскадно-узловой принцип
36. Принципы иерархического конструирования: функционально-узловой принцип
37. Принципы иерархического конструирования: модульный принцип
38. Классификация ИС
39. Корпуса интегральных микросхем
40. Классификация корпусов ИС по конструктивно-технологическому признаку
41. Микрокорпуса
42. Основные параметры интегральных логических микросхем
43. Основные виды печатных плат и особенности их конструкций
44. Расчет электрических параметров печатных плат: ограничения на минимальную
ширину печатного проводника, падение напряжения на печатных проводниках,
емкости
45. Основные правила конструирования печатных плат
46. Конструирование типовых элементов замены (модулей 1-го уровня)
47. Основные правила конструирования элементов уровней II и Ш конструктивной
иерархии ЭВМ и систем
48. Защита ЭВА от механических воздействий: Гармонические вибрации, ударные
нагрузки, линейные ускорения, амортизация аппаратуры: низко-, средне-,
высокочастотные амортизаторы
49. Защита ЭВА от климатических воздействий окружающей среды
50. Обеспечение помехоустойчивости ЭВА: Причины возникновения помех;
Классификация помех;
51. Обеспечение помехоустойчивости ЭВА: Подходы к оценке помех и способы их
снижения: Наводки по цепям питания и методы их уменьшения
9
52. Обеспечение помехоустойчивости ЭВА: Применение экранов в ЭВМ:
Электростатическое
экранирование;
Магнитостатическое
экранирование;
Электромагнитное экранирование
53. Обеспечение помехоустойчивости ЭВА: Тепловые режимы и источники выделения
тепла; Пути переноса тепловой энергии в аппаратуре; Естественное и принудительное
воздушное охлаждение
54. Основные характеристики и параметры надежности: надежность, работоспособность,
отказ.
55. Основные характеристики и параметры надежности: виды отказов
56. Основные эксплуатационные свойства ЭВА: безотказность, ремонтоспособность,
долговечность, сохраняемость.
57. Структурная надежность ЭВА
58. Структурные методы повышения надежности
10
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной
литературы
Основные источники:
1.
Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры:
Учебник для вузов / К.И.Билибин, А.И.Власов, Л.В.Журавлева и др. Под общ. Ред.
В.А.Шахнова. – М.: изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2009. – 568 с.: ил.
2.
Е.В. Пирогова. Проектирование и производство печатных плат– М.: изд-во МГТУ
им. Н.Э.Баумана, 2008. – 560 с.: ил.
3.
А.М. Медведев. Печатные платы. Конструкции и базовые материалы. М.:
Техносфера, 2009 – 300 стр.
4.
Иевлев В.И. Конструирование и технология электронных устройств. –
Екатеринбург: Изд-во УПИ. – 219 стр.
5.
Капица М.С. Технология производства печатных плат. – Минск: Изд-во БГТУ,
2010 – 410 стр. (сдано в печать).
6.
Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры:
Учебник для вузов/ К.И. Билибин, А.И. Власов, Л.В. Журавлева и др.; Под общ. ред. В.А.
Шахнова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. – 568 с.:
ил. в С. Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC:
Практическое пособие /Под ред. Новикова Ю. В.– М.: ЭКОМ., 2009.
7.
Новиков Ю. В., Скоробогатов П. К.Основы микропроцессорной техники: Курс
лекций: Учебное пособие. - 3-е изд., испр., БИНОМ, ТОРГОВЫЙ ДОМ, 2009 г.
8.
Б. В. Костров, В. Н. Ручкин Архитектура микропроцессорных систем, ДиалогМИФИ, 2008 г., 304 стр.
10.
Келим Ю.М. Вычислительная техника: учебное пособие для СПО. – М.: Академия,
2009.
11.
Мелехин В.Ф., Павловский Е.Г. Вычислительные машины, системы и сети:
учебник. – М.: Академия, 2008.
12.
Попов И.И., Партыка Т.Л. Вычислительная техника: учебное пособие. – М., 2007.
Дополнительные источники:
1. Быков А. Б., Гаврилов В. Н., Рыжкова Л. М. и др. Компьютерные чертежнографические системы для разработки конструкторской и технологической
документации в машиностроении: Учебное пособие для начального
профессионального образования /Под ред. Чемпинского Л. А. – М.: Издательский
центр «Академия», 2008. – 224 с
2. Савельев М. В. Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ:
Учеб. пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 2010. – 319 с
3. Смит Дж. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами. – М.: МИР, 2008. –
266 с.
11
12