Электронные системы безопасности

Учреждение образования
«Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
и социальным вопросам
________________ А.А.Хмыль
« ___ » _____________ 2013г.
Регистрационный №___________
ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ
Учебная программа для магистрантов специальности:
1-59 81 01 Управление безопасностью производственных процессов
Кафедра инженерной психологии и эргономики
Очное обучение
Заочное обучение
Семестр 1
Семестр 1
Лекции – 16 часов
Лекции – 4 часа
Лабораторные занятия – 32 часа
Лабораторные занятия – 8 часов
Зачет 1 семестр
Зачет 1 семестр
Контрольная работа 1 семестр
Всего аудиторных часов
по дисциплине 48
Всего аудиторных часов
по дисциплине 12
Самостоятельная работа – 54 часа
Самостоятельная работа – 78 часов
Всего часов
по дисциплине – 102 часа
Всего часов
по дисциплине – 102 часа
2013
1
Учебная программа составлена в соответствии с типовым учебным планом специальности 1-59 81 01 «Управление безопасностью производственных
процессов», утвержденным Министерством образования Республики Беларусь
26.07.2013, регистрационный № I 59-2-002/тип. и учебными планами специальности 1-59 81 01«Управление безопасностью производственных процессов»,
утвержденными 24.05.2013г. № 13М23-59-81/01-О и №13М 59-81/01-З.
Составители:
Силков Н.И., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры инженерной психологии и эргономики УО БГУИР;
Черемисинов Д.И., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры
инженерной психологии и эргономики УО БГУИР.
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры инженерной психологии и эргономики протокол № 1 от 2 сентября 2013г.
Зав. кафедрой ИПиЭ
СОГЛАСОВАНО
Начальник УПНКВК
« __ » ________2013г.
К.Д. Яшин
Д.В.Лихачевский
2
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Целью изучения дисциплины является формирование у магистрантов
знаний, умений и навыков в области реализации аппаратных средств в системах
управления безопасностью. Форсированное развитие информационных систем
и систем требует от специалиста, изучившего данную дисциплину, возможности практического освоения передовых систем безопасности с учетом особенностей взаимодействия человека и техники. Настоящий курс нацелен на формирование и усиление инженерной составляющей подготовки специалиста с высшим образованием. Полученные знания магистранты должны будут применять
в своей практической деятельности.
В результате освоения курса магистрант должен:
знать:
- структурную организацию систем безопасности и функционирование их
отдельных блоков;
- управление работой системы безопасности и ее отдельных узлов и блоков;
- принципы организации систем безопасности;
- организацию связи между отдельными блоками системы;
- алгоритмы и элементную базу, обеспечивающие функционирование
информационных систем безопасности;
- в чем заключаются достоинства и недостатки существующих систем
безопасности;
- методы проектирования современных систем безопасности;
уметь:
- различать уровни и сферы применения различных схемотехнических
вариантов систем безопасности;
- реализовывать аппаратные средства создания систем различных применений и уровней;
- прогнозировать дальнейшее развитие систем безопасности различного
уровня;
- готовить научные доклады, статьи, тезисы выступлений;
иметь представление о:
- особенностях современных систем безопасности;
- схемотехнике узлов т блоков систем и сопряжений между ними.
3
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Название тем лекционных занятий, их содержание, объем в часах.
№
пп
1
1.
Название темы
Содержание
2
3
Принципы проектирования
систем безопасности. Задачи схемотехнического и
конструкторского проектирования. Структура системы защиты (набор первичных датчиков и компьютер)
и их влияние на структуру
информационных систем.
Обеспечение связи между
функциональными блоками
информационных систем и
систем безопасности. Правила разработки интерфейсов. Влияние цепей и алгоритмов работы интерфейсов
на быстродействие информационных систем.
Узлы и устройства, обеспечивающие работу информационных систем. Синтез
комбинационных
схем.
Минимизация переключательных функций.
Синтез счетчиков. Хранение
и обработка данных.
Структура
системы
безопасности: структура
вычислительных
комплексов, информационных систем, связи
между их блоками
2.
Интерфейс систем безопасности
3.
Обеспечение функционирования
систем
безопасности
Объем в часах
Дневная
Заочная
форма
форма
обучения
обучения
Ауд. Сам. Ауд. Сам.
4
5
6
7
2
7
1
10
2
7
1
10
2
7
1
10
4
1
4.
2
Управление информационными системами
безопасности
производственных процессов
5.
Схемотехника элементов систем управления
безопасностью
6.
Хранение и обработка
данных в информационных сетях промышленной безопасности
7.
Узлы средств сопряжения
3
Синтез микропрограммных
автоматов. Модели дискретных автоматов. Синтез
управляющих автоматов по
граф-схеме алгоритма. Методы микропрограммирования.
Функционирование
микропрограммного автомата.
Схемотехника логических
элементов информационных
систем безопасности. Использование элементов информационных систем в оптическом диапазоне.
Параметры и классификация памяти. Иерархическая
система и интерфейс прямого доступа к памяти. Структурная организация оперативной памяти.
Характеристики преобразователей.
306
Схема выборкихранения. Микроэлектронные преобразователи. Преобразователи с взвешенными сопротивлениями. Преобразователи
последовательного преобразования,
поразрядного уравновешивания, двойного интегрирования и параллельного преобразования.
4
2
5
7
6
1
7
10
2
6
1
8
2
6
1
10
2
7
1
10
5
1
8.
2
Датчики электроннных
информационных систем безопасности. Организация шин.
3
Оптические датчики, системы с использованием оптического датчика. Датчики
перемещения: резистивные
тензодатчики,
пьезоэлектрические преобразователи,
датчики смещения. Датчики
потока: тепловые, механические, гидродинамические,
электромагнитные, ультразвуковые. Датчики температуры: термометры на pnпереходах, термопары, резистивные датчики. Системы безопасности с одной,
двумя и тремя видами шин.
Протокол шины. Методы
повышения эффективности
шин.
Итого: за семестр
Всего за учебный год
4
2
5
7
6
1
7
10
16
16
54
54
8
8
78
78
2. Перечень тем лабораторных занятий, их наименование и объем в часах
Объем в часах
№
п/п
1
1
2
Дневная Дневная
форма
форма
обучения обучения
2
3
4
5
Исследование синхрон- Приобретение и освоение
4
ных и асинхронных знаний по практическому
триггерных систем
использованию триггерных схем
Исследование двоичных Приобретение навыков
4
счетчиков
практического
синтеза
бинарных счетчиков с
произвольным коэффициентом пересчета
Наименование темы
Содержание
6
1
3
4
5
2
Исследование дешифраторов,
мультиплексоров,
демультиплексоров, двоичных компараторов
Исследование логических схем на мультиплексорах
Исследование двоичных
полных и неполных
сумматоров
6
Исследование линейных
схем на операционных
усилителях
7
Исследование активных
фильтров
8
Исследование
нелинейных преобразователей сигналов на операционных усилителей
Итого: за семестр
Всего за учебный год
3
Освоение синтеза комбинационных схем на произвольное число входов
и выходов
4
4
5
2
Приобретение практических навыков синтеза
комбинационных схем.
Приобретение навыков
синтеза схем суммирования двоичных и десятичных чисел
Приобретение практических навыков по использованию операционных
усилителей.
Изучение фильтров низких и высоких частот.
Аппроксимация характеристик фильтров
Приобретение практических навыков использования
операционных
усилителей для выполнения математических операций.
4
-
4
-
4
2
4
2
4
2
32
32
8
8
7
3. Контрольная работа
Цель контрольной работы – более глубокое изучение важнейших вопросов дисциплины, стимулирование работы над темами и вопросами, которые
выносятся на самостоятельную проработку.
Контрольная работа представляется в напечатанном виде (шрифт 14 , интервал 1) на листах формата А4, включает в себя титульный лист, оглавление, основное содержание и список использованных литературных источников. Объем
контрольной работы – 20 – 25 листов.
Задания на контрольную работу:
1. Переключательная функция F (A, B, C, D) задана таблицей истинности.
Выписать из значений функций свой вариант и произвести его минимизацию методом Квайна-Мак-Класки и с помощью карт Карно-Вейча. Записать минимальную форму переключательной функции.
2. Записать в СДНФ значение своего варианта переключательной функции
из п.1 контрольной работы и ее минимальную форму. Построить комбинационные схемы для реализации обоих вариантов переключательной
функции и сравнить аппаратные затраты. Комбинационные схемы выполнить на элементах И, ИЛИ, НЕ.
3. Комбинационную схему для реализации минимальной формы переключательной функции п.1 выполнить в базисах И-НЕ и ИЛИ-НЕ.
4. Составить асинхронную пересчетную схему с коэффициентом пересчета
N=10+К, где К – номер варианта задания.
5. Выполнить ту же схему в синхронном варианте. Привести схемы элементов и дать описание их работы.
Номер варианта задания соответствует порядковому номеру студента (магистранта) в приказе о зачислении.
8
А В С D
Варианты заданий
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11
0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 Х 1 1 0
0 0 0 1 1 0 0 1 1 Х 1 1 1 0 1
0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0
0 0 1 1 Х 1 0 0 0 1 1 Х 0 0 0
0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 Х 1
0 1 0 1 Х 1 1 Х 1 0 1 0 1 1 1
0 1 1 0 1 Х 1 1 0 1 0 0 1 1 1
0 1 1 1 1 Х 0 1 0 1 0 1 1 0 0
1 0 0 0 0 1 Х 1 0 Х 1 0 0 0 0
1 0 0 1 1 0 1 0 1 Х 1 0 1 0 0
1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 Х 1 0
1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 Х
1 1 0 0 1 0 0 1 Х 1 0 1 0 1 1
1 1 0 1 Х 1 Х Х 1 0 0 0 1 0 0
1 1 1 0 1 1 1 Х 0 1 1 Х 1 0 1
1 1 1 1 0 Х 0 1 0 1 0 1 0 0 0
Варианты заданий
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0
0 0 0 1 1 Х 0 0 Х 0 0 0 1 1 1
0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 Х 1 0 1
0 0 1 1 0 0 1 Х 0 1 1 1 0 1 Х
0 1 0 0 0 0 0 1 0 Х 1 0 Х 1 1
0 1 0 1 Х 1 0 1 1 1 0 0 Х 0 1
0 1 1 0 Х 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0
0 1 1 1 Х 0 1 1 1 0 Х 0 0 1 1
1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0
1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 Х 0 1 0 1
1 0 1 0 0 Х 0 0 Х 1 1 1 1 0 0
1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 Х
1 1 0 0 0 0 Х 1 0 Х 0 1 0 1 1
1 1 0 1 0 1 1 1 0 Х 1 Х 1 Х 0
1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 Х 1
1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1
12
0
1
0
0
1
1
0
1
Х
1
0
0
0
1
1
1
13
0
Х
Х
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
14
1
1
0
0
1
1
Х
1
0
0
0
1
1
0
1
1
15
0
Х
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
Х
16
1
0
1
1
0
1
0
1
1
Х
0
1
1
0
0
1
28
1
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
0
Х
1
0
0
29
1
0
0
1
0
1
Х
Х
Х
1
0
0
1
1
1
1
30
0
0
1
0
Х
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
31
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
Х
1
32
0
1
Х
1
1
0
0
1
1
1
0
Х
1
0
1
0
А В С D
9
А В С D
Варианты заданий
33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43
0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 Х Х
0 0 0 1 0 1 1 1 Х 0 0 1 1 1 1
0 0 1 0 0 0 Х 1 1 1 0 Х 1 0 1
0 0 1 1 0 Х 1 0 0 1 1 1 0 1 Х
0 1 0 0 1 0 Х 1 Х 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 Х 0 0 1 1 1 0 Х Х Х 1
0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0
0 1 1 1 Х 1 0 0 Х 0 1 0 0 1 Х
1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0
1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 Х 0 1 0 1
1 0 1 0 1 1 0 0 Х 1 1 1 1 0 0
1 0 1 1 1 Х 1 1 1 0 0 1 1 0 Х
1 1 0 0 1 0 Х 1 0 0 0 1 0 1 1
1 1 0 1 0 Х 1 1 0 Х 1 Х 0 Х 0
1 1 1 0 1 1 Х 0 1 1 0 1 0 Х 1
1 1 1 1 1 0 0 0 Х 0 1 1 1 1 1
44
1
Х
1
0
1
1
0
0
0
1
0
0
Х
1
0
0
45
1
0
0
1
0
1
Х
1
1
1
0
0
1
1
1
1
46
Х
0
1
0
Х
1
1
Х
0
1
1
1
0
0
1
Х
47
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
0
0
1
Х
1
48
0
1
Х
Х
1
0
0
1
1
1
0
Х
1
0
1
Х
Примечание: символом Х обозначены неопределенные значения переключательной
функции. Эти значения доопределяются значениями 1 или 0 с
целью получения минимальной формы переключательной функции.
10
4. ЛИТЕРАТУРА
4.1 Основная
4.1.1. Таненбаум, Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум. – 4-е изд. – СПб.
: Питер, 2008.
4.1.2. Таненбаум, Э. Современные операционные системы / Э. Таненбаум.
– 2-е изд. – СПб. : Питер, 2007.
4.1.3. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера / Э. Таненбаум. – 5-е изд. –
СПб. : Питер, 2007.
4.1.4. Хорстман, К. Г. Java 2. Основы. Т. 1–2 / К. Хорстман, С. Корнелл. –
7-е изд. – СПб. : Питер, 2007.
4.2 Дополнительная
4.2.1. Бони, Дж. Руководство по Cisco IOS / Дж. Бони. – СПб. : Питер,
2008.
4.2.2. Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – СПб. : Питер, 2001.
4.2.3. Цилькер, Б. Я. Организация ЭВМ и систем : учебник для вузов /
Б. Я. Цилькер, С. А. Орлов. – СПб. : Питер, 2004.
4.2.4. Бройдо, В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации /
В. Л. Бройдо. – СПб. : Питер, 2003.
4.2.5. Курняван, Б. Создание Web-приложений на языке Java / Б. Курняван. – М. :Лори, 2012.
11
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ»
на ______/_______ учебный год
№пп
Дополнения и изменения
Основание
Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании
____________________________ _______ _______ , протокол №___ .
кафедры
Заведующий кафедрой ИПиЭ
______________________К.Д. Яшин
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
и социальным вопросам
______________________ А.А.Хмыль
СОГЛАСОВАНО
Начальник УПНКВК
______________________ Д.В.Лихачевский
12