МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению курсовой работы по дисциплине
«Микропроцессорные информационно-управляющие системы»
для студентов специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов», специализации «Электроснабжение железных дорог»,
«Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте»,
«Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта»
очной и заочной форм обучения
| Начальник отдела организации методической работы ______________________________Т.Ю. Дьякова «____»________________________2015г. | Председатель Совета образовательной программы по специальности23.05.05 (190901) «Системы обеспечения движения поездов» ______________________________Е.В. Добрынин «____»________________________2015г. |
| Подписи и контактные телефоны авторов _____________________________А.С. Белоногов _____________________________М.Б. Куров «____»________________________2015г. Тел. 8(846)303-75-09 | Заведующий кафедрой «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» ____________________________В.Б. Гуменников «____»________________________2015г. Протокол №______ от _______________ |
Составитель: А.С. Белоногов
М.Б. Куров
Самара
УДК 621.254.1
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Микропроцессорные информационно-управляющие системы» для студентов специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов», специализации ««Электроснабжение железных дорог», «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте», «Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта» очной и заочной форм обучения / составитель:
А.С.Белоногов, М.Б.Куров. – Самара: СамГУПС, 2015. – с.
Утверждены на заседании кафедры «АТС на ж.-д. транспорте» ___.09.2014г., протокол № 1.
Печатаются по разрешению редакционно-издательского совета университета.
Методические указания предназначены для студентов специальности 23.05.05. В методических указаниях даны задания на курсовую работу, состоящие из трех разделов. Приведены требования по оформлению курсовой работы, краткие теоретические сведения и примеры выполнения каждого раздела.
Составитель: к.т.н., доцент Алексей Сергеевич Белоногов
к.т.н., доцент Михаил Борисович Куров
Рецензенты: к.т.н., профессор,заведующий кафедрой
«АТС на ж.-д. транспорте» СамГУПС В.Б. Гуменников
д.т.н., профессор, зав. кафедрой «МАП» СамГУПС О.А. Кацюба
Редактор
Компьютерная верстка
Подписано в печать ___.___ 2014. Формат 60х90 1/16.
Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. печ. л. 1,5.
Тираж 100 экз. Заказ № _____.
© Самарский государственный университет путей сообщения, 2015
Введение
В современной инженерной практике при разработке всевозможных электронных устройств, изделий, систем и т.п. широкое применение в качестве элементной базы находят микропроцессоры (МП) и микропроцессорные комплекты (МПК) больших интегральных схем (БИС). Микропроцессор представляет собой функционально завершенное универсальное программно ‑ управляемое устройство цифровой обработки данных, выполненное в виде одной или нескольких микропроцессорных БИС. Микропроцессорная система (МС) - система обработки данных, контроля и управления объектом или процессом, построенная на базе одного или нескольких микропроцессорных БИС, а также ряда вспомогательных дискретных и аналоговых элементов.
Достоинством МС являются высокие технико-экономические показатели (стоимость, надежность, потребляемая мощность, габаритные размеры) и принципиально новые такие качества, как модифициpуемость, адаптивность и функциональная расширенность алгоритмов работы по сравнению с подобными по функциональному назначению системами, но выполненными на "традиционной" элементной основе (например, "жесткой аппаратной логике", аналоговой схемотехнике и пр.). К основным недостаткам МС можно отнести ограничение по быстродействию при функционировании в режиме реального времени, что в ряде случаев вынуждает обращаться к "традиционным" способам, например, при обработке высокочастотных сигналов с частотами более нескольких мегагерц.
Дисциплина «Микропроцессорные информационно-управляющие системы» относится к дисциплинам профессионального цикла.
Цель изучения дисциплины состоит в формировании системного базового умения и навыков студентов по основам микропроцессорных информационно-управляющих систем и устройств железнодорожного транспорта (МИУС), достаточных для последующих эксплуатации, проектирования и внедрения МИУС на железнодорожном транспорте в системы автоматики и телемеханики (АиТ). Во время обучения студент должен изучить принципы построения, функциональные возможности и архитектурные решения современных микропроцессорных систем, микроконтроллеров, персональных ЭВМ и микропроцессорных комплектов, используемых при создании МИУС для железнодорожного транспорта, а именно для систем электроснабжения, АиТ или телекоммуникационных систем; возможности построения на их основе важнейших функциональных узлов и подсистем МИУС электроснабжения, АиТ или телекоммуникационных систем.
Целью курсовой работы является:
1. Изучение преобразований чисел из одной позиционной системы счисления в другие.
2. Ознакомление с различными типами БИС и микропроцессорных комплектов, используемых при построении МС.
3. Проведение разработки и выбора аппаратной и программной частей, необходимой МС при использовании описанной ниже формализованной методики, регламентирующей последовательность действий разработчика, и для сформулированной в виде целевой функции задачи МС.
Тема курсовой работы определяется согласно варианту задания на разработку микропроцессорной системы п.2.3 настоящих методических указаний.
Курсовая работа является одним из средств выработки у студентов необходимых навыков научно-исследовательской работы и углубления их специальных знаний, а также важнейшей формой контроля уровня их профессиональной подготовки. Курсовая работа играет немаловажную роль в качестве подготовки специалистов по изучаемому направлению, поскольку именно в результате самостоятельной работы студенты получают углубленные теоретические и практические навыки в построении микропроцессорных систем управления, что определяет ключевое место в подготовке высококвалифицированного специалиста.
Дисциплина «Микропроцессорные информационно-управляющие системы» относится к циклу ООП С3.Б.13.
Для успешного освоения дисциплины студент должен знать фундаментальные законы природы и основные физические законы в области электричества, основные понятия и методы математического анализа, теории алгоритмов, особенности управления объектами; свойства компонентов и основы схемотехники электронных устройств, основы технологии работы на персональном компьютере в современных операционных средах; уметь применять математические методы и физические законы для решения задач теоретического, экспериментального и прикладного характера; владеть методами построения математических моделей, основами алгоритмизации прикладных задач, навыками прикладного программирования и схемотехнического проектирования электронных устройств, современными информационными технологиями ТКС.
Курс рассчитан на студентов, которые должны иметь базовую подготовку по дисциплинам С2.Б.4 Информатика; С2.Б.7 Математическое моделирование систем и процессов; С2.Б.9 Теория дискретных систем.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
цифровые и микропроцессорные информационно-управляющие системы; принципы построения микропроцессорных систем (МПС), архитектуру современных МПС, базовые схемы; современные микропроцессоры и микроконтроллеры, методы их конструирования; типовые микропроцессорные системы на основе микроконтроллеров Atmel; микропроцессорные системы с датчиками; методы и способы разработки программного обеспечения для встроенных систем; принципы функционирования микропроцессорных средств управления современные методы организации ввода-вывода информации и обмена данными в микропроцессорных системах; микропроцессорные наборы и системы, области их применения; однокристальные микропроцессоры, структуру простейших микро-ЭВМ; микропроцессорные информационные устройства и системы автоматики; микропроцессорные управляющие устройства и системы управления движением поездов.
Уметь:
проводить сравнительный анализ микропроцессоров и микроконтроллеров; проектировать схемы с применением МП и МК; проектировать программное обеспечение встроенных и персональных вычислительных систем; применять на практике современные аппаратные и программные средства управления проектом; проектировать микропроцессорные системы управления и сбора данных, грамотно эксплуатировать технические средства МИУС; применять на практике полученные знания при проектировании и анализе функционирования МИУС; разрабатывать и осуществлять мероприятия по повышению надежности и эффективности МИУС на железнодорожном транспорте.
Владеть:
навыками работы с отечественным и зарубежным информационно-справочным материалом; навыками обоснования выбора средств для решения конкретных прикладных задач; навыками самостоятельного проектирования аппаратного обеспечения заданного типа микропроцессорных систем; представлениями о тенденциях развития современных МИУС и перспективах их внедрения на железнодорожном транспорте; методиками проектирования, инструментальных средствах отладки и диагностики микропроцессорных систем.
В результате выполнения самостоятельной работы студенты приобретают следующие компетенции.
ПК-12: владением основами расчета и проектирования элементов и устройств различных физических принципов действия
ПК-25: умением использовать информационные технологии при разработке новых устройств систем обеспечения движения поездов, ремонтного оборудования, средств механизации и автоматизации производства
ПК-30: умением составлять описания проводимых исследований и разрабатываемых проектов, собирать данные для составления отчетов, обзоров и другой технической документации
Требования к составу и содержанию курсовой работы
Курсовая работа должна содержать в указанном объеме следующие составные части:
Введение (1-2 стр.).
1. Преобразование чисел из определенной позиционной системы счисления
в другие (5 стр.).
2. Описание БИС МС или микропроцессорного комплекта (7-10 стр.).
3. Разработка микропроцессорной системы.
3.1. Описание объекта управления. Постановка задачи. (2-3 стр.).
3.2. Функциональное описание решаемой МС задачи и разработка функциональной схемы аппаратной части МС (3-6 стр.).
3.3. Обоснование выбора микроконтроллера и плат расширения (1-2 стр.).
3.4. Разработка и описание структурной схемы аппаратной части МС (4-6 стр.).
3.5. Составление и описание блок-схемы алгоритма работы МС (3-6 стр.).
3.6. Описание символьных переменных, констант и распределение адресного пространства в управляющей программе МС (1-2 стр.).
3.7. Управляющая программа МС (или фрагмент программы) на языке ассемблера с комментариями (до 3 стр.).
Заключение (1 стр.).
Список используемой литературы.