PROJEKTOWANIE URZĄDZEŃ CYFROWYCH I i II 3. Karta

Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 1 z 1
KARTA PRZEDMIOTU
(pieczęć wydziału)
1. Nazwa przedmiotu: PROJEKTOWANIE URZĄDZEŃ CYFROWYCH I i II
2. Kod przedmiotu: PUC
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA
(Wydział AEiI, RAU)
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność:
9. Semestr: 3, 4, 5
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki, RAU-3
11. Prowadzący przedmiot: prof. Edward Hrynkiewicz
12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty wariantowe
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Podstawy Elektrotechniki, Układy Analogowe,
Podstawy Techniki Cyfrowej
Przyjmuje się, że słuchacze posiadają znajomość algebry Boole’a, podstawowych praw elektrotechniki w
zakresie obwodów liniowych i nieliniowych, analizy stanów ustalonych i nieustalonych, układów
elektronicznych (w szczególności wzmacniaczy rezystancyjnych na tranzystorach bipolarnych i
unipolarnych), analizy i projektowania układów kombinacyjnych i sekwencyjnych - asynchronicznych i
synchronicznych.
16. Cel przedmiotu:
PUC I. Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów ze sposobami przedstawiania informacji w urządzeniu
cyfrowym, podstawowymi rodzinami układów scalonych, elementami cyfrowymi małej i średniej skali
scalenia, odpornością na zakłócenia, strukturami komutatorów oraz koderów i dekoderów, liczników i
rejestrów, realizacjami zależności czasowych oraz generatorami zegarowymi.
PUC II. Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów ze sposobami realizacji operacji arytmetycznych na
liczbach dwójkowych i BCD, układami arytmetycznymi, pamięciami urządzeń cyfrowych, metodyką
projektowania urządzeń cyfrowych na poziomie stosowania bloków funkcjonalnych, z wprowadzaniem i
wyprowadzaniem informacji z urządzenia cyfrowego oraz zagadnieniami wymiany informacji pomiędzy
elementami systemu.
Przedmiot powinien pozwolić studentom na wykonywanie samodzielnych projektów z użyciem cyfrowych
układów katalogowych i układów logiki programowalnej urządzeń autonomicznych lub należących do
otoczenia mikroprocesora.
17. Efekty kształcenia:1
Nr
1
Opis efektu kształcenia
należy wskazać ok. 5 – 8 efektów kształcenia
Metoda sprawdzenia
efektu kształcenia
Forma
prowadzenia
zajęć
Odniesienie
do efektów
dla kierunku
studiów
Z1-PU7
1
2
3
4
5
Zna podstawowe sposoby przedstawiania informacji
dwuwartościowej – kody i zapisy dwójkowe liczb
dziesiętnych, liczby ze znakiem
Zna struktury i właściwości podstawowych bramek
logicznych z głównych rodzin układów scalonych
oraz układy multiplekserów demultiplekserów,
koderów i dekoderów oraz ich zastosowania
Ma podstawową wiedzę z zakresu pamięci
półprzewodnikowych, potrafi dokonać ekspansji
liczby słów i bitów w słowie oraz zastosować
pamięć w urządzeniu
Opanował sposoby wykonywania operacji
arytmetycznych na liczbach dwójkowych i
dwójkowo-dziesiętnych oraz zna odpowiednie
układy arytmetyczne
Zna układy sterowania urządzeniem cyfrowym i
potrafi je projektować
6
Potrafi wprowadzić i wyprowadzić informację z
urządzenia cyfrowego
7
Zna podstawowe zagadnienia z zakresu transmisji
informacji
8
Potrafi korzystać z literatury i katalogów i
zaprojektować oraz uruchomić urządzenie cyfrowe
oparte na scalonych układach katalogowych lub
podstawowych układach logiki programowanej.
Potrafi pracować w grupie.
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W. 45
Ćw. 45
L. 30
P. 30
Sem.
WYDANIE N1
Strona 2 z 2
Zaliczenie ćwiczeń
tablicowych,
egzamin
Zaliczenie ćwiczeń
tablicowych,
egzamin
Wykład,
ćwiczenia
tablicowe
Wykład
ćwiczenia
tablicowe
Zaliczenie ćwiczeń
tablicowych,
egzamin
Wykład,
ćwiczenia
tablicowe
K1_W13
K1_U15
Zaliczenie ćwiczeń
tablicowych,
egzamin
Wykład,
ćwiczenia
tablicowe
K1_W18
Zaliczenie ćwiczeń
tablicowych,
egzamin
Zaliczenie ćwiczeń
tablicowych,
egzamin
Zaliczenie ćwiczeń
tablicowych,
egzamin
Zaliczenie
laboratorium,
zaliczenie projektu
Wykład,
ćwiczenia
tablicowe
Wykład,
ćwiczenia
tablicowe
Wykład,
ćwiczenia
tablicowe
K1_W18
K1_U15
Laboratorium,
projekt
K1_W01
K1_W13
K1_U15
K1_W01
K1_U01
K1_U02
K1_U15
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 3 z 3
19. Treści kształcenia:
Wykład sem. III: Podstawowe informacje o sygnałach cyfrowych: sposoby przedstawiania informacji
cyfrowej - kody i zapisy dwójkowe liczb dziesiętnych, liczby ze znakiem. Ogólna charakterystyka
cyfrowych układów scalonych: stopnie scalenia oznaczenia. Układy TTL: struktury i parametry
podstawowych bramek odporność na zakłócenia, porównanie układów TTL różnych serii. Układy cyfrowe
ECL - struktury i parametry podstawowych bramek. Układy cyfrowe I2L .Układy cyfrowe MOS. Układy
cyfrowe CMOS: struktury i parametry podstawowych, bramek porównanie z układami TTL. Układy LVT.
Wspówłpraca układów cyfrowych ·różnych rodzin. Typowe układy cyfrowe: multipleksery, demultipleksery,
kodery i dekodery. Przerzutniki, liczniki rejestry. Rejestry liczące. Układy z programowalnymi dzielnikami
częstotliwości. Realizacja zależności czasowych, generatory pojedynczego impulsu. Generatory zegarowe,
powielanie częstotliwości przebiegu prostokątnego.
Wykład sem. IV:
Wariant I. Operacje arytmetyczne na liczbach dwójkowych i dwójkowo dziesiętnych. Układy arytmetyczne:
sumatory, akumulatory, układy dodająco-odejmujące liczby dwójkowe i dwójkowo dziesiętne, układy
mnożące, jednostka arytmetyczno logiczna, komparatory liczb. Pamięci urządzeń cyfrowych: podział
pamięci, statyczne i dynamiczne pamięci półprzewodnikowe RAM, pamięci skojarzeniowe, pamięci ROM
stałe i reprogramowalne. Podstawowe układy logiki programowanej: FPLA, PAL, GAL. Zasady
projektowania układu sterowania urządzeniem cyfrowym: sformułowanie problemu, formalny opis działania
układu wybór struktury układu sterującego - układy zadrutowane, układy mikroprogramowane, układy ·z
elementami logiki
programowanej. Wprowadzanie danych do urządzenia cyfrowego: klawiatury,
przetworniki A/C. Wyprowadzanie danych z urządzenia cyfrowego: Wyświetlanie informacji na
wskaźnikach diodowych i ciekłokrystalicznych, monitor ekranowy, przetworniki C/A. Ogólne zasady
przesyłania informacji pomiędzy elementami systemu cyfrowego, transmisja szeregowa start-stopowa,
transmisja równoległa – zasada handshaking’u, struktura interfejsu. Układy kalkulatorowe. Połączenia
pomiędzy elementami systemu cyfrowego, dopasowanie, łącze równoległe IEC 625, łącze szeregowe RS
232.
Wariant II. Operacje i układy arytmetyczne - sumatory, akumulatory, układy dodająco-odejmujące liczby
dwójkowe i dwójkowo dziesiętne, układy mnożące, jednostka arytmetyczno logiczna, komparatory liczb.
Pamięci urządzeń cyfrowych: podział pamięci, statyczne i dynamiczne pamięci półprzewodnikowe RAM
statyczne i dynamiczne, pamięci ROM stałe i reprogramowalne. Podstawowe układy logiki programowanej:
SPLD, FPGA. Zasady projektowania układu sterowania urządzeniem cyfrowym: sformułowanie problemu,
formalny opis działania układu wybór struktury układu sterującego - układy zadrutowane, układy
mikroprogramowane, układy ·z elementami logiki programowanej. Wprowadzanie danych do urządzenia
cyfrowego: klawiatury, przetworniki A/C. Wyprowadzanie danych z urządzenia cyfrowego: Wyświetlanie
informacji na wskaźnikach diodowych i ciekłokrystalicznych, przetworniki C/A. Ogólne zasady przesyłania
informacji pomiędzy elementami systemu cyfrowego, transmisja synchroniczna i asynchroniczna, struktury
połączeń pomiędzy elementami systemu cyfrowego, efekty falowe w łączach systemu-metoda diagramów
Bergerona, elementy interfejsu biorące udział przy przesyłaniu informacji, dopasowanie do linii
transmisyjnej, nadajniki i odbiorniki linii, łącze równoległe, łącze szeregowe RS 232, RS 422, RS 485,
magistrala CAN.
Ćwiczenia:
Sem. III
- Dobór elementów biernych w obwodach we/wy scalonych elementów logicznych.
- Realizacja funkcji logicznych za pomocą układów MSI.
- Konwertery kodów, kodery i dekodery.
- Projektowanie układów uzależnień czasowych
- Projektowanie liczników z wykorzystaniem licznikowych układów scalonych
- Wybrane układy z rejestrami – rejestry liczące.
- Wykonywanie operacji arytmetycznych na liczbach dwójkowych i dwójkowo dziesiętnych
- Kollokwium zaliczeniowe.
- Układy arytmetyczne z uniwersalnymi jednostkami arytmetyczno-logicznymi.
- Układy przeliczające liczby binarne na BCD i odwrotnie
- Projektowanie bloków pamięci statycznch RAM (ekspansja pamięci, dekodery adresu itd.)
Z1-PU7
WYDANIE N1
Sem. IV
- Realizacja układów arytmetycznych na elementach średniej skali integracji.
- Układy arytmetyczne z uniwersalnymi jednostkami arytmetyczno-logicznymi.
- Układy przeliczające liczby binarne na BCD i odwrotnie
- Projektowanie bloków pamięci statycznych RAM (ekspansja pamięci, dekodery
adresu itd.)
- Projektowanie bloku pamięci dynamicznej.
- Realizacja układów kombinacyjnych za pomocą układów PLD.
- Projektowanie zadrutowanych układów sterowania budowanych na bazie bloków
funkcjonalnych (liczników rejestrów multiplekserów itp).
- Projektowanie układów mikroprogramowanych.
- Projektowanie układów mikroprogramowanych cd..
- Realizacja układu sterującego za pomocą układów PLD (FPLA FPLS).
- Układy sterowania przetworników analogowo-cyfrowych.
- Projekt układu wyświetlania informacji na wskaźnikach siedmio-segmentowych.
- Transmisja sygnałów cyfrowych - wyznaczanie przebiegów napięć w linii,
dopasowanie.
- Kolokwium zaliczeniowe
Laboratorium:
Sem. IV
- Badanie parametrów elektrycznych scalonych układów logicznych
- Model częstościomierza cyfrowego.
- Badanie pamięci półprzewodnikowej RAM - ekspansja pamięci.
- Przetworniki analogowo-cyfrowe, woltomierze cyfrowe.
- Przetworniki cyfrowo-analogowe.
- Wyświetlanie znaków na wyświetlaczu LED.
- Układy mikroprogramowane.
- Model monitora ekranowego.
- Modele gier telewizyjnych.
- Cyfrowe generatory funkcji.
- Wprowadzenie do analizy sygnaturowej uszkodzeń
- Układy logiki programowanej – zastosowania.
- Układy arytmetyczne.
- Odrabianie, zaliczanie
Projekt:
Przykładowe tematy projektów :
- Zaprojektować jednokartowy programowalny sterownik logiczny o szesnastu wejściach
i dwunastu wyjściach dwustanowych.
- Zaprojektować 12 bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy kompensacyjny pracujący na
zasadzie sukcesywnej aproksymacji.
- Zaprojektować interfejs IEC 625 dla woltomierza cyfrowego V542.1.
20. Egzamin: tak
Strona 4 z 4
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 5 z 5
21. Literatura podstawowa:
J. Kalisz: Podstawy Elektroniki Cyfrowej, WKiŁ Warszawa, 1993
T.Łuba i inni: Programowalne moduły logiczne w syntezie układów cyfrowych, WKiŁ Warszawa 1992
T. Łuba: Układy Mikroprogramowane, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1996
J. Molski: Modułowe i mikroprogramowalne układy cyfrowe, WKŁ Warszawa 1986
X. Łakomy J. Zabrodzki: Układy cyfrowe CMOS,
J. Pieńkos, P. Turczyński: Układy scalone TTL w systemach cyfrowych
22. Literatura uzupełniająca:
U. Tietze, Ch. Schenk: Układy Półprzewodnikowe, WNT Warszawa, 2010
N.P. Cook, Digital Electronics with PLD integration, Prentice Hall. Ohio 2001
T. Łuba i inni: Synteza układów cyfrowych, WKŁ Warszawa 2003
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
45/45
3
Laboratorium
30/35
4
Projekt
30/45
5
Seminarium
6
Inne
Suma godzin
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
45/15
/
5/20
155/160
24. Suma wszystkich godzin: 315
25. Liczba punktów ECTS:2 11
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 5
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 5
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)
2
1 punkt ECTS – 30 godzin.