Przedmiot:
Technika cyfrowa i mikroprocesorowa, rok II, kierunek: Infomatyka
Prowadzący:
..., konsultacje: ...., email: ....
asystemci: ...., .....
Terminy zajęć:
.....
Cel zajęć:
Zaznajomienie z podstawami budowy i działania elektronicznych układów cyfrowych, przerzutników, elementów logicznych, układów kombinacyjnych i sekwencyjnych,
Zapoznanie z projektowaniem i optymalizacją układów logicznych i sekwencyjnych,
Poznanie konstrukcji i zasady działania mikroprocesora, komputera i mikrokomputera jednoukładowego na wybranym przykładzie,
Nabycie umiejętności programowania mikrokomputera w asemblerze.
Warunki wstępne:
zaliczenie przedmiotu Elektronika:
znajomość zasad działania elementów półprzewodnikowych: dioda, tranzystor bipolarny, tranzystor polowy;
układów półprzewodnikowych: wzmacniacz różnicowy, wzmacniacz operacyjny;
układów elektronicznych: tranzystorowych, generatorów.
zaliczenie przedmiotu: Wstęp do informatyki
znajomość podstawowych typów danych: liczby całkowite, rzeczywiste stałoprzecinkowe i zmiennoprzecinkowe,
znajomość systemów liczbowych, kody binarne (U2, BCD), ósemkowe, szesnastkowe, przeliczanie, operacje arytmetyczne,
znajomość podstawowych konstrukcji sterowania wykonywaniem programu: pętle, instrukcje warunkowe.
zaliczenie przedmiotu: Podstawy logiki
logika zdań, algebra Boole'a.
Organizacja zajęć:
wykłady, 15x3h
w trakcie wykładów prezentowany jest materiał i rozdawane zestawy ćwiczeń do samodzielnego wykonania. Zakłada się, że na pracę domową student poświęca w tygodniu tyle samo czasu ile wynosi tygodniowy wymiar zajęć z przedmiotu.
ćwiczenia, 15x1.5h
na ćwiczeniach studenci piszą krótki test z ostatniego wykładu i rozwiązują zadania, otrzymują projekty do realizacji w domu.
laboratoria 15x3h
na laboratoriach studenci realizują zadane układy logiczne w praktyce i dodatkowo zapoznają się z programem symulacyjnym, programują w asemblerze układy mikrokomputerowe do realizacji zadanych funkcji
Zaliczenie:
zaliczenie ćwiczeń na podstawie ocen z testów pisemnych, ocen z dwóch kolokwiów pisanych w trakcie semestru, ocen za odpowiedzi w trakcie ćwiczeń i wykonanych projektów,
zaliczenie laboratoriów na podstawie ocen z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych i ocen z praktycznej znajomości danego tematu,
po zaliczeniu ćwiczeń i laboratoriów egzamin końcowy,
ocena ostateczna z przedmiotu, po pozytywnym zdaniu egzaminu, jest średnią ważoną oceny ćwiczeń (1/4), laboratoriów (1/4) i oceny z egzaminu (waga 2/4).
Program zajęć:
Wykład 1. Wstęp - pojęcie układu logicznego, podział układów przerzutnikowych, logicznych i sekwencyjnych. Klucze i układy próbkująco-pamiętające, układy kluczy, tranzystor bipolarny i polowy jako klucz, realizacja praktyczna.
Wykład 2. Przetwarzanie analogowo-cyfrowe, podstawy przetwarzania A/C, metody przetwarzania, przetworniki A/C, dokładność przetworników A/C, statyczne i dynamiczne błędy przetwarzania.
Wykład 3. Przetwarzanie cyfrowo-analogowe, podstawy przetwarzania C/A, przetworniki C/A w technologii bipolarnej i CMOS, przetworniki C/A do zastosowań specjalnych, dokładność przetworników C/A, parametry statyczne i dynamiczne.
Wykład 4. Układy przerzutnikowe, tranzystor jako element cyfrowy, przerzutniki bistabilne (przerzutnik Schmitta), monostabilne, astabilne, ze sprzężeniem emiterowym, układy przerzutnikowe z bramkami i z komparatorami.
Wykład 5. Podstawowe układy logiczne, podstawowe funkcje logiczne, opisy funkcji logicznych, tablica wierności, tablica Karnaugha, redukcja funkcji logicznych, układowa realizacja podstawowych funkcji logicznych: układy RTL, DTL, TTL, ECL, CMOS.
Wykład 6. Układy kombinacyjne: dekoder, demultiplekser, multiplekser; Układy sekwencyjne: przerzutniki proste: RS, D typu zatrzask; przerzutniki złożone: RS master-slave, JK master-slave, D wyzwalany zboczem.
Wykład 7. Liczniki dwójkowe asynchroniczne i synchroniczne, liczniki dwukierunkowe, dwójkowo-dziesiętne BCD, liczniki nastawne, rejestry przesuwające, eliminacja drgań zestyków, synchronizacja przebiegów impulsowych, kluczowanie impulsów zegarowych.
Wykład 8. Projektowanie układów sekwencyjnych, graf przejść, redukcja zajętości pamięci, optymalizacja układów.
Wykład 9. Pamięci półprzewodnikowe, pamięci stałe ROM, PROM, EPROM, PLA, PAL, pamięci RAM statyczne i dynamiczne, pamięci dwubramowe, pamięci jako rejestry przesuwające, pamięci FIFO, wykrywanie i korekcja błędów.
Wykład 10. Cyfrowe układy arytmetyczne, konwertery kodów BIN-BCD, BCD-BIN, kombinacyjne układy przesuwające, komparatory, sumatory, układy dodawania liczb BCD, układy arytmetyczne liczb binarnych zmiennoprzecinkowych.
Wykład 11. Zasady działania mikrokomputerów, struktura mikrokomputera, zasada działania mikroprocesora - budowa wewnętrzna, interfejs szeregowy i równoległy, układy DMA, system przerwań, układy peryferyjne.
Wykład 12. Budowa mikrokomputera jednoukładowego na przykładzie MCS-51, jednostka arytmetyczno-logiczna, akumulator, rejestry, bufory, zegar systemowy, układ czasowo licznikowy, przerwania zewnętrzne, praca z zewnętrzną pamięcią programu, struktura portów.
Wykład 13. Organizacja wewnętrznej pamięci danych, pamięć programu, licznik rozkazów, rodzaje rozkazów, tryby adresowania, struktura rozkazu mikroprocesora, cykl rozkazowy, cykl maszynowy, słowa sterujące i kontrolne z grupy SFR.
Wykład 14. Lista rozkazów mikrokomputera 8051, operacje przesłania, operacje arytmetyczno-logiczne, operacje na bitach, instrukcje sterujące, rozkazy skoków, podprogramy i operacje na stosie, uruchamianie systemu, programowanie w asemblerze.
Wykład 15. Nowoczesne superkomputery, postęp technologiczny, najnowsze rozwiązania, perspektywy dalszego rozwoju.
Literatura:
Andrzej Skorupski Podstawy techniki cyfrowej WKŁ 2001
Barry Wilkinson Układy cyfrowe. Wiedzieć więcej WKŁ 2002
Piotr Górecki Układy cyfrowe, pierwsze kroki BTC 2004
Andrzej Rydzewski Mikrokomputery jednoukładowe rodziny MCS-51 WNT 1995
Tomasz Starecki Mikrokontrolery 8051 w praktyce BTC 2003
James M. Sibigtroth Zrozumieć małe mikrokontrolery BTC 2003
Ulrich Tietze, Christoph Schenk Układy półprzewodnikowe WNT 1987