Курсовий проєкт "Проектування мікропроцесорних систем автоматизації"

Використання мікроконтролерів у системах управління забезпечує досягнення високих показників ефективності при досить низькій вартості (у багатьох застосуваннях система може складатися тільки з одного мікроконтролера). Тому мікроконтролери майже не мають альтернативної елементної бази для побудови керуючих або регулюючих систем. Структурна організація, набір команд і апаратно-програмні засоби вводу-виводу інформації в мікроконтролерах найкраще пристосовані для вирішення завдань управління й регулювання в приладах та пристроях і системах автоматики.
Мета вивчення дисципліни: засвоєння принципів проектування та експлуатації цифрових систем керування на базі сучасних мікроконтролерів, а також отримання навиків розробки прикладного програмного забезпечення для вбудованих систем. Навчання здобувачів навичкам проєктування систем на основі мікропроцесорних комплектів та мікроконтролерів як найпоширенішого типу мікропроцесорних систем та розв’язання задач їх проєктування. Для її вирішення застосовуються мікроконтролери сімейства MCS-51, PIC, AVR, а також спеціальні програмні засоби проєктування, такі, як програмні симулятори даних пристроїв.
Завдання дисципліни полягає у надбанні необхідних знань, щодо інтерфейсів та протоколів, які використовуються в мікропроцесорних системах. В результаті виконання курсового проєкту здобувачі отримують необхідні знання здійснення вибіру необхідних апаратних засобів для реалізації мікропроцесорної системи, а також реалізації програм керування для мікроконтролерів, задіяних в реалізації мікропроцесорної системи.
Практичне значення та використання отриманих знань полягає у здатності розробляти архітектуру систем керування, обирати засіб її реалізації; обирати або розробляти типові вузли систем керування; обирати або розробляти алгоритми реалізації типових завдань керування; працювати у середовищі програмних пакетів комунікацйного сервера RSLinx, середовища програмування RSLogix500, емулятора контролера RSEmulate500; проєктувати рішення задачі керування та контролю за допомогою контролера шляхом формалізації технічного завдання, розробки алгоритму рішення, програми на мові сходинкових діаграм (Ladder Diagram) або на іншій мові за стандартом ІЕС 61311, введення розробленої програми у комп'ютер при необхідності пошуку помилок.
Тематика та види навчальних занять
для денної та заочної форми здобуття освіти
не передбачено.
Індивідуальна робота
Індивідуальна робота реалізується у формі курсового проєкту (КП).
Курсовий проєкт «Проєктування мікропроцесорних систем автоматизації» дозволяє здобувачам освіти здобути практичні навички в сфері розробки мікропроцесорної техніки й застосувати знання, отримані при вивченні начальної дисципліни «Мікропроцесорні системи». Курсовий проєкт передбачає розробку мікропроцесорного пристрою або системи із заданою функціональністю.
Метою є формування у здобувачів практичних навичок розробки мікропроцесорної техніки, мікропроцесорних пристроїв і систем.
Задачами є:
1) вивчення принципів побудови та функціонування мікропроцесорних систем;
2) набуття навичок вибору мікроконтролера або SoC та інших електронних компонентів для реалізації заданої функціональності мікропроцесорної системи;
3) набуття навичок проектування електричних схем з мікропроцесорами;
4) набуття навичок програмування мікроконтролерів у складі пристрою (системи), що виконує поставлену задачу.
Здобувач вищої освіти отримує завдання на консультації щодо виконання КП.
Пояснювальна записка містить 20 – 25 сторінок. Графічна частина ‒ три аркуша креслень формату А3 та один – А2.
Змістовна послідовність виконання курсового проекту:
1. Отримання теми та завдання.
2. Підбор та вивчення літератури.
3. Розробка структурної схеми системи.
4. Розробка функціональної схеми системи.
5. Розробка програмного забезпечення.
6. Розробка опису схемних рішень та програмного забезпечення.
7. Розробка текстової та графічної документації.
8. Подання курсової роботи на перевірку.
9. Захист курсової роботи.
Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):
1) функціональна схема системи автоматизації (формат А3);
2) принципова електрична схема системи автоматизації (формат А2);
3) алгоритм функціонування системи автоматизації (формат А3);
4) результати комп’ютерного моделювання обчислювального засобу (формат А3).
Рекомендована література
Базова
1. Бондаренко І.М., Бородін О.В., Карнаушенко В.П. Мікропроцесорні системи контролю та керування: Навч. посібник для студентів ЗВО. − Харків: ХНУРЕ. − 2020. – 244 с.
2. Технічні засоби автоматизації: навч.-метод. посібник. / уклад.: А.К. Бабіченко, М.О. Подустов, І.Л. Красніков, О.Г. Шутинський та ін..; за ред.. А.К. Бабіченка. Харків: НТУ «ХПІ», 2021. – 217 с.
3. Ельперін І.В. Промислові контролери: Навч. посіб. / І.В. Ельперін – К.: НУХТ, 2018. – 320 с.
4. Смірнов В.В., Смірнова Н.В., Пархоменко Ю.М. Архітектура та програмування периферійних інтерфейсних контролерів: підручник. – Кропивницький: ЦНТУ, 2020. – 278 с.
5. Тарарака В.Д. Архітектура комп’ютерних систем: навчальний посібник. – Житомир: ЖДТУ, 2018 – 383 с.
6. Єсаулов С.М. Аналіз, синтез і проєктування цифрових систем керування: навчальний посібник / С.М. Єсаулов, О.Ф. Бабічева. – Харків: ХНУМГ ім. О.М. Бекетова, 2018. – 150 с.
7. Парр Е. Програмовані контролери: Посібник для інженера / Е. Парр. – К.: Віват, 2017. – 516 с.
8. Архітектура новітніх мікроконтролерів. Програмування мікропроцесорних систем на базі мікроконтролерів сімейства ARM: Навчальний посібник для студентів спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» / А.О. Новацький. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2017 – 138 с.
Додаткова
1. Мікропроцесорні засоби в автоматизованих системах керування технологічними процесами: підручник / [А.К. Бабіченко, І.Л. Красніков, Ю.А. Бабіченко та інші]; за ред. А.К. Бабіченко. – Нац. техн. ун-т «Харків. політехн. ін-т». – Харків: Водний Спектр Джі-Ем-Пі, 2016. – 440 с.
Інформаційні ресурси
1. Atmel Corporation – Microcontrollers, 32-bit and touch solutions. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.atmel.com/.
2. Програмне забезпечення для програмування в середовищі IAR Systems [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.iar.com/en/Products/IAREmbedded-Workbench/.
3. Глобальний фахівець з керування енергоспоживанням і автоматизації. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://www.se.com/ua/uk/.
4. Сайт компанії СВ АЛЬТЕРА. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: www.svaltera.ua.
Захист курсового проєкту ‒ протягом останнього навчального тижня семестру.
Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
Для денної та заочної форми здобуття освіти
Бездоганне виконання курсового проєкту оцінюється у 60 балів. Захист проєкту – 40 балів.
Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач – 100 балів.