Цифрові пристрої 1

Мета дисципліни: формування комплексу знань і здобуття навичок з розробки апаратних та програмних засобів  радіоелектронних  і телекомунікаційних цифрових пристроїв на базі інтегральних схем малого, середнього і великого рівня інтеграції, зокрема, мікроконтролерів; аналіз проблем та особливостей їх використання.

Завдання дисципліни:
- вивчення основ теорії перемикальних функцій та скінченних автоматів;
- вивчення принципів побудови та роботи функціональних вузлів комбінаційного типу, що                реалізуються у вигляді окремих інтегрованих схем;
- вивчення принципів побудови і функціонування основних вузлів цифрових пристроїв
послідовнісного типу;
- оволодіння навичками проектування типових вузлів цифрових пристроїв;
- вивчення принципів побудови  аналого-цифрових та цифро-аналогових перетворювачів;
- вивчення архітектури мікропроцесорних систем;
- вивчення принципів побудови та функціонування  мікроконтролерів;
- оволодіння навичками розробки апаратного забезпечення мікроконтролерних систем;
- оволодіння навичками розробки програмного забезпечення мікроконтролерних систем;
- оволодіння навичками проектування мікропроцесорних систем на базі  мікроконтролерів
 
Основні результати навчання 
 
Уміти застосовувати базові знання основних нормативно-правових актів та довідкових матеріалів, чинних стандартів і технічних умов, інструкцій та інших нормативно-розпорядчих документів у галузі електроніки та телекомунікацій.
Уміти застосовувати знання в галузі інформатики й сучасних інформаційних технологій, обчислювальної і мікропроцесорної техніки та програмування, програмних засобів для розв’язання спеціалізованих задач та практичних проблем у галузі професійної діяльності.   
Здатність брати участь у створенні прикладного програмного забезпечення для елементів (модулів, блоків, вузлів) телекомунікаційних систем, інфокомунікаційних, телекомунікаційних мереж, радіотехнічних систем, тощо.
Уміти проектувати, в т.ч. схемотехнічно нові (модернізувати існуючі) елементи (модулі, блоки, вузли) телекомунікаційних та радіотехнічних систем, систем телевізійного й радіомовлення тощо.
Уміти використовувати системи моделювання та автоматизації схемотехнічного проектування для розроблення елементів, вузлів, блоків радіотехнічних та телекомунікаційних систем .
Здатність знаходити, оцінювати і використовувати інформацію з різних джерел, необхідну для розв’язання професійних завдань, включаючи відтворення інформації через електронний пошук; 
Уміти застосовувати знання в галузі інформатики й сучасних інформаційних технологій, обчислювальної і мікропроцесорної техніки та програмування, програмних засобів для розв’язання спеціалізованих задач та практичних проблем у галузі професійної діяльності.  

 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекційні заняття; ПЗ — практичні заняття; ЛР – лабораторні роботи; СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.
 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
Л 1. Вступ
    Мета та задачі дисципліни і її зв’язок з іншими дисциплінами.     Різновиди сигналів та їхні параметри. Класифікація цифрових пристроїв.
Л 2.    Теореми та тотожності алгебри логіки 
      Основні поняття та закони бульової алгебри.   Перемикальна функція та її властивості.
ПЗ 1    Основні перемикальні функції та логічні елементи, що реалізують ці функції.
Аксіоми і закони алгебри логіки. Тотожні перетворення логічних виразів за допомогою правила де-Моргана , законів поглинання та склеювання.
СРЗ. 
2 тиждень
Л 3. Форми зображення перемикальних функцій .
    Удосконалена диз`юнктивна нормальна форма перемикальної функції (УДНФ).     Удосконалена кон,юнктивна форма (УКНФ).     Реалізація ПФ на логічних елементах.
ПЗ 2. Форми зображення перемикальних функцій .
    Аналітичні форми запису ПФ. Удосконалена диз`юнктивна нормальна форма перемикальної функції (УДНФ).     Удосконалена кон,юнктивна форма (УКНФ).
СРЗ. 
3 тиждень
Л 4. Мінімізація ПФ 
    Задача мінімізації та методи її вирішування  Мінімізація за допомогою діаграм Вейча
    Мінімізація частково визначених ПФ
Л 5.    Лекція 5. Загальні питання синтезу скінченних автоматів.
    Скінчений автомат (СА) та форми опису його роботи.     Поняття про абстрактний та структурний синтез СА
ПЗ 3. Мінімізація перемикальних функцій   
 Методика мінімізації ПФ за допомогою діаграм Вейча. Мінімізація за допомогою імплікантних таблиць. Складання структурно-логічних схем реалізації ПФ в базисах Шефера та Пірса.
СРЗ. К.
4 тиждень
Л 6.    Тригери 
Загальна структура та класифікація тригерів. Синтез асинхронних  RS та JK-тригерів
Синтез синхронних одно та двоступеневих тригерів. Синтез D та DV-тригерів.
Т-тригери та реалізація цих тригерів на тригерах інших типів.
ЛР 1. Синтез цифрових пристроїв комбінаційного типу на базових логічних елементах  
СРС. К.
5 тиждень
Л7.    Структурний синтез СА 
Методика структурного синтезу СА. Приклади структурного синтезу СА.
Л 8.    Дешифратори, демультиплексори, шифратори.
    Особливості синтезу комбінаційних пристроїв.     Дешифратори та демультиплексори.    Шифратори.
ЛР 2    Синтез і дослідження тригерів на базі логічних інтегрованих схем.
На базі логічних елементів І-НЕ моделюються синхронні RS-,D-,JK-тригери, експериментально досліджуються алгоритми функціонування цих тригерів. 
СРЗ. К.
6  тиждень
Л 9.    Мультиплексори.
    Синтез мультиплексорів. Синтез комбінаційних пристроїв на дешифраторах та мультиплексорах.
ПЗ 4    Структурний синтез скінченних автоматів .
 Форми опису скінченних автоматів. Кодована таблиця переходів та виходів СА. Функції збудження елементів пам’яті СА. Методика побудови структурно-логічної схеми СА.
СРЗ. К.
7 тиждень
Л. 10    Компаратори та схеми порівняння чисел.
    Синтез цифрових компараторів.    
    Синтез схем порівняння чисел.
Л. 11    Комбінаційні суматори.
    Синтез одно розрядного комбінаційного суматора.     Синтез багато розрядних суматорів.     Синтез суматорів з прискореним переносом.
ЛР 3    Структурний синтез скінченних автоматів .
 Форми опису скінченних автоматів. Кодована таблиця переходів та виходів СА. Функції збудження елементів пам’яті СА. Методика побудови структурно-логічної схеми СА.
СРЗ. К.
8 тиждень
Л. 12      Арифметично-логічні пристрої.
    Принцип побудови та функціонування стандартної схеми АЛП. Нарощування розрядності АЛП за допомогою схем прискореного переносу.
МКР№1.
СРЗ. К.
9 тиждень
Лекція 13.    Постійні запам’ятовувальні пристрої та програмовані матриці.
    Класифікація ПЗП.
    Принципи побудови і структура ВІС  ПЗП.
    Принципи побудови і структура ВІС  ПЛМ
    Синтез комбінаційних пристроїв на основі ПЗП.
Лекція 14.    Регістри .
    Класифікація регістрів. Регістри пам’яті.    Методика синтезу регістрів зсуву.
    Функціональні вузли комбінаційного типу. 
ПЗ 5 Принципи побудови шифраторів дешифраторів  мультиплексорів. 
Нарощування розрядності . Методика реалізації ПФ на дешифраторах та мультиплексорах.
СРЗ. К.
10 тиждень
Л 15.    Лічильники.
    Класифікація лічильників.     Двійкові лічильники.     Двійкові асинхронні лічильники з послідовним переносом.     Двійкові асинхронні лічильники з паралельним переносом.
ЛР.4 Синтез та дослідження шифраторів на дешифраторів на базі інтегрованих логічних елементів. 
В домашньому завданні студенти синтезують  4-розрядні регістри зсуву вліво і вправо, а також розподільники імпульсів та лічильник Джонсона, а потім експериментально досліджують функціонування цих пристроїв.
СРЗ. К.
11 тиждень
Л 16.    Лічильники з довільним модулем лічби.
    Методика синтезу лічильників з довільним модулем лічби.     Побудова лічильників з довільним модулем лічби на стандартних інтегрованих   схемах.
Л 17.    Двійково-десяткові лічильники.
    Методика синтезу двійково-десяткових лічильників.     Кільцеві лічильники та лічильники Джонсона. 
ПЗ 6    Регістри та лічильники .
Принципи побудови та функціонування регістрів і лічильників. Кільцеві лічильники, двійкові лічильники. 
СРЗ. К.
12 тиждень
Лекція 18.    Принципи аналого-цифрового та цифро-аналогового перетворення.
    Основні процедури та параметри аналого-цифрового перетворення.     Цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП). ЦАП на двійково-зважених резисторах. ЦАП на основі матриці R-2R.
ЛР5. Синтез та дослідження регістрів зсуву з зворотними зв’язками.
СРЗ. К.
13 тиждень
Л. 19.    Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП).
    Послідовний АЦП.     АЦП порозрядного зважування.
Л. 20.    Паралельні АЦП.
    Принципи побудови паралельних АЦП.     АЦП подвійного інтегрування.     Стандартні мікросхеми АЦП та їхні параметри. 
ПЗ 7    Принципи побудови недвійкових лічильників на інтегрованих схемах двійкових лічильників (обмеження «зверху» та обмеження «знизу»)
СРЗ. К.
14 тиждень
Л. 21.    Генератори імпульсів .
    Загальні принципи побудови генераторів імпульсів. Очікувальні мультивібратори на логічних елементах.     Інтегровані схеми очікувальних мультивібраторів.
ЛР 6. Принципи побудови двійкових лічильників та лічильників з довільним модулем лічби. Студенти на базі синхронних тригерів синтезують двійкові лічильники, а на їх основі − лічильники з довільним модулем лічби та досліджують їх працездатність.
СРЗ. К.
15 тиждень
Л. 22.    Автоколивальні мультивібратори.
    Симетричні мультивібратори на логічних елементах.     Одно конденсаторні мультивібратори на логічних елементах. Генератори імпульсів на логічних елементах і тригерах 
Л. 23.    Формувачі імпульсів на логічних елементах і тригерах
МКР№2.
СРЗ. К. 
 
      Самостійна робота (5 семестр)

Самостійна робота складає 59 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт: підготовка до лекційних занять – 29 годин;  підготовка до лабораторних занять – 16 годин, підготовка до практичних занять – 14 годин.
 
 
Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Для забезпечення оперативного контролю за успішністю та якістю рівня навчальних досягнень здобувачів вищої освіти дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних, практичних та лабораторних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи. Модульні контрольні роботи №1 та №2 виконуються у вигляді тестів. Кожен з тестових білетів містить 20 запитань. До кожного запитання надається 5 варіантів відповідей, один з яких відповідає поставленому запитанню. Запитання мають як теоретичну, так і практичну направленість. Комплект тестових білетів до кожного модулю складається з п`яти варіантів. Правильна відповідь на кожне тестове запитання оцінюється максимум в 1 бал. Загальний бал за модульну контрольну роботу дорівнює кількості правильних відповідей.
 Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
Семестровий модуль № 1
ЛР 1. Оцінка за виконання – 10 балів (4 тиждень).
ЛР 2. Оцінка за виконання – 10 балів (5 тиждень).
ЛР 3. Оцінка за виконання – 10 балів (7 тиждень).
МКР №1. Модульна контрольна робота – 20 балів (8 тиждень). 
Перескладання можливе протягом 9-10 тижнів за розкладом консультацій.
Семестровий модуль № 2
ЛР 4. Оцінка за виконання – 10 балів (10 тиждень).
ЛР 5. Оцінка за виконання – 10 балів (12 тиждень).
ЛР 6. Оцінка за виконання – 10 балів (14 тиждень).
МКР №2. Модульна контрольна робота – 20 балів (15 тиждень).
Підсумковим контролем з дисципліни є залік.  Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач за всі виконані види робіт – 100 балів. Залік оцінюється за системою: «зараховано», «не зараховано». Оцінка «зараховано» виставляється за умови отримання не менш, ніж 60 балів за всі види робіт. Складання/перескладання заліку відбувається за встановленим деканатом розкладом.

Умови допуску до підсумкового контролю 

Залік виставляється здобувачу вищої освіти як сумарна оцінка за виконання всіх елементів навчальної дисципліни не менше ніж на 60 балів.

Шкала оцінювання
Визначення якості навчання
ICTS
Бали
100
5
A
90-100
5
ВІДМІННО ― відмінне виконання, або виконання лише з незначними помилками.
B
82-89
4
ДУЖЕ ДОБРЕ ― вище середнього рівня з кількома помилками.
C
75-81
ДОБРЕ ― в загальному правильно виконане завдання з незначною кількістю грубих помилок.
D
67-74
3
ЗАДОВІЛЬНО ― непогано, але зі значною кількістю недоліків.
E
60-66
ДОСТАТНЬО ― виконання задовольняє мінімальні критерії.
FX
34-59
2
НЕЗАДОВІЛЬНО ― потрібна додаткова праця над дисципліною
F
< 34
НЕЗАДОВІЛЬНО ― потрібне повторне вивчення дисципліни. 

 
 
Політика освітнього процесу
 
Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання, відвідувати консультації викладача з метою з’ясування всіх не зрозумілих питань під час самостійної роботи. 

Виконаний не свій варіант завдання здобувача не оцінюється.
 
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
 
Відсутність здобувача на модульній контрольній роботі відповідає оцінці «0». 

Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.

Заборонено використання будь-яких літературних джерел, конспектів лекцій, шпаргалок під час проходження модульних контролів з дисципліни.