Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia 5

(1)

Z1-PU7 WYDANIE N1 Strona 1 z 1

(pieczęć wydziału) KARTA PRZEDMIOTU

1. Nazwa przedmiotu: PROJEKTOWANIE URZĄDZEŃ CYFROWYCHI 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 Opis efektu kształcenia Metoda sprawdzenia

efektu kształcenia

Forma prowadzenia

zajęć

Odniesienie do efektów dla kierunku

studiów

1 należy wskazać ok. 5 – 8 efektów kształcenia

(2)

1 Zna podstawowe sposoby przedstawiania informacji dwuwartościowej – kody i zapisy dwójkowe liczb dziesiętnych, liczby ze znakiem

Zaliczenie ćwiczeń tablicowych, egzamin

Wykład, ćwiczenia tablicowe

K1_W01

2 Zna struktury i właściwości podstawowych bramek logicznych z głównych rodzin układów scalonych oraz układy multiplekserów demultiplekserów, koderów i dekoderów oraz ich zastosowania

Wykład ćwiczenia tablicowe

K1_W13

3 Ma podstawową wiedzę z zakresu pamięci półprzewodnikowych, potrafi dokonać ekspansji liczby słów i bitów w słowie oraz zastosować pamięć w urządzeniu

K1_W13 K1_U15

4 Opanował sposoby wykonywania operacji arytmetycznych na liczbach dwójkowych i dwójkowo-dziesiętnych oraz zna odpowiednie układy arytmetyczne

K1_W18

5 Zna układy sterowania urządzeniem cyfrowym i potrafi je projektować

K1_W18 K1_U15 6 Potrafi wprowadzić i wyprowadzić informację z

urządzenia cyfrowego

K1_U15

7 Zna podstawowe zagadnienia z zakresu transmisji informacji

K1_W01

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.

Zaliczenie laboratorium, zaliczenie projektu

Laboratorium, projekt

K1_U01 K1_U02 K1_U15

18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin) W. 45 Ćw. 45 L. 30 P. 30 Sem.

(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.) - Projektowanie bloku pamięci dynamicznej.

(4)

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

(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 Liczba godzin

kontaktowych / pracy studenta

1 Wykład 45/15

2 Ćwiczenia 45/45

3 Laboratorium 30/35

4 Projekt 30/45

5 Seminarium /

6 Inne 5/20

Suma godzin 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.