Module also offered within study programmes:
General information:
Annual:
2017/2018
Code:
EME-1-504-s
Name:
Programming of measuring systems
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Microelectronics in industry and medicine
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
Maj Piotr (maj@agh.edu.pl)
Academic teachers:
Maj Piotr (maj@agh.edu.pl)
Kozioł Anna (ankoziol@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. ME1A_K04 Activity during classes,
Test
Skills
M_U001 Umie napisać specyfikację systemu kontrolno-pomiarowego w sposób czytelny dla innych programistów ME1A_U03 Activity during classes,
Test
M_U002 Umie zaprogramować wybrane platformy sprzętowe do pracy w systemach kontrolno-pomiarowych ME1A_U10, ME1A_U11 Activity during classes,
Test
M_U003 Umie poprawnie i świadomie wykorzystać dostępne platformy sprzętowe do budowy systemów kontrolno-pomiarowych ME1A_U10, ME1A_U01 Activity during classes,
Test
M_U004 Potrafi zaplanować pracę zespołu i sprawnie oraz bezpiecznie w tym zespole pracować. Test,
Activity during classes
M_U005 Potrafi zaprojektować poprawnie działający układ regulacji automatycznej. ME1A_U25 Activity during classes,
Test
Knowledge
M_W001 wie, jak zbudowany jest system kontrolno-pomiarowy ME1A_W07 Test,
Activity during classes
M_W002 Potrafi scharakteryzować podstawowe platformy do budowy systemów kontrolno-pomiarowych ME1A_W07, ME1A_W19 Test,
Activity during classes
M_W003 Zna budowę i zasady działania oraz obszary zastosowań podstawowych platform programowalnych ME1A_W07, ME1A_W19, ME1A_W06 Test,
Activity during classes
M_W004 Zna i rozumie pojęcia związane z automatyką i teorią sterowania. ME1A_W12 Activity during classes,
Test
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Umie napisać specyfikację systemu kontrolno-pomiarowego w sposób czytelny dla innych programistów + - + - - - - - - - -
M_U002 Umie zaprogramować wybrane platformy sprzętowe do pracy w systemach kontrolno-pomiarowych - - + - - - - - - - -
M_U003 Umie poprawnie i świadomie wykorzystać dostępne platformy sprzętowe do budowy systemów kontrolno-pomiarowych + - + - - - - - - - -
M_U004 Potrafi zaplanować pracę zespołu i sprawnie oraz bezpiecznie w tym zespole pracować. - - + - - - - - - - -
M_U005 Potrafi zaprojektować poprawnie działający układ regulacji automatycznej. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 wie, jak zbudowany jest system kontrolno-pomiarowy - - - - - - - - - - -
M_W002 Potrafi scharakteryzować podstawowe platformy do budowy systemów kontrolno-pomiarowych + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna budowę i zasady działania oraz obszary zastosowań podstawowych platform programowalnych + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna i rozumie pojęcia związane z automatyką i teorią sterowania. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Wykład

WYKŁAD 1 2×45min
Omówienie programu przedmiotu w zakresie wykładu i laboratorium. Omówienie poszczególnych zagadnień i związanych z nimi trudności, które należy rozwiązać. Wprowadzenie do automatyki i teorii sterowania.
WYKŁAD 2/3 2×45min
Podstawowe pojęcia: obiekt sterowania, układ regulacji, rodzaje sprzężeń między urządzeniem sterującym a obiektem, sterowanie w układzie otwartym i zamkniętym. Transmitancja operatorowa, charakterystyki czasowe obiektów regulacji. Transmitancja widmowa i charakterystyki częstotliwościowe obiektów regulacji. Stabilność liniowych układów automatyki. Warunki stabilności. Regulatory i człony korekcyjne w układach regulacji.
WYKŁAD 4 4×45min
Programowanie systemów kontrolno-pomiarowych. Przypomnienie podstawowych typów danych, funkcji, sposobu pisania programów wraz z przykładami.

WYKŁAD 5 2×45min
Karty akwizycji danych. Rodzaje kart pomiarowych, budowa toru akwizycji sygnału analogowego, toru generowania sygnału analogowego. Charakterystyka cyfrowych wejść/wyjść oraz układów licznikowych oraz ich podstawowe parametry. Przykłady zastosowania, Programowanie kart pomiarowych. Charakterystyka stertowników kart i sposoby wykorzystania ich w oprogramowaniu. Wstęp do akwizycji sygnałów. Przykłady akwizycji pojedynczej próbki sygnału, buforowanej akwizycji wielu próbek w trybie ciągłym. Omówienie zasad dobrego budowania zadania akwizycji danych. Generacja danych oraz operacje licznikowe. Przykłady wykorzystania budowanych zadań akwizycji w wielowątkowej aplikacji.

WYKŁAD 6 2×45min
Komunikacja z przyrządami pomiarowymi. Definicja pomiaru zdalnego. Standardy komunikacji z przyrządami. Omówienie RS-232 oraz GPIB. Programowanie automatycznych testów z wykorzystaniem RS-232 oraz GPIB wraz ze stosownymi przykładami.

WYKŁAD 7/8/9 6×45min
Systemy czasu rzeczywistego. Charakterystyka systemów RT i związane z nimi nazewnictwo. Porównanie z systemami ogólnego przeznaczenia. Definicja zadania (wątku) jako wydzielonej części oprogramowania i omówienie sposobów przydzielania czasu procesora do poszczególnych zadań. Struktury priorytetowe, określanie priorytetów programów. Komunikacja pomiędzy zadaniami. Omówienie kolejek RT, struktury FGV. Pętla czasokrytyczna i zapewnienie jej determinizmu. Budowa aplikacji wykonywalnej.

WYKŁAD 10/11/12/13 8×45min
Układy FPGA – omówienie architektury układów, definicji połączeń pomiędzy zdefiniowanymi blokami. Sposoby programowania układów FPGA. Przeznaczenie programów oraz charakterystyka zadań, do których stosowane są ww. układy. Struktura programów oraz właściwości programów pisanych w FPGA, Programowanie struktur FPGA: Sekwencjonowanie kodu, taktowanie układu, czasy wykonywania poszczególnych funkcji i struktur, sposoby doboru zegara, wykonywanie szeregu funkcji w jednym takcie zegara, debuggowanie kodu, obsługa wejść/wyjść. Komunikacja pomiędzy zadaniami. Komunikacja pomiędzy wątkami. Komunikacja układu z systemem nadrzędnym przez DMA FIFO, IRQ. Architektura programu w systemie nadrzędnym

WYKŁAD 14 2×45min
Kamera w systemie kontrolno – pomiarowym. Konfiguracja projektu wykorzystującego kamerę, deguggowanie programów.
Akwizycja obrazów. Rodzaje kamer i sposoby konfiguracji urządzeń i pozyskiwania z nich danych. Podłączenie kamery do komputera, parametry akwizycji obrazu. Akwizycja ciągła i akwizycja pojedynczych ramek obrazu. Zapis pojedynczych ramek oraz fragmentu filmu z odpowiednimi parametrami.

WYKŁAD 15 2×45min
Podsumowanie – przykłady integrowania różnych urządzeń omawianych wcześniej w jednym systemie kontrolno-pomiarowym. Wskazanie na problemy i sposoby ich rozwiązywania. Przykład budowy systemu sterowania z wykorzystaniem systemu czasu rzeczywistego.

Laboratory classes:
Laboratorium

LABORATORIUM 4 × 45 min

  1. Zapoznanie z metodami programowania, budowania projektu programowego wykorzystującego zewnętrzne urządzenia i przyrządy pomiarowe,
  2. Projektowanie układów automatyki z wykorzystaniem środowiska LabVIEW, wyznaczanie charakterystyk czasowych oraz częstotliwościowych dla podstawowych elementów automatyki. Działanie układu automatycznej regulacji. Rodzaje regulatorów. Badanie jakości regulacji, statycznej i dynamicznej.
  3. Karta pomiarowa w systemie kontrolno-pomiarowym – pomiar prędkości elementu wirującego z wykorzystaniem analogowego wejścia oraz liczników zawartych na karcie akwizycji danych
  4. Zdalna kontrola przyrządów pomiarowych przez GPIB oraz pomiar zautomatyzowany pomiar charakterystyki A-F urządzenia,
  5. Systemy czasu rzeczywistego w systemie kontrolno-pomiarowym – zapoznanie z determinizmem i porównanie wykonywania fragmentu kodu w systemie RT i w systemie Windows,
  6. FPGA w systemie kontrolno-pomiarowym – program generujący sygnał VGA, PDA w systemie kontrolno-pomiarowym – budowa wirtualnego urządzenia mobilnego do pomiaru częstotliwości dźwięku,
  7. Kamera w systemie kontrolno-pomiarowym – metody akwizycji i rejestracji na dysk obrazu z kamery podłączonej do komputera przez złącze USB,
  8. Kolokwium zaliczeniowe, wystawienie ocen (2×45min)

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 146 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in laboratory classes 28 h
Preparation for classes 50 h
Realization of independently performed tasks 40 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena z laboratorium jest obliczana na podstawie sumy punktów z kolokwiów i aktywności zgodnie z regulaminem studiów, przy czym:
1. kolokwium I 30 pkt;
2. kolokwium II (niezależny egzamin certyfikacyjny) 30 pkt;
3. aktywność 10 pkt;
Ocena końcowa wystawiana jest na podstawie oceny z laboratorium.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw programowania

Recommended literature and teaching resources:

1. Robert H. Bishop: LabVIEW Student Edition, Prentice Hall, 2009
2. Materiały szkoleniowe kursów LabVIEW Core I, LabVIEW Core II, LabVIEW Core III, National Instruments, Warszawa 2010
3. W. Nawrocki: Komputerowe Systemy Pomiarowe, WKŁ, 2002
4. Materiały szkoleniowe kursów programowania układów FPGA, systemów RT oraz Data Acquisition and Signal Conditioning, National Instruments, Warszawa 2010,

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None