Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Elektronika cyfrowa
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
EAiR-1-208-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Automatyka i Robotyka
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Prowadzący moduł:
Rosół Maciej (mr@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach modułu podejmowane są zagadnienia związane z projektowaniem kombinacyjnych i sekwencyjnych układów cyfrowych oraz ich implementacja na wybranych platformach sprzętowych np.: CPLD/FPGA, mikrokontroler/procesor i PLC.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Zna i rozumie zasady działania układów logicznych i automatów. AiR1A_W01, AiR1A_W02 Kolokwium,
Wynik testu zaliczeniowego
M_W002 Jest zapoznany z podstawowymi narzędziami opisu zjawisk w układach przełączających. AiR1A_W01, AiR1A_W02 Wynik testu zaliczeniowego,
Kolokwium
M_W003 Umie budować i minimalizować automaty zupełne i niezupełne. AiR1A_W01, AiR1A_W02 Wynik testu zaliczeniowego,
Kolokwium
M_W004 Zna podstawowe logiczne sterowniki programowalne i posiada podstawy wiedzy z układów re-programowalnych. AiR1A_W03, AiR1A_W02 Kolokwium,
Wynik testu zaliczeniowego
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi zaprojektować logiczny układ kombinacyjny i potrafi posłużyć się Algebrą Boole'a i tablicami Karnaugh AiR1A_U06 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Potrafi zaprojektować logiczny układ sekwencyjny – automat oraz przedstawić go w formie maszyny skończenie stanowej. AiR1A_U06, AiR1A_U05 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Potrafi dokonać analizy elektronicznych układów cyfrowych w związku z błędami, które mogą pojawić się w trakcie ich projektowania np.: hazardy i wyścigi oraz im zapobiegać. AiR1A_U06 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U004 Potrafi programować sterowniki PLC i podstawowe struktury logiczne PAL GAL oraz re-konfigurowalne CPLD/FPGA. AiR1A_U06, AiR1A_U07 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Zna rolę jaką pełnią automaty w obecnej rzeczywistości. AiR1A_K02 Kolokwium,
Wynik testu zaliczeniowego
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 0 28 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Zna i rozumie zasady działania układów logicznych i automatów. + - - - - - - - - - -
M_W002 Jest zapoznany z podstawowymi narzędziami opisu zjawisk w układach przełączających. + - - - - - - - - - -
M_W003 Umie budować i minimalizować automaty zupełne i niezupełne. + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna podstawowe logiczne sterowniki programowalne i posiada podstawy wiedzy z układów re-programowalnych. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaprojektować logiczny układ kombinacyjny i potrafi posłużyć się Algebrą Boole'a i tablicami Karnaugh - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi zaprojektować logiczny układ sekwencyjny – automat oraz przedstawić go w formie maszyny skończenie stanowej. - - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi dokonać analizy elektronicznych układów cyfrowych w związku z błędami, które mogą pojawić się w trakcie ich projektowania np.: hazardy i wyścigi oraz im zapobiegać. - - + - - - - - - - -
M_U004 Potrafi programować sterowniki PLC i podstawowe struktury logiczne PAL GAL oraz re-konfigurowalne CPLD/FPGA. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Zna rolę jaką pełnią automaty w obecnej rzeczywistości. + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 116 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):

1. Układy przełączające – podział funkcjonalny, technologiczny i ze względu na skalę integracji układu. (1 godz.)
2. Podstawowe elementy logiczne – bramki. Budowa podstawowej branki w technologiach: TTL i CMOS (2 godz.)
3. Algebra Boolea. Dwuwymiarowe funkcje Boolowskie tworzące układy funkcjonalnie pełne. Układy kombinacyjne oraz ich projektowania z użyciem tablic prawdy i Karnaugh. (3 godz.)
4. Układy sekwencyjne. Podstawowe przerzutniki stosowane w układach cyfrowych. (2 godz.)
5. Metody opisu automatu. Minimalizacja stanów automatów zupełnego i niezupełnego. Automat skończenie stanowy. (3 godz.)
6. Analiza sygnałów w układach cyfrowych z użyciem analizatora stanów logicznych oraz oscyloskopu cyfrowego. (2 godz.)
7. Programowalne sterowniki logiczne (PLC) dla celów realizacji układów cyfrowych. (2 godz.)
8. Programowalne i re-konfigurowalne struktury logiczne. Analiza parametrów technicznych nowoczesnych układów w odniesieniu do końcowego zastosowania. (3 godz.)
9. Synteza układów CPLD i FPGA. Język opisu sprzętu – VHDL. Narzędzia programowe opisu układów cyfrowych – XILINX ISE WebPack/Vivado. (5 godz.)
10. Analiza hazardów oraz wyścigów w układzie logicznym. (2 godz.)
11. Realizacje automatów – od sformułowania problemu poprzez zapis do sprzętowo-programowej realizacji. (3 godz.)

Ćwiczenia laboratoryjne (28h):
Program laboratorium

Zajęcia laboratoryjne podzielone są na dwie serie, po cztery ćwiczenia każda. Na pierwszym terminie laboratorium prowadzący omówią: zasady prowadzenia zajęć, przepisy BHP oraz warunki zaliczenia. Na tychże zajęciach zostanie również dokonany podział studentów na cztery grupy.
Zajęcia te są wspomagane przez moduł “Elektronika cyfrowa” na platformie e-learningowej AGH.

I seria:
1. Synchroniczne układy sekwencyjne na przerzutnikach
2. Detekcja i likwidacja hazardów w układach logicznych
3. Analiza działania kombinacyjnych i sekwencyjnych układów cyfrowych z użyciem analizatora stanów logicznych
4. Projekt asynchronicznego układu sekwencyjnego zabezpieczającego przejazd kolejowy
II seria:
5. Projekt układu sekwencyjnego w formie diagramu FSM
6. Wykorzystanie funktorów ExOR do realizacji koderów/dekoderów wraz z implementacją na układy CPLD.
7. Podstawy programowania re-programowalnych układów FPGA
8. Wykorzystanie sterownika PLC do realizacji kombinacyjnych i sekwencyjnych układów logicznych
9. Kolokwium zaliczeniowe

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

1. Warunkiem uczestnictwa w zajęciach laboratoryjnych jest dokonanie zapisu na kurs e-learningowy:
https://upel.agh.edu.pl/weaiib/course/view.php?id=444 (Wydział EAIiIB, Elektronika Cyfrowa, M. Rosół)
2. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnych ocen z testu końcowego, który odbędzie się na ostatnim wykładzie oraz laboratorium.
3. W przypadku uzyskania oceny niedostatecznej z testu końcowego istnieje możliwość jego poprawy w formie ustnej, w ustalonym z prowadzącym wykład terminie, jednak nie później niż przewiduje to aktualny tok studiów.
4. Warunkiem zaliczenia laboratorium jest uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium, które odbędzie się na ostatnich zajęciach oraz wykonanie przez każdą z grup laboratoryjnych sprawozdania, z każdego ćwiczenia (8 sprawozdań).

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia arytmetyczna ocen uzyskanych z zaliczeń ćwiczeń laboratoryjnych i testu końcowego.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

1. Do zaliczenia Laboratorium konieczne jest wykonanie wszystkich 8 ćwiczeń laboratoryjnych.
2. Obecność na zajęciach laboratoryjnych jest obowiązkowa. Nieobecności na zajęciach i ich usprawiedliwianie będzie traktowane zgodnie z Regulaminem Studiów. Trzy oraz większa liczba nieobecności nieusprawiedliwionych skutkują brakiem zaliczenia.
3. Jako usprawiedliwienie nieobecności uwzględniane jest zwolnienie lekarskie lub oficjalne pismo
dotyczące udziału w konferencjach, stażach, zawodach sportowych itp. potwierdzone przez Rektora lub
Dziekana.
4. Jeżeli student był nieobecny (usprawiedliwiony, bądź nieusprawiedliwiony) ) na wybranym ćwiczeniu laboratoryjnym to może go odrobić z inną grupą ćwiczeniową, jednak nie później niż termin zakończenia danej serii ćwiczeń.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Podstawy algebry i fizyki.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1.Majewski W.: Układy logiczne. WNT, Warszawa 2003
2.Łuba T.: Synteza układów cyfrowych, WKŁ, Warszawa 2003
3.Pieńkos J., Turczyński J: Ukady scalone TTL w systemach cyfrowych, WKŁ, Warszawa 1980
4.Astola J., Stankovic R.: Fundamentals of switching Theory and logic design, Springer, Netherlands 2006
5.Majewski J. Zbysiński P.: Układy FPGA w przykładach. BTC, Warszawa 2007

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Turnau A.: Jak buduje się automaty? KZA Express półrocznik, numer 6, str. 56-61, 2011

Informacje dodatkowe:

Turnau A.: Jak buduje się automaty? KZA Express półrocznik, numer 6, str. 56-61, 2011