Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Technika cyfrowa i mikroprocesorowa
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIAK-1-701-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Akustyczna
Semestr:
7
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr inż. Pawlik Paweł (pawlik@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach modułu przekazywana jest wiedza z zakresu budowy, zasad działania i projektowania układów cyfrowych oraz procesorów.

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 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie budowy, zasad działania i parametrów cyfrowych układów elektronicznych. IAK1A_W16, IAK1A_W14, IAK1A_W15 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie budowy i zasady działania układów programowalnych, mikroprocesorów, mikrokontrolerów. IAK1A_W16, IAK1A_W14, IAK1A_W15 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi sformułować specyfikację dla prostych układów cyfrowych a także dokonać ich weryfikacji. IAK1A_U01, IAK1A_U23 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Student potrafi projektować cyfrowe układy elektroniczne używając właściwych metod, technik i narzędzi. IAK1A_U09, IAK1A_U23, IAK1A_U22 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Student umie czytać oraz tworzyć graficzną i tekstową dokumentację techniczną (rysunki, schematy, wykresy) oraz tworzyć dokumentację z wykorzystaniem wspomagania komputerowego. IAK1A_U11 Sprawozdanie
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych. IAK1A_K02 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_K002 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. IAK1A_K01 Aktywność na zajęciach,
Zaangażowanie w pracę zespołu
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 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie budowy, zasad działania i parametrów cyfrowych układów elektronicznych. + - + - - - - - - - -
M_W002 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie budowy i zasady działania układów programowalnych, mikroprocesorów, mikrokontrolerów. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi sformułować specyfikację dla prostych układów cyfrowych a także dokonać ich weryfikacji. + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi projektować cyfrowe układy elektroniczne używając właściwych metod, technik i narzędzi. + - + - - - - - - - -
M_U003 Student umie czytać oraz tworzyć graficzną i tekstową dokumentację techniczną (rysunki, schematy, wykresy) oraz tworzyć dokumentację z wykorzystaniem wspomagania komputerowego. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych. + - + - - - - - - - -
M_K002 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 22 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):

Cykl wykładów obejmuje 26 godz. zajęć. Program wykładów przedstawia się następująco:
1. Cyfrowy zapis informacji. Kody liczbowe i alfanumeryczne. Działania arytmetyczne na liczbach binarnych. Funkcje logiczne i ich zapis. Metody minimalizacji funkcji logicznych. Opis matematyczny układów kombinacyjnych.

2. Tranzystor w układach cyfrowych. Podstawowe bramki logiczne. Analiza i synteza układów kombinacyjnych na poziomie tranzystorów i bramek logicznych.

3. Multipleksery, demultipleksery, kodery i dekodery. Przykłady zastosowań. Synteza układów logicznych z wykorzystaniem multiplekserów.

4. Układy sekwencyjne – przerzutniki RS, JK, D, T. Liczniki synchroniczne i asynchroniczne. Rejestry.

5. Układy arytmetyczne (układy sumatora, multiplikatora, komparatora)

6. Pamięci – RAM, ROM, PROM, EPROM, Flash.

7. Programowalne i specjalistyczne układy cyfrowe. Układy PLD i FPGA.

8. Przetworniki cyfrowo-analogowe ( z dzielnikiem napięcia, wagowe, z drabinką R-2R, z drabinką C-2C) i analogowo-cyfrowe (równoległe, kompensacyjne, całkujące). .

9. Mikroprocesory (budowa, układy peryferyjne, programowanie, systemy sterowania, aplikacje)

10. Magistrale transmisji danych

Ćwiczenia laboratoryjne (28h):

1. Wprowadzenie do środowiska Active-HDL.

2. Projekt sterownika do wyświetlacza 7-segmentowego na bazie podstawowych bramek logicznych.

3. Projekt sterownika do wyświetlacza 7-segmentowego na bazie multiplekserów.

4. Synteza liczników modulo-n synchronicznych i asynchronicznych

5. Budowa zegara cyfrowego z wyświetlaczami 7-segmentowymi.

6. Sumator i subtraktor

7. Komparator cyfrowy

8. Wprowadzenie do mikrokontrolerów (konfiguracja, komunikacja z komputerem przez port szeregowy)

9. Mikrokontroler (sterowanie z poziomu komputera, rejstracja i analiza danych)

10. Własności mikroprocesorów i systemu operacyjnego (tworzenie podprocesów, wielowątkowość, itp.)

11. Softprocesor MicroBlaze implementowany w układzie FPGA

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:

Zaliczenie zajęć laboratoryjnych odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
W przypadku zajęć poprawkowych obowiązują takie same zasady.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie zaliczenia z zajęć laboratoryjnych.
Terminy egzaminów ustalają studenci po konsultacji z prowadzącym.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – 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: Warunkiem uczestniczenia w zajęciach jest zapoznanie się z udostępnionymi przez prowadzącego materiałami dotyczącymi wykonania ćwiczenia.. 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnych ocen z
laboratorium oraz egzaminu.
2. Obliczamy średnią ważoną z ocen z laboratorium (49,9%) i egzaminu (50,1%)
3. Wyznaczmy ocenę końcową na podstawie zależności:
if sr>4.75 then OK:=5.0 else
if sr>4.25 then OK:=4.5 else
if sr>3.75 then OK:=4.0 else
if sr>3.25 then OK:=3.5 else OK:=3

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

Oceny negatywne należy poprawić w terminie ustalonym z prowadzącym.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość algebry Boole’a
Znajomość podstaw teorii obwodów elektrycznych.
Znajomość zasad działania półprzewodnikowych elementów elektronicznych

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Filipkowski A.: Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe; WNT, Warszawa, 2006.
2. Kalisz J.: Podstawy elektroniki cyfrowej, wyd. V; WKiŁ, Warszawa 2007
3. Praca zbiorowa pod red. St. Kuty: “Przyrządy półprzewodnikowe i układy elektroniczne cz.II”; Wyd. AGH, Kraków 2000.
4. Łuba T.; Synteza układów cyfrowych; WKiŁ, Warszawa 2003
5. Pasierbiński J., Zbysiński P.; Układy programowalne w praktyce, WKiŁ, Warszawa 2001

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Sebastian GŁĄB, Mateusz BASZCZYK, Piotr DOROSZ, Wojciech KUCEWICZ, Maria SAPOR, et al. – Synthetizable digital library created to facilitate design of SOI detectors in 200 nm SOI technology -International Conference on Signals and Electronic Systems : Poznań, Poland, 11–13 September 2014

2. M. BASZCZYK, P. DOROSZ, S. GŁĄB, W. KUCEWICZ, Ł. MIK – Reduction of silicon photomultipliers thermal generation in self-coincidence system applied in low level light measurements – Bulletin of the Polish Academy of Sciences. vol. 62 no. 3 (2014) s. 505–510

3. P. DOROSZ, M. BASZCZYK, S. GŁĄB, W. KUCEWICZ, L. MIK, M. SAPOR – Silicon photomultiplier’s gain stabilization by bias correction for compensation of the temperature fluctuations – Nuclear Instruments & Methods in Physics Research vol. 718 (2013) s. 202–204.

4. Mateusz BASZCZYK, Piotr DOROSZ, Sebastian GŁĄB, Wojciech KUCEWICZ, Łukasz MIK, Maria SAPOR – Silicon photomultiplier gain compensation algorithm in multidetector measurements – Metrology and Measurement Systems vol. 20 no. 4 (2013) s. 655–666.

5. Rafał Szczypiński, Łukasz MIK, Jerzy Kruk, Mateusz BASZCZYK, Piotr DOROSZ, Sebastian GŁĄB, Dorota G. Pijanowska, Wojciech KUCEWICZ – Fluorescence detection in microfluidics systems — Detekcja fluorescencji w układach mikrofluidycznych – Electrical Review 88 no 10b (2012) s. 88–91.

6. Rafał Mos, Jerzy Barszcz, Marcin JASTRZĄB, Wojciech KUCEWICZ, Janusz MŁYNARCZYK, Elżbieta Raus, Maria SAPOR – Front-end electronics for Silicon Photomultiplier detectors implemented in CMOS VLSI integrated circuit – Electrical Review 86 no 11a (2010) s. 79–83.

Informacje dodatkowe:

Brak