Програмне забезпечення мехатронних засобів
Спеціальність: Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка
Код дисципліни: 6.175.02.E.066
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Інтелектуальної мехатроніки та роботики
Лектор: Гірняк Юрій Богданович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Загальні компетентності:
• знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності (ЗК01);
• навички використання інформаційних і комунікаційних технологій (ЗК03);
• здатність виявляти, ставити та вирішувати проблеми (ЗК06).
Фахові компетентності:
• знання і розуміння наукових фактів, концепцій, теорій, принципів і методів експериментальної інформатики (ФК03);
• здатність застосовувати комплексний підхід до вирішення експериментальних завдань із застосуванням засобів інформаційно-вимірювальної техніки та прикладного програмного забезпечення (ФК07);
• здатність демонструвати знання і розуміння математичних принципів і методів, необхідних для створення віртуальних засобів вимірювання та інформаційно-вимірювальної техніки (ФК08);
• здатність розробляти програмне, апаратне та метрологічне забезпечення комп’ютеризованих інформаційно-вимірювальних систем (ФК09).
Результати навчання: В результаті вивчення дисципліни фахівець повинен знати:
- методи та підходи до вирішення завдань з проектування програмного забезпечення мехатронних засобів.
Підготовлений фахівець повинен вміти:
- формулювати та вирішувати інженерні завдання з проектування програмного забезпечення мехатронних засобів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити: Інформатика
Кореквізити: Мікропроцесорні засоби мехатроніки
Короткий зміст навчальної програми: • Місце і роль вбудованих комп’ютерних системи в мехатроніці.
• Мікроконтролери. Ядро серії мікроконтролерів MCS-51.
• Пам’ять MCS-51, їх характеристики та принципи роботи. Адресний простір MCS-51.
• Пам'ять спеціальних функціональних регістрів (SFR) MCS-51: призначення та спосіб доступу до них.
• Базові регістри MCS-51, їх роль в роботі мікроконтролера.
• Доступ до пам’яті MCS-51. Класифікація та призначення способів адресації.
• Мова асемблер MCS-51. Програмування на асемблері у інтегрованому середовищі розробки Keil C51.
• Набір інструкцій MCS-51: класифікація та призначення.
• Переривання в MCS-51: роль в роботі мікроконтролера та організація обробки переривань.
• Порти вводу/виводу MCS-51: паралельні та послідовні порти.
• Таймери/лічильники MCS-51 і їх типові застосування.
• Методи створення програм для мікроконтролерів MCS-51. Способи вирішення типових та специфічних задач. Ефективність, швидкість та економічність програмного забезпечення
Опис: 1. Вступ до курсу. Вбудовані комп’ютерні системи в мехатроніці:
Мехатроніка. Вбудовані комп’ютерні системи (ВКС) в
мехатроніці. Історія та майбутнє ВКС. Приклади застосування
ВКС та їх технічні характеристики
2. Мікроконтролери. Ядро серії мікроконтролерів MCS-51 (базова модель - INTEL i8052):
Мікроконтролери. Класифікація мікроконтролерів. Основні
вимоги до мікроконтролерів. Історія i8052. Сучасні модифікації
i8052
3. Пам’ять MCS-51:
Типи пам’яті i8052. Карта пам’яті i8052. Пам’ять програм. Зовнішня оперативна пам’ять. Вбудована пам’ять. Вбудована оперативна пам’ять. Стек. Пам’ять спеціальних функціональних регістрів(SFR)
4. Пам'ять спеціальних функціональних регістрів (SFR):
Звернення до SFR-регістрів. Звернення до окремих бітів SFR регістрів. Бітово адресовані SFR-регістри. Типи SFR регістрів. Опис SFR-регістрів. Нестандартні SFR-регістри
5. Базові регістри:
Акумулятор. «R» регістри. «B» регістр. Лічильник команд (PC). Вказівник даних (DPTR). Вказівник стеку (SP).
6. Способи адресації:
Безпосередня адресація. Пряма адресація. Непряма адресація. Зовнішня пряма адресація. Зовнішня непряма адресація. Непряма програмна адресація.
7. Мова асемблер MCS-51:
Двійкова арифметика. Арифметико-логічні операції. Процес побудови виконавчого модуля. Структура виконавчого модуля. Синтаксис мови асемблер. Основні техніки програмування на мові асемблер MCS-51. Програмування периферійних пристроїв.
8. Набір інструкцій MCS-51:
Групи інструкцій MCS-51. Час виконання інструкцій. Команди пересилки даних. Команди арифметичних операцій. Команди логічних операцій. Команди операцій над бітами. Команди операцій керування виконанням.
9. Переривання:
Події що генерують переривання. Встановлення переривань. Пріоритет переривань. Вихід з переривань. Послідовні переривання. Захист регістрів.
10. Порти вводу/виводу MCS-51:
Паралельні порти в/в. Режими роботи послідовного порту. Встановлення швидкості передачі послідовним портом. Запис та читання з послідовного порту.
11. Таймери/лічильники:
Використання таймерів для вимірювання часу. Ініціалізації таймера. Зчитування таймера. Використання таймера як лічильника подій.
Методи створення програм для мікроконтролерів MCS-51.
12. Способи вирішення типових та специфічних завдань:
Методи програмування на асемблері MCS-51. Типові задачі
програмного забезпечення мехатронних засобів. Специфічні
задачі та застосування мікроконтролерів. Ефективність,
швидкість та економічність програмного забезпечення.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль ПК (Разом – 43 балів): практичні заняття (23 балів), лабораторні заняття (20 балів).
Підсумковий контроль КЗ – 57 балів.
Разом за дисципліну (ПК+КЗ) – 100 балів
Критерії оцінювання результатів навчання: Оцінювання результатів навчання проводиться відповідно до якості і повноти виконання завдань поточного контролю, розрахунково-графічних, курсових, залікових контрольних, кваліфікаційних робіт, а також захисту курсових і кваліфікаційних робіт.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1) Справочник. Микроконтроллеры: архитектура, программирование, интерфейс. Бродин В.Б., Шагурин М.И. – М.:ЭКОМ, 1999.
2) В.М.Локазюк. Мікропроцесори та мікроЕОМ у виробничих системах. – Видавн.центр “Академік”, Київ 2002.
3) Бек Л. Введение в системное программирование. - М.: МИР, 1998.
4) Гордеев А.В., Молчанов А.Ю. Системное програмное обезпечение. – СПб.: Питер, 2002.
5) Язык программирования Си.\Пер. с англ., 3-е изд., испр. - СПб.: "Невский Диалект", 2001.
6) Шпак З.Я. Програмування мовою С. – Львів: Оріяна-Нова, 2006.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).