Реферат: Программа дисциплины Электроника и микропроцессорная техника часть 2 "Основы цифровой электроники " для учебного плана кафедры бмт1 по направлению подготовки дипломированного специалиста
Министерство образования Российской федерации
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
55.34.00
«Утверждаю»
Первый проректор -
проректор по учебной работе
МГТУ им. Н.Э. Баумана
_______________ Е.Г. Юдин
«___» «___________» 2001 г.
Программа дисциплины
^ Электроника и микропроцессорная техника
часть 2 "Основы цифровой электроники "
для учебного плана кафедры БМТ1
по направлению подготовки дипломированного специалиста
553400 “Биомедицинская инженерия”,
Виды учебных работ
Объём работ, час
Всего
6 семестр
7 семестр
8 семестр
17 недель
17 недель
17 недель
Выделено на дисциплину
102(4/2)
102(4/2)
Аудиторная работа
68
68
Лекции
34
34
Семинары
17
17
Лабораторные работы
17
17
Самостоятельная работа
Домашнее задание
Курсовая работа
Курсовой проект
Сроки выполнения контрольных мероприятий (неделя выдачи – неделя сдачи)
Домашнее задание
Рубежный контроль
Контрольная работа
Курсовой проект 25%
Курсовой проект 50%
Курсовой проект 75%
Курсовой проект 100%
Контроль знаний
зачет
зачет
Кафедра Биомедицинские технические системы и устройства (БМТ 1)
Программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по направлению подготовки дипломированного специалиста 553400 “Биомедицинская инженерия.
^ Раздел 1. Цели и задачи дисциплины.
Общие цели.
подготовка специалистов к участию:
- в создании, эксплуатации и ремонте модулей обработки цифровой информации медицинских микропроцессорных систем для хирургии, терапии и диагностики;
- в анализе и разработке их конструкций, программ и методик испытаний.
Приобретаемые профессиональные умения и навыки.
- Формировать и обосновывать медико-технические требования к цифровым модулям (ЦМ) микропроцессорных систем биомедицинского назначения.
- Вести разработку структурных, функциональных и принципиальных схем ЦМ современных приборов, аппаратов и систем для терапии и диагностики;
- Выполнять расчет элементов и узлов ЦМ принципиальных схем с применением ЭВМ.
Приобретаемые профессиональные знания.
Законы.
- аксиомы и законы Булевой алгебры, де-Моргана;
-основные положения теории переключательных функций;
-методы анализа и синтеза ЦМ медицинской аппаратуры для диагностики, терапии и хирургии;
Характерные величины.
характеристики серий цифровых элементов, особенности их применения.
Методики расчета.
-Методики анализа и синтеза ЦМ для медицинских микропроцессорных систем;
-методы борьбы с помехами, гонками и другими причинами отказов цифровой аппаратуры;
способы обеспечения требуемой электробезопасности аппаратуры медицинского назначения;
-типовые схемные решения комбинационных, последовательностных и других схем ЦМ биомедицинской аппаратуры;
Приборы и изделия.
Дидактические задачи и особенности их решения в процессе преподавания дисциплины.
Необходимый уровень исходных знаний и умений.
Основные законы электромагнетизма: Ома, Кирхгофа, Джоуля - Ленца, Био – Савара - Лапласа, силы Лоренца и Ампера, методы расчёта электрических цепей, метод контурных токов, метод узловых потенциалов, метод комплексных амплитуд, ряды Фурье, преобразования Фурье и Лапласа.
Принципы работы и характеристики полупроводниковых приборов: диод. транзистор, стабилитрон, тиристор, варикап и т. д.
Основы теории обратных связей, теории устойчивости. Возникновение автоколебаний, баланс фаз и баланс амплитуд.
Раздел 2. Содержание дисциплины
2.1. Аудиторная работа (68 ч.).
2.1.1. Лекции (34ч.)
Теоретические основы цифровой электроники 8 ч.
Введение. Цифровая электроника как основа медицинских микрокомпьютерных систем. Системы счисления. Арифметические и логические действия с числами в различных системах счисления. Преобразования кодов.
Основы теории переключательных функций. Аксиомы, основные законы алгебры логики. Таблицы истинности.
Логическое проектирование в базисах микросхем. Серии логических элементов, сравнение их характеристик. Схемотехника основных элементов, правила их включения. Формирование и контроль цифровых сигналов.
^ Комбинационные схемы 8 ч.
Минимизация переключательных функций. Синтез комбинационных схем.
Типовые комбинационные схемы. Шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры. Схемы контроля чётности и сравнения двоичных чисел.
Сумматоры и арифметико-логические устройства. Суммирующие устройства параллельного и последовательного действия.
Преобразователи кодов. Знакогенераторы и индикаторные устройства. Линейные комбинационные схемы.
^ Последовательностные схемы 8 ч.
Триггеры. Структурная схема, основные параметры, логическое описание работы. Типы триггеров, их основные характеристики. Регистры. Счётчики.
Примеры проектирования последовательностных схем. Линейные автоматы.
^ Запоминающие устройства 4 ч.
Запоминающие устройства. Классификация, типы, особенности работы.
Программируемые постоянные запоминающие устройства и программируемые логические интегральные схемы. Оперативные запоминающие устройства.
Элементы цифровой схемотехники
медицинских микропроцессорных систем 6 ч.
Цифровые модули съёма информации с биообъекта, аналогово-цифровое, цифро-аналоговое преобразования, типы и параметры преобразователей. Схемы биологической синхронизации биотехнических систем. Схемы с обратными связями.
Модули сопряжения медицинской аппаратуры с ПК, структуры, алгоритмы функционирования. Микропрограммные автоматы, основы их синтеза и использование в медицинских микропроцессорных системах.
^ 2.1.2. Практические занятия, семинары, упражнения.
Семинар 1. Синтез и решение логических уравнений и систем. (2ч.)
Семинар 2. Минимизация переключательных функций. (2 ч.)
Семинары 3-4. Синтез и анализ комбинационных схем. (4 час.)
Семинары 5-7. Синтез и анализ последовательностных схем. (4 час.)
Семинары 8-9. Разработка цифровых модулей медицинских микропроцессорных систем. (5 час.)
^ 2.1.3. Лабораторные работы 17 ч.
Исследование логических элементов и триггеров. (4 час.)
Исследование регистров сдвига и счётчиков. (5 час.)
Исследование дешифраторов. (4 час.)
Исследование мультиплексоров. (4 час.)
2.1.4. Контрольные мероприятия 4 ч.
Рубежный контроль. (4 часа). Проводится на 8 и 14 неделях 6-го семестра в часы семинарских занятий в виде индивидуальных собеседований по темам “Теоретические основы цифровой электроники и комбинационные схемы ” и “Последовательностные схемы и запоминающие устройства”, соответствующим выполняемым индивидуальным заданиям на семинарах 1-4 и 5-7.
^ 2.3. Самостоятельная работа 34 ч. 2.3.2. Самостоятельное изучение материала 34 ч. Самостоятельно изучаются разделы: минимизация инверсных, недоопределённых и слабоопределённых переключательных функций, ключи, формирователи цифровых сигналов; триггеры (DV, Т, динамические), синтез комбинационных и последовательностных схем (углублённо), программирование ПЗУ, ППЗУ, ПЛИС.
^ 2.3.3. Научная работа – по отдельной программе.
3. Текущий и итоговый контроль
3.1. Рубежный контроль.
3.3. Итоговый контроль. Проводится в виде индивидуальных собеседований по материалам лекций и лабораторных работ.
4. Учебно-методические материалы
4.1. Основная и дополнительная литература.
^ Основная литература
1. Лощилов В.И., Щукин С.И., Иванцов В.И. Принципы анализа и синтеза биотехнических систем. Учебное пособие. М.:МВТУ, 1988.
2. Иванцов В.И. Конспект лекций по курсу "Основы цифровой электроники медицинской аппаратуры": Учебное пособие, рукопись (электронная версия) - М-:МГТУ, 2000.
3. Иванцов В.И. Лабораторный практикум по курсу “Основы цифровой электроники медицинской аппаратуры": Учебное пособие, рукопись (электронная версия) -М.:МГТУ,2000.
4. Иванцов В.И., Щукин С.И. Аппаратные средства параллельного интерфейса измерительных медицинских приборов: Методические указания к лабораторной работе./ Ред. В.П. Жаров-М.: МГТУ, 1991
5. Микрокомпьютерные медицинские системы: Проектирование и применения / Ред. У. Томпкинс, Дж. Уэбстер. - М.: Мир, 1993.
6. Схемотехника ЭВМ: Учебник для студентов ВУЗов / Ред. Соловьев Г.Н. -М.: Высшая школа, 1985,
7. Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств.- М.: Высшая школа, 1982.
8. Р. Токхейм. Основы цифровой электроники. М.: Мир, 1998.
9. Потёмкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. – М.: Энергооатомиздат. 1988.
10.Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства: Учебное пособие для
ВУЗов. М.: Высшая школа, 1989.
11.Сборник задач по микросхемотехнике: Автоматизированное проектирование: Учебное пособие для вузов /В.И.Анисимов, П.П. Азбелов, А.Б. Исаков и др. /Под ред.В.И.Анисимова.-Л.:Энергоатомиздат, 1991.-224с.
^ Дополнительная литература
1. Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура.- М.: Медицина, 1981.- 344 с.
2. Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ /Под ред. А.Л. Барановского.-М.:Радио и связь, 1993.-248 с.
4. ЕСКД. ГОСТ 2.743-92. Обозначения условные граф схемах.. Элементы цифровой техники.
5. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование устройств на интегральных микросхемах. М.: Радио и связь, 1990.
6. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/ Под ред. С.В. Якубовского.-М.: Радио и связь, 1990.
7. Жуковский В.Д. Медицинские электронные системы. -М.: Медицина, 1976. - 312с.
8. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения.- М.:Радио и связь, 1981.- 344 с.
9. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В двух томах.-М.:Мир, 1983 -Т.1. 598 с.
10. Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. - М.:Энергоатомиздат,1987. - 320 с.
11. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах.- Л.: Энергоатомиздат,1988.- 304 с.
4.2. Перечень пособий.
1. Лощилов В.И., Щукин С.И., Иванцов В.И. Принципы анализа и синтеза биотехнических систем. Учебное пособие. М.:МВТУ, 1988.
4. Иванцов В.И., Щукин С.И. Аппаратные средства параллельного интерфейса измерительных медицинских приборов: Методические указания к лабораторной работе. М.: МГТУ, 1991
4.3. Технические средства обучения и использование информатизационных технологий.
В лабораторных работах используется пакет программ “Электронная лаборатория на IBM PC -ElectronicWorkbentch”, учебные макеты УМ-11, осциллографы, генераторы, демонстрируются и изучаются устройства сопряжения с ЭВМ и цифровые модули медицинской аппаратуры оригинальной разработки автора программы.
Программа составлена: Иванцов В.И., доцент, к.т.н. ________________
Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры “Биомедицинские технические системы” (БМТ-1)
Заведующий кафедрой БМТ-1 Спиридонов И.Н._______________
«___» «____________» 2002 г.
Программа рассмотрена и одобрена методической комиссией факультета БМТ
Председатель методической комиссии факультета БМТ Квашнин С.Е.________________
«___» «____________» 2002 г.
Руководитель НУК РЛМ Рождествин В.Н.________________
«___» «____________» 2002 г.
Согласовано:
Заведующий кафедрой БМТ-2 Щукин С.И. ____________________
«___» «____________» 2001 г.
Начальник методического отдела ____________________
Ф.И.О. , подпись
«___» «____________» 2001 г.
Приложения
Приложение 1. Примерное содержание вариантов задания рубежного контроля.
Методы минимизации переключательных функций и особенности их использования в индивидуальном задании.
Оценка качества функциональных узлов цифровой медицинской аппаратуры, критерии оценки, выбор оптимальных вариантов схемотехники.
Серии интегральных микросхем, основные характеристики микросхем, используемых в индивидуальном задании.
Требования стандартов при разработке цифровых устройств и оформлении конструкторской документации, их удовлетворение при выполнении индивидуального задания.
Приложение 2. Примерный набор исходных данных к рейтингововым заданиям.
Задание 1. Спроектировать комбинационный узел, реализующий указанную логическую функцию на микросхемах серии 1533. ( х – входные сигналы, аргументы, y – выходной сигнал, функция) для блока управления медицинской аппаратурой.
Х1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
Х2
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
Х3
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
Х4
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
Y
1 0 1 0 1 1 0 0 - 1 0 - 1 0 0 1
Примечание: “-” в значениях функции означает, что оно (значение) может быть выбрано исполнителем любым (0 или 1), обеспечивающим наилучший вариант синтеза схемы по выбранному критерию.
Задание 2. Спроектировать последовательностный узел, трёхразрядный счётчик с заданным порядком счёта, на JK – триггерах серии 561 для блока управления медицинской аппаратурой. Цифры в наборе задания (например: 2, 4, 3, 5, 6, 0, 1, 7) указывают десятичные значения последовательных двоичных состояний счётчика при поступлении восьми сигналов синхронизации. При последующих синхросигналах состояния счётчика должны циклически повторяться. Первая цифра в наборе указывает начальное состояние счётчика, которое должно устанавливаться по сигналу начальной установки.
еще рефераты
Еще работы по разное
Реферат по разное
Программа дисциплины по кафедре «Экономическая кибернетика» организация и планирование производства
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Программа дисциплины по кафедре «Экономическая кибернетика» основы управленческого учета
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Программа дисциплины Финансовый учет для направления 521600 Экономика (2-я ступень высшего профессионального образования) и для специальностей 060400 Финансы
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Программа дисциплины дпп. Ф. 10 Органический синтез цели и задачи дисциплины
17 Сентября 2013