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