1. SylabUZ
2. Wydział Mechaniczny
3. semestr zimowy 2023/2024
4. Inżynieria biomedyczna - pierwszego stopnia z tyt. inżyniera
5. Mikrokontrolery

Wygeneruj PDF dla tej strony

Mikrokontrolery - opis przedmiotu

Cel przedmiotu

Celem przedmiotu jest: zapoznanie studentów z podstawami techniki mikroprocesorowej w zakresie systemów dedykowanych bazujących na mikrokontrolerach, pokazanie możliwości dołączania do takich systemów układów peryferyjnych z wykorzystaniem magistrali systemowej, omówienie sposobów obsługi układów peryferyjnych, omówienie podstawowych sposobów wymiany informacji pomiędzy użytkownikiem a systemem mikroprocesorowym, omówienie architektury przykładowego mikrokontrolera dla realizacji systemu dedykowanego, rozwinięcie umiejętności w zakresie realizacji oprogramowania dla systemów dedykowanych z uwzględnieniem zadań specyficznych dla aparatury medycznej, przedstawienie przykładowych rozwiązań z zakresu aparatury medycznej z uwzględnieniem zadań wykonywanych przez system mikroprocesorowy.

Wymagania wstępne

Zapisz zmiany

Ukończenie kursów z następujących przedmiotów: Języki programowania I, Podstawy elektrotechniki i elektroniki.

Zakres tematyczny

Wykład

1. System mikroprocesorowy i jego podstawowe elementy. Rola buforów trójstanowych przy dostępie do szyny danych magistrali systemowej. Mikroprocesor a mikrokontroler. Podstawowe architektury systemów mikroprocesorowych (von Neumana, harvardzka i zmodyfikowana architektura harvardzka).

2-4. Rozkazy. Lista rozkazów. Wykonywanie rozkazów przez jednostkę centralną systemu mikroprocesorowego. Podstawowe tryby adresowania. Podstawowe grupy rozkazów występujące w liście rozkazów.

5. Pamięci stosowane w systemach mikroprocesorowych. Podstawowy podział pamięci. Podstawowe parametry układów pamięci. Przykładowe wykresy czasowe podczas operacji zapisu i odczytu. Przykłady układów pamięci stosowanych w systemach mikroprocesorowych opartych na mikrokontrolerach.

6-7. Dołączanie układów peryferyjnych do magistrali systemowej. Sposoby adresowania pamięci danych i układów wejścia-wyjścia (adresowanie jednolite i rozdzielone). Realizacja dekoderów adresowych na bazie układów cyfrowych średniej skali integracji oraz układów PLD.

8-9. Obsługa układów peryferyjnych. Programowe przeglądanie urządzeń (polling). System przerwań.

10. Wymiana informacji między systemami mikroprocesorowymi. Sposoby wymiany informacji: z potwierdzeniem i bez potwierdzenia, synchronicznie i asynchronicznie, równolegle i szeregowo. Podstawowe standardy komunikacji szeregowej (RS-232C, RS-485).

11. Mikrokontrolery rodziny MCS-51, jako przykład mikrokomputera jednoukładowego. Najważniejsze cechy architektury. Bloki funkcjonalne. Dołączanie zewnętrznej pamięci danych i programu. Dostępne tryby adresowania. Lista rozkazów. Wbudowane układy peryferyjne, tj. układy czasowo-licznikowe i układ transmisji szeregowej. System przerwań. Porty równoległe. Przykłady oprogramowania układów peryferyjnych w języku assemblera oraz ANSI C.

12-13. Podstawowy interfejs użytkownika w systemie mikroprocesorowym. Klawiatury. Wyświetlacze LED i LCD. Programowa obsługa klawiatur i wyświetlaczy.

14. Układy mikroprocesorowe w aparaturze medycznej. Przykłady mikroprocesorowych urządzeń medycznych: termometr cyfrowy, oksymetr, EKG, defibrylator, stetoskop cyfrowy, dializator, respirator, pompa infuzyjna. Monitorowanie parametrów życiowych pacjenta – rozwiązania przewodowe i bezprzewodowe

15. Podsumowanie wykładów.

Laboratorium

1. Wprowadzenie do laboratorium Technik Mikroprocesorowych.

2. Wprowadzenie do programowania mikrokontrolerów rodziny MCS-51.

3. Operacje przesłań i tryby adresowania w rozkazach mikrokontrolerów rodziny MCS-51.

4. Konwersja danych i ich prezentacja na 7-segmentowych wyświetlaczach LED.

5-6. Podprogramy, pętle i opóźnienia w asemblerze mikrokontrolerów rodziny MCS-51.

7-9. Obsługa znakowego wyświetlacza LCD.

10-11. Pomiar temperatury z wykorzystaniem układu LM35 oraz przetwornika analogowo-cyfrowego.

12-13. Zegar czasu rzeczywistego.

14. Termin odróbczy.

15. Wystawienie ocen.

Metody kształcenia

• Wykład: wykład konwencjonalny/tradycyjny z elementami dyskusji.
• Laboratorium: ćwiczenia laboratoryjne, praca w grupach z elementami dyskusji.

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu	Symbole efektów	Metody weryfikacji	Forma zajęć

Warunki zaliczenia

• Wykład: warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnej ocen z egzaminu przeprowadzonego w formie zaproponowanej przez prowadzącego zajęcia.
• Laboratorium: warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych przewidzianych do realizacji w ramach programu laboratorium oraz sprawdzianów przeprowadzanych przez prowadzącego zajęcia.

Składowe oceny końcowej = wykład: 55% + laboratorium: 45%

Literatura podstawowa

1. Pełka R.: Mikrokontrolery: architektura, programowanie, zastosowania. WKŁ, Warszawa, 2000.
2. Starecki T.: Mikrokontrolery 8051 w praktyce. Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2002.
3. Hadam P.: Projektowanie systemów mikroprocesorowych. Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2004.
4. Krzyżanowski R.: Układy mikroprocesorowe. Wydawnictwo Mikom, Warszawa, 2004.

Literatura uzupełniająca

1. Baranowski R.: Wyświetlacze graficzne i alfanumeryczne w systemach mikroprocesorowych. Wydawnictwo BTC, Legionowo, 2008.
2. Bogusz J.: Programowanie mikrokontrolerów 8051 w języku C w praktyce. Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2005.
3. Majewski J.: Programowanie mikrokontrolerów 8051 w języku C, pierwsze kroki. Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2005.
4. Mielczarek W.: Szeregowe interfejsy cyfrowe. Wydawnictwo Helion, Gliwice, 1993.

Uwagi

Zmodyfikowane przez dr inż. Mirosław Kozioł (ostatnia modyfikacja: 27-03-2023 08:25)