Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)
Sylabus przedmiotu Mikrokontrolery i urządzenia wbudowane:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Automatyka i robotyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Mikrokontrolery i urządzenia wbudowane | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Inżynierii Systemów, Sygnałów i Elektroniki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Witold Mickiewicz <Witold.Mickiewicz@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Andrzej Biedka <Andrzej.Biedka@zut.edu.pl>, Tomasz Miłosławski <Tomasz.Miloslawski@zut.edu.pl>, Michał Raczyński <RM23892@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawowa wiedza z zakresu techniki analogowej |
| W-2 | Podstawowa wiedza z zakresu techniki cyfrowej |
| W-3 | Podstawowa wiedza z zakresu informatyki |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z budową mikroprocesorów i mikrokontrolerów |
| C-2 | Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami projektowania systemów elektronicznych wykorzystujących mikrokotrolery |
| C-3 | Zapoznanie studentów z obsługą środowisk programistycznych IDE wykorzystywanych przy tworzeniu oprogramowania mikrokontrolerów |
| C-4 | Rozbudzenie zainteresowania oraz ukształtowanie wstępnych umiejętności programowania mikrokontrolerów |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Omówienie stanowiska dydaktycznego i zapoznanie z narzędziami projektowymi | 2 |
| T-L-2 | Wprowadzenie do języka C dla mikrokontrolera, proste struktury programowe w języku C. | 2 |
| T-L-3 | Obsługa portów I/O mikrokontrolera. | 2 |
| T-L-4 | Układ czasowo-licznikowy mikrokontrolera. Tworzenie oprogramowania wykorzystującego różne tryby pracy układów czasowo-licznikowych. | 2 |
| T-L-5 | Układ przerwań. | 2 |
| T-L-6 | Układy wyświetlania informacji z wyświetlaczami 7-segmentowymi. | 4 |
| T-L-7 | Układy wprowadzania informacji. | 2 |
| T-L-8 | Sterowanie silnika krokowego. | 2 |
| T-L-9 | Wykorzystanie kanałów modulacji PWM w mikrokontrolerach. | 2 |
| T-L-10 | Port transmisji szeregowej UART. | 2 |
| T-L-11 | Programowanie przetwornika A/C mikrokontrolera. | 2 |
| T-L-12 | Sterowanie modułów wyświetlaczy LCD. | 2 |
| T-L-13 | Ćwiczenia z programowania. | 2 |
| T-L-14 | Zaliczenie zajęć laboratoryjnych. | 2 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Podstawowe pojęcia związane z techniką mikroprocesorową: magistrala, bramka trójstanowa. Ogólna budowa mikroprocesora, schemat blokowy systemu mikroprocesorowego. Mikroprocesor a mikrokontroler. Architektura systemów mikroprocesorowch. | 1 |
| T-W-2 | Rozkazy mikroprocesora: struktura rozkazu, sposoby zapisu rozkazu, cykl wykonania, rozkazy jedno i wielobajtowe. Lista rozkazów mikroprocesora, typy rozkazów. Język asemblera, programy tłumaczące. Ogólne informacje o językach wysokiego poziomu stosowanych w programowaniu mikrokontrolerów. | 1 |
| T-W-3 | Port równoległy jako podstawowy kanał komunikacyjny systemu mikroprocesorowego. Budowa portu na wybranych przykładach rodzin mikrokontrolerów, rejestry konfiguracyjne portu. Parametry elektryczne linii portu, przykłady przyłączania urządzeń wyjściowych i wejściowych. Przykłady programowania portów równoległych. | 1 |
| T-W-4 | Układy czasowo-licznikowe stosowane w mikrokontrolerach. Budowa, tryby pracy, przeznaczenie, programowanie. Przegląd typowych rozwiązań. Tryby PWM pracy ukłaówy czasowo-licznikowych. | 1 |
| T-W-5 | System przerwań, idea pracy, przeznaczenie, przykłady programowe dla wybranych rodzin mikrokontrolerów. | 1 |
| T-W-6 | Transmisja szeregowa synchroniczna i asynchroniczna, USART. Magistrale szeregowe: SPI, I2C, 1-Wire, CAN. Charakterystyka, obszar zastosowań. Przegląd typowych rozwiązań dla wybranych rodzin mikrokontrolerów. | 2 |
| T-W-7 | Przetworniki A/C i C/A w systemie mikroprocesorowym. Charakterystyka przetworników, parametry, warunki poprawnej pracy. Przegląd typowych rozwiązań dla wybranych rodzin mikrokontrolerów. | 1 |
| T-W-8 | Taktowanie mikroprocesora, dystrybucja zegara. Układy nadzorcze – Watchdog, ochrona przed zanikiem zasilania. Układy RTC. Tryby obniżonego poboru mocy mikrokontrolera. | 1 |
| T-W-9 | Urządzenia wbudowane | 2 |
| T-W-10 | Charakterystyka, definicje i pojęcia związane z systemami czasu rzeczywistego. Zasada działania i struktura systemów RTOS. Metody harmonogramowania (szeregowania) zadań, dynamiczny i statyczny przydział priorytetów do zadań. | 2 |
| T-W-11 | Mechanizmy stosowane w komunikacji między zadaniami: asynchroniczne i synchroniczne przekazywanie komunikatów (spotkania, depozyty,impulsy). Ochrona zasobów i regionów krytycznych: semafory i ich rodzaje. | 2 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-L-2 | Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych | 20 |
| A-L-3 | Przygotowanie i powtórzenie materiału do zaliczeń | 15 |
| 65 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w wykładach | 15 |
| A-W-2 | Studia literaturowe treści zaleconych przez wykładowcę | 8 |
| A-W-3 | Konsultacje z wykładowcą | 2 |
| A-W-4 | Przygotowanie do egzaminu | 10 |
| 35 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny |
| M-2 | Wykład problemowy |
| M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Sprawdziany wstępne przed ćwiczeniami laboratoryjnymi |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie wykładu |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po praktycznym zaliczeniu zajęć laboratoryjnych na podstawie nabytych umiejętności oraz ocen cząstkowych. |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C15_W01 Student zna strukturę wewnętrzną współczesnych układów mikroprocesorowych, rozumie zasady ich działania i programowania oraz zna zasady projektowania urządzeń elektronicznych z ich wykorzystaniem. | AR_1A_W14 | — | — | C-1, C-2, C-4 | T-W-6, T-W-1, T-W-8, T-W-3, T-W-7, T-W-5, T-W-4, T-W-2 | M-1, M-2, M-3 | S-1, S-2, S-3 |
| AR_1A_C15_W02 Student zna pojęcie systemu wbudowanego, systemów czasu rzeczywistego. | AR_1A_W14 | — | — | C-1, C-2, C-3 | T-W-9, T-W-11, T-W-10 | M-1 | S-2 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C15_U01 Student potrafi napisać, uruchomić i przetestować program mikroprocesorowy na bazie zadanego prostego algorytmu. | AR_1A_U05 | — | — | C-3, C-4 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-5, T-L-4, T-L-6, T-L-7 | M-2, M-3 | S-1, S-3 |
| AR_1A_C15_U02 Student potrafi zaprojektować elektroniczny układ sterowania zawierający mikrokontroler, uruchomić i przetestować program sterujący pracą, na bazie zadanego prostego algorytmu. | AR_1A_U05 | — | — | C-1, C-2 | T-L-11, T-L-8, T-L-14, T-L-13, T-L-10, T-L-9, T-L-12 | M-2, M-3 | S-2, S-1, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C15_W01 Student zna strukturę wewnętrzną współczesnych układów mikroprocesorowych, rozumie zasady ich działania i programowania oraz zna zasady projektowania urządzeń elektronicznych z ich wykorzystaniem. | 2,0 | Student uzyskał poniżej 50% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Student uzyskał pomiędzy 50% a 60% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Student uzyskał pomiędzy 61% a 70% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Student uzyskał pomiędzy 71% a 80% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Student uzyskał pomiędzy 81% a 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Student uzyskał powyżej 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| AR_1A_C15_W02 Student zna pojęcie systemu wbudowanego, systemów czasu rzeczywistego. | 2,0 | Student uzyskał poniżej 50% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Student uzyskał pomiędzy 50% a 60% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Student uzyskał pomiędzy 61% a 70% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Student uzyskał pomiędzy 71% a 80% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Student uzyskał pomiędzy 81% a 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Student uzyskał powyżej 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C15_U01 Student potrafi napisać, uruchomić i przetestować program mikroprocesorowy na bazie zadanego prostego algorytmu. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2,0 (ndst). |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,00 do 3,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,25 do 3,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,75 do 4,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4,25 do 4,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4,75 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| AR_1A_C15_U02 Student potrafi zaprojektować elektroniczny układ sterowania zawierający mikrokontroler, uruchomić i przetestować program sterujący pracą, na bazie zadanego prostego algorytmu. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2,0 (ndst). |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,00 do 3,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,25 do 3,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,75 do 4,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4,25 do 4,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4,75 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). |
Literatura podstawowa
- Kernighan Brian, Ritchie Dennis, Język ANSI C. Programowanie. Wydanie II, Helion, Gliwice, 2010
- Daca Wieńczysław, Mikrokontrolery od układów 8-bitowych do 32-bitowych, NIKOM, Warszawa, 2000
- Kardaś Mirosław, Mikrokontrolery AVR. Język C - podstawy programowania, ATNEL, Szcecin, 2013
- Francuz Tomasz, Język C dla mikrokontrolerów AVR. Od podstaw do zaawansowanych aplikacji. Wydanie II, Helion, Gliwice, 2015, II