Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

 

 

 

 

Персональные компьютеры в измерительных системах

 

Объем 68часов

Кафедра-исполнитель 11

Автор Шарапов Михаил Петрович

Читается для группы Т8-11

 

Аннотация

В рамках настоящего курса студенты изучают:

  1. Принципы функционирования и основные функциональные характеристики современных автоматизированных измерительных систем, преимущественно на базе ПК и основных составных частей этих систем;
  2. Основы программирования базовых интерфейсов ПК, а также стандартных и нестандартных устройств, сопрягаемых с ПК по этим интерфейсам, на примере интерфейсов RS-232, IEEE1284, ISA;
  3. Основы методики проектирования автоматизированных измерительных систем.

 

Учебная задача

Учебной задачей настоящего курса является:

  1. Ввести слушателя в проблематику построения, выбора и эксплуатации современных автоматизированных измерительных систем;
  2. Научить ориентироваться в широкой номенклатуре существующих технических решений, методов, программно-аппаратных конфигураций, программных и аппаратных компонент автоматизированных измерительных систем;
  3. На простых примерах научить основам программирования нестандартных внешних устройств, подключенных к ПК по интерфейсам RS-232, IEEEE1284, ISA.

 

Структура курса

Лекции 17 часов

Лабораторные занятия 34 часа

Практические занятия 17 часов

 

Формы контроля

Промежуточный: творческое домашнее задание, контрольная работа

Итоговый: экзамен

 

Содержание курса

Тема 1 Введение в анализ, проектирование и применение автоматизированных измерительных систем.

Тема 2 Программно-аппаратная часть автоматизированных измерительных систем.

Тема 3 Интерфейсы автоматизированных измерительных систем.

Тема 4 Элементы архитектуры и программирование IBM-совместимых ПК.

Тема 5 Программирование периферийных портов ввода-вывода IBM-совместимых ПК.

Тема 6 Современные SCADA-системы.

 

 

 

Билеты письменной контрольной работе полусеместрового контроля

 


1.     Общая схема автоматизированного эксперимента (технологического процесса) с использованием ЭВМ. Отдельные подсистемы и компоненты АСУ ТП, их функциональное назначение.

2.     Основные функциональные характеристики системных интерфейсов IBM -совместимых персональных компьютеров.  

 


3.     Факторы, которые необходимо учитывать при проектировании или выборе АСУ ТП.

4.     Основные функциональные характеристики интерфейсов периферийных устройств СОД.

 


5.     Основные категории требований ТЗ на разработку программы.

6.     Основные функциональные характеристики системных интерфейсов IBM -совместимых персональных компьютеров.  

 


7.     Жизненный цикл АСУ ТП.

8.     Основные функциональные характеристики интерфейсов периферийных устройств СОД.

 

 


9.     Основные категории требований ТЗ на разработку программы.

10. Основные функциональные характеристики интерфейсов систем автоматизации и многомодульных систем.

 


11. Основные категории требований раздела "Требования к программе или программному изделию" ТЗ на разработку программы.

12. Сравнительные характеристики интерфейсов, используемых в АСУТП.

 


13. Понятие "интерфейса" системы обработки данных /СОД/. Классификация шин и магистралей интерфейсов по функциональному назначению.

14. Преобразователи, применяемые в системах сбора данных. Классификационные признаки и классификация. Типовые рабочие характеристики современных преобразователей. 

 


15. Классификационные признаки и классификация интерфейсов СОД. Примеры интерфейсов СОД.

16. Общая схема автоматизированного эксперимента (технологического процесса) с использованием ЭВМ. Отдельные подсистемы и компоненты АСУ ТП, их функциональное назначение.

 


17. Основные функциональные характеристики системных интерфейсов IBM -совместимых персональных компьютеров.  

18. Факторы, которые необходимо учитывать при проектировании или выборе АСУ ТП.

 

 

19. Основные функциональные характеристики интерфейсов периферийных устройств СОД.

20. Понятие прерывания, виды прерываний.

 


21. Основные функциональные характеристики интерфейсов систем автоматизации и многомодульных систем.

22. Жизненный цикл АСУ ТП.

 


23. Сравнительные характеристики интерфейсов, используемых в АСУТП.

24. Основные категории требований ТЗ на разработку программы.

 


25. Преобразователи, применяемые в системах сбора данных. Классификационные признаки и классификация. Типовые рабочие характеристики современных преобразователей. 

26. Основные категории требований раздела "Требования к программе или программному изделию" ТЗ на разработку программы.

 


27. Архитектура ПК.

28. Понятие "интерфейса" системы обработки данных /СОД/. Классификация шин и магистралей интерфейсов по функциональному назначению.

 


29. Протокол работы шины ISA.

30. Преобразователи, применяемые в системах сбора данных. Классификационные признаки и классификация. Типовые рабочие характеристики современных преобразователей. 

 


31. Типовая схема устройства, подключаемого к шине ISA.

32. Технические, математические и метрологические аспекты обеспечения работоспособности АСУ ТП. Основные категории системной совместимости.

 

 

Домашнее задание

Домашнее задание носит комплексный творческий характер и формулируется следующим образом: «Разработка прототипа автоматизированной измерительной системы». Дополнительные данные:

  1. Область автоматизации и конкретный объект или ситуацию, требующую автоматизации, исполнитель определяет самостоятельно;
  2. Обязательным является использование двух физически разных программно-управляемых устройств, связанных друг с другом каким-либо образом;
  3. Обязательной является такая постановка задачи, при которой одно устройство управляет работой другого.
  4. Самостоятельно исполнитель выбирает язык программирования, используемую операционную систему (из доступных) и степень сложности собственно алгоритма программы.

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 1 к экзамену

1. Основные устройства IBM-совместимого ПК и их назначение.

2. Различные режимы работы шины ISA.

3. Преобразователи, применяемые в системах сбора данных. Классификационные признаки и классификация. Типовые рабочие характеристики современных преобразователей

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 2 к экзамену

1. Типовая функциональная схема устройства, подключаемого к шине ISA.

2. Понятие "интерфейса" системы обработки данных /СОД/. Классификация шин и магистралей интерфейсов по функциональному назначению.

3. Основные программные элементы для управления работой устройства, подключенного к параллельному порту.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 3 к экзамену

1. Классификация программного обеспечения /ПО/. Отдельные компоненты системного ПО.

2. Основные функциональные характеристики интерфейсов систем автоматизации и многомодульных систем.

3. Основные функциональные характеристики системных интерфейсов IBM -совместимых персональных компьютеров.  

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 4 к экзамену

1. Функции BIOS, используемые для программирования последовательного порта IBM-совместимого ПК.

2. Жизненный цикл АСУ ТП.

3. Функции BIOS, используемые для программирования параллельного порта IBM-совместимого ПК.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 5 к экзамену

1. Операционные системы реального времени /ОС РВ/, их отличие от прочих ОС. Примеры ОС РВ.

2. Классификация информационных процессов, происходящих в АСУ ТП.

3. Основные категории требований раздела "Требования к программе или программному изделию" ТЗ на разработку программы.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 6 к экзамену

1. Основные категории требований технического задания /ТЗ/ на разработку аппаратной части АСУ ТП.

2. Порядок использования программных прерываний для реального режима работы Intel 80x86-совместимого процессора в среде MS-DOS при программировании  на Borland Pascal (Turbo Pascal) версий 5.0..7.0.

3. Понятие порта ввода/вывода, адресное пространство портов ввода/вывода IBM-совместимого ПК.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 7 к экзамену

1. Основные функциональные характеристики интерфейсов периферийных устройств СОД.

2. Основные регистры процессора Intel Pentium и их назначение.

3. Вектор программного прерывания для процессоров Intel 80x86 в IBM-совместимых ПК. Общий порядок использования прерываний для вызова системных функций DOS и BIOS в IBM-совместимых ПК.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 8 к экзамену

1. Протокол Centronics. Основные сигналы и временные диаграммы процесса передачи данных.

2. Программирование работы с портом ввода/вывода по опросу, однократный и циклический ввод/вывод, используемые команды ассемблера процессора Intel 80x86.

3. Типовая архитектура SCADA-систем.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 9 к экзамену

1. Протокол RS-232. Основные сигналы, принцип и формат передачи данных.

2. Основные требования, предъявляемые к современному ПО.

3. Факторы, которые необходимо учитывать при проектировании или выборе АСУ ТП.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 10 к экзамену

27. Основные типы системных шин, применяемых в IBM-совместимых ПК, и их характеристики.

43. Основные подпрограммы для программирования работы последовательного порта IBM-совместимого ПК на языке Pascal.

44. Основные программные элементы для управления работой устройства, подключенного к параллельному порту.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 11 к экзамену

1. Классификация операционных систем /ОС/ по принятому методу организации вычислительного процесса.

2. Общая схема автоматизированного эксперимента (технологического процесса) с использованием ЭВМ. Отдельные подсистемы и компоненты АСУ ТП, их функциональное назначение.

3. Прерывания, типы прерываний для процессоров Intel 80x86 в IBM-совместимых ПК. Основные аппаратные прерывания различных устройств IBM-совместимых ПК.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 12 к экзамену

1. Основные категории требований ТЗ на разработку программы.

2. Классификационные признаки и классификация интерфейсов СОД. Примеры интерфейсов СОД.

3. Основные категории функциональных характеристик ОС РВ. Типовые значения основных характеристик различных ОС РВ.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 13 к экзамену

1. Управление работой устройства, подключенного к параллельному порту, с помощью прямого программирования портов ввода/вывода контроллера параллельного порта.

2. Жизненный цикл программы, его отличие от жизненного цикла аппаратной части АСУ ТП.

3. Типовая архитектура IBM-совместимого ПК на примере, реализуемой микропроцессорным набором Intel 430VX.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 14 к экзамену

1. Технические, математические и метрологические аспекты обеспечения работоспособности АСУ ТП. Основные категории системной совместимости.

2. Основные типы датчиков, используемых в системах сбора данных. Нормализация сигналов датчиков, различные способы преобразования сигналов датчиков.

3. Шина ISA, основные сигналы и их назначение.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ПК в измерительных системах

для группы Т8-11

Билет 15 к экзамену

1. Типовая архитектура IBM-совместимого ПК на примере, реализуемой микропроцессорным набором Intel 430VX.

2. Порядок определения требований к системе сбора данных и управления.

3. Шина ISA, основные сигналы и их назначение.

 

Зав. каф.11 проф. д.ф.-м.н. В.А.Григорьев _______________

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.**

 

«Единая система программной документации». Сб. ГОСТов, М., 1988г.

2.*

681

М 99

А.А.Мячев, В.Н.Степанов, В.К.Щербо, «Интерфейсы систем обработки данных» Справочник, М., «Радио и связь», 1989г.

3.**

 

Р.Л.Хаммел «Последовательная передача данных. Руководство для программиста» «МИР», СК Пресс, 1996г.

4.*

004

Н73

Ю.В.Новиков, О.А.Калашников, С.Э.Гуляев «Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC». М. «Эком», 1997г. 

5.*

681.3

С74

«Справочное руководство по IBM PC в 3 частях», ТПП «Сфера», М. 1991г.

6.*

004

Г 93

М.Гук «Энциклопедия аппаратных средств IBM PC», Санкт-Петербург, «Питер», 2003г.

7.*

004

Г 93

М.Гук Аппаратные средства IBM PC. СПб. «Питер», 1996г. (Карманная энциклопедия).

8.**

 

Н.И.Аристова, А.И.Корнеева «Промышленные программно-аппаратные средства на российском рынке АСУТП», Москва, ООО Издательство «Научтехлитература», 2001г.

9.*

004

С 50

Дж.Смит «Сопряжение компьютеров с внешними устройствами. Уроки реализации», пер. с англ. В.В.Матвеева, под ред.А.М.Матвеева, М.МИР, 2000г.

10.**

 

О.И.Николайчук «Системы малой автоматизации», Москва, С.-Пресс, 2003г.

11.**

 

Пит Ан «Сопряжение ПК с внешними устройствами», М., ДМК, 2001г.

12.**

 

П.Агуров «Последовательные интерфейсы ПК. Практика программирования». Санкт-Петербург, «БВХ-Петербург», 2004г.

13.**

 

П.Агуров «Интерфейс USB. Практика использования и программирования». Санкт-Петербург, «БВХ-Петербург», 2004г.

14.**

 

В.Несвижкий «Программирование аппаратных средств в Windows», Санкт-Петербург, «БВХ-Петербург», 2004г.

*  Книга находится в читальном зале.

** Книги в библиотеке МИФИ нет.

 

 

Hosted by uCoz