Рабочая программа ПМ. 01 Проектирование цифровых устройств

Министерство образования Республики Мордовия

ГБОУ РМ СПО «Саранский техникум энергетики и электронной техники

имени А. И. Полежаева»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ

Проектирование цифровых устройств

2015 г.

ОДОБРЕНА

Предметной (цикловой)

комиссией «Информационные технологии»

председатель ПЦК

______________ Е.И. Козлова

протокол № __ от «__» ______ 2015 г.

СОГЛАСОВАНО

Заместитель директора по УМР

______________ Л. В. Филютина

Директор техникума, к.т.н.

_______________В. В. Конаков

Рабочая программа профессионального модуля разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальности среднего профессионального образования (далее - СПО) 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы (базовой подготовки)

Разработчик:

Козлова Е. И., преподаватель ГБОУ РМ СПО «Саранский техникум энергетики и электронной техники имени А.И. Полежаева»

Рецензенты:

Лияськина А.А., преподаватель ГБОУ РМ СПО «Саранский техникум энергетики и электронной техники имени А.И. Полежаева»

Карьгин И.П., доцент кафедры «Фундаментальной информатики» ФГБОУ ВПО «МГУ имени Н.П. Огарева», к.т.н., доцент

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

1 ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

1.1 Область применения программы

Программа профессионального модуля (далее - программа) является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы в части освоения основного вида профессиональной деятельности (ВПД): Проектирование цифровых устройств и соответствующих профессиональных компетенций (ПК):

1.Разрабатывать схемы цифровых устройств на основе интегральных схем разной степени интеграции.

2.Выполнять требования технического задания на проектирование цифровых устройств.

3.Использовать средства и методы автоматизированного проектирования при разработке цифровых устройств.

4.Определять показатели надежности и качества проектируемых цифровых устройств.

5.Выполнять требования нормативно-технической документации.

Программа профессионального модуля может быть использована в профессиональной подготовке по специальности 09.02.03 Программирование в компьютерных сетях.

1.2 Цели и задачи профессионального модуля - требования к результатам освоения профессионального модуля

С целью освоения указанным видом профессиональной деятельности и соответствующими профессиональными компетенциями обучающийся в ходе освоения профессионального модуля должен:

иметь практический опыт:

• применения интегральных схем разной степени интеграции при разработке цифровых устройств и проверки их на работоспособность;

• проектирования цифровых устройств на основе пакетов прикладных программ;

• оценки качества и надежности цифровых устройств;

• применения нормативно-технической документации;

уметь:

• выполнять анализ и синтез комбинационных схем;

• проводить исследования работы цифровых устройств и проверку их на работоспособность;

• разрабатывать схемы цифровых устройств на основе интегральных схем разной степени интеграции;

• выполнять требования технического задания на проектирование цифровых устройств;

• проектировать топологию печатных плат, конструктивно-технологические модули первого уровня с применением пакетов прикладных программ;

• разрабатывать комплект конструкторской документации с использованием САПР;

• определять показатели надежности и давать оценку качества СВТ;

• выполнять требования нормативно-технической документации;

знать:

• арифметические и логические основы цифровой техники;

• правила оформления схем цифровых устройств;

• принципы построения цифровых устройств;

• основы микропроцессорной техники;

• основные задачи и этапы проектирования цифровых устройств;

• конструкторскую документацию, используемую при проектировании;

• условия эксплуатации цифровых устройств, обеспечение их помехоустойчивости и тепловых режимов, защиты от механических воздействий и агрессивной среды;

• особенности применения систем автоматизированного проектирования, пакеты прикладных программ;

• методы оценки качества и надежности цифровых устройств;

• основы технологических процессов производства СВТ;

• нормативно-техническую документацию: инструкции, регламенты, процедуры, технические условия и нормативы

1.3 Рекомендуемое количество часов на освоение программы профессионального модуля:

всего - 498 часов, в том числе:

максимальной учебной нагрузки обучающегося - 426 часов, включая:

обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося - 284 часа;

самостоятельной работы обучающегося - 142 часа;

учебной практики - 72 часа.

2 РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ

Результатом освоения профессионального модуля является овладение обучающимися видом профессиональной деятельности Проектирование цифровых устройств, в том числе профессиональными (ПК) и общими (ОК) компетенциями:

Код

Наименование результата обучения

ПК 1.1

Разрабатывать схемы цифровых устройств на основе интегральных схем разной степени интеграции.

ПК 1.2

Выполнять требования технического задания на проектирование цифровых устройств.

ПК 1.3

Использовать средства и методы автоматизированного проектирования при разработке цифровых устройств.

ПК 1.4

Определять показатели надежности и качества проектируемых цифровых устройств.

ПК 1.5

Выполнять требования нормативно-технической документации.

ОК 1

Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2

Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3

Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4

Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5

Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6

Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7

Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

ОК 8

Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9

Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ОК 10

Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).

3 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ

3.1 Тематический план профессионального модуля

Коды профессиональных компетенций

Наименование разделов профессионального модуля

Всего часов

(макс. учебная нагрузка и практики)

Объем времени, отведенный на освоение междисциплинарного курса (курсов)

Практика

Обязательная аудиторная учебная нагрузка обучающегося

Самостоятельная работа обучающегося

Учебная, часов

Производственная (по профилю специальности), часов

(если предусмотрена рассредоточенная практика)

Всего, часов

в т.ч. лабораторные работы и практические занятия, часов

в т.ч. курсовая работа (проект), часов

Всего, часов

в т.ч. курсовая работа (проект), часов

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ПК 1.1 - ПК 1.3

Раздел 1. Цифровая схемотехника

231

154

62

30

77

15

-

-

ПК 1.1 - ПК 1.5

Раздел 2. Проектирование цифровых устройств

267

130

50

65

72

-

Производственная практика (по профилю специальности), часов (если предусмотрена итоговая (концентрированная) практика)

-

-

Всего:

498

284

112

30

142

15

72

-

3.2. Содержание обучения по профессиональному модулю Проектирование цифровых устройств

Наименование разделов профессионального модуля (ПМ), междисциплинарных курсов (МДК) и тем

Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работа (проект) (если предусмотрены)

Объем часов

Уровень освоения

1

2

3

4

Раздел ПМ 1. Цифровая схемотехника

МДК 01.01. Цифровая схемотехника

231

Тема 1.1 Арифметические основы цифровой техники

Содержание

12

1.

Системы счисления.

Основные понятия систем счисления. Позиционные системы счисления. Непозиционные системы счисления. Смешанные системы счисления. Системы счисления, используемые в вычислительной технике: двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная, двоично-десятичная.

2

2.

Системы счисления.

Представление чисел в P-ичных системах счисления. Правила перевода из одной системы счисления в другую.

3.

Формы представления чисел в цифровых устройствах.

Форматы данных. Числа с фиксированной запятой. Числа с плавающей запятой.

4.

Кодирование чисел.

Числа со знаком. Машинные коды. Прямой код. Обратный код. Дополнительный код.

5.

Арифметические операции в кодах.

Сложение чисел с фиксированной запятой. Вычитание чисел с фиксированной запятой. Модифицированные коды.

6.

Арифметические операции в кодах.

Умножение чисел с фиксированной запятой. Деление чисел с фиксированной запятой. Арифметические операции на числами с плавающей запятой.

Практические занятия

14

1.

Перевод чисел из одной системы счисления в другую

2.

Представление чисел в форме с фиксированной запятой

3.

Представление чисел в форме с плавающей запятой

4.

Кодирование числовой информации

5.

Арифметические действия в двоичной системе счисления: сложение и вычитание

6.

Арифметические действия в двоичной системе счисления: умножение и деление

7.

Арифметические действия в двоичной системе счисления: умножение и деление

Тема 1.2 Логические основы цифровой техники

Содержание

14

1.

Основные понятия алгебры логики.

Алгебра логики: основные понятия и определения. Логические переменные и функции. Способы задания логических функций.

2

2.

Основные понятия алгебры логики.

Логические функции одной переменной: тождественная функция, инверсия, тождественно ложная функция, тождественно истинная функция. Логические функции двух переменных: конъюнкция, дизъюнкция, штрих Шеффера, стрелка Пирса, импликация, сложение по модулю 2, функция равнозначности.

3.

Аксиомы и законы алгебры логики.

Логические аксиомы. Закон одинарных элементов. Законы отрицания. Комбинационные законы. Законы де Моргана. Законы поглощения. Правило склеивания.

4.

Канонические формы представления логических функций.

Первичные термы. Минтермы. Макстермы. Дизъюнктивная нормальная форма (ДНФ) и совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ).

5.

Канонические формы представления логических функций.

Конъюнктивная нормальная форма (КНФ) и совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ). Получение канонических форм логических функций, заданных в табличной форме.

6.

Минимизация логических функций.

Принципы минимизации логических функций. Направления минимизации логических функций. Тупиковая форма функции. Минимальная тупиковая форма функции.

7.

Минимизация логических функций.

Метод эквивалентных преобразований. Минимизация логических функций с использованием карт Карно. Метод испытаний.

Практические занятия

12

1.

Построение таблиц истинности логических функций

2.

Преобразование логических функций

3.

Канонические формы представления логических функций

4.

Минимизация логических функций с использованием метода эквивалентных преобразований и метода испытаний

5.

Минимизация логических функций с использованием карт Карно

6.

Минимизация логических функций с использованием карт Карно

Тема 1.3 Элементы компьютерной схемотехники

Содержание

14

1.

Схемотехника цифровых логических элементов.

Принципы построения логических элементов. Логические элементы: классификация, УГО, контактно-релейные схемы. Основные параметры логических элементов.

2

2.

Резисторно-транзисторная логика (РТЛ) и диодно-транзисторная логика (ДТЛ).

Резисторно-транзисторная логика. Базовая РТЛ-схема. Диодные логические элементы. Диодно-транзисторная логика.

3.

Транзисторно-транзисторные логические элементы (ТТЛ, ТТЛШ).

Многоэмиттерный транзистор. Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ). ТТЛ-элементы. Транзисторно-транзисторная логика с диадами Шоттки (ТТЛШ). Сравнительный анализ ТТЛ-элементов и ТТЛШ-элементов.

4.

Логические элементы эмиттерно-связной логики (ЭСЛ).

Общие сведения. Достоинства и недостатки схемотехники ЭСЛ. Схема типового логического элемента ЭСЛ.

5.

Логические элементы на КМОП-транзисторах.

Общие сведения. Принципы построения логических элементов на КМОП-транзисторах. Основные характеристики и параметры микросхем на КМОП-транзисторах. Особенности применения микросхем на КМОП-транзисторах при построении цифровых устройств.

6.

Интегральная инжекционная логика (И²Л).

Общие сведения. Принцип работы И²Л. Достоинства и недостатки схемотехники И²Л. Схема типового логического элемента И²Л.

7.

Логические устройства.

Типы логических устройств: последовательностные и комбинационные устройства. Анализ и синтез комбинационных схем. Правила оформления схем цифровых устройств.

Практические занятия

4

1.

Синтез логических схем

2.

Синтез логических схем

Тема 1.4 Цифровые устройства последовательностного типа

Содержание

16

1.

Триггеры.

Общие сведения. Обозначения и назначения входов и выходов триггера. Типы триггеров.

2

2.

Триггеры.

Классификация триггеров по способу представления выходной информации. Классификация триггеров по способу ввода информации.

3.

Регистры.

Общие сведения. Схемы простейших регистров. Классификация регистров.

4.

Регистры.

Параллельный регистр. Сдвиговый регистр. Последовательный регистр.

5.

Счетчики.

Общие сведения. Асинхронные счетчики.

6.

Счетчики.

Синхронные счетчики. Счетчики с произвольным коэффициентом пересчета.

7.

Делители частоты.

Общие сведения. Делители частоты с постоянным коэффициентом деления. Делители частоты с управляемым коэффициентом деления

8.

Синтезаторы частоты.

Общие сведения. Основные характеристики синтезаторов частоты. Классификация схем синтеза частот.

Лабораторные работы

8

1.

Триггеры

2.

Параллельный и сдвиговый регистры

3.

Исследование счетчиков

4.

Построение делителей частоты

Тема 1.5 Цифровые узлы и устройства комбинационного типа

Содержание

20

1.

Дешифраторы.

Общие сведения. Классификация дешифраторов. Обобщенный алгоритм работы дешифратора. Применение дешифраторов.

2

2.

Шифраторы.

Общие сведения. Структура шифратора. Классификация шифраторов. Применение шифраторов.

3.

Преобразователи кодов.

Общие сведения. Классификация преобразователей кодов. Методы преобразования кодов. Построение преобразователей кодов.

4.

Мультиплексоры.

Общие сведения. Классификация мультиплексоров. Применение мультиплексоров. Мультиплексное дерево. Мультиплексирование шин.

5.

Демультиплексоры.

Общие сведения. Применение демультиплексоров. Демультиплексирование шин.

6.

Сумматоры.

Общие сведения. Классификация сумматоров. Полусумматор. Одноразрядный двоичный сумматор.

7.

Сумматоры.

Многоразрядные двоичные сумматоры. Двоично-десятичный сумматор. Накапливающий сумматор.

8.

Арифметико-логические устройства и блоки ускоренного переноса.

Общие сведения. Организация и принципы действия арифметико-логических устройств. Операции в арифметико-логических устройствах. Классификация арифметико-логических устройств.

9.

Программируемые логические структуры.

Общие сведения. Программируемая логическая матрица (PLA). Программируемая матричная логика (ПМЛ).

10.

Программируемые логические структуры.

Базовые матричные кристаллы (БМК). Классификация БМК. Параметры БМК. Программируемые интегральные схемы.

Лабораторные работы

20

1.

Синтез линейного дешифратора

2.

Синтез линейного шифратора

3.

Преобразователь для цифровой индикации

4.

Преобразователь для цифровой индикации

5.

Построение преобразователей двоичного кода

6.

Построение функциональных схем мультиплексоров

7.

Построение функциональных схем демультиплексоров

8.

Синтез одноразрядного двоичного сумматора

9.

Схемы контроля четности

10.

Организация программируемой логической матрицы

Тема 1.6 Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи

Содержание

4

1.

Цифро-аналоговые преобразователи.

Принцип аналого-цифрового преобразования информации: дискретизация, квантование, кодирование. Цифро-аналоговые преобразователи: общие сведения. Классификация цифро-аналоговых преобразователей. Параметры цифро-аналоговых преобразователей.

2

2.

Аналого-цифровые преобразователи.

Общие сведения. Классификация аналого-цифровых преобразователей. Основные параметры и характеристики аналого-цифровых преобразователей.

Тема 1.7 Запоминающие устройства

Содержание

6

1.

Полупроводниковые запоминающие устройства.

Общие сведения. Классификация запоминающих устройств. Параметры запоминающих устройств.

2

2.

Полупроводниковые запоминающие устройства.

Оперативное запоминающее устройство. Постоянные и репрограммируемые запоминающие устройства. Кэш-память.

3.

Динамические запоминающие устройства повышенного быстродействия.

Вариант FPM. Структуры типа EDORAM, BEDORAM, MDRAM, SDRAM, RDRAM, DRDRAM, CDRAM.

Лабораторные работы

2

1.

Основные структуры запоминающих устройств

Тема 1.8 Основы микропроцессорной техники

Содержание

6

1.

Общая характеристика микропроцессоров

Общие сведения. Основные характеристики микропроцессоров. Классификация микропроцессоров. Типы архитектур микропроцессоров. Система команд микропроцессоров.

2

2.

Общая характеристика микропроцессорных систем

Общие сведения. Способы организации передачи информации в микропроцессорных системах. Уровни представления микропроцессорных систем.

3.

Микроконтроллеры

Общие сведения: назначение, функции, использование. Классификация микроконтроллеров. Модульный принцип построения микроконтроллеров. Система команд микроконтроллеров.

Лабораторные работы

2

1.

Основные архитектурные решения вычислительных систем

Самостоятельная работа при изучении раздела ПМ 1

77

1.

Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем)

2.

Написание рефератов

3.

Подготовка докладов и сообщений

4.

Подготовка к лабораторным работам с использованием методических рекомендаций преподавателя, оформление лабораторных работ, отчетов и подготовка к их защите

Тематика внеаудиторной самостоятельной работы обучающихся

1.

Арифметико-логические устройства

2.

Динамические запоминающие устройства повышенного быстродействия

3.

Диодно-транзисторная логика (ДТЛ)

4.

Интерфейсные и вспомогательные цифровые узлы

5.

Использование логического элемента в качестве ключа

6.

Исследование схем сумматоров

7.

Контроль цифровых устройств

8.

Логические функции и логические устройства

9.

Логические элементы

10.

Мажоритарные элементы

11.

Машинные коды

12.

Назначение и принцип действия шифраторов и дешифраторов

13.

Однокристальные восьмиразрядные микропроцессоры

14.

Однокристальные шестнадцатиразрядные микропроцессоры

15.

Организация микропрограммных устройств управления

16.

Организация модулей запоминающих устройств

17.

Организация устройств управления

18.

Особенности применения микросхем на КМОП-транзисторах при построении цифровых устройств

19.

Особенности применения микросхем ТТЛ при разработке цифровых устройств

20.

Особенности сложения в двоично-десятичной системе счисления

21.

Ошибки цифровых устройств

22.

Память компьютеров

23.

Помехи в цепях питания цифровых узлов и линиях передачи управляющих сигналов

24.

Построение дешифраторов на большое количество входов

25.

Преобразование формы представления чисел

26.

Принципы минимизации

27.

Различия между ПЗУ и ПЛМ

28.

Резисторно-транзисторная логика (РТЛ)

29.

Синтез комбинационных устройств

30.

Системы счисления

31.

Сложение отрицательных чисел и чисел с разными знаками

32.

Сравнительная характеристика делителей

33.

Сравнительная характеристика счетчиков

34.

Сравнительные характеристики триггеров

35.

Структуры вычислительных систем: классическая и магистральная

36.

Схемотехника ячеек накопителей статических запоминающих устройств

37.

Счетчик Джонсона

38.

Умножители двоичных кодов чисел

39.

Формы представления чисел в цифровых устройствах

40.

Функционально полные системы элементов

41.

Элементы и системы отображения цифровой информации

42.

Элементы компьютерной схемотехники

Раздел ПМ 2. Проектирование цифровых устройств

МДК 01.02. Проектирование цифровых устройств

267

Тема 2.1 Методология проектирования интегральных схем

Содержание

10

1.

Интегральные схемы.

Общие сведения. Классификация интегральных схем. Классификация параметров интегральных схем.

2

2.

Проектирование интегральных схем.

Общее описание процесса проектирования. Принципы проектирования. Задачи проектирования. Стадии проектирования. Особенности проектирования интегральных схем.

3.

Проектирование интегральных схем.

Методы проектирования: макетирование, физическое моделирование, расчет по аналитическим выражениям, математическое моделирование. Автоматизированные и автоматические методы моделирования.

4.

Этапы проектирования интегральных схем.

Разработка спецификации. Логическое проектирование. Схемотехническое проектирование. Топологическое проектирование. Компонентное проектирование.

5.

Оптимизация проектных решений.

Структурная и параметрическая оптимизации. Методы оптимизации проектных решений.

Тема 2.2 Требования к выполнению схем и иллюстративных документов

Содержание

8

1.

Общие требования к выполнению схем.

Виды и типы схем. Наименование и код схемы. Организация рисунка схемы. Графические обозначения. Линии связи. Текстовая информация. Перечень элементов.

2

2.

Правила выполнения схем цифровой вычислительной техники.

Общие положения. Правила выполнения структурной схемы цифровой вычислительной техники. Правила выполнения функциональной схемы цифровой вычислительной техники.

3.

Правила выполнения схем цифровой вычислительной техники.

Правила выполнения принципиальных схем цифровой вычислительной техники. Таблицы сигналов.

4.

Условные графические обозначения элементов цифровой техники в схемах.

Правила построения условных графических обозначений элементов. Обозначение функций элементов. Обозначение выводов элементов. Обозначение групп выводов. Взаимосвязь выводов. Обозначение монтажной логики. Сокращенное обозначение групп УГО. Логические соглашения.

Тема 2.3 Особенности применения системы автоматизированного проектирования, пакеты прикладных программ

Содержание

12

1.

Структура и возможности системы P-CAD.

Система P-CAD: возможности, состав, основные характеристики.

2

2.

Схемный редактор P-CAD Schematic.

Запуск редактора схем. Основное окно программы. Базовая настройка. Создание и редактирование стилей текста. Задание ширины линий и проводников.

3.

Схемный редактор P-CAD Schematic.

Настройка параметров отображения различных элементов проекта. Сохранение шаблона проекта. Создание различных типов компонентов. Особенности сохранения символов.

4.

Менеджер библиотек.

Общее описание и принципы работы менеджера библиотек. Поиск данных в библиотеках. Вставка компонента из библиотеки в схему. Формирование отчета о библиотеке и ее компонентах.

5.

Редактор печатных плат P-CAD PCB.

Общая конфигурация редактора PCB. Конфигурация слоев печатной платы. Настройкам параметров отображения платы. Барьеры трассировки.

6.

Создание печатной платы.

Упаковка соединений на печатную плату. Редактирование компонента и его свойств на печатной плате. Трассировка соединений. Создание областей металлизации. Верификация печатной платы.

Лабораторные работы

50

1.

Настройка графического редактора P-CAD Schematic

2.

Создание углового штампа чертежа и форматок в P-CAD

3.

Создание и редактирование резистора в системе P-CAD

4.

Создание и редактирование конденсатора в системе P-CAD

5.

Создание и редактирование трансформатора в системе P-CAD

6.

Создание и редактирование транзистора в системе P-CAD

7.

Создание и редактирование операционного усилителя в системе P-CAD

8.

Управление данными библиотек в P-CAD

9.

Ввод и размещение символов библиотечных компонентов на схеме

10.

Прорисовка электрических связей в P-CAD

11.

Редактирование схем в P-CAD

12.

Создание иерархического проекта в P-CAD

13.

Создание эквивалентной схемы модуля

14.

Верификация схемы в P-CAD

15.

Вывод схемы на печать

16.

Генерация списка соединений и текстовых отчетов

17.

Настройка редактора печатных плат P-CAD PCB

18.

Создание контура печатной платы

19.

Упаковка соединений на печатную плату

20.

Размещение компонентов на печатной плате

21.

Отображение электрических связей между компонентами

22.

Ручная и интерактивная трассировка печатных плат в редакторе PCB

23.

Ручная и интерактивная трассировка печатных плат в редакторе PCB

24.

Автоматическая трассировка печатных плат

25.

Верификация печатной платы

Тема 2.4 Проектирование печатных плат

Содержание

10

1.

Печатные платы.

Общие сведения. Виды печатных плат и кабелей. Материалы для печатных плат. Входной контроль и механическая обработка печатных плат.

2

2.

Чертеж печатной платы.

Координатная сетка. Монтажные и переходные (контактные) отверстия. Проводники и контактные площадки. запись технических требований на чертеже платы.

3.

Изготовление оригиналов и фотошаблонов.

Оригинал рисунка печатной платы. Фотошаблоны. Фоторезисты. Офсетная печать. Сеткография.

4.

Типовые процессы изготовления печатных плат.

Классификация процессов изготовления печатных плат. Методы изготовления печатных плат.

5.

Типовые процессы изготовления печатных плат.

Последовательность технологических процессов изготовления печатных плат.

Тема 2.5 Конструкторская документация, используемая при проектировании

Содержание

10

1.

Конструкторская документация.

Виды конструкторской документации. Графическое изображение. Чертеж. Схема. Общие требования к оформлению проектов.

2

2.

Конструкторская документация.

Обозначение стандартов ЕСКД. Обозначение конструкторских документов. форматы. Основные надписи и порядок их заполнения.

3.

Конструкторские изделия.

Виды изделий. Виды и комплектность конструкторских документов. техническое задание на конструкторские изделия. Спецификация изделий.

4.

Стадии разработки конструкторской документации.

Техническое предложение. Эскизный проект. Технический проект. Рабочая документация.

5.

Правила оформления пояснительной записки.

Общие требования. Построение пояснительной записки. Нумерация составных частей. Изложение текста записки. Правила написания обозначений и наименований физических величин. Представление формул и уравнений. Оформление иллюстраций и таблиц.

Самостоятельная работа при изучении раздела ПМ 2

65

1.

Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем)

2.

Написание рефератов

3.

Подготовка докладов и сообщений

4.

Подготовка к лабораторным работам с использованием методических рекомендаций преподавателя, оформление лабораторных работ, отчетов и подготовка к их защите

5.

Работа над курсовым проектом

Тематика внеаудиторной самостоятельной работы обучающихся

1.

Входной контроль и механическая обработка печатных плат

2.

Конструкторская документация: виды, требования, стадии разработки

3.

Менеджер библиотек проекта в P-CAD

4.

Методы оценки качества и надежности радиоэлектронных устройств

5.

Настройка работы клавиатуры и мыши в P-CAD

6.

Оптимизация проектных решений

7.

Основные принципы проектирования технологических процессов

8.

Основы использования системы P-CAD для проектирования печатных плат

9.

Пакеты прикладных программ схемотехнического проектирования радиоэлектронных средств и устройств

10.

Пакеты программ конструкторского проектирования радиоэлектронных средств и устройств

11.

Повышение надежности и качества радиоэлектронных устройств

12.

Показатели надежности радиоэлектронных устройств

13.

Проектные процедуры процесса проектирования

14.

Роль программирования в проектировании цифровых устройств

15.

Создание компонента в P-CAD

16.

Состав и функциональные возможности системы P-CAD

17.

Специфика применения САПР в процессе разработки радиоэлектронной аппаратуры

18.

Стандарты документации

19.

Сущность схемотехнического проектирования

20.

Тестирование печатных плат

21.

Типовые процессы изготовления печатных плат

22.

Уровни проектирования цифровых устройств

23.

Условные графические обозначения элементов цифровой техники

24.

Электронные аспекты цифрового проектирования

25.

Этапы проектирования интегральных схем

26.

Этапы создания комплекта конструкторской документации на печатную плату и сборку платы

Учебная практика

72

Виды работ

Разработка принципиальных схем и печатных плат в системе OrCAD

1.

Структура и функциональные возможности среды OrCAD

2.

Моделирование и некоторые сервисные функции среды OrCAD

3.

Установка OrCAD. Изучение интерфейса среды OrCAD

4.

Графический редактор PSpice Schematics

5.

Редактирование принципиальных схем

6.

Редактирование символов компонентов

7.

Подготовка к моделированию, запуск программ PSpice и Probe

8.

Моделирование с помощью PSpice

9.

Проект: свойства и функциональные характеристики

10.

Создание углового штампа чертежа и форматок

11.

Создание принципиальной схемы проекта

12.

Создание и ведение библиотек радиоэлементов

13.

Подготовка данных о проекте для других программ

14.

Программы моделирования и построения их результатов

15.

Редактор входных сигналов Stimulus Editor

16.

Программа расчета параметров моделей аналоговых компонентов Model Editor

17.

Программа параметрической оптимизации PSpice Optimizer

18.

Редактор топологии печатных плат OrCAD Layout

19.

Размещение компонентов и трассировка проводников в автоматическом режиме

20.

Программа доработки печатных плат GerbTool

21.

Графический редактор Visual CADD

22.

Программа автоматизации проектирования печатных плат SPECCTRA 9

23.

Создание комплекта конструкторской документации на печатную плату и сборку платы

24.

Оформление отчета по практике

Обязательная аудиторная учебная нагрузка по курсовому проектированию

30

Тематика курсовых проектов

1.

Исследование последовательного и параллельного регистров

2.

Исследование сдвигового регистра

3.

Исследование схемы инвертирующего операционного усилителя

4.

Исследование схемы мультивибратора на операционных усилителях

5.

Исследование триггеров

6.

Меры качества разработки цифровой интегральной схемы

7.

Моделирование алгебраического сумматора на операционных усилителях

8.

Моделирование сложных логических схем

9.

Проблематика проектирования комбинационных схем

10.

Проектирование АЦП параллельного типа

11.

Проектирование АЦП последовательного приближения

12.

Проектирование вычитающего двоичного счетчика

13.

Проектирование демультиплексора

14.

Проектирование дешифратора

15.

Проектирование микропроцессорных устройств обработки данных

16.

Проектирование мультиплексора

17.

Проектирование оперативных запоминающих устройств

18.

Проектирование печатных плат

19.

Проектирование пирамидального дешифратора

20.

Проектирование постоянных запоминающих устройств

21.

Проектирование преобразователя кодов

22.

Проектирование простейших логических схем

23.

Проектирование специализированных арифметико-логических устройств

24.

Проектирование сумматора параллельных операндов с последовательным переносом

25.

Проектирование сумматора с условным переносом

26.

Проектирование суммирующего двоичного счетчика

27.

Проектирование схем с внутренней синхронизацией

28.

Проектирование цифро-аналогового преобразователя

29.

Проектирование цифровой схемы сравнения двухразрядных двоичных чисел

30.

Проектирование четырехразрядного сумматора с параллельным переносом

31.

Проектирование шифратора

32.

Разработка вычислителя контрольной суммы

33.

Разработка генератора аналоговых сигналов

34.

Разработка комбинационных логических элементов на КМОП

35.

Разработка логических схем последовательностного типа

36.

Разработка логического анализатора

37.

Разработка печатных плат

38.

Синтез и исследование триггерных схем произвольных типов

39.

Стратегии реализации цифровых интегральных схем

Всего

498

4 УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ

4.1.Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация программы модуля предполагает наличие кабинета «Проектирования цифровых устройств», лаборатории «Цифровой схемотехники».

Технические средства обучения:

1. оборудование электропитания;

2. мультимедийное оборудование;

3. принтер лазерный;

4. сканер;

5. аудиосистема;

6. внешние накопители информации;

7. локальная сеть;

8. подключение к глобальной сети Internet.

Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории:

1. компьютерный стол, интерактивная доска (или проектор) для преподавателя;

2. компьютерные столы для обучающихся;

3. комплект учебно-методической литературы;

4. программа P-CAD;

5. программа OrCAD;

6. носители информации;

7. электронные видеоматериалы;

8. комплект плакатов;

9. презентации.

Реализация профессионального модуля предполагает обязательную учебную практику, которую рекомендуется проводить концентрировано на базе ГБОУ РМ СПО «Саранский техникум энергетики и электронной техники имени А. И. Полежаева».

4.2. Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

1. Амосов В.В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств. - СПб.: БХВ-Петербург, 2012. - 560 с.

2. Бабич Н.П., Жуков И.А. Компьютерная схемотехника. Методы построения и проектирования: Учебное пособие. - К.: «МК-Пресс», 2004. - 576 с.

3. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы: Учебник для техникумов связи. - Горячая линия - Телеком, 2007. - 336 с.

4. Кузин А.В. Микропроцессорная техника: учебник для студ. сред. проф. образования / А.В. Кузин, М.А. Жаворонков. - 6-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2011. - 304 с.

5. Лехин С.Н. Схемотехника ЭВМ. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 672с.

6. Мышляева И.М. Цифровая схемотехника: учебник для сред. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 400 с.

7. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование цифровых устройств: Учебное пособие. - СПб.: Издательства «Лань», 2012. - 896 с.

8. Ромаш Э.М. Электронные устройства информационных систем и автоматики: Учебник/ Э.М. Ромаш, Н.А. Феоктистов, В.В. Ефремов. - 2-е изд. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2013. - 248 с.

9. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 528 с.

Дополнительные источники:

1. Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование. - М.: ДМК Пресс, 2009. - 848 с.

2. Афанасьев А.О., Кузнецова С.А., Нестеренко А.В. OrCad 10. Проектирование печатных плат. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 454 с.

3. Болотовский Ю.Б., Таназлы Г.И. OrCad Моделирование: «Поваренная» книга. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005. - 200 с.

4. Динц К.М., Куприянов А.А., Прокди Р.Г. P-CAD 2006: Схемотехника и проектирование печатных плат. Самоучитель. - М.: Наука и техника. 2009. - 320 с.

5. Достанко А.П. Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства: Учебник / А.П. Достанко, В.Л. Ланин, А.А. Хмыль, Л.П. Ануфриев . - Мн.: Выш. Шк., 2012. - 415 с.

6. Казеннов Г.Г. Основы проектирования интегральных схем и систем. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005. - 296 с.

7. Медведев А. Технология производства печатных плат. - М.: Техносфера, 2005. - 360 с.

8. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. - М.: Мир, 2001. - 379 с.

9. Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К. Основы микропроцессорной техники. - 3-е изд., испр. - М.: Изд-во «Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру», 2009. - 440 c.

10. Павлов В.Н., Ногин В. Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов - 2-е изд., исправ. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 320 с.

11. Партыка Т.Л., Попов И.И. Вычислительная техника: учеб. пособие. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. - 608 с.

12. Старков В.В. Компьютерное железо: архитектура, устройство и конфигурирование. - 3-е изд., стереотип. - М.: Горячая линия - Телеком, 2010. - 424 с.

13. Уэйкерли Дж.Ф. Проектирование цифровых устройств. - М.: Постмаркет, 2002. - 544 с.

14. Хайнеман Р. Визуальное моделирование электронных схем в PSPice. - М.: ДМК-Пресс, 2008. - 326 с.

Журналы:

1. Схемотехника.

2. Компоненты и технологии.

4.3. Общие требования к организации образовательного процесса

Обязательной аудиторной нагрузки - 36 академических часов в неделю. При проведении лабораторных и практических работ группы разбиваются на подгруппы.

Учебная практика проводится в лабораториях ГБОУ РМ СПО «Саранский техникум энергетики и электронной техники имени А. И. Полежаева». По итогам учебной практики проводится сдача зачета с выполнением практического задания за счет часов, отведенных на учебную практику по каждой теме раздела.

Курсовое проектирование выполняется индивидуально каждым студентом в соответствии с выданным ему заданием равномерно в течение всего семестра обучения. Темы курсовых работ объявляются перед началом курсового проектирования. Для контроля за ходом выполнения курсового проекта предусмотрены консультации для обучающихся в количестве 30 часов (групповые, индивидуальные). Итогом курсового проектирования является публичная защита курсовой работы, которая проводится в конце семестра.

Дисциплины и модули, предшествующие освоению данного модуля:

1. Иностранный язык;

2. Инженерная графика;

3. Основы электротехники;

4. Прикладная электроника;

5. Электротехнические измерения;

6. Информационные технологии;

7. Метрология, стандартизация, сертификация;

8. Элементы математической логики;

9. Безопасность жизнедеятельности.

4.4. Кадровое обеспечение образовательного процесса

Требования к квалификации педагогических (инженерно-педагогических) кадров, обеспечивающих обучение по междисциплинарному курсу (курсам): наличие высшего образования, соответствующего профилю.

Требования к квалификации педагогических кадров, осуществляющих руководство практикой: наличие высшего профессионального образования, соответствующего профилю.

Инженерно-педагогический состав: дипломированные специалисты - преподаватели междисциплинарных курсов.

Мастера: наличие высшего профессионального образования, соответствующего профилю преподаваемого модуля, с обязательным прохождением стажировок не реже одного раза в 3 года, опят деятельности в организациях, соответствующей профессиональной сферы является обязательным. К педагогической деятельности могут привлекаться ведущие специалисты профильных организаций.

5 Контроль и оценка результатов освоения профессионального модуля

Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий, учебной практики, а также при выполнении обучающимися индивидуальных занятий.

Формы и методы контроля и оценки результатов обучения должны позволять проверять у обучающихся не только сформированность профессиональных компетенций, но и развитие общих компетенций и обеспечивающих их умений.