Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

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 nauk technicznych, studiów inżynierskich
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>, Paweł Dworak <Pawel.Dworak@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL4 30 2,00,25zaliczenie
projektyP4 15 1,00,33zaliczenie
wykładyW4 15 1,00,42egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Podstawowa wiedza z zakresu techniki analogowej
W-2Podstawowa wiedza z zakresu techniki cyfrowej
W-3Podstawowa wiedza z zakresu informatyki

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z budową mikroprocesorów i mikrokontrolerów
C-2Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami projektowania systemów elektronicznych wykorzystujących mikrokotrolery
C-3Zapoznanie studentów z obsługą środowisk programistycznych IDE wykorzystywanych przy tworzeniu oprogramowania mikrokontrolerów
C-4Rozbudzenie zainteresowania oraz ukształtowanie wstępnych umiejętności programowania mikrokontrolerów

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Omówienie stanowiska dydaktycznego i zapoznanie z narzędziami projektowymi2
T-L-2Wprowadzenie do języka C dla mikrokontrolera, proste struktury programowe w języku C.2
T-L-3Obsługa portów I/O mikrokontrolera.2
T-L-4Układ czasowo-licznikowy mikrokontrolera. Tworzenie oprogramowania wykorzystującego różne tryby pracy układów czasowo-licznikowych.4
T-L-5Układ przerwań.2
T-L-6Timery i układ przerwań - programowanie.4
T-L-7Układy wyświetlania informacji z wyświetlaczami 7-segmentowymi.2
T-L-8Układy stykowe.2
T-L-9Sterowanie silnika krokowego.2
T-L-10Port transmisji szeregowej UART.4
T-L-11Programowanie przetwornika A/C mikrokontrolera.2
T-L-12Zaliczenie zajęć2
30
projekty
T-P-1Praktyczna implementacja systemu sterowania w środowisku czasu rzeczywistego mikrokontrolerów i programowalnych urządzeń automatyki15
15
wykłady
T-W-1Podstawowe pojęcia związane z techniką mikroprocesorową: magistrala, bramka trójstanowa. Ogólna budowa mikroprocesora, schemat blokowy systemu mikroprocesorowego. Mikroprocesor a mikrokontroler. Architektura systemów mikroprocesorowch.1
T-W-2Rozkazy 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-3Port 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-4Układy czasowo-licznikowe stosowane w mikrokontrolerach. Budowa, tryby pracy, przeznaczenie, programowanie. Przegląd typowych rozwiązań.1
T-W-5System przerwań, idea pracy, przeznaczenie, przykłady programowe dla wybranych rodzin mikrokontrolerów.2
T-W-6Transmisja 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-7Przetworniki A/C i C/A w systemie mikroprocesorowym. Charakterystyka przetworników, parametry, warunki poprawnej pracy. Przegląd typowych rozwiązań dla wybranych rodzin mikrokontrolerów.1
T-W-8Taktowanie mikroprocesora, dystrybucja zegara. Układy nadzorcze – Watchdog, ochrona przed zanikiem zasilania. Układy RTC. Tryby obniżonego poboru mocy mikrokontrolera.1
T-W-9Mikroprocesory 16-bitowe, 32-bitowe. Architektura nowoczesnych mikrokontrolerów, przetwarzanie potokowe. Przegląd oferty producentów.1
T-W-10Charakterystyka, 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-11Mechanizmy 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

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych12
A-L-3Przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych12
A-L-4Przygotowanie i powtórzenie materiału do zaliczeń6
60
projekty
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach projektowych15
A-P-2Samodzielna realizacja zadania projektowego8
A-P-3Przygotowanie raportu z realizacji zadania projektowego7
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w wykładach15
A-W-2Studia literaturowe treści zaleconych przez wykładowcę10
A-W-3Zaliczenie wykładu1
A-W-4Konsultacje z wykładowcą4
30

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne
M-4Metoda projektów

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Sprawdziany wstępne przed ćwiczeniami laboratoryjnymi
S-2Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie wykładu
S-3Ocena podsumowująca: Ocena ze sprawdzianu umiejętności nabytych w czasie zajęć laboratoryjnych
S-4Ocena formująca: Bieżąca ocena postępów w pracy nad projektami
S-5Ocena podsumowująca: Zaliczenie projektów na podstawie przygotowanej dokumentacji i oceny działania napisanego oprogramowania

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C16_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_W14T1A_W02, T1A_W07InzA_W02C-1, C-2T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-10, T-W-7, T-W-9, T-W-8, T-W-1M-1, M-2, M-3, M-4S-1, S-2, S-3, S-4, S-5

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C16_U01
Student potrafi napisać, uruchomić i przetestować program mikroprocesorowy na bazie zadanego prostego algorytmu.
AR_1A_U05T1A_U14, T1A_U16InzA_U06, InzA_U08C-3, C-4T-L-1, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-2, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-12, T-P-1M-2, M-3, M-4S-3, S-4, S-5

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C16_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
3,0Student zna strukturę wewnętrzną współczesnych układów mikroprocesorowych rozumie zasady ich działania i programowania oraz zna zasady projektowania urządzeń elektronicznych z ich wykorzystaniem.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C16_U01
Student potrafi napisać, uruchomić i przetestować program mikroprocesorowy na bazie zadanego prostego algorytmu.
2,0
3,0Student potrafi napisać, uruchomić i przetestować program mikroprocesorowy na bazie zadanego prostego algorytmu.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Daca Wieńczysław, Mikrokontrolery od układów 8-bitowych do 32-bitowych, NIKOM, Warszawa, 2000
  2. K.Penkala, red., Specjalizowane Programowalne Układy Scalone, Wyd. Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2001
  3. Kardaś Mirosław, Mikrokontrolery AVR. Język C - podstawy programowania, ATNEL, Szcecin, 2013
  4. Jacek Bogusz, Programowanie mikrokontrolerów 8051 w jeżyku C w praktyce, BTC, Warszawa, 2005

Literatura dodatkowa

  1. Tomasz Starecki, Mikrokontrolery 8051 w praktyce, BTC, Warszawa, 2002

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Omówienie stanowiska dydaktycznego i zapoznanie z narzędziami projektowymi2
T-L-2Wprowadzenie do języka C dla mikrokontrolera, proste struktury programowe w języku C.2
T-L-3Obsługa portów I/O mikrokontrolera.2
T-L-4Układ czasowo-licznikowy mikrokontrolera. Tworzenie oprogramowania wykorzystującego różne tryby pracy układów czasowo-licznikowych.4
T-L-5Układ przerwań.2
T-L-6Timery i układ przerwań - programowanie.4
T-L-7Układy wyświetlania informacji z wyświetlaczami 7-segmentowymi.2
T-L-8Układy stykowe.2
T-L-9Sterowanie silnika krokowego.2
T-L-10Port transmisji szeregowej UART.4
T-L-11Programowanie przetwornika A/C mikrokontrolera.2
T-L-12Zaliczenie zajęć2
30

Treści programowe - projekty

KODTreść programowaGodziny
T-P-1Praktyczna implementacja systemu sterowania w środowisku czasu rzeczywistego mikrokontrolerów i programowalnych urządzeń automatyki15
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Podstawowe pojęcia związane z techniką mikroprocesorową: magistrala, bramka trójstanowa. Ogólna budowa mikroprocesora, schemat blokowy systemu mikroprocesorowego. Mikroprocesor a mikrokontroler. Architektura systemów mikroprocesorowch.1
T-W-2Rozkazy 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-3Port 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-4Układy czasowo-licznikowe stosowane w mikrokontrolerach. Budowa, tryby pracy, przeznaczenie, programowanie. Przegląd typowych rozwiązań.1
T-W-5System przerwań, idea pracy, przeznaczenie, przykłady programowe dla wybranych rodzin mikrokontrolerów.2
T-W-6Transmisja 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-7Przetworniki A/C i C/A w systemie mikroprocesorowym. Charakterystyka przetworników, parametry, warunki poprawnej pracy. Przegląd typowych rozwiązań dla wybranych rodzin mikrokontrolerów.1
T-W-8Taktowanie mikroprocesora, dystrybucja zegara. Układy nadzorcze – Watchdog, ochrona przed zanikiem zasilania. Układy RTC. Tryby obniżonego poboru mocy mikrokontrolera.1
T-W-9Mikroprocesory 16-bitowe, 32-bitowe. Architektura nowoczesnych mikrokontrolerów, przetwarzanie potokowe. Przegląd oferty producentów.1
T-W-10Charakterystyka, 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-11Mechanizmy stosowane w komunikacji między zadaniami: asynchroniczne i synchroniczne przekazywanie komunikatów (spotkania, depozyty,impulsy). Ochrona zasobów i regionów krytycznych: semafory i ich rodzaje.2
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych12
A-L-3Przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych12
A-L-4Przygotowanie i powtórzenie materiału do zaliczeń6
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - projekty

KODForma aktywnościGodziny
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach projektowych15
A-P-2Samodzielna realizacja zadania projektowego8
A-P-3Przygotowanie raportu z realizacji zadania projektowego7
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w wykładach15
A-W-2Studia literaturowe treści zaleconych przez wykładowcę10
A-W-3Zaliczenie wykładu1
A-W-4Konsultacje z wykładowcą4
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C16_W01Student zna strukturę wewnętrzną współczesnych układów mikroprocesorowych, rozumie zasady ich działania i programowania oraz zna zasady projektowania urządzeń elektronicznych z ich wykorzystaniem.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W14Ma podstawową wiedzę z elektroniki analogowej i cyfrowej w zakresie pozwalającym na zrozumienie sposobu działania elektronicznych i energoelektronicznych urządzeń wykorzystywanych w układach automatyki i robotyki.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W02ma podstawową wiedzę w zakresie kierunków studiów powiązanych ze studiowanym kierunkiem studiów
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_W02zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z budową mikroprocesorów i mikrokontrolerów
C-2Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami projektowania systemów elektronicznych wykorzystujących mikrokotrolery
Treści programoweT-W-2Rozkazy 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.
T-W-3Port 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.
T-W-4Układy czasowo-licznikowe stosowane w mikrokontrolerach. Budowa, tryby pracy, przeznaczenie, programowanie. Przegląd typowych rozwiązań.
T-W-5System przerwań, idea pracy, przeznaczenie, przykłady programowe dla wybranych rodzin mikrokontrolerów.
T-W-6Transmisja szeregowa synchroniczna i asynchroniczna, USART. Magistrale szeregowe: SPI, I2C, 1-Wire, CAN. Charakterystyka, obszar zastosowań. Przegląd typowych rozwiązań dla wybranych rodzin mikrokontrolerów.
T-W-10Charakterystyka, 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.
T-W-7Przetworniki A/C i C/A w systemie mikroprocesorowym. Charakterystyka przetworników, parametry, warunki poprawnej pracy. Przegląd typowych rozwiązań dla wybranych rodzin mikrokontrolerów.
T-W-9Mikroprocesory 16-bitowe, 32-bitowe. Architektura nowoczesnych mikrokontrolerów, przetwarzanie potokowe. Przegląd oferty producentów.
T-W-8Taktowanie mikroprocesora, dystrybucja zegara. Układy nadzorcze – Watchdog, ochrona przed zanikiem zasilania. Układy RTC. Tryby obniżonego poboru mocy mikrokontrolera.
T-W-1Podstawowe pojęcia związane z techniką mikroprocesorową: magistrala, bramka trójstanowa. Ogólna budowa mikroprocesora, schemat blokowy systemu mikroprocesorowego. Mikroprocesor a mikrokontroler. Architektura systemów mikroprocesorowch.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne
M-4Metoda projektów
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Sprawdziany wstępne przed ćwiczeniami laboratoryjnymi
S-2Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie wykładu
S-3Ocena podsumowująca: Ocena ze sprawdzianu umiejętności nabytych w czasie zajęć laboratoryjnych
S-4Ocena formująca: Bieżąca ocena postępów w pracy nad projektami
S-5Ocena podsumowująca: Zaliczenie projektów na podstawie przygotowanej dokumentacji i oceny działania napisanego oprogramowania
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student zna strukturę wewnętrzną współczesnych układów mikroprocesorowych rozumie zasady ich działania i programowania oraz zna zasady projektowania urządzeń elektronicznych z ich wykorzystaniem.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C16_U01Student potrafi napisać, uruchomić i przetestować program mikroprocesorowy na bazie zadanego prostego algorytmu.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U05Potrafi zaprojektować prosty układ elektroniczny, także zawierający systemy mikroprocesorowe i inne elementy programowalne.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U14potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla studiowanego kierunku studiów
T1A_U16potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować oraz zrealizować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U06potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla studiowanego kierunku studiów
InzA_U08potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Cel przedmiotuC-3Zapoznanie studentów z obsługą środowisk programistycznych IDE wykorzystywanych przy tworzeniu oprogramowania mikrokontrolerów
C-4Rozbudzenie zainteresowania oraz ukształtowanie wstępnych umiejętności programowania mikrokontrolerów
Treści programoweT-L-1Omówienie stanowiska dydaktycznego i zapoznanie z narzędziami projektowymi
T-L-3Obsługa portów I/O mikrokontrolera.
T-L-4Układ czasowo-licznikowy mikrokontrolera. Tworzenie oprogramowania wykorzystującego różne tryby pracy układów czasowo-licznikowych.
T-L-5Układ przerwań.
T-L-6Timery i układ przerwań - programowanie.
T-L-2Wprowadzenie do języka C dla mikrokontrolera, proste struktury programowe w języku C.
T-L-7Układy wyświetlania informacji z wyświetlaczami 7-segmentowymi.
T-L-8Układy stykowe.
T-L-9Sterowanie silnika krokowego.
T-L-10Port transmisji szeregowej UART.
T-L-12Zaliczenie zajęć
T-P-1Praktyczna implementacja systemu sterowania w środowisku czasu rzeczywistego mikrokontrolerów i programowalnych urządzeń automatyki
Metody nauczaniaM-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne
M-4Metoda projektów
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Ocena ze sprawdzianu umiejętności nabytych w czasie zajęć laboratoryjnych
S-4Ocena formująca: Bieżąca ocena postępów w pracy nad projektami
S-5Ocena podsumowująca: Zaliczenie projektów na podstawie przygotowanej dokumentacji i oceny działania napisanego oprogramowania
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi napisać, uruchomić i przetestować program mikroprocesorowy na bazie zadanego prostego algorytmu.
3,5
4,0
4,5
5,0