Кафедра информационно-измерительных систем
и физической электроники


english version


КИИСиФЭ 40 лет!

Главная
История кафедры
Преподаватели и сотрудники
Научная деятельность
Учебная деятельность
Публикации
Конференции
Сотрудничество
Лаборатории
Методические пособия
Доска объявлений
Абитуриентам

Физико-технический институт
НОЦ "Плазма"
Веб-ресурсы ПетрГУ
Петрозаводский университет

185910, Республика Карелия,
г. Петрозаводск, ПетрГУ,
ул. Университетская, 10А,
каб. 111
телефоны
dfe@petrsu.ru
Подписка на новости
(введите свой e-mail
и нажмите Enter)

Разработка беспроводных сетей датчиков nanoLOC

The Optical Society OSA

ITMULTIMEDIA.RU


Автоматизированные системы для
научных исследований

(32 ч. лекций, 32 ч. лабораторных занятий)

    Цели и задачи курса

    Целью данного курса является обучение студентов основам построения автоматизированных систем для научных исследований.

    В результате изучения дисциплины студенты должны:

  • знать основные структуры и виды обеспечений автоматизированных систем, типы и характеристики первичных измерительных преобразователей, структуру ЭВМ и организацию обмена данными с внешними устройствами, архитектуру и алгоритмы функционирования универсальных измерительных интерфейсов;
  • уметь разработать автоматизированную систему на базе стандартного приборного интерфейса (КАМАК и КОП), выбрать необходимые технические и программные средства, разработать алгоритмы измерения и обработки данных, отладить программное обеспечение создаваемой системы.

    Введение

      Роль автоматизации в современном физическом эксперименте. Структура, содержание и задачи курса "Автоматизированные системы для научных исследований", его связь с другими дисциплинами.


    1. Основные понятия и определения

      Автоматизированная система, объект исследования, исполнительная, информационная и вычислительная подсистемы. Квантование непрерывного сигнала. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Примеры автоматизированных систем для научных исследований.


    2. Структуры и виды обеспечений автоматизированных систем для научных исследований

      Основные структуры систем автоматизации научных исследований.


      Виды обеспечений АСHИ (организационное, информационное, математическое, техническое, программное, лингвистическое, метрологическое, правовое и эргономическое).


      Технические средства автоматизации эксперимента. Программное обеспечение. Структура управляющей программы.


    3. Датчики автоматизированных систем

      Классификация датчиков и основные требования к ним. Статические и динамические характеристики.


      Схемы включения измерительных преобразователей (последовательные, дифференциальные, компенсационные и логометрические).


      Датчики линейных и угловых перемещений (потенциометрические, индуктивные, трансформаторные и емкостные). Схемы включения, функции преобразования и погрешности.


      Датчики температуры (термопары и терморезисторы). Основные погрешности и способы их уменьшения.


      Датчики сил и механических напряжений (тензометрические, магнитоупругие и пьезоэлектрические). Схемы включения, функции преобразования и погрешности.


      Фоточувствительные датчики (с внешним фотоэффектом, внутренним фотоэффектом и тепловые преобразователи). Схемы включения ФЭУ. Режим счета фотонов. Амплитудное распределение импульсов. Счетная характеристика. Использование фотоэлектрических датчиков для измерения несветовых величин.


      Датчики давления (тепловые преобразователи, электронные ионизационные и магнитные электроразрядные датчики).


    4. Структура ЭВМ

      Принципы организации ЭВМ. Структура ЭВМ с магистральной шиной.


      Процессор. Устройство управления. Арифметико-логическое устройство. Регистры общего и специального назначения. Регистр состояния процессора. Форматы команд и режимы адресации. Цикл команды. Алгоритм работы процессора.


      Система памяти. Иерархия, особенности подсистем. Адресная, стековая и ассоциативная память. Сегментация памяти в процессорах Intel х86. Формирование физического адреса в R- и P-режимах. Страничное преобразование адреса.


      Системный интерфейс. Адресная шина. Шина данных. Шина управления. Шинные структуры, используемые в микропроцессорных вычислительны системах. Общая характеристика шин ISA, EISA, MCA, VLB, PCI и PCI-E.


      Структура персонального компьютера на базе чипсетов i8xx, i9xx, iX38 - iZ87.


      Особенности организации промышленных компьютеров.


    5. Обмен данными с внешними устройствами ЭВМ

      Структура контроллера ВУ. Адресуемые регистры контроллера. Алгоритм взаимодействия контроллера ВУ с системным интерфейсом. Квитирование.


      Программно-управляемый режим обслуживания внешних устройств.


      Обслуживание внешних устройств в режиме прерываний. Типы прерываний. Процедура обработки запросов от внешних устройств. Способы идентификации ВУ, запросивших обслуживания.


      Организация векторной системы прерываний в ПК на базе микропроцессоров Intel х86.


      Обмен данными с внешними устройствами ЭВМ в режиме прямого доступа к памяти. Способы организации ПДП. Стандартный ПДП на шине ISA.


      Организация обмена данными на системной шине. Циклы шины. Временные диаграммы циклов передач на шине ISA.


    6. Системы сопряжения ЭВМ с объектом автоматизации. Система КАМАК

      Системы КАМАК, COMPEX, FASTBUS, VME, VXI, FUTUREBUS+, PXI, SCI и LXI (основные преимущества и недостатки). Интерфейсная шина с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией.


      Основы системы КАМАК. Механический, электрический и логический стандарты.


      Магистраль крейта КАМАК. Шины магистрали и сигналы. Временные диаграммы циклов магистрали крейта.


      Контроллер крейта КАМАК для ЭВМ с системным интерфейсом "Общая шина". Структура контроллера крейта. Программно-доступные регистры контроллера и их организация. Обработка L-запросов в крейте. Адресация регистров контроллера и функциональных модулей.


      Плата сопряжения контроллера крейта с шиной ISA (АПЭКС-5). Порты устройства для доступа к регистрам контроллера и регистрам функциональных модулей крейта.


      Основы программирования системы КАМАК. Обмен данными с регистрами контроллера крейта. Обмен данными с регистрами функциональных модулей.


    7. Интерфейсная шина с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией (КОП)

      Структура и назначение шин КОП. Адреса и команды.


      Алгоритм работы устройств на шине. Временная диаграмма цикла передачи данных. Обработка запросов на обслуживание.


      Развитие стандарта IEEE-488. Скоростной способ передачи данных HighSpeed 488.


    Заключение

      Основные тенденции и направления развития автоматизированных систем для научных исследований.


Литература


Дополнительная литература


Составил ст. преподаватель КИИСиФЭ Курсков С.Ю.         



Последнее обновление
12.10.2015

Поддержка: Lab 127 team

Дизайн: студия "PetroL@B"