Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Programowanie systemów kontrolno-pomiarowych
Tok studiów:
2017/2018
Kod:
EME-1-504-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikroelektronika w technice i medycynie
Semestr:
5
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
Maj Piotr (maj@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
Maj Piotr (maj@agh.edu.pl)
Kozioł Anna (ankoziol@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 wie, jak zbudowany jest system kontrolno-pomiarowy ME1A_W07 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_W002 Potrafi scharakteryzować podstawowe platformy do budowy systemów kontrolno-pomiarowych ME1A_W07, ME1A_W19 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_W003 Zna budowę i zasady działania oraz obszary zastosowań podstawowych platform programowalnych ME1A_W07, ME1A_W19, ME1A_W06 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_W004 Zna i rozumie pojęcia związane z automatyką i teorią sterowania. ME1A_W12 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Umie napisać specyfikację systemu kontrolno-pomiarowego w sposób czytelny dla innych programistów ME1A_U03 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U002 Umie zaprogramować wybrane platformy sprzętowe do pracy w systemach kontrolno-pomiarowych ME1A_U10, ME1A_U11 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U003 Umie poprawnie i świadomie wykorzystać dostępne platformy sprzętowe do budowy systemów kontrolno-pomiarowych ME1A_U10, ME1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U004 Potrafi zaplanować pracę zespołu i sprawnie oraz bezpiecznie w tym zespole pracować. Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_U005 Potrafi zaprojektować poprawnie działający układ regulacji automatycznej. ME1A_U25 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. ME1A_K04 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 wie, jak zbudowany jest system kontrolno-pomiarowy - - - - - - - - - - -
M_W002 Potrafi scharakteryzować podstawowe platformy do budowy systemów kontrolno-pomiarowych + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna budowę i zasady działania oraz obszary zastosowań podstawowych platform programowalnych + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna i rozumie pojęcia związane z automatyką i teorią sterowania. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Umie napisać specyfikację systemu kontrolno-pomiarowego w sposób czytelny dla innych programistów + - + - - - - - - - -
M_U002 Umie zaprogramować wybrane platformy sprzętowe do pracy w systemach kontrolno-pomiarowych - - + - - - - - - - -
M_U003 Umie poprawnie i świadomie wykorzystać dostępne platformy sprzętowe do budowy systemów kontrolno-pomiarowych + - + - - - - - - - -
M_U004 Potrafi zaplanować pracę zespołu i sprawnie oraz bezpiecznie w tym zespole pracować. - - + - - - - - - - -
M_U005 Potrafi zaprojektować poprawnie działający układ regulacji automatycznej. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Wykład

WYKŁAD 1 2×45min
Omówienie programu przedmiotu w zakresie wykładu i laboratorium. Omówienie poszczególnych zagadnień i związanych z nimi trudności, które należy rozwiązać. Wprowadzenie do automatyki i teorii sterowania.
WYKŁAD 2/3 2×45min
Podstawowe pojęcia: obiekt sterowania, układ regulacji, rodzaje sprzężeń między urządzeniem sterującym a obiektem, sterowanie w układzie otwartym i zamkniętym. Transmitancja operatorowa, charakterystyki czasowe obiektów regulacji. Transmitancja widmowa i charakterystyki częstotliwościowe obiektów regulacji. Stabilność liniowych układów automatyki. Warunki stabilności. Regulatory i człony korekcyjne w układach regulacji.
WYKŁAD 4 4×45min
Programowanie systemów kontrolno-pomiarowych. Przypomnienie podstawowych typów danych, funkcji, sposobu pisania programów wraz z przykładami.

WYKŁAD 5 2×45min
Karty akwizycji danych. Rodzaje kart pomiarowych, budowa toru akwizycji sygnału analogowego, toru generowania sygnału analogowego. Charakterystyka cyfrowych wejść/wyjść oraz układów licznikowych oraz ich podstawowe parametry. Przykłady zastosowania, Programowanie kart pomiarowych. Charakterystyka stertowników kart i sposoby wykorzystania ich w oprogramowaniu. Wstęp do akwizycji sygnałów. Przykłady akwizycji pojedynczej próbki sygnału, buforowanej akwizycji wielu próbek w trybie ciągłym. Omówienie zasad dobrego budowania zadania akwizycji danych. Generacja danych oraz operacje licznikowe. Przykłady wykorzystania budowanych zadań akwizycji w wielowątkowej aplikacji.

WYKŁAD 6 2×45min
Komunikacja z przyrządami pomiarowymi. Definicja pomiaru zdalnego. Standardy komunikacji z przyrządami. Omówienie RS-232 oraz GPIB. Programowanie automatycznych testów z wykorzystaniem RS-232 oraz GPIB wraz ze stosownymi przykładami.

WYKŁAD 7/8/9 6×45min
Systemy czasu rzeczywistego. Charakterystyka systemów RT i związane z nimi nazewnictwo. Porównanie z systemami ogólnego przeznaczenia. Definicja zadania (wątku) jako wydzielonej części oprogramowania i omówienie sposobów przydzielania czasu procesora do poszczególnych zadań. Struktury priorytetowe, określanie priorytetów programów. Komunikacja pomiędzy zadaniami. Omówienie kolejek RT, struktury FGV. Pętla czasokrytyczna i zapewnienie jej determinizmu. Budowa aplikacji wykonywalnej.

WYKŁAD 10/11/12/13 8×45min
Układy FPGA – omówienie architektury układów, definicji połączeń pomiędzy zdefiniowanymi blokami. Sposoby programowania układów FPGA. Przeznaczenie programów oraz charakterystyka zadań, do których stosowane są ww. układy. Struktura programów oraz właściwości programów pisanych w FPGA, Programowanie struktur FPGA: Sekwencjonowanie kodu, taktowanie układu, czasy wykonywania poszczególnych funkcji i struktur, sposoby doboru zegara, wykonywanie szeregu funkcji w jednym takcie zegara, debuggowanie kodu, obsługa wejść/wyjść. Komunikacja pomiędzy zadaniami. Komunikacja pomiędzy wątkami. Komunikacja układu z systemem nadrzędnym przez DMA FIFO, IRQ. Architektura programu w systemie nadrzędnym

WYKŁAD 14 2×45min
Kamera w systemie kontrolno – pomiarowym. Konfiguracja projektu wykorzystującego kamerę, deguggowanie programów.
Akwizycja obrazów. Rodzaje kamer i sposoby konfiguracji urządzeń i pozyskiwania z nich danych. Podłączenie kamery do komputera, parametry akwizycji obrazu. Akwizycja ciągła i akwizycja pojedynczych ramek obrazu. Zapis pojedynczych ramek oraz fragmentu filmu z odpowiednimi parametrami.

WYKŁAD 15 2×45min
Podsumowanie – przykłady integrowania różnych urządzeń omawianych wcześniej w jednym systemie kontrolno-pomiarowym. Wskazanie na problemy i sposoby ich rozwiązywania. Przykład budowy systemu sterowania z wykorzystaniem systemu czasu rzeczywistego.

Ćwiczenia laboratoryjne:
Laboratorium

LABORATORIUM 4 × 45 min

  1. Zapoznanie z metodami programowania, budowania projektu programowego wykorzystującego zewnętrzne urządzenia i przyrządy pomiarowe,
  2. Projektowanie układów automatyki z wykorzystaniem środowiska LabVIEW, wyznaczanie charakterystyk czasowych oraz częstotliwościowych dla podstawowych elementów automatyki. Działanie układu automatycznej regulacji. Rodzaje regulatorów. Badanie jakości regulacji, statycznej i dynamicznej.
  3. Karta pomiarowa w systemie kontrolno-pomiarowym – pomiar prędkości elementu wirującego z wykorzystaniem analogowego wejścia oraz liczników zawartych na karcie akwizycji danych
  4. Zdalna kontrola przyrządów pomiarowych przez GPIB oraz pomiar zautomatyzowany pomiar charakterystyki A-F urządzenia,
  5. Systemy czasu rzeczywistego w systemie kontrolno-pomiarowym – zapoznanie z determinizmem i porównanie wykonywania fragmentu kodu w systemie RT i w systemie Windows,
  6. FPGA w systemie kontrolno-pomiarowym – program generujący sygnał VGA, PDA w systemie kontrolno-pomiarowym – budowa wirtualnego urządzenia mobilnego do pomiaru częstotliwości dźwięku,
  7. Kamera w systemie kontrolno-pomiarowym – metody akwizycji i rejestracji na dysk obrazu z kamery podłączonej do komputera przez złącze USB,
  8. Kolokwium zaliczeniowe, wystawienie ocen (2×45min)

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 146 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w wykładach 28 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 28 godz
Przygotowanie do zajęć 50 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena z laboratorium jest obliczana na podstawie sumy punktów z kolokwiów i aktywności zgodnie z regulaminem studiów, przy czym:
1. kolokwium I 30 pkt;
2. kolokwium II (niezależny egzamin certyfikacyjny) 30 pkt;
3. aktywność 10 pkt;
Ocena końcowa wystawiana jest na podstawie oceny z laboratorium.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość podstaw programowania

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Robert H. Bishop: LabVIEW Student Edition, Prentice Hall, 2009
2. Materiały szkoleniowe kursów LabVIEW Core I, LabVIEW Core II, LabVIEW Core III, National Instruments, Warszawa 2010
3. W. Nawrocki: Komputerowe Systemy Pomiarowe, WKŁ, 2002
4. Materiały szkoleniowe kursów programowania układów FPGA, systemów RT oraz Data Acquisition and Signal Conditioning, National Instruments, Warszawa 2010,

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak