МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Лабораторный практикум по цифровым управляющим комплексам, системам и сетям

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра вычислительной техники и электроники
Направление подготовки09.04.01. Информатика и вычислительная техника
ПрофильНейроинформационные технологии и робототехнические системы
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план09_04_01_НТРС-2-2019
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 44
самостоятельная работа 64
Виды контроля по семестрам
зачеты: 1

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 1 (1) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лабораторные 44 44 44 44
Сам. работа 64 64 64 64
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
к.ф.-м.н., Доцент, Калачев А.В.

Рецензент(ы):
к.ф.-м.н., доцент, Рудер Д.Д.

Рабочая программа дисциплины
Лабораторный практикум по цифровым управляющим комплексам, системам и сетям

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 09.04.01 ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА (уровень магистратуры) (приказ Минобрнауки России от 30.10.2014г. №1420)

составлена на основании учебного плана:
09.04.01 Информатика и вычислительная техника
утвержденного учёным советом вуза от 25.06.2019 протокол № 9.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра вычислительной техники и электроники

Протокол от 26.06.2019 г. № 69/18-19
Срок действия программы: 2019-2020 уч. г.

Заведующий кафедрой
д. т. н., Седалищев Виктор Николаевич, профессор, зав. кафедрой "Вычислительной техники и электроники"


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании кафедры

Кафедра вычислительной техники и электроники

Протокол от 26.06.2019 г. № 69/18-19
Заведующий кафедрой д. т. н., Седалищев Виктор Николаевич, профессор, зав. кафедрой "Вычислительной техники и электроники"


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Цель изучения дисциплины – формирование у магистра теоретических знаний и практических навыков по:
а) особенностям реализации алгоритмов ЦОС на различных аппаратных платформах.
б) генерации гармонических сигналов и сдвигу спектра сигналов.
в) цифровой фильтрации сигналов.
г) интерполяции и децимации сигналов.
д) комплексному применению алгоритмов ЦОС.
д) быстрому преобразованию Фурье.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-1 способностью воспринимать математические, естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания, умением самостоятельно приобретать, развивать и применять их для решения нестандартных задач, в том числе в новой или незнакомой среде и в междисциплинарном контексте
ПК-6 пониманием существующих подходов к верификации моделей программного обеспечения (ПО)
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.- основные современные тенденции развития микропроцессоров цифровой обработки сигналов;
- основные алгоритмы цифровой обработки сигналов;
- методы реализации алгоритмов ЦОС на цифровых сигнальных процессорах;
- физические и математические основы преобразования сигналов при цифровой обработке и связанных с ними искажений и погрешностей;
- алгоритмы цифровой фильтрации и спектрально-корреляционного анализа сигналов;
- методы синтеза цифровых фильтров и оценки точности ЦОС;
- методы многоскоростной и многоканальной обработки сигналов;
- общие принципы и средства реализации ЦОС;
- методы и алгоритмы адаптивной обработки сигналов.
3.2.Уметь:
3.2.1.- выбирать и реализовывать алгоритмы ЦОС для решения конкретных задач различных предметных областей под конкретную архитектуру процессора;
- разрабатывать устройства ЦОС различные типов;
- обоснованно оценить необходимые параметры дискретизации и квантования;
- выбрать наиболее эффективный алгоритм обработки;
- выполнить синтез и моделирование цифрового фильтра на ЭВМ;
- определить необходимую разрядность процессора ЦОС исходя из требуемой точности обработки;
- промоделировать алгоритм обработки на ЭВМ;
- реализовать ЦОС на современной элементной базе с использованием средств автоматизации проектирования аппаратного и программного обеспечения.
- обоснованно оценить необходимые параметры дискретизации и квантования;
- выбрать наиболее эффективный алгоритм обработки;
- выполнить синтез и моделирование цифрового фильтра на ЭВМ;
- определить необходимую разрядность процессора ЦОС исходя из требуемой точности обработки.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.- ставить задачи и выбирать инструментальные средства при работе с устройствами ЦОС;
- алгоритмами обработки на ЭВМ для реализации ЦОС на современной элементной базе с использованием средств автоматизации проектирования аппаратного и программного обеспечения.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Вводная часть
1.1. Особенности языка программирования «Си» для процессоров цифровой обработки сигналов Лабораторные 1 8 ПК-6 Л1.1, Л2.2, Л2.1
1.2. Основные тенденции развития микропроцессоров цифровой обработки сигналов за последние 10 лет Сам. работа 1 10 ПК-6 Л1.1, Л2.2, Л2.1
Раздел 2. Генерация гармонических сигналов. Сдвиг спектра сигналов
2.1. Алгоритмы сдвига спектра сигнала. Поведение амплитудного и фазового дискретного спектра сигнала при сдвиге Лабораторные 1 8 ПК-6 Л1.1, Л2.2, Л2.1
2.2. Алгоритмы сдвига спектра сигнала. Поведение амплитудного и фазового дискретного спектра сигнала при сдвиге Сам. работа 1 10 ПК-6 Л1.1, Л2.2, Л2.1
Раздел 3. Цифровая фильтрация сигналов.
3.1. Реализация алгоритма фильтрации сигналов на основе КИХ-фильтра. Лабораторные 1 8 ПК-6 Л1.1, Л2.2, Л2.1
3.2. Цифровые фильтры. Алгоритмы БИХ-фильтров. Сам. работа 1 12 ПК-6 Л1.1, Л2.2, Л2.1
Раздел 4. Интерполяция и децимация сигналов.
4.1. Алгоритм интерполяции. Эффекты, возникающие впоследствии интерполяции Лабораторные 1 10 ПК-6 Л1.1, Л2.2, Л2.1
4.2. Алгоритм интерполяции. Эффекты, возникающие впоследствии интерполяции Сам. работа 1 12 ПК-6
Раздел 5. Комплексное применение алгоритмов ЦОС.
5.1. Алгоритмы мультиплексирования сигналов с временным, кодовым и частотным разделением каналов Сам. работа 1 12 ПК-6 Л1.1, Л2.2, Л2.1
Раздел 6. Быстрое преобразование Фурье.
6.1. Реализация алгоритмов мультиплексирования и Лабораторные 1 10 ПК-6
6.2. Основные алгоритмы и области применения преобразования Фурье Сам. работа 1 8 ПК-6
Раздел 7. Аттестация

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Основные тенденции развития микропроцессоров цифровой обработки сигналов за последние 10 лет.
Алгоритмы сдвига спектра сигнала. Поведение амплитудного и фазового дискретного спектра сигнала при сдвиге
Цифровые фильтры. Алгоритмы БИХ-фильтров.
Алгоритм интерполяции. Эффекты, возникающие впоследствии интерполяции.
Алгоритмы мультиплексирования сигналов с временным, кодовым и частотным разделением каналов.
Основные алгоритмы и области применения преобразования Фурье.
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
не требуется
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
представлен в приложении

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Е. Л. Шошин Микропроцессоры фирмы Motorola и цифровая обработка сигналов: учеб. пособие Сургут: Изд-во СурГУ, 2007
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 В.П. Федосов, А.К. Нестеренко Цифровая обработка сигналов в LabVIEW: учебное пособие М.: ДМК Пресс // ЭБС "Лань", 2009 e.lanbook.com
Л2.2 Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: учеб. пособие для вузов СПб.[и др.]: Питер, 2007
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 1. http://www.intuit.ru/department/hardware/mcoreproc/
Э2 2. www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека.
Э3 3. www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека.
Э4 4. www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека.
Э5 5. www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека.
Э6 6. www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ».
6.3. Перечень программного обеспечения
Matlab
Mozila FireFox
Условия использования: https://www.mozilla.org/en-US/about/legal/eula/
Chrome
Условия использования: http://www.chromium.org/chromium-os/licenses
Acrobat Reader
Условия использования: http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf
Visual Studio
Условия использования: https://code.visualstudio.com/license
7-zip
Условия использования: https://www.7-zip.org/license.txt
LibreOffice
Условия использования: https://ru.libreoffice.org/about-us/license/
Microsoft Windows
6.4. Перечень информационных справочных систем
Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/);

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032
206К лаборатория коммуникационных технологий - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 11 посадочных мест; рабочее место преподавателя; компьютеры: марка Aquarius модель Cel-5233 - 8 единиц; компьютер Парус, анализатор спектраRohde&Schwarz; голосовой маршрутизатор D-LINK; коммутатор D-Link - 5 шт.; компьютер Парус; концентратор доступа РРТР; маршрутизатор D-LINK; межсетевой экран DFL- 800 - 4 шт.; межсетевой экран DFL-1600; отладочная плата TMDSDSK6416; шлюз SIP – 4 шт.
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

не требуется