Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет» Институт инженерно-педагогического образования Кафедра энергетики и транспорта КУРСОВАЯ РАБОТА дисциплина «Методика обучения видам профессиональной деятельности» Учебно-методическое обеспечение темы «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение.» Выполнил (Ф.И.О.) Группа: Проверил: Колясникова Л.В. (Ф.И.О.) Екатеринбург 2019 г. СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ......................................................................................................... 2 Введение ...................................................................................................................... 3 1. Анализ учебно-программной документации по специальности ____ ........ 5 1.1. Анализ федерального государственного образовательного стандарта по специальности _________________________________ ................................................................................ 5 1.2. Анализ примерной основной образовательной программы по специальности _________________________________ ........................................................................................ 7 1.3. Анализ примерной программы профессионального модуля _______ ............................. 12 2. Методический анализ учебного материала по теме _______ ...................... 18 2.1. Информационное обеспечение реализации программы профессионального модуля ... 18 2.2. Отбор учебного материала по теме ________ .................................................................... 18 2.3. Структурно-логический анализ учебного материала по теме ________ ......................... 18 3. Планирование методического обеспечения учебных занятий по теме ___ ..................................................................................................................................... 31 3.1. Планирование теоретического занятия по теме ___ .......................................................... 31 3.2. Планирование практического занятия / лабораторной работы по теме ____ ................. 33 3.3. Разработка форм предъявления учебного материала ........................................................ 35 3.4. Разработка заданий для самостоятельной работы обучающихся .................................... 48 4. Разработка средств оценивания результатов освоения темы ___............. 55 4.1. Методы и критерии оценивания результатов освоения темы ____ ................................. 55 4.2. Система тестовых заданий по теме _____ .......................................................................... 56 4.3. Система ситуационных заданий по теме _____ ....... Ошибка! Закладка не определена. Заключение ............................................................................................................... 60 Список использованных источников .................................................................. 63 2 Введение Актуальность темы, обусловленная областью применения триггеров, а она очень широка. Они применяются в электронных схемах самого различного назначения для выполнения следующих задач: - формирования прямоугольных импульсов из остроконечных; - формирования прямоугольных импульсов из гармонических входных сигналов и импульсов специальной формы; - в качестве делителей частоты; - в качестве переключающих устройств. Они применяются в трактах обработки сигналов РЛС, ГАС и аппаратуры засекреченной и обычной связи. Так в радиоприемнике Р-161 “Вспышка” применено около 200 триггеров. Два устойчивых состояния триггера могут соответствовать кодам двоичной системы счисления. Поэтому особенно широкое применение они нашли в вычислительной технике. Здесь они выполняют функции: - запоминающих ячеек; - суммирующих ячеек; - счетчиков импульсов. Цели и задачи курсовой работы Целью курсовой работы является разработка учебно-методического обеспечения по теме «Триггеры (RS, D, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение.»» междисциплинарного курса 02.01 «Техническая диагностика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, средств измерения и систем сигнализации» профессионального модуля «» Задачи курсовой работы: 1. Проанализировать учебно-программную документацию (Федеральный государственный образовательный стандарт среднего профессионального 3 образования по специальности 13.02.06 Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» и образовательно программу.) 2. Подобрать и систематизировать учебный материал по теме: «триггеры (RS, D, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение.» 3. Разработать планы занятий теоретического и практического обучения по теме. 4. Разработать формы предъявления учебного материала по теме. 5. Разработать виды самостоятельной внеаудиторной работы обучающихся. 6. Разработать средства контроля по теме. 4 1. Анализ учебно-программной документации по специальности 13.02.06 Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем 1.1. Анализ федерального государственного образовательного стандарта по специальности 13.02.06 Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем Характеристика профессиональной деятельности выпускников Область профессиональной деятельности выпускника: Область профессиональной деятельности, в которой выпускники, освоившие образовательную программу, могут осуществлять профессиональную деятельность: 20 Электроэнергетика Виды деятельности выпускника: Наладка и испытание устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации, диагностика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации, обслуживание высоковольтного оборудования. Профессиональные компетенции, соответствующие выбранному виду деятельности: Наладка и испытание устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации: ПК 1.1. Проверять и настраивать элементы релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; ПК 1.2. Проводить наладку узлов релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; ПК 1.3. Проводить испытания элементов и устройств релейной защиты, автоматики и средств измерений; ПК 1.4. Оформлять документацию по результатам проверок и испытаний. 5 Диагностика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации: ПК 2.1. Определять причины неисправностей и отказов устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; ПК 2.2. Планировать работы по ремонту устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; ПК 2.3. Проводить ремонтные работы и контролировать их качество. Обслуживание высоковольтного оборудования, устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации: ПК 3.1. Проводить осмотры высоковольтного оборудования, устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; ПК 3.2. Проводить техническое обслуживание высоковольтного оборудования, устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; Организация и управление производственным подразделением: ПК 4.1. Планировать работу производственного подразделения; ПК 4.2. Проводить инструктажи и осуществлять допуск персонала к работам; ПК 4.3. Контролировать состояние рабочих мест и оборудования на участке в соответствии с требованиями охраны труда; ПК 4.4. Контролировать выполнение требований пожарной безопасности. Техническое обслуживание сложных устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации: ПК 5.1. Осуществлять наладку, проверку сложных устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; ПК 5.2. Организовывать и выполнять техническое обслуживание сложных устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; ПК 5.3. Осуществлять испытания новых сложных устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; 6 ПК 5.4 Вести отчетную документацию по испытаниям. Перечень профессиональных стандартов, соответствующих профессиональной деятельности выпускников образовательной программы СПО по специальности: 1 20.003 Профессиональный стандарт "Работник по эксплуатации оборудования релейной защиты и противоаварийной автоматики гидроэлектростанций/гидроаккумулирующих электростанций", утвержден приказом Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 26 декабря 2014 г. N 1188н (зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 5 февраля 2015 г., регистрационный N 35892) 2 20.008 Профессиональный стандарт "Работник по оперативному управлению гидроэлектростанциями/гидроаккумулирующими электростанциями", утвержден приказом Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 13 апреля 2015 г. N 230н (зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 7 мая 2015 г. регистрационный N 37170) 1.2. Анализ примерной основной образовательной программы по специальности 13.02.06 Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем 1.2.1. Анализ раздела 4 ПООП «Планируемые результаты освоения образовательной программы» Профессиональные компетенции, соответствующие основному виду деятельности и показатели освоения компетенций приведены в табл. 1 7 Таблица 1 – Профессиональные компетенции Основные виды деятельности ВД.02 Диагност ика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации Код и наименование компетенции ПК 2.1. Определять причины неисправностей и отказов устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации ПК 2.2. Планировать работы по ремонту устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации Показатели освоения компетенции Иметь практический опыт в: - произведении диагностики работоспособности устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; -осуществлении диагностики работоспособности аналоговых и дискретных элементов - осуществлении диагностики работоспособности цифровых и электронных устройств со встроенными микропроцессорами; - выявлении неисправностей и отказов по результатам проверки; - определении и устранении причины отказа работы устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; - выявлении причины неисправностей в работе устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации. Умения: - работать с современными средствами измерения и контроля электронных приборов и устройств; - проводить необходимые измерения; - снимать показания приборов и составлять по ним графики, требуемые в процессе тестирования устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; - проводить анализ полученных данных; - определять возможность устранения дефектов и восстановления обслуживаемого оборудования. Знания: - методов и средств измерения; - назначения, устройства, принципов действия средств измерения и контрольно-измерительного оборудования; - видов средств и систем диагностирования; - основных функций средств диагностирования; - видов и причин неисправностей, отказов; - методов и средств технического диагностирования; - способов проведения диагностики. Иметь практический опыт в: - подготовке рабочего места; - проведении анализа электрических схем устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; - составлении программ по ремонту. Умения: - организовывать рабочее место и выбирать приемы работы; - читать схемы устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации, их отдельных 8 узлов; - читать и понимать проектную, конструкторскую и техническую документацию; - проводить анализ полученных данных; - определять возможность устранения дефектов и восстановления обслуживаемого оборудования; - составлять планы ремонтов, программы проведения ремонтов. Знания: - правил ТБ и ОТ на рабочем месте; - правил организации рабочего места и выбор приемов работы; - принципов организации диагностирования - алгоритмов организации технического обслуживания и ремонта различных устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; - видов и причин неисправностей, отказов; - способов проведения диагностики; - видов, объема, сроков проведения ремонтов; - правил проведения ремонтных работ. ПК 2.3. Проводить Иметь практический опыт в: ремонтные работы и - выполнении ремонта устройств релейной защиты, контролировать их автоматики, средств измерений и систем сигнализации в качество процессе эксплуатации - устранении обнаруженных неисправностей и дефектов в работе устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации Умения: - применять схемную документацию при выполнении настройки и регулировки устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации - осуществлять выбор измерительных приборов и оборудования для проведения настройки, регулировки и испытаний устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; - выбирать методы и средства измерений: контрольноизмерительных приборов и ЭВМ, информационноизмерительных комплексов в соответствии с требованиями ТУ (технических условий) на устройства релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; - использовать контрольно-измерительные приборы, подключать их к устройствам релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; - выполнять ремонтные работы, проводить опробование и оценивать качество ремонта эксплуатируемого оборудования. Знания: - единиц измерения физических величин, погрешности измерений; - правил пользования (эксплуатации) контрольноизмерительных приборов и приспособлений и 9 подключения их к устройствам релейной защиты, автоматики; - средств измерений и систем сигнализации; - этапов и правил проведения процесса регулировки; - видов, объема, сроков проведения ТО устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; - способов регулировки и проверки устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации. 2.2. Анализ примерного учебного плана и календарного учебного графика подготовки специалиста среднего звена с квалификацией «техник-электрик» Таблица 2: распределение изучения ПМ по курсам, семестрам МДК.0 2.01 ПМ.02 15-21/12 1 5 1 6 Всего часов 8-14/12 1-7/12 декабрь 24-30/11 17-23/11 10-16/11 3-9/11 27/10-2/11 ноябрь 20-26/10 13-19/10 6-12/10 29/9-5/10 22-28/9 15-21/9 октябрь Номера календарных недель 1 ПМ.02 8-14/9 Компоненты программы 1-7/сен Индекс сентябрь 2 3 Порядковые номера недель учебного года 1 1 1 1 1 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 1 7 Диагностик а и ремонт устройств релейной защиты, 9 автоматики 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 0 0 0 , средств измерений систем сигнализац ии Диагностика и ремонт устройств релейной защиты, 9 автоматики, 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 0 средств измерения и систем сигнализаци и Диагностик 8 8 8 8 8 8 8 8 8 10 10 36 0 0 0 0 0 0 10 МДК.0 2.01 ПП.02 а и ремонт устройств релейной защиты, автоматики , средств измерений систем сигнализац ии Диагностика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, 8 средств измерения и систем сигнализаци и Производств енная практика 8 8 8 8 8 8 8 8 10 10 36 Характеристика выбранного МДК: МДК «02.01 Диагностика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, средств измерения и систем сигнализации» относится к профессиональному циклу и изучается в течение 5,6 семестра 3 курса. Формой итогового контроля является экзамен. Также предусмотрены контрольные работы. На изучение МДК «02.01 Диагностика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, средств измерения и систем сигнализации» профессионального модуля «ПМ 02 Диагностика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений систем сигнализации» отводится 306 часов, из них 204 часов аудиторная работа и 102 часа самостоятельная работа. 11 1.3. Анализ примерной программы профессионального модуля МДК «02.01 Диагностика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, средств измерения и систем сигнализации» 1.3.1. Цель и планируемые результаты освоения профессионального модуля С целью овладения указанным видом деятельности и соответствующими профессиональными компетенциями обучающийся в ходе освоения профессионального модуля должен: иметь практический опыт: ‒ выявления неисправностей и отказов по результатам проверки; ‒ составления программ по ремонту. уметь: ‒ выявлять причины неисправностей в работе устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; проводить анализ полученных данных; определять возможность устранения дефектов и восстановления обслуживаемого оборудования; ‒ составлять планы ремонтов, программы проведения ремонтов; ‒ выполнять ремонтные работы, проводить опробование и оценивать качество ремонта эксплуатируемого оборудования; знать: ‒ виды и причины неисправностей, отказов; ‒ методы и средства технического диагностирования; ‒ способы проведения диагностики; ‒ виды, объем, сроки проведения ремонтов; ‒ правила проведения ремонтных работ 1.3.2. Количество часов, отводимое на освоение профессионального модуля всего – 450 часов, в том числе: максимальной учебной нагрузки обучающегося – 306 часов, включая: обязательной аудиторной учебной 12 нагрузки обучающегося – 204 часа; самостоятельной работы обучающегося – 102 часа; производственной практики – 144 часа. 13 1.3.3. Структура профессионального модуля 3.1. Тематический план профессионального модуля Коды Наименования разделов профессионального модуля Всего часов Объем времени, отведенный на освоение междисциплинарного курса (курсов) Практика профессиональных компетенций Обязательная аудиторная учебная нагрузка обучающегося Всего, часов 1 ПК 1 – 3 ПК 1 – 3 2 Раздел 1. Диагностика электронных устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) Раздел 2. Техническая диагностика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, средств измерения и систем сигнализации ПК 1 – 3 Всего: 450 Самостоятельная работа обучающегося Учебная, часов Производственная (по профилю специальности), часов в т.ч., курсовая работа (проект), часов в т.ч. лабораторные работы и практические занятия, часов 3 4 165 110 в т.ч., курсовая работа (проект), часов 5 6 48 - Всего, часов 7 55 8 - 9 - 10 - 141 38 47 - - - 94 Производственная практика (по профилю специальности), часов 96 204 - - 144 144 102 - - 144 14 1.3.4. Анализ тематического плана и содержания профессионального модуля Триггер (триггерная система) — класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Каждое состояние триггера легко распознаётся по значению выходного напряжения 1.3.5. Анализ требований к материально-техническому оснащению профессионального модуля 3.1. Для реализации программы профессионального модуля должны быть предусмотрены следующие специальные помещения: Лаборатория «Ремонта устройств релейной защиты, автоматики, средств измерения и систем сигнализации», оснащенная: комплект учебно-методической документации, мультимедийное оборудование (экран, проектор); лабораторные стенды: «Проведение ремонта устройств релейной защиты автоматики, средств измерения и систем сигнализации»; рабочие места для проведения ремонта реле и аппаратуры вторичной коммутации, образцы реле и аппаратуры вторичной коммутации для выполнения ремонта, тестирующие программы. Рабочие места по количеству обучающихся с учетом выполнения работ бригадами по 3-4 человека. В программе модуля предусмотрена обязательная производственная практика. 15 1.3.6. Общая характеристика темы «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» На изучение темы «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» проектируется 10 часов, в том числе 4 часа лабораторных работ, 2 часа самостоятельная работа. В результате изучения темы «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» обучающиеся будут: Уметь: ; выявлять причины неисправностей в работе устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; проводить анализ полученных данных; определять возможность устранения дефектов и восстановления обслуживаемого оборудования; выполнять ремонтные работы, проводить опробование и оценивать качество ремонта эксплуатируемого оборудования; Знать: виды и причины неисправностей, отказов; методы и средства технического диагностирования. Освоение темы «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная использования, микросхемнное диаграмма, исполнение» параметры, будет примеры способствовать формированию профессиональной компетенции «ПК 2.1. Определять причины неисправностей и отказов устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации». 16 В процессе изучения темы «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» предусмотрены следующие учебные занятия: Основные логические операции. Таблицы истинности. Параметры и характеристики логических элементов различных технологий. Применение логических элементов в устройствах вычислительной техники. Триггеры (RS, D, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемное исполнение.; Исследование RS-триггера; Исследование D-триггера, JK-триггера. 17 2. Методический анализ учебного материала по теме «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» 2.1. Информационное обеспечение реализации программы профессионального модуля Для реализации программы рекомендуется использовать в образовательном процессе печатные и/или электронные образовательные и информационные ресурсы: 1. ; Электроника Лачин В.И., Савелов Н.С. 2. Электроника для начинающих, Аливерти П., 2018; 3. Цифровые устройства, Учебник для колледжей, Нсанов М.А., 2018 2.2. Отбор учебного материала по теме «Триггеры (RS, D, Т, JKтипов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» Конспект учебного материала по теме «Триггеры (RS, D, Т, JKтипов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» 1. Общие сведения Устройство, имеющее два устойчивых состояния, называют триггером. Он имеет два выхода, один из них называют прямым, а другой — инверсным. Потенциалы на них взаимно инвертированы: лог. 1 на одном выходе соответствует лог. 0 на другом. С приходом переключающих (запускающих) сигналов переход триггера из одного состояния в другое происходит лавинообразно, и потенциалы на выходах меняются на противоположные. В интервале между переключающими сигналами состояние триггера не меняется, т. е. триггер "запоминает" поступление сигналов, отражая это 18 величиной потенциала на выходе. Это дает возможность использовать его как элемент памяти. При лавинообразных переключениях на выходе триггера формируются прямоугольные импульсы с крутыми фронтами. Это позволяет использовать триггер для формирования прямоугольных импульсов из напряжения другой формы (например, из синусоидального). При двух последовательных переключениях триггера на выходе формируется один импульс, т.е. триггер можно использовать как делитель частоты переключающих сигналов с коэффициентом, равным двум. Триггеры можно разделить на не тактируемые и тактируемые. Не тактируемый (асинхронный) триггер может менять свое состояние Рис.1 переключающими сигналами в любое время. Тактируемый (синхронный) триггер переключается синхронно с поступлением специального тактирующего импульса. Эти и другие типы триггеров, показанные в таблице классификации, подробно рассмотрены далее. Промышленность выпускает разнообразные типы триггеров в интегральном исполнении. Кроме того, они могут быть выполнены на цифровых интегральных микросхемах, операционных усилителях и на транзисторах. Рис.1. 19 2. Не тактируемые триггеры На выходе элемента И-НЕ (ИЛИ-НЕ) имеется инвертор (усилитель). В структуре из двух таких элементов можно обеспечить положительную обратную связь, если вход одного элемента соединить с выходом другого, и баланс амплитуд. Такой структурой является RS-триггер. Он имеет два выхода: прямой ( Q ) и инверсный ( Q ) и два входа: S — установки прямого выхода в 1 (говорят: "установки триггера в 1") и R — установки триггера в 0. Такой триггер является асинхронным RS-триггером. Он применяется самостоятельно, а также в качестве запоминающей ячейки входит в состав более сложных интегральных триггеров. 2.1. Структуры триггеров Рис 2. RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (рис. 2,а). Прежде всего рассмотрим воздействие на такой триггер комбинаций сигналов S=1, R=1 и S=0, R=0. Сочетание S=1, R=1 является запрещенным, так как при нем на обоих выходах триггера устанавливаются логические 0 и после снятия входных сигналов состояние его непредсказуемо. Для элемента ИЛИ-НЕ логический 0 является пассивным сигналом: с его поступлением на вход состояниеРис.2. выхода элемента не изменяется. Поэтому появление комбинации S=0, R=0 не изменяет состояния триггера. Логическая 1 для элемента ИЛИ-НЕ является активным сигналом: наличие ее на входе элемента однозначно определяет на его выходе логический 0 вне зависимости от сигнала на другом входе. Отсюда следует, что 20 переключающим сигналом для рассматриваемого триггера является логическая 1, а также то, что вход S (установки триггера в состояние Q=1) должен быть связан с элементом, выход которого принят за Q . Из сказанного ясно, что для переключения триггера в состояние Q=1 на его входы следует подать комбинацию S=1, R=0, а для переключения в состояние Q=0 — комбинацию S=0,R=1. Пусть триггер (рис. 2,а) находится в состоянии 0 (Q=0, Q =1), а на входах действуют сигналы S=0, R=0. Для его переключения в состояние Q=1 подадим на входы комбинацию о S=1, R=0. Тогда на выходе элемента Э2 установится логический 0, на входах элемента Э1 будут одновременно присутствовать, логические 0, и на выходе Q установится логическая 1 — триггер переключается в новое состояние (Q=1, Q =0). Для его переключения из этого состояния на входы должна поступить комбинация S=0, R=1. После этого на выходе Q будет логический 0, на входах элемента Э2 одновременно окажутся логические 0 и его выход примет потенциал, соответствующий Q =1, —триггер переключается в состояние Q=0, Q =1. Рис.3. Из изложенного следует, что время переключения триггера (tпер) равно удвоенному времени переключения логического элемента (удвоенному времени задержки — 2tз). Часто, предусматривая запас, принимают tпер=3tз. Для надежного переключения триггера длительность входного переключающего сигнала не должна быть меньше tпер. Условное изображение RS-триггера приведено на рис. 2,б. На рис.3 приведена идеализированная 21 временная диаграмма RS-триггера, на которой время переключения триггера принято равным нулю. Предполагается, что до момента t1 S=0, R=0, а триггер находится в состоянии Q=0. В момент t1 комбинация S=1, R=0 переключает триггер в состояние Q=1. При t=t2 на входах устанавливается сочетание S=0, R=0, при котором состояние триггера сохраняется прежним. Комбинация S=1, R=0, появляющаяся в момент t3, и комбинация S=0, R=0 в момент t4 никаких изменений не вносят, по-прежнему Q=1. Только в момент t5 сочетание S=0, R=1 вызывает переключение триггера в состояние Q=0. Вслед за этим изменение логической переменной на входе R состояния триггера не меняет. Рис.4. Новое переключение происходит в момент t6 при поступлении на входы комбинации S=1, R=0. Заметим, что запрещенное сочетание сигналов S=1, R=1 на диаграмме отсутствует. RS -триггер на элементах И-НЕ (рис. 4,а). Для элемента И-НЕ активным сигналом является логический 0: наличие его хотя бы на одном входе обусловливает на выходе логическую 1 независимо от сигналов на других входах. Логическая 1 для такого элемента является пассивным сигналом: с ее поступлением на вход состояние выхода элемента не изменяется. В силу сказанного триггер на элементах И-НЕ переключается логическим 0. На условном изображении такого триггера (рис. 4,б) это отражают инверсными входами. Нетрудно понять, что для данного триггера комбинация входных сигналов S=0, R=0 является запрещенной, а комбинация S=1, R=1 не меняет его предыдущего состояния. 22 3 Тактируемые триггеры На входы логического элемента или устройства сигналы не всегда поступают одновременно, так как перед этим они могут проходить через разное число элементов, не обладающих к тому же одинаковой задержкой. Это явление описывают как состязания или гонки сигналов. В результате в течение некоторого времени на входах создается непредвиденная ситуация: новые значения одних сигналов сочетаются с предыдущими значениями других, что может привести к ложному срабатыванию элемента (устройства). Последствия гонок можно устранить временным стробированием, когда на элемент, кроме информационных сигналов, подаются тактирующие (синхронизирующие) импульсы, к моменту прихода которых информационные сигналы заведомо успевают установиться на входах. Тактируемый синхронизирующий триггер, кроме (тактирующий, информационных тактовый) вход; входов, сигналы имеет на информационных входах воздействуют на такой триггер только с поступлением сигнала на синхронизирующий вход. 3.1. Структуры триггеров Рис.5. Тактируемый RS-триггер (рис.5,а). Схема такого триггера (собранного на элементах ИЛИ-НЕ) содержит асинхронный RS-триггер T1 и два конъюнктура входной логики. Последние передают переключающую логическую 1 с информационного S- или R-входа на соответствующие входы Т1 только при наличии на синхронизирующем входе С логической 1. При С=0 информация с S- и R-входов на триггер Т1 не передается. Рассматриваемый триггер может быть выполнен и на запоминающей ячейке, реализованной на элементах И-НЕ. 23 Условное изображение тактируемого триггера приведено на рис. 5,б. В тексте тактируемый RS-триггер сокращенно обозначают как RSC-триггер. Синхронизирующие входы триггера могут быть статическими и динамическими. Статический вход не теряет своего управляющего действия, пока на нем присутствует тактовый (синхро) импульс. Такие входы имеет триггер, изображенный на рис. 5,а. В присутствии тактового импульса эти триггеры будут менять свое состояние при каждой смене комбинаций логических потенциалов на входах S и R. Динамический синхровход воздействует на состояние выходов триггера в момент своего появления (передним фронтом) или окончания (задним фронтом). Рис.6. Двухступенчатый тактируемый RS-триггер (рис.6,а). Каждая ступень такого триггера представляет собой тактируемый RS-триггер. При появлении на входе С логической 1 триггер Т1 воспринимает информацию на входах S и R, определяющую его состояние. В это время на С-входе триггера Т2 за счет инвертора — логический 0, и информация с выходов Т1 не воздействует на Т2. В момент окончания действия логической 1 на входе С (С=0) на выходе инвертора появляется логическая 1, разрешающая перезапись в Т2 информации из Т1. Таким образом, в первую ступень информация с входов S и R записывается с поступлением тактового импульса, т. е. по его переднему фронту; состояние первой ступени передается второй с окончанием тактового импульса, т. е. по его срезу. Поэтому внешнему проявлению тактирующего импульса C-вход описанного триггера можно рассматривать как динамический. Условное изображение двухступенчатого RS-триггера, в котором 24 переключение выходов второй ступени триггера происходит перепадом входного сигнала из 1 в 0 (перепадом 1 / 0), приведено на рис.6,б. Условное изображение триггера с C-входом, переключающим триггер перепадом 0/1, приведено на рис. 6, в. Тактируемый (синхронный) триггер обычно имеет дополнительные асинхронные входы, но которым он вне зависимости от сигнала на тактовом входе переключается в состояние 1 (по входу S) или в 0 (по входу R). Такие входы называют не тактируемыми или асинхронными. Логические потенциалы на них воздействуют на запоминающие ячейки триггера непосредственно (для чего эти ячейки триггера выполнены на трехвходовых элементах), минуя входную логику. Условное изображение двухступенчатого триггера с инверсными асинхронными входами приведено на рис. 7. Рис.7. D триггер Рис.8. (триггер задержки) – рис. 8 . D-триггер имеет один информационный D-вход и тактовый С-вход. Он состоит из синхронного RSC-триггера, дополненного инвертором. При С=1 потенциал D-входа передается на S-вход триггера T1 (S=D), а на входе R устанавливается потенциал R= D : сигналы на входах оказываются взаимно инвертированными. Это приводит к тому, что любой сигнал на входе D создает на S- и R-входах комбинацию (S=1, R=0 или S=0, R=1), способную переключить триггер в состояние Q=S=D. Таким образом, при С=1 D-триггер является повторителем: на выходе Q повторяется потенциал 25 входа D. Однако это повторение начинается только с поступлением тактового импульса на вход С, т. е. с задержкой относительно сменившегося потенциала на D-входе. При С=0 триггер Т1 и D-вход разобщены, поэтому S=0 и триггер хранит информацию, поступившую с D-входа при С = 1. Так как в D - триггере информация поступает по одной линии – на D-вход, то явление гонок не проявляется. Поэтому в быстродействующих цифровых устройствах используют D-триггеры. Рис.10 Рис.9. На рис.9 приведены временные диаграммы D-триггера. Выход Q повторяет состояние D-входа с поступлением очередного тактового импульса на вход С, т. е. с задержкой. D-триггер можно выполнить двухступенчатым. При этом его первая ступень представляет собой одноступенчатый D-триггер, а вторая может быть синхронным RSC-триггером (рис. 10,а). Состояние D-входа передается первой ступени с приходом тактового импульса, т. е. по его переднему фронту; вторая ступень (триггер в целом) принимает состояние первой с окончанием тактового импульса, т. е. по его заднему фронту. Условное изображение двухтактного Dтриггера, переключающегося перепадом 1/ 0 приведено на рис. 10,б. JK - триггер. Такой триггер имеет информационные входы J и К, которые по своему влиянию аналогичны входам S и R тактируемого RSС-триггера: при J=1, K=0 триггер по тактовому импульсу устанавливается в состояние Q=1; при J= 0, К=1– переключается в состояние Q=0, а при J = K= 0 – хранит ранее принятую информацию. Но в отличие от RSС-триггера одновременное 26 присутствие логических 1 на информационных входах не является для JKтриггера запрещенной комбинацией. Рис.11. На рис. 6.11,а изображена одна из функциональных схем JK-триггера. Ее отличительной особенностью являются перекрестные связи выходов триггера с входами конъюнкторов входной логики. Благодаря им на эти входы после каждого переключения триггера передаются потенциалы, обратные тем, какие были перед предыдущим переключением, и которые поэтому в состоянии обеспечить новое переключение триггера в противоположное состояние. Для создания информационных входов J и K элементы Э1 и Э2 входной логики первой ступени выбраны трехвходовыми. Переключение выходов второй ступени триггера происходит перепадом 1/0 на C-входе. При J=K=0 на входах элементов Э1 и Э2 устанавливаются логические 0, которые для триггеров с прямыми входами являются пассивными сигналами триггер Т1 и, следовательно, JK-триггер в целом сохраняют прежнее состояние. Чтобы на выходе элемента Э1 появилась логическая 1 (которой триггер Т1 может переключаться в состояние Р= 1), на его входах необходимо присутствие сигналов J =1, С=1, а также логической 1 с выхода Q . Аналогично, логическая 1 будет на выходе элемента Э2, когда K=1, С=1 и Q=1. Таким образом, комбинация J=1, К=0 обеспечивает по тактовому импульсу переключение JKтриггера в целом в состояние Q=1, а комбинация J=0, K=1— в состояние Q=0. На рис.11,б приведено изображение JK- триггера с тремя объединенными конъюнкцией входами J, с тремя объединенными конъюнкцией входами K и с входами S и R асинхронной установки. На рис. 11,в показана реализация D27 триггера на базе JK-триггера. 4. Счетные триггеры Рис.12. Счетный триггер (Т-триггер) отличается тем, что он переключается с поступлением каждого импульса на тактовом входе, называемом в таком триггере счетным. Счетный триггер можно реализовать на базе JK-триггера. Логическая 1 на одном из входов элемента И не определяет потенциал на его выходе, поэтому сочетание J=K=1 не влияет на входную логику первой ступени триггера. Теперь она получает информацию только с выходов триггера (рис.11,а), которая устанавливает ее в положение, когда с приходом счетного импульса начнется очередное переключение - JK-триггер работает в счетном режиме. Реализация счетного режима на JK- триггере приведена на рис 12,а. Счетный триггер просто реализуется и на D-триггере (рис. 12, б). Если после каждого переключения обеспечить автоматическую смену уровня потенциала на D-входе, то с каждым импульсом на C-входе триггер будет менять свое состояние. Указанная смена потенциала будет осуществляться, если D-вход соединить с выходом Q . Вторая перекрестная связь (аналогичная связи в JK- триггере) обеспечивается за счет соединения D-входа с R-входом запоминающей ячейки триггера через инвертор (см.рис.8). 2.3. Структурно-логический анализ учебного материала по теме «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» ……… 28 Таблица – Спецификация учебных элементов по теме «Триггеры (RS, D, Т, JKтипов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» п/п № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Название учебного элемента Полупроводниковый диод Прямой ток Ток прямой максимальный Напряжение обратное максимальное Полупроводник Интегральная микросхема (ИМС) Транзистор Биполярные транзисторы Полевой транзистор Оптоэлектронный прибор Оптоизлучатели Дифференциальный усилитель Электронный генератор Компаратор Логические элементы Триггеры RS Триггер D Триггер T Триггер JK Триггер Регистор Счетчик Мультиплексор Запоминающие устройство Сумматор Опорное понятие Новое понятие + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Уровень освоения 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 29 Структурно-логическая схема 30 3. Планирование методического обеспечения учебных занятий по теме «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» 3.1. Планирование теоретического занятия по теме «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» Тема занятия: «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» Цель занятия: формирование профессиональных знаний триггерам, а также способствовать формированию профессиональной компетенций ПК2.1 План занятия Структурный элемент занятия План деятельности педагога 1. Организация Приветствует обучающихся. начала занятия Проверяет присутствующих 2. Постановка темы и целей занятия 3. Актуализация опорных знаний Сообщает тему урока. Формулирует цели урока. Сообщает план изложение материала План изложения: 1 Общие сведения 2 Не тактируемые триггеры 3 Тактируемые триггеры 4 Счетные триггеры Актуализирует знания. Используемые методы обучения: беседа, наглядные методы План деятельности обучающихся Приветствуют педагога. Отмечают присутствие Конспектирование Дискуссия с преподавателем, слушание объяснений Кол-во обучающ Время ихся, этапа задейств урока ованных на этапе урока 3 25 4 25 20 25 31 обучения, проблемно-поисковые методы обучения. Используемые средства обучения: наглядные печатные изображения, 4. Формирование Излагает учебный материал: новых понятий Используемые методы обучения: и способов учебная лекция, беседа. деятельности Используемые средства обучения: презентация, наглядные печатные изображения, 5. Закрепление Беседа с учащимися, вопросы новых знаний 6. Подведение Подводит итоги занятия. итогов занятия Оценивает деятельность обучающихся. Выдает домашнее задание: Конспект лекций, учебник преподавателя, работа 58с листами рабочей тетради, работа с учебной литературой Конспектирование, беседа Беседа, ответы на вопросы Слушают итоги занятия и записывают в тетрадь или фотографируют на мобильный телефон домашние задание 48 25 10 25 5 25 32 3.2. Планирование лабораторной работы по теме «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» Тема занятия: Исследование триггеров и регистров Цель занятия: Изучение схем триггеров на логических элементах План занятия Структурный элемент занятия План деятельности педагога 1. Организация Приветствует обучающихся. начала занятия Проверяет присутствующих 2. Постановка темы и целей занятия План деятельности обучающихся Приветствуют педагога. Отмечают присутствие Конспектирование Сообщает тему урока. Формулирует цели урока. Формулирует задание. Содержание задания:: 1 Собрать схему RS-триггера на элементах И-НЕ. 2 Начертить таблицу состояния 3 Сделать вывод 3. Актуализация Актуализирует знания. Беседуют с опорных знаний Используемые методы обучения: преподавателем беседа Используемые средства обучения: листы рабочей тетради 4. Применение Объясняет технологию Выполняют на ПК новых знаний и выполнения задания. способов Последовательность выполнения: деятельности 1 Собрать схему RS-триггера на элементах И-НЕ. 2 Начертить таблицу состояния 3 Сделать вывод Используемые средства обучения: Материальные: ПК Дидактические: План лабораторной 5. Подведение Подводит итоги занятия. итогов занятия Оценивает деятельность обучающихся. Критерии оценивания: Слушают итоги занятия и записывают в тетрадь или фотографируют на Кол-во обучающ Время ихся этапа задейств урока ованных на этапе урока 3 25 10 25 10 25 100 25 7 25 33 ‒ Обязательное выполнение ЛР, мобильный телефон критерии оценивания по выводам домашние задание Выдает домашнее задания. Д/З: Подготовка следующей ЛР 34 3.3. Разработка форм предъявления учебного материала Этап формирования новых знаний Триггеры Триггер содержит элемент памяти (собственно триггер) и схему управления, выполненную, как правило, с помощью комбинационной схемы (КС). Схема управления преобразует поступающую на ее входы информацию (х1,х2, . . ., хм) в комбинацию сигналов, действующих непосредственно на входы собственно триггера. 35 Классификация триггеров По способу записи информации в триггер -этот признак характеризует способ записи информации и временную диаграмму работы триггера, т.е. определяет ход процесса записи информации в триггер. По этому признаку триггеры подразделяются на две группы: а) асинхронные; б) синхронные; Асинхронные триггеры Запись информации в асинхронный триггер осуществляется в произвольный момент времени непосредственно с поступлением информационного сигнала на один из установочных входов триггера. 36 Синхронные триггеры Синхронные триггеры помимо информационных входов содержат один или несколько синхронизирующих входов . Запись информации в такие триггеры осуществляется только при подаче синхронизирующего импульса (С). В свою очередь, синхронные триггеры подразделяются на триггеры, работающие по уровню С – потенциальные триггеры и на триггеры динамического типа, срабатывающие поначалу или концу синхроимпульса. Обозначение входов триггеров Информационные входы триггера отождествляются с входными переменными и имеют следующие обозначения: S (от английского Set - установка) вход для асинхронной установки триггера в состояние «1»(S - вход); R (от английского Reset - сброс) вход для асинхронной установки триггера в состояние «0» (R - вход); 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 3.4. Разработка заданий для самостоятельной работы обучающихся Самостоятельная работа обеспечивает подготовку студента к текущим аудиторным занятиям и контрольным мероприятиям для дисциплины. - работа с лекционным материалом, предусматривающая проработку конспекта лекций и учебной литературы; - поиск (подбор) и обзор литературы и электронных источников информации, написание реферата (эссе, доклада, научной статьи) по индивидуально заданной проблеме курса; - выполнение домашнего задания к занятию; - изучение материала, вынесенного на самостоятельную проработку (отдельные темы, параграфы); - подготовка к лабораторным работам, практическим занятиям. ВИДЫ ЗАДАНИЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ И СИСТЕМАТИЗАЦИИ ЗНАНИЙ: - работа с конспектом лекции (обработка текста); - работа над учебным материалом учебника, первоисточника, дополнительной литературы, аудио- и видеозаписей; - составление плана и тезисов ответа; 48 - составление таблиц для систематизации учебного материала; - изучение нормативных материалов; - ответы на контрольные вопросы; - аналитическая обработка текста (аннотирование, рецензирование, реферирование, конспект, анализ и др.); - работа со словарями, справочниками и др.; - работа с конспектом лекции (обработка текста); ВИДЫ ЗАДАНИЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ УМЕНИЙ: - решение ситуационных производственных (профессиональных) задач; - проектирование и моделирование разных видов и компонентов профессиональной деятельности; - экспериментальная работа; ЛИСТ РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ №1 В заданиях 1-4 закончите высказывания: 1 Простейшее последовательностное устройство, которое может находиться в одном из двух возмож­ных состояний и переходить из одного состояния в дру­гое под воздействием входных сигналов называется _________________________________________________ 2 Входы триггера разделяют на информационные и ___________________________________________________ 3 Информационные входы используются для управления состоянием ____________________________________________________________________ 4 В асинхронном RS-триггере на элементах И-НЕ пере­ключение производится логическим «0», подаваемым на вход R или S. Запрещенная комбинация соответствует______________________________________________ В заданиях 5-7 вставте недостающие слова 5 __________________________ в свою очередь подразделяют на триггеры со статическим (статические) и динамическим (динамические) управлением по входу синхронизации С. 49 6 ______________________________ воспринимают информационные сиг­налы при изменении (перепаде) сигнала на входе С от 0 к 1 (прямой динамический С-вход) или от 1 к 0 (инверсный динамический С-вход). 7 _______________ (от англ. jump и keep), аналогичен RS-триггеру. Он имеет два информационных входа. Роль входов S и R играют соответственно входы J и K. ЛИСТ РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ №2 В заданиях 1-4 установите вид триггера и подпишите входы 1__________________________________ _____________________________________________ ________________________________________ ___________________________________________ ________________________________________________________ 2 __________________________________ _____________________________________________ ________________________________________ ___________________________________________ ________________________________________________________ 3 __________________________________ ___________________________________________ ________________________________________ ___________________________________________ ___________________________________________ 4 __________________________________ _____________________________________ ________________________________________ ___________________________________________ ________________________________________________________ 50 Лабораторная работа № 10. Исследование триггеров и регистров Триггеры – это большой класс электронных устройств, обладающих способностью находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Триггера это элементы с памятью. Их состояние зависит не только от сигналов, приложенных к входу в данный момент времени, но и от сигналов, воздействующих на него раньше. По своей сути триггеры похожи на нейроны головного мозга. В общем виде триггер может содержать следующие входы и выходы: 1.прямой, Q 2. инверсный, ~Q. Состояние триггера: 1. уровень логической «1» - состояние «1»; 2. уровень логического «0» - состояние «0». Состояние выходов всегда противоположно: (Q=1 ~Q =0) и (Q=0 ~Q =1). Запрещенной комбинацией является Q =~Q . В этом случае состояние триггера не определено. Виды триггеров: 1. RS-триггеры (раздельная установка в 1 и 0) 2. D-триггеры (триггер задержки, триггер данных) 3. Универсальные JK-триггера 4 Т-триггера (счетные триггеры) Синхронный триггер имеет вход «С». Если его нет, то триггер асинхронный. Изменение состояния асинхронного триггера происходит сразу же после соответствующего изменения потенциалов на его информационных 51 входах. В синхронном триггере изменение состояния может произойти только в присутствии соответствующего сигнала на входе С. Вход синхронизации может быть импульсным или потенциальным. В первом случае воздействие информационных входов проявляется только в момент изменения потенциала на входе С, т.е. при переходе его от 1 к 0 или от 0 к 1. Во втором случае воздействие информационных входов проявляется все время действия на входе С разрешающего (активного) потенциала. Работа триггера определяется таблицей состояний. Например, Т-триггер переключается из одного состояния в другое только по соответствующему фронту информационного сигнала на входе синхронизации. С приходом 1 на вход Т, триггер меняет свое состояние на противоположное. Кроме того, Ттриггер может иметь один управляющий вход – Т-вход (рис. 1). Сигнал на этом входе разрешает (если Т= 1) или запрещает (если Т=0) срабатывание триггера от фронтов импульсов, приходящих на тактовый вход. Рис. 1. Входные и выходные сигналы триггера Цели и задачи работы Цель работы: Изучение схем триггеров на логических элементах.; Задачи работы: 1. Исследование RS-триггера; Выполнение работы: Результаты занести в таблицы результатов экспериментов. 52 3.1. Исследование RS-триггера на элементах И-НЕ. Рис. 2. RS-триггер на элементах И-НЕ а) Соберите схему, изображенную на рис.2. Включите схему. Последовательно подайте на схему следующие сигналы. б) По результатам эксперимента заполните таблицу состояний. Таблица 1 – Таблица состояний i 0 1 2 3 4 Значения переменных S R 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 функции Q 0 0 1 1 1 ~Q 1 1 0 0 1 Выводы В ходе лабораторной работы мы ознакомились с триггерами и исследовали RS-триггер на элементах И-НЕ. Данный триггер имеет два входа — R и S. Если на вход S поступает уровень логической единицы, а на вход R – логического нуля, то независимо от предыдущего состояния триггер принимает на выходе Q состояние 1. С другой стороны, если на вход R поступает уровень логической единицы, а на вход S – логического нуля, то независимо от предыдущего состояния триггер переводится в состояние Q=0. При уровне 0 на 53 обоих входах состояние триггера не изменяется (режим хранения предыдущего сигнала). Наличие логических единиц на обоих входах триггера является запрещенным состоянием. . 54 4. Разработка средств оценивания результатов освоения темы «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» 4.1. Методы и критерии оценивания результатов освоения темы «Триггеры (RS, D, Т, JK-типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» ВД.02 Диагностика и ремонт устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации ПК 2.1. Определять причины неисправносте й и отказов устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации Иметь практический опыт в: - произведении диагностики работоспособности устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; -осуществлении диагностики работоспособности аналоговых и дискретных элементов - осуществлении диагностики работоспособности цифровых и электронных устройств со встроенными микропроцессорами; - выявлении неисправностей и отказов по результатам проверки; - определении и устранении причины отказа работы устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; - выявлении причины неисправностей в работе устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации. Умения: - работать с современными средствами измерения и контроля электронных приборов и устройств; - проводить необходимые измерения; - снимать показания приборов и составлять по ним графики, требуемые в процессе тестирования устройств релейной защиты, автоматики, средств измерений и систем сигнализации; - проводить анализ полученных данных; - определять возможность устранения дефектов и восстановления обслуживаемого 55 оборудования. Знания: - методов и средств измерения; - назначения, устройства, принципов действия средств измерения и контрольноизмерительного оборудования; - видов средств и систем диагностирования; - основных функций средств диагностирования; - видов и причин неисправностей, отказов; - методов и средств технического диагностирования; - способов проведения диагностики. 4.2. Система тестовых заданий по теме «Триггеры (RS, D, Т, JKтипов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемнное исполнение» 1. Что называется частотой дискретизации непрерывных сигналов? А Процесс дискретизации заключается в том, что из непрерывного во времени сигнала выбирают отдельные его значения, соответствующие моментам времени, которые проходят через определенный промежуток времени. Б Процесс дискретизации заключается в том, что из непрерывного во времени сигнала выбирают отдельные его значение, взятых в произвольно выбранные моменты времени. В Процесс дискретизации заключается в том, что из непрерывного во времени сигнала выбирают отдельные его значения времени, соответствующие заданным значением сигнала. Эталон: А 2. Что называется шагом квантования? А Сетка, что сворюеться, так называемых уровней квантования, которые сдвинуты друг относительно друга на величину Δ. Б Сетка, что сворюеться, так называемых уровней квантования, которые сдвинуты друг относительно друга на произвольную величину. В Сетка, что сворюеться, так называемых уровней квантования, которые сдвинуты друг относительно друга на величину Δ, которая с каждым своим значением уровня збильшееться вдвое от предыдущего. Эталон: А 3. Как уменьшить шум квантования (неточность), возникающая при округлении значения аналоговой величины? А Уменьшение шума квантования достигается только уменьшением шага квантования. 56 Б Уменьшение шума квантования достигается только увеличением шага квантования. В Уменьшение шума квантования достигается либо увеличением шага квантования, или более точным округлением значения аналоговой величины. Эталон: А 4. Схема ЦАП с добавлением напряжений. Выберите правильное описание работы схемы. А Триггеры 1 … n образуют регистр для записи двоичного числа, которое будет переводиться в пропорциональное им значение напряжения на выходе. Напряжение на выходе из триггеров может принимать одно из двух значений Е (при значении 0 или 1). Напряжения с выходов триггеров передаются на выход ЦАП через операционный усилитель (ОУ), работающий в режиме взвешенную добавления напряжений (аналогового сумматора). Б Триггеры 1 … n образуют регистр для записи двоичного числа, которое будет переводиться в пропорциональное им значение напряжения на выходе. Напряжение на выходе из триггеров может принимать одно из двух значений Е (при значении 0 или 1). Напряжения с выходов триггеров передаются на выход ЦАП через операционный усилитель (ОУ), работающий в режиме сравнения напряжений (аналогового компаратора). В Триггеры 1 … n образуют регистр для записи двоичного числа, которое будет переводиться в пропорциональное им значение напряжения на выходе. Напряжение на выходе из триггеров может принимать одно из двух значений Е (при значении 0 или 1). Напряжения с выходов триггеров передаются на выход ЦАП через операционный усилитель (ОУ), работающий в режиме вычитания напряжений от возможного максимального напряжения. Полученная напряжение на выходе ОУ инвертируется. Эталон: А 5. Схема ЦАП с добавлением токов. Выберите правильное описание работы схемы. А Если триггер находится в состоянии 1, ток и через открытый ключ Кл поступает в резистивную матрицу. Если триггер в состоянии 0, то открывается другой ключ Кл «, который замыкает источник. Откуда получается U вых = 2/3 R I. Б Если триггер находится в состоянии 0, ток и через открытый ключ Кл поступает в резистивную матрицу. Если триггер в состоянии 1, то открывается другой ключ Кл «, который замыкает источник. Откуда получается U вых = 2/3 R I. В Если триггер находится в состоянии 1, ток и через открытый ключ Кл поступает в резистивную матрицу. Если триггер в состоянии 0, то открывается другой ключ Кл «, который замыкает источник. Откуда получается U вых = 3/2 R I. Эталон: А 6. Схема АЦП с промежуточным преобразованием напряжения во временной интервал. Выберите правильное описание работы схемы. 57 А Следующим тактовым импульсом онуляеться счетчик Сч и одновременно запускается генератор напряжения, линейно изменяется (глины). Выходное напряжение глины поступает на входы компараторов К1 и К2, а на другие входы компараторов поступают соответственно нулевое напряжение и напряжение для преобразования в цифровую форму U вх (вх). Во время, когда линейно переменное напряжение постепенно нарастает от значения 0, компаратора К1 выдает одиночный импульс, которым триггер Т включается в состояние 1. Триггер переключится в состояние 0 компаратором К2, когда линейно переменное напряжение достигнет значения Uвх. За время Т, когда триггер переключится компаратора с 1 в 0, генератор последовательности импульсов (ГПИ) через элемент & подает импульсы на счетчик Сч. Число импульсов, которая устанавливается в счетчике пропорционально Т, а соответственно Uвх. Б Каждый следующий тактовый импульсом счетчика Сч устанавливается следующая кодовая последовательность, которая запускает генератор напряжения, линейно изменяется (глины). Выходное напряжение глины поступает на входы компараторов К1 и К2, а на другие входы компараторов поступают соответственно нулевое напряжение и напряжение для преобразования в цифровую форму U вх (вх). Во время, когда линейно переменное напряжение постепенно нарастает от значения 0, компаратора К1 выдает одиночный импульс, которым триггер Т включается в состояние 1. Триггер переключится в состояние 0 компаратором К2, когда линейно переменное напряжение достигнет значения Uвх. За время Т, когда триггер переключится компаратора с 1 в 0, генератор последовательности импульсов (ГПИ) через элемент & подает импульсы на счетчик Сч. Число импульсов, которая устанавливается в счетчике пропорционально Т, а соответственно Uвх. Эталон: А 7. Схема АЦП последовательного подсчета. Выберите правильное описание работы схемы. А Тактовых импульсов (ТИ) счетчик (СЧ) обнуляется. Нулевой рост напряжение UЦАП = 0 возникает на выходе ЦАП, который преобразует число в счетчике в пропорциональную напряжение. Установлена неравенство U вх> UЦАП на выходе компаратора К открывает логической 1 элемент &. При этом импульсы с генератора импульсной последовательности (ГИ) подаются на вход счетчика. Каждый представленный на вход импульс увеличивает значение в счетчике Сч, а соответственно и UЦАП. В момент времени, когда UЦАП достигнет значения Uвх компаратора К логическим 0 закроет элемент & и на выходе счетчика будет число пропорциональное Uвх. Б Компаратор К открывает логической 1 элемент &. При этом импульсы с генератора импульсной последовательности (ГИ) подаются на вход счетчика. Каждый представленный на вход импульс увеличивает значение в счетчике Сч, а соответственно и UЦАП. В момент времени, когда UЦАП достигнет значения Uвх компаратора К логическим 0 закроет элемент & и на выходе счетчика будет число пропорциональное Uвх. 58 Тактовым импульсом (ТИ) счетчик (СЧ) можно приостановить для считывания промежуточного значения на выходе. Эталон: А 8. Упрощенная схема выборки и хранения. Выберите правильное описание работы схемы. А В исходном состоянии ключ (Кл) замкнут. При малой постоянной времени R1C напряжение на конденсаторе (С) следит за изменениями напряжения Uвх с нужной точностью. В тактовый момент времени ключ переводится в разомкнут состояние. Напряжение на конденсаторе Uc, что есть в момент размыкания ключа (что представляет собой выборку из напряжения U вх), может храниться практически неизменной в течение длительного времени. Напряжение с выхода операционного усилителя (ОУ) Uоу = — Uc поступает на АЦП и превращается в числовую форму. После окончания преобразования ключ снова замыкается. Б В исходном состоянии ключ (Кл) замкнут. При малой постоянной времени R1C напряжение на конденсаторе (С) следит за изменениями напряжения Uвх с нужной точностью. В тактовый момент времени ключ переводится в разомкнут состояние. Напряжение на конденсаторе Uc, что есть в момент размыкания ключа (что представляет собой выборку из напряжения U вх), может храниться практически неизменной в течение длительного времени. Напряжение с выхода операционного усилителя (ОУ) Uоу = Uc поступает на АЦП и превращается в числовую форму. После окончания преобразования ключ остается разомкнутым, а схема сохраняет свое состояние до исключения. Эталон: А 9. Какого цвета разъем для подключения клавиатуры? А фиолетовый Б синий В зеленый Г розовый Эталон: А 10. В каких мониторов шаг точки маленький? А CRT (кинескопный) Б LCD (ридинно- кристаллический) В Plasma (плазменный) Эталон: А 11. Для чего предназначен разъем AGP системной платы? А Для установления видеоадаптера стандарта AGP Б Для установления периферийного контроллера В Для установления видеоадаптера стандарта PCI- Express Эталон: А 12. Какое максимальное количество разъемы AGP на системной плате? А1 Б 2 (для функции SLI) В До 4 (для функции SLI и CrossFire) Эталон: А 59 13. Сколько точек имеет изображение высокой цифровой разрешения HDTV (High Definition Television) при соотношение ширины и высоты экрана 16: 9? А 1280×720 и 1920×1080 Б 1366×768 и 1920×1440 В 1440×900 i 1600×900 Г 1024×768 Д 1600×1200 Эталон: А Заключение В данной курсовой работе были рассмотрены и решены следующие вопросы: − анализ проанализирована учебно-программная документация, содержащая: федерального государственного образовательного стандарта по специальности и профессиональной характеристики выпускника, анализ учебного плана по специальности; анализ программы профессионального модуля и тематического плана междисциплинарного курса, а также дана общая характеристика темы; − произведен методический анализ учебного материала, содержащий: анализ учебной литературы; подбор учебного материала; структурно- логический анализ и составлена структурно-логическая схема; − произведено планирование системы занятий: планирование теоретического занятия; планирование практического занятия; − разработаны формы предъявления учебного материала: формы предъявление учебного материала для теоретического занятия, в результате которых учебный материал структурируется в простую для понимания студентов форму, интерактивная презентация позволяет актуализировать знания у обучающихся и усваивать новые; − разработаны формы предъявление учебного материала для практического занятия, разработано практическое задание в ходе которого студент легко можно освоить Способы регулирования частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей. − разработаны виды самостоятельной внеаудиторной работы 60 студентов − разработаны средства контроля: система заданий в тестовой форме закрытого типа система ситуационных заданий. Новые образовательные стандарты СПО предъявляют особые требования к качеству подготовки будущих специалистов. Еще в стенах образовательного учреждения они компетенциями должны на таком овладеть уровне, необходимыми чтобы с профессиональными первых дней своей профессиональной деятельности были способны самостоятельно выполнять поставленные работодателем задачи. В этой связи главная задача каждого образовательного учреждения заключается в решении проблем повышения качества среднего профессионального образования. На наш взгляд, одним из направлений реализации требований стандартов подготовки Федеральных государственных образовательных студентов экономических специальностей является создание в рамках основной профессиональной образовательной программы учебно-методических комплексов по учебным дисциплинам и профессиональным модулям. Основой для разработки УМК служат Федеральный государственный образовательный стандарт по специальности, примерные и рабочие программы учебных дисциплин и профессиональных модулей. Учебно–методические комплексы разрабатываются и используются для обеспечения учебного процесса, представляют собой совокупность учебнометодических материалов на различных носителях, определяющих содержание учебной дисциплины, соответствующей основной профессиональной образовательной программы, необходимого материала для всех видов аудиторных занятий и организации самостоятельной работы обучаемых. Согласно новым технологиям, независимо от характера деятельности, начинающий специалист должен обладать прочными знаниями, профессиональными умениями и навыками, опытом исследовательской работы по решению новых проблем и задач. Все это формируется в студенте в 61 процессе обучения на теоретических и практических занятиях, а также в ходе их самостоятельной работы. Цель разработки УМК – это, прежде всего, совершенствование педагогического мастерства преподавателя и развития познавательной активности студентов с учетом их индивидуальных способностей 62 Список использованных источников 1. Колесникова, И.А. Педагогическое проектирование [Текст]: учеб. пособие для вузов [Гриф УМО] / И.А. Колесникова. – 3-е изд. – М.: Академия, 2008. – 285 с. 2. Эрганова, Н.Е. Методика профессионального обучения: учебное пособие для вузов / Н. Е. Эрганова. М.: Академия, 2007. 159 с. 3. Эрганова, Н.Е., Шалунова, М.Г., Колясникова Л.В. Практикум по методике профессионального обучения: учебное пособие / Н.Е. Эрганова, М.Г. Шалунова, Л.В. Колясникова. 2-е изд., пересмотр. и доп. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2011. 89 с. 4. Схемотехника электронных систем. Аналоговые и импульсные устройства / В.И. Бойко, А.Н. Гуржий, В.Я. Жуйков, А.А. Зори, В.М. Спивак. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 496 с. 5. Бочаров Л.Н. Полевые транзисторы. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1984. – 80 с. 6. Булычев А.Л. Аналоговые интегральные схемы: Справочник / А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А. Прохоренко. – 2-е изд., перераб. и доп. – Мн.: Беларусь, 1993. – 382 с. 7. Горюнов Н.Н. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник / А.В. Баюков, А.Б. Гитцевич, А.А.Зайцев и др.; Под ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергоиздат, 1982. – 744 с. 8. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: учебник для ВУЗов / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. – М.: Высш. шк., 2006. – 799 с. 9. Дзюбин И.И. Запираемые тиристоры и их применение. – М.: Энергия, 1976. – 40 с. 10. Москатов Е.А. Электронная техника. Специальное издание для журнала ʼʼРадиоʼʼ. – Таганрог: электронное издание, 2004. – 121 с. Интернет-ресурсы: 11. Российское образование. Федеральный образовательный портал. Электронный ресурс. – [Режим доступа]: www.edu.ru 63
