Микропроцессоры и микропроцессорные системы

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технический университет
им. А.Н. Туполева-КАИ» (КНИТУ-КАИ)
Межрегиональный отраслевой ресурсный центр «Авиастроение»
УТВЕРЖДАЮ
Руководитель проекта,
Руководитель МОРЦ
_______________Г.Л. Дегтярев
«___»________ 2012 г..
ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
(ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ)
Сетевая среда модульной программы «Микропроцессоры и
микропроцессорные системы»
2012 г.
1
Организация-разработчик: Межрегиональный отраслевой ресурсный
центр. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего
профессионального
исследовательский
технический
образования
университет
«Казанский
им.
А.Н.
национальный
Туполева-КАИ»
(КНИТУ-КАИ).
Разработчик:
Борисов А.Н., к.т.н., доцент каф. КС Казанского национального
исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева - КАИ
(КНИТУ-КАИ).
©
©
©
©
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
1. Паспорт программы профессионального модуля
4
2. Тематический план и содержание профессионального модуля
8
3. Условия реализации программы профессионального модуля
14
4. Контроль и оценка результатов освоения профессионального модуля
16
3
1. Паспорт программы профессионального модуля
Сетевая
среда
модульной
программы
«Микропроцессоры
и
микропроцессорные системы»
1.1. Область применения программы
Настоящая
программа
«Сетевая
среда
модульной
программы
«Микропроцессоры и микропроцессорные системы» предназначена для
проведения курсов повышения квалификации на базе Межрегионального
отраслевого ресурсного центра преподавателей специальных дисциплин и
мастеров
производственного
обучения
учреждений
профессионального
образования - участников сетевого взаимодействия, по реализации сетевых
программ,
по
наиболее
востребованным
инженерным
и
рабочим
специальностям для кадрового обеспечения приоритетной отрасли экономики
Российской
Федерации
специальностям
в
авиастроительной
отрасли,
предусматривающих стажировку на ведущих предприятиях отрасли
Программа также может быть использована в основных (вариативная часть) и
дополнительных
образовательных
программах
профессионального
образования, в том числе при их разработке при МОРЦ.
1.2. Цели и задачи модуля – требования к результатам освоения
профессионального модуля
Целью программы повышения квалификации является подготовка
преподавателей специальных дисциплин и мастеров производственного
обучения для реализации и разработки дополнительных программ обучения в
вариативной части основных профессиональных образовательных программ
НПО/СПО на местах в учреждениях профессионального образования.
В результате освоения программы слушатель будет готов к выполнению
функций:
реализация сетевых программ обучения;
4
разработка сетевых профессиональных образовательных программ
и
УМК с учетом специфики и потребностей конкретных предприятий отрасли –
социальных партнеров.
Обучающийся в результате освоения программы профессионального
модуля должен:

уметь:

выбрать и реализовать сетевые программы обучения;

разрабатывать сетевые профессиональные образовательные программы и
УМК с учетом специфики и потребностей конкретных предприятий
отрасли – социальных партнеров. формулировать результаты освоения
программ
дополнительного
профессионального
образования
в
соответствии с их типом;

определять дидактически обоснованные объемы времени на освоение
содержания
модулей
в
составе
программ
дополнительного
профессионального образования в соответствии с запланированными
результатами;

определять и формулировать показатели контроля и оценки результатов
освоения программ модулей в составе программ дополнительного
профессионального образования;

формулировать требования к условиям реализации программ модулей в
составе программ дополнительного профессионального образования;

формировать содержание модулей в соответствии с результатами их
освоения;

формировать
программы
дополнительного
профессионального
образования из программ модулей;

заполнять паспорта дополнительных профессиональных образовательных
программ;
5

знать: концептуальные основы модульно-компетентностного подхода в
профессиональном образовании;

термины и определения, используемые при разработке модульных
программ дополнительного профессионального образования;

принципы функционального анализа, направленного на выделение видов
профессиональной деятельности и компетенций;

нормативно-правовую
базу
разработки
программ
дополнительного
профессионального образования;

типологию и структуру программ дополнительного профессионального
образования;

особенности структуры и правила заполнения макетов программ
профессиональных модулей и междисциплинарных курсов в составе
сетевых профессиональных образовательных программ;

назначение
и
обязательные
элементы
паспорта
дополнительных
профессиональных образовательных программ;

особенности
структуры
и
правила
составления
учебных
планов
модульных программ дополнительного профессионального образования;
1.3. Форма обучения и режим занятий
Форма обучения - очная
Режим занятий с отрывом от работы, концентрированно, с применением
дистанционных образовательных технологий
1.4. Требования к обучающимся
1.4.1. Требования к уровню образования. Для преподавателей - высшее
образование, для производственных мастеров – среднее профессиональное
образование
направления
подготовки
Авиастроение
и
Технология
машиностроения и др.
1.4.2. Требования к опыту работы: требуется опыт работы в должности
преподавателей
специальных
дисциплин,
мастера
производственного
6
обучения, методисты учреждений профессионального образования не менее 3
лет.
1.5. Количество часов на освоение программы профессионального модуля
и виды учебной работы
Всего учебной нагрузки по модулю – 72 часа, в том числе:
- обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося – 16 часов, в т. ч.:
- лабораторные и практические занятия – 12 часов;
- самостоятельной работы обучающегося – 56 часов. в т. ч.:
- стажировка по модулю – 6 часов;
-на консультации при выполнении самостоятельной работы – 10 часов;
Практики по модулю – не предусмотрена,
1.6. Итоговая аттестация по профессиональному модулю в форме
Выпускная работа в виде курсовой работы по разработке узлов
микропроцессорного контроллера.
1.7. Кадровое обеспечение образовательного процесса
Требования к квалификации педагогических кадров Высшее образование, опыт
работы по направлению Авиастроение и Технология машиностроения,
повышение квалификации при МОРЦ
, разработчик сетевых модульных программ для МОРЦ.
1.8. Форма документа, выдаваемого по результатам освоения программы
модуля.
Удостоверение
7
2. Тематический план и содержание модуля «Сетевая среда модульной программы «Автоматизированное
проектирование конструкторской документации»
2.1. Учебно-тематический план модуля
Соответств Номер и наименование разделов Всего учебной
ующие
профессионального модуля
нагрузки по
компетенц
профессионально
ии
му модулю /
модулю
дисциплин(ы)
(час.)
1
ПК 2.7.
ПК 2.7.
ПК 2.7.
2
Раздел 1. Организация
микропроцессорных систем
Раздел 2. Модули микропроцессорных
систем.
3
12
Обязательная
Самостоятельная
работа
аудиторная учебной обучающегося
нагрузки
в
т.ч. всего
в
т.ч. в
т.ч.
всего
лабораторн
консультаци стажировк
ых
и
и
при а
практическ
выполнении
их занятий
самостоятел
ьной работы
4
5
6
7
8
8
6
4
2
14
6
Раздел 3 Разработка выпускной работы
46
2
Всего:
72
16
6
12
8
2
44
6
6
56
10
6
8
2.2. Содержание профессионального модуля
Наименование разделов модуля
и тем
Раздел 1.
Тема 1. 1. Основные
компоненты
микропроцессорной системы
Тема 1.2. Система команд
микропроцессора
Тема 1.3. Организация
внутренней памяти.
Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы,
самостоятельная работа обучающихся
Объем
часов
Уровень
освоения
Организация микропроцессорных систем
8
2
Структура
микропроцессорной
системы.
Аппаратные
средства
микропроцессорной
системы.
Архитектура
микропроцессоров.
Микропроцессоры RISC и CISC архитектуры. Устройства и регистры
микропроцессора.
Сегментация
памяти
и
вычисление
адресов.
Функционирование микропроцессора. Временные диаграммы работы.
структура однокристальных микроконтроллеров. Организация памяти
программ и памяти данных. Подключение внешней памяти. Порты вводавывода. Таймеры. Организация прерываний.
2
Форматы команд. Способы адресации. Описание и состав системы команд.
Программирование на языке Ассемблер. Особенности выполнения команд.
Команды пересылки данных. Арифметические и логические команды.
Команды передачи управления. Составление, трансляция и выполнение
команды.
Назначение внутренней памяти. Подключение блоков памяти. Принцип
построения памяти. Модули статического ОЗУ. Особенности реализации
оперативной памяти. Структура динамической памяти Элементы постоянного
запоминающего устройства. Команды записи данных в память, чтения данных
из памяти.
Практические занятия
Изучение системы команд микропроцессора.
2
2
9
Лабораторные занятия
Передача данных в память МПС
Самостоятельная работа при изучении раздела 1
4
4
Вид самостоятельной работы по разделу – самостоятельная проработка
конспекта лекций, изучение дополнительной литературы.
Тематический перечень:
1.
Структурная схема однокристальных микропроцессоров.
2. Шестнадцатиразрядные микропроцессоры.
3. Особенности архитектуры RISC и CISC процессоров.
4. Структура и характеристики микроконтроллеров.
5. Особенности физической реализации оперативной памяти.
6. Структура статической памяти.
7. Построение субмодулей памяти.
Консультации по разделу 1
Раздел 2.
Тема 2.1. Организация обмена
данными в параллельном и
последовательном коде.
2
Модули микропроцессорных систем
Программируемые интерфейсные БИС. Организация обмена данными с
внешними устройствами в параллельном коде. Программируемый
параллельный интерфейс. Структура микросхемы. Сигналы квитирования при
вводе и выводе. Режимы работы. Программирование микросхемы.
Организация обмена данными по каналу связи в последовательном коде.
Программируемый
универсальный
синхронно-асинхронный
приемопередатчик. Структурная схема. Форматы управляющих слов и слова
состояния. Организация асинхронной передачи и асинхронного приема.
Программирование БИС.
Практическое занятие
Команды пересылки данных
6
Лабораторное занятие
4
2
2
10
Программируемый параллельный интерфейс.
Тема 2.2. Программируемые
интегральные схемы.
Организация время-задающих функций в МПС. Программируемый таймер.
Структурная схема таймера. Режимы работы. Временные диаграммы
функционирования.
Организация
аппаратных
прерываний.
Процедура
обслуживания
прерываний. Программируемый контроллер прерываний. Назначение БИС.
Структура и основы функционирования.
Тема 2.3. Проектирование
микропроцессорных систем
Основные задачи, решаемые при проектировании МПС. Организация и
особенности проектирования МПС. Цикл проектирования системы.
Требования пользователей и функциональная спецификация.
Проектирование
аппаратных
средств
МПС.
Структурная
схема
микропроцессорного контроллера. Выбор и обоснование микросхем для
разработки контроллера. Разработка принципиальной схемы контроллера.
Проектирование программных средств МПС. Технология разработки и отладки
программного обеспечения МПС. Моделирование. Разработка алгоритма
функционирования микропроцессорного контроллера.
Самостоятельная работа при изучении раздела 2
Систематическая проработка конспектов занятий, учебной литературы (по
вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным
преподавателем).
Подготовка к практическим занятиям с использованием методических
рекомендаций преподавателя, оформление практических занятий, отчетов и
подготовка к их защите.
Темы заданий для самостоятельной работы:
4
8
2
1. Организация ввода-вывода в МПС. Простой ввод-вывод. Ввод-вывод с
квитированием.
2. Селекция портов ввода-вывода.
3. Обмен данными в параллельном коде.
4. Обмен данными в последовательном коде.
11
5. Структурная схема и принцип работы таймера
6. Программирование таймера.
7. Структурная схема и принцип работы контроллера прерываний.
8. Программирование контроллера прерываний
9. Цикл проектирования микропроцессорного контролера.
10. Разработка блок-схемы микропроцессорного контроллера.
11. разработка принципиальной схемы микропроцессорного контроллера.
12. разработка алгоритма функционирования.
13. Составление программ инициализации программируемых БИС.
Раздел 3
Консультации по разделу 2
Разработка выпускной работы
2
48
Тема № 1
Структура итоговой работы
Формы контроля: итоговая работа по окончании аудиторных занятий и
дистанционного курса. Требования к выпускной работе.
2
Самостоятельная работа слушателей по выполнению выпускной работы в
дистанционном режиме.
36
Стажировка на базовом предприятии
6
Консультации
6
Представление работы для оценки
Всего учебной нагрузки по модулю
72
12
3. Условия реализации программы профессионального модуля
3.1.
Требования
обеспечению
к
минимальному
материально-техническому
Реализация программы дисциплины требует наличия учебного кабинета
«Микропроцессорные средства».
Оборудование учебного кабинета:
-
рабочие места по количеству обучающихся;
-
рабочее место преподавателя;

доска для записей;
-
плакаты по дисциплине.
Технические средства обучения:

персональные компьютеры;

мультимедиа-проектор с экраном;

копировальная техника.
3.2. Информационное обеспечение обучения
Перечень
рекомендуемых
учебных
изданий,
Интернет-ресурсов,
дополнительной литературы
Основные источники:
1.Райхлин В.А., Борисов А.Н. Основы организации микропроцессорных
систем. Учебное пособие для вузов. – Казань: Изд-во КГТУ им. А.Н.
Туполева, 2002.
2. Микропроцессорные системы:
учебное пособие для
вузов
/Е.К.
Александров, Р.И. Грушвицкий, М.С. Куприянов и др. Под ред Д.В.
Пузанкова. –2002.
3. Борисов А.Н.. Программируемые БИС микропроцессорных систем.
Учебное пособие. Казань: Изд-во КГТУ им. А.Н. Туполева, 2003.
4. Бойко В.И. и др. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и
микроконтроллеры. – С.-Пб., «Питер», 2004.
13
5. Мясников В.И. Микропроцессорные системы. Учебное пособие. – ЙошкарОла, МарГТУ, 2005.
Дополнительные источники:
1. Борисов А.Н. Учебный методический комплекс «микропроцессорные
системы», Казань, КАИ, 2011 г.
2. Борисов А.Н. Практикум по инициализации БИС микропроцессорных
систем: Учебное пособие. Казань: Изд-во КГТУ им. А.Н. Туполева, 2006.
3. Микропроцессорный комплект К1810. Структура, программирование,
применение. Справочная книга. Под ред. Ю. М. Казаринова. - М.: Высш.шк.,
1990.
4. Гук М.. Процессоры Intel: от 8086 до Pentium IV. – С.-Пб., “Питер”, 2002.
5. Костров Б.В., Ручкин В.Н. Микропроцессорные системы: Учебное
пособие. – ТЕХБУК, Москва, 2005.
6. Мясников В.И. Проектирование встраиваемых микропроцессорных
систем. Учебное пособие. – Йошкар-Ола, МарГТУ, 2010
3.3. Общие требования к организации образовательного процесса
Реализация программы подразумевает практико-ориентированную
подготовку в комбинированном аудиторно-дистанционном режиме на основе
оценивания итоговых работ обучающихся.
Обязательные аудиторные занятия проводятся с группой (оптимальное
количество
обучающихся
25-30
чел.).
Практические
занятия
и
производственная практика проводятся с делением обучающихся на минигруппы (2-5 чел.) или индивидуально. Групповые консультации проходят при
непосредственном общении преподавателя и обучающихся в ходе обучения,
а
индивидуальные
организуются
дистанционно
с
использованием
технических средств обучения. Предпочтение следует отдавать электронной
почте, что позволяет сохранять все присланные материалы и тексты вопросов
и ответов), а также технологиям голосового общения (телефон, Скайп и т. д.),
позволяющим обучающимся получать консультации в реальном времени.
14
Стажировка проводится обучающимся самостоятельно на предприятии
работодателя с целью выявления требований работодателя по заявленной
вариативной части и написания итоговой работы по вариативной части
модуля.
В результате освоения программы (в процессе аудиторных занятий и
дистанционного курса) слушатели должны представить разработанные по
изученной во время аудиторных занятий методике сетевые модульные
программы
и УМК вариативной части профессионального модуля или
вариативной учебной дисциплины по специальности СПО/профессии НПО
Представленные
результаты
оцениваются
преподавателями
МОРЦ,
корректируются слушателями по замечаниям преподавателей в режиме
дистанционного обучения. По итогам этой работы слушателям выдаются
удостоверения об освоении программы повышения квалификации
4. Контроль и оценка результатов освоения профессионального модуля
Результаты
(компетенции
или умения и знания)
Основные показатели оценки
результата
Выбирать и реализовать сетевые Выбор программы обучения в
программы обучения.
соответствии с профессиональной
деятельностью
Разрабатывать
сетевые
профессиональные
образовательные программы и
УМК с учетом специфики и
потребностей
конкретных
предприятий
отрасли
–
социальных
партнеров.
формулировать
результаты
освоения
программ
дополнительного
профессионального образования
в соответствии с их типом на
основе предложенных макетов.
Выполнение сетевой модульной
программы и УМК в соответствии
с
требованиями
МОРЦ
и
макетами программ
Формы и
методы
контроля и
оценки
Наблюдения
в
процессе
обучения
и
самостоятельной
работы
по
выполнению
итоговой работы
Наблюдения,
интерпретация в
процессе
обучения
и
самостоятельной
работы
по
выполнению
итоговой работы.
Итоговая работа
15
Определять
дидактически Соответствие объемов времени на
обоснованные объемы времени освоение
содержания
на освоение содержания модулей запланированному результату
в
составе
программ
дополнительного
профессионального образования
в
соответствии
с
запланированными результатами;
Определять и формулировать Соответствие
показателей
показатели контроля и оценки контроля и оценки осваиваемым
результатов освоения программ компетенциям, умениям, знаниям
модулей в составе программ
дополнительного
профессионального образования;
Формулировать требования к Соответствие
требований
к
условиям реализации программ условиям реализации программ
модулей в составе программ содержанию программы
дополнительного
профессионального образования;
формировать
программы Соответствие
содержания
дополнительного
программы заявленной тематике
профессионального образования
из программ модулей;
Заполнять
паспорта Соответствие
паспорта
дополнительных
программы требованиям макета
профессиональных
паспорта
образовательных программ;
Наблюдения,
интерпретация в
процессе
обучения
и
самостоятельной
работы
по
выполнению
итоговой работы.
Итоговая работа .
Наблюдения,
интерпретация в
процессе
обучения
и
самостоятельной
работы
по
выполнению
итоговой работы.
Итоговая работа
Наблюдения,
интерпретация в
процессе
обучения
и
самостоятельной
работы
по
выполнению
итоговой работы.
Итоговая работа.
Наблюдения,
интерпретация в
процессе
обучения
и
самостоятельной
работы
по
выполнению
итоговой работы.
Итоговая работа
Наблюдения,
интерпретация в
процессе
обучения
и
самостоятельной
работы
по
выполнению
итоговой работы.
Итоговая работа
Результаты указываются в соответствии с п. 1.2.
Если предусмотрено освоение целостного ВПД или формирование отдельных
компетенций, в качестве результатов указываются соответствующие ПК и ОК.
Показатели оценки, формы и методы контроля и оценки должны позволять проверять у
16
обучающихся не только сформированность профессиональных компетенций, но и
развитие общих компетенций (если это предусмотрено программой).
Если предусмотрено освоение умений и знаний – указываются ключевые умения в составе
ПК, позволяющие оценить профессиональный прирост (усовершенствование).
Перечень форм контроля должен быть конкретизирован с учетом специфики обучения
по программе профмодуля.
17
5. Приложения (при наличии)
1. Тексты актов согласования с работодателями
2. Экспертные заключения
3. Другое.
18