МЕТА І ЗАВДАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУВАННЯ

ЗМІСТ

ВСТУП

Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни АПКС (Автоматизація проектування комп’ютерних систем) для спеціальності 6.050102 – “Комп’ютерні системи та мережі” призначені для студентів всіх форм навчання і доповнюють СТП 02070855-03-99 (Стандарт підприємства. Курсовий і дипломний проекти. Вимоги до змісту та оформлення).

Методичні вказівки відповідають навчальним планам підготовки фахівців на кафедрі “Комп’ютерні системи та мережі” ІФНТУНГ.

Особливістю курсового проектування з дисципліни “Автоматизація проектування комп’ютерних систем” є широкий спектр тематик проектування, що пов’язано з прискореним розвитком новітніх технологій в галузі програмних та технічних засобів при розробці, створенні та експлуатації комп’ютерних мереж (КМ) і телекомунікаційних систем, а також можливістю використання сучасних обчислювальних засобів для дослідження, моделювання та автоматизованого проектування. Можливе комплексне виконання проекту. При цьому кожен студент одержує конкретне індивідуальне завдання в рамках комплексного.

Найбільш позитивною характеристикою курсового проекту є новизна та практична цінність розробки, що передбачає та допускає оформлення проекту у вигляді підготовки наукової статті, заявки на патент, у вигляді програмного продукту або дослідного взірця (макету) з необхідною документацією.

МЕТА І ЗАВДАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУВАННЯ

Метою виконання курсового проекту з дисципліни “Автоматизація проектування комп’ютерних систем” є закріплення лекційного курсу та самостійної роботи, отримання навичок виконання конструкторської документації з використанням сучасних обчислювальних засобів для дослідження, моделювання і автоматизованого проектування.

Завдання вивчення дисципліни

В результаті вивчення дисципліни студент повинен знати: основи теорії інформації та теорії передачі аналогової та дискретної інформації, архітектуру та протоколи комп’ютерних мереж, типи каналів зв’язку та характерні завади; методи та технічні засоби розділення каналів зв’язку; типи сигналів та властивості середовищ передавання сигналів; способи завадозахищеного кодування та кореляційної обробки даних; методи доступу до колективних комп’ютерних мереж. Вміти розраховувати системні параметри КМ, достовірність та завадозахищеність передавання даних, коефіцієнти ефективності процедур кодування та декодуання даних; проектувати комп’ютерні мережі та окремі технічні засоби для вирішення задач дистанційного контролю об’єктів управління, організації міжмашинного обміну даними в комп’ютерних.

На рис. 1.1 наведено узагальнену структуру комп’ютерної системи, яка лежить в основі курсового проекту, основними етапами якого є: аналіз сучасного рівня розробки; розрахунок параметрів; розробка алгоритмів та програм; розробка конструкторської документації окремих функціональних блоків або системи в цілому з використанням САПР.

ДІ – джерело інформації;

ОІ – одержувач інформації;

ПУ – пристрій узгодження;

ПК – пристрій керування;

КД – ДК - кодер-декодер;

МД – ДМ – модулятор-демодулятор;

ЛЗ – лінія зв’язку;

ЗЛЗ – зворотня лінія зв’язку;

ЗД – завади;

Прд – передавач; Прм – приймач.

Рисунок 1.1 – Узагальнена структура системи

Об’єкти дослідження та розробки:

- аналіз сучасних систем автоматизованого проектування обчислювальних засобів;

- класифікація та дослідження джерел інформації;

- архітектура комп’ютерних систем та мереж;

- цифрова обробка сигналів та зображень;

- реалізація методів генерування сигналів заданої форми;

- розрахунок параметрів ліній зв’язку;

- дослідження та реалізація методів кодування-декодування даних;

- дослідження і реалізація методів модуляції-демодуляції сигналів;

- дослідження та реалізація методів цифрової фільтрації сигналів;

- дослідження та реалізація методів розділення каналів зв’язку;

- реалізація та розрахунок параметрів мережевих протоколів;

- розрахунок завадостійкості повідомлень;

- моделювання компонентів комп’ютерних мереж та телекомунікаційних систем;

- розробка структурних, функціональних та принципових рішень систем збору обробки та передачі інформації;

- дослідження та застосування перетворювачів форми інформації (АЦП, ЦАП та інш.);

- ознайомлення з основами новітніх технологій побудови стільникових та супутникових мереж для їх практичного застосування.

Таблиця 2.1 – Перелік тематик курсового проектування

Продовження табл. 2.1

КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Пояснювальна записка

Пояснювальна записка (ПЗ) до курсового проекту – це документ, в якому наводиться обґрунтування та розрахунок прийнятих в проекті структурних, функціональних та принципових рішень.

ПЗ включає: титульний аркуш і завдання на курсовий проект; вступ; зміст; основну частину; висновки; перелік посилань на джерела; додатки.

Форма і зміст кожного з елементів пояснювальної записки повинні відповідати СТП 02070855-03-99 [1] і виконуватись за допомогою сучасних обчислювальних засобів та програмного забезпечення. Обсяг ПЗ 25-30 аркушів формату А4.

Графічна частина

До графічної частини проекту відносяться: креслення, схеми, специфікації, графіки, ескізи, демонстраційні плакати, фотоматеріали, проекційні матеріали тощо.

Загальний обсяг та перелік графічної частини для дисципліни “Автоматизація проектування комп’ютерних систем” визначається керівником курсового проекту.

Графічна частина повинна відповідати вимогам стандартів “Єдиної конструкторської документації” (ЄСКД). При розробці конструкторської документації з використанням САПР допускається позначення окремих компонентів у відповідності до міжнародних стандартів.

Виконання графічної частини передбачає використання сучасних обчислювальних засобів та пакетів програм систем автоматизованого проектування (САПР) та моделювання.

Основний напис (кутовий штамп) для креслень і схем виконується відповідно до ГОСТ 2.104 “Основные надписи”.

При виконанні складальних креслень документація комплектується специфікацією, яка оформляється у відповідності з ГОСТ 2.108-68 “Спецификация”.

Схеми повинні виконуватись у відповідності з стандартами [2-8]. Для різних видів і типів схем розроблені відповідні стандарти, в яких визначені умовні позначення складових частин. Переліки цих стандартів внесені в каталоги стандартів. Зокрема, для виконання електричних схем користуються стандартами [9-15].

Дані про елементи схеми заносяться в перелік елементів або розміщують поряд з елементами. Перелік елементів, у відповідності з ГОСТ 2.701-84 “Схемы. Виды типы. Общие требования к выполнению” розміщують на першому аркуші схеми або виконують самостійним документом на аркушах формату А4 з основним написом згідно ГОСТ 2.104-68 “Основные надписи”.

Зразки і макети

Зразки і макети, розроблені і виготовлені студентами самостійно або в співавторстві в рамках курсового проектування, повинні відповідати тематиці, меті і задачам проектування з дисципліни “Автоматизація проектування комп’ютерних систем” та НДРС. Крім того, зразки і макети повинні супроводжуватись конструкторською та технологічною документацією, описами на рівні структурних, функціональних та принципових схем, а при необхідності, доповнюватись програмними документами, оформлення, зміст і структура яких регламентуються Єдиною системою програмної документації (ЄСПД).

Позначення документів

Позначення документів курсового проекту, здійснюється згідно СТП 02070855-03-99 та проілюстровано на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема позначення документів курсового проекту

При проектуванні найбільш часто використовуються такі типи документів з відповідними шифрами:

- пояснювальна записка (ПЗ);

- креслення загального вигляду (ВЗ)

- схема електрична об’єднана (Е0);

- схема електрична структурна (Е1);

- схема електрична функціональна (Е2);

- схема електрична принципова (Е3);

- електромонтажне креслення (МЕ);

- складальне креслення (СК);

- перелік елементів (ПЕ);

- специфікація.

При наявності графіків чи діаграм, що пояснюють роботу схем, вони розміщуються на вільному полі схеми або на другому і наступних аркушах відповідно з ГОСТ 2.104-68.

Таблиця 4.1 - Шкала оцінювання знань в ІФНТУНГ

Причиною зниження оцінки курсового проекту може бути невиконання календарного плану.

Завдання на курсовий проект

1 Розробити функціональну схему і принцип роботи пристрою відповідно до варіанту (табл. 5.1).

2 Розробити принципову схем пристрою в САПР (Р-CAD).

2.1 Побудувати принципову схему пристрою згідно варіанту завдання в Schematic Editor.

2.2 Створити бібліотеки нових компонентів (графіка символів, графіка корпусів, таблиці опису виводів, тощо).

2.3 Навести перелік елементів і опис роботи принципової схеми.

3 Розробити друковану плату пристрою в САПР (Р-CAD).

3.1 Розробити монтажне креслення друкованої плати пристрою.

3.2 Створити командний файл (Do file) програми трасування SPECCTRA з коментарями.

3.3 Розробити друковану плату.

4 Здійснити моделювання та оптимізацію елементів схеми.

Таблиця 5.1 – Завдання на курсовий проект

№	Схема пристрою

Продовження табл. 5.1

Продовження табл. 5.1

Продовження табл. 5.1

Продовження табл. 5.1

Продовження табл. 5.1

Продовження табл. 5.1

Продовження табл. 5.1

Продовження табл. 5.1

Продовження табл. 5.1

Продовження табл. 5.1

Приклад курсового проекту

Рисунок 6.1 – Структурна схема

– Основними елементами схеми є: контролер PeakSwitch; імпульсний трансформатор; зворотній зв’зок.

Опис роботи

1) Вхідна фільтрація електромагнітних перешкод.

Компоненти С1, С2, С3, С10, С17, С19, R15 і L1, L2 - є фільтром диференціальних і синфазних перешкод…

2) Первинна частина.

Компоненти D5, C7, R5, R6 - забезпечують стеження за рівнем живлячої напруги, надаючи мікросхемі U1 можливість опрацьовувати спади напруги…

3) Вторинна частина.

Напруга, отримана з вторинної обмотки, випрямляється і фільтрується елементами D8 і С12…

4) Зворотний зв'язок.

Діоди D9 і Vr2 разом зі світлодіодом в U2 встановлюють рівень вихідної напруги…

5) Вихідний захист.

Компоненти Q1, Q2, R9...R11, R14, C13, C16 і VR3 використовуються для джерела живлення в умовах перевищення вхідної напруги або вихідного струму...

6.2 розробка принципової схеми сапр (p-cad)

Одним з основних моментів проектування імпульсного джерела живлення є створення принципової схеми, яке включає декілька важливих етапів:

- створення нової бібліотеки;

- створення символу елемента;

- створення шаблона елемента;

- створення готового компонента;

- створення принципової схеми зі створених компонентів;

- перевірка створеної схеми на наявність помилок;

- генерація списку з’єднань.

Рисунок 6.2 – Створення нової колекції бібліотек

Рисунок 6.3 – Вікно програми Symbol Editor

Рисунок 6.4 – Вікно програми Pattern Editor

Рисунок 6.5 – Створення компонента

Рисунок 6.6 – Вікно програми Schematic Editor

Рисунок 6.7 – Вікно PCB

Заватаження списку з’єднань

Для завантаження списку з’єднань необхідно виконати наступну команду: Utils > Load Netlist. Вказуємо шлях до списку з’єднань та назву (Netlist Filename) і тиснемо OK. Після виконання операцій одержимо рис. 6.8…

Рисунок 6.8 – завантажений список з’єднань у PCB

Рисунок 6.9 – Вікно програми Specctra

Основна література

1 Стеклов В.К. Проектування телекомунікаційних мереж: Підруч. для студ. вищ. Навч. Закл. За напрямком “Телекомунікації” [Текст] / Стеклов В.К., Беркман Л.Н.; за ред. В.К. Стеклова. – К.: Техніка, 2002. – 792 с.

2 Бродин В.Б. Системы на микроконтролерах И БИС програмируемой логики [Текст] / Бродин В.Б., Калинин А.В. – М.: Издательство ЭКОМ, 2002. – 400 с.

3 В.Б. Стешенко. ПЛИС фирмы Altera: проектирование устройств обработки сигналов [Текст] / В.Б. Стешенко. – М.: ДОДЕКА, 2001.

4 А.П. Антонов. Язык описанияцифровых устройств АlteraHDL [Текст] / А.П. Антонов. – М.: РадиоСофт, 2001.

5 Лопаткин А.В. Проектирование печатных плат в системе P‑CAD 2001. Учебное пособие для практических занятий [Текст] / Лопаткин А.В. – Нжний Новгород, НГТУ, 2002. – 178 с.

6 Разевиг В.Д. Проектирование печатных плат в P‑CAD 2001 [Текст] / Разевиг В.Д. – М.: СОЛОН-Пресс, 2003. – 560 с.

7 Стешенко А.Б. Цифровая обработка сигналов [Текст] / Стешенко А.Б. - СПб.: Питер, 2003. – 604 с.

8 Дьяконов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник [Текст] / Дьяконов В., Круглов В. - СПб.: Питер, 2002. – 448 с.

9 Дьяконов В. MATLAB. Обработка сигналов и изображений. Специальный справочник [Текст] / Дьяконов В. - СПб.: Питер, 2002. – 608 с.

10 Дьяконов В. MATLAB 6: Учебный курс [Текст] / Дьяконов В. - СПб.: Питер, 2002.

11 Дьяконов В. Математические пакеты расширения MATLAB [Текст] / Дьяконов В., Круглов В. - СПб.: Питер, 2001.

12 Дьяконов В.П. MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6^â Основы применения [Текст] / Дьяконов В., Круглов В. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 800 с. – (Серия «Библиотека профессионала».)

13 Ратынский М.В. Основы сотовой связи [Текст] / Ратынский М.В.; под ред. Д.Б.Зимина. - М.: Радио и связь, 2000. - 248 с.

Додаткова література

1 Шниер Митчелл. Толковый словарь компьютерных технологий: Пер. с англ. [Текст] / Митчелл Шниер – К.: Издательство «ДиаСофт», 2000. – 720 с.

2 Прокис Джон. Цифровая связь. Пер. с англ. [Текст] / Прокис Джон.; под ред. Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь. 2000. – 800 с.

3 Муттер В.М. Основы помехоустойчивой телепередачи информации [Текст] / Муттер В.М. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1990. – 288 с.

4 Баранов Л.А. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления [Текст] / Баранов Л.А. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 304 с.

5 Хоровиц П. Искуство схемотехники. Пер. с англ. [Текст] / Хоровиц П., Хилл У. – Изд шестое. М.: Мир, 2001. – 704 с.

6 Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. – М.: ДОДЭКА, 1996. – 384 с. - Выпуск 1.

7 Интегральные микросхемы: Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. - М.: ДОДЭКА, 2000. – 608 с. - Издание 2-е.

8 Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС: Пер с англ. [Текст] / Фолкенберри Л. – М.: Мир, 1985. – 572 с.

9 А. Дж. Пейтон. Аналоговая электроника на операционных усилителях [Текст] / А. Дж. Пейтон, В. Волш. – М.: БИНОМ, 1994. – 352 с.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ НА ДЖЕРЕЛА

1 Курсовий і дипломний проекти. Вимоги до змісту та оформлення: СТП 02070855-03-99 - [Чинний від 1999-03]. – Івано-Франківськ.: Стандарт підприємства, 1999.

2 Схемы. Виды типы. Общие требования к выполнению: ГОСТ 2.701-84. - [Действителен с 1985-07-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2000. – 18с.

3 Правила выполнения электрических схем: ГОСТ 2.702-75. - [Действителен с 1977-07-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2000. – 18с.

4 Правила выполнения кинематических схем: ГОСТ 2.703-68. - [Действителен с 1971-01-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2008. – 10с.

5 Правила выполнения гидравлических и пневматических схем: ГОСТ 2.704-76. - [Действителен с 1978-01-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2000. – 12с.

6 Правила выполнения электрических схем обмоток и изделий с обмотками: ГОСТ 2.705-70. - [Действителен с 1972-01-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2000. – 18с.

7 Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники: ГОСТ 2.708-81. - [Действителен с 1982-01-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2008. – 18с.

8 Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах: ГОСТ 2.710-81. - [Действителен с 1981-07-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2001. – 10с.

9 Обозначения условные графические с схемах. Обозначения общего применения: ГОСТ 2.721-74. - [Действителен с 1975-07-01].– М.: МЕЖГОСУ-ДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2000. – 40с.

10 Обозначения условные графические с схемах. Машины электрические: ГОСТ 2.722-68. - [Действителен с 1971-01-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 1993. – 40с.

11 Обозначения условные графические с электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения: ГОСТ 2.755-87. - [Действителен с 1988-01-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2000. – 15с.

12 Обозначения условные графические с схемах. Резисторы, конденсаторы: ГОСТ 2.728-74. - [Действителен с 1975-07-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2002. – 11с.

13 Обозначения условные графические с схемах. Приборы полупроводниковые: ГОСТ 2.730-73. - [Действителен с 1974-07-01]. – М.: МЕЖГОСУ-ДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2002. – 12с.

14 Обозначения условные графические с схемах. Устройства телемеханики: ГОСТ 2.752-71. - [Действителен с 1972-01-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 2000. – 10с.

15 Обозначения условные графические с схемах. Элементы цифровой техники: ГОСТ 2.743-91. - [Действителен с 1993-01-01]. – М.: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, 1993. – 45с.

16 Жураковський Ю.П. Теорія інформації та кодування: Підручник [Текст] / Жураковський Ю.П., Полторак В.П. – К.: Вища шк., 2001. – 255 с.

17 Березюк Н.Т. Кодирование информации (двоичные коды) [Текст] / Н.Т.Березюк, А.Г.Андрущенко, С.С. Мощицкий и др. – Харьков: Вища шк. Изд-во при Харьк. Ун-те, 1978. – 252 с.

18 Жураковский Ю.П. Каналы связи: Учеб. Пособие для техн. вузов по спец. «Автоматика и телемеханика» [Текст] / Жураковский Ю.П., Назаров В.Д.- К.: Вища школа, Головное изд-во, 1985. - 232 с.

ЗМІСТ

ВСТУП

Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни АПКС (Автоматизація проектування комп’ютерних систем) для спеціальності 6.050102 – “Комп’ютерні системи та мережі” призначені для студентів всіх форм навчання і доповнюють СТП 02070855-03-99 (Стандарт підприємства. Курсовий і дипломний проекти. Вимоги до змісту та оформлення).

Методичні вказівки відповідають навчальним планам підготовки фахівців на кафедрі “Комп’ютерні системи та мережі” ІФНТУНГ.

Особливістю курсового проектування з дисципліни “Автоматизація проектування комп’ютерних систем” є широкий спектр тематик проектування, що пов’язано з прискореним розвитком новітніх технологій в галузі програмних та технічних засобів при розробці, створенні та експлуатації комп’ютерних мереж (КМ) і телекомунікаційних систем, а також можливістю використання сучасних обчислювальних засобів для дослідження, моделювання та автоматизованого проектування. Можливе комплексне виконання проекту. При цьому кожен студент одержує конкретне індивідуальне завдання в рамках комплексного.

Найбільш позитивною характеристикою курсового проекту є новизна та практична цінність розробки, що передбачає та допускає оформлення проекту у вигляді підготовки наукової статті, заявки на патент, у вигляді програмного продукту або дослідного взірця (макету) з необхідною документацією.

МЕТА І ЗАВДАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУВАННЯ

Метою виконання курсового проекту з дисципліни “Автоматизація проектування комп’ютерних систем” є закріплення лекційного курсу та самостійної роботи, отримання навичок виконання конструкторської документації з використанням сучасних обчислювальних засобів для дослідження, моделювання і автоматизованого проектування.

Завдання вивчення дисципліни

В результаті вивчення дисципліни студент повинен знати: основи теорії інформації та теорії передачі аналогової та дискретної інформації, архітектуру та протоколи комп’ютерних мереж, типи каналів зв’язку та характерні завади; методи та технічні засоби розділення каналів зв’язку; типи сигналів та властивості середовищ передавання сигналів; способи завадозахищеного кодування та кореляційної обробки даних; методи доступу до колективних комп’ютерних мереж. Вміти розраховувати системні параметри КМ, достовірність та завадозахищеність передавання даних, коефіцієнти ефективності процедур кодування та декодуання даних; проектувати комп’ютерні мережі та окремі технічні засоби для вирішення задач дистанційного контролю об’єктів управління, організації міжмашинного обміну даними в комп’ютерних.

На рис. 1.1 наведено узагальнену структуру комп’ютерної системи, яка лежить в основі курсового проекту, основними етапами якого є: аналіз сучасного рівня розробки; розрахунок параметрів; розробка алгоритмів та програм; розробка конструкторської документації окремих функціональних блоків або системи в цілому з використанням САПР.

ДІ – джерело інформації;

ОІ – одержувач інформації;

ПУ – пристрій узгодження;

ПК – пристрій керування;

КД – ДК - кодер-декодер;

МД – ДМ – модулятор-демодулятор;

ЛЗ – лінія зв’язку;

ЗЛЗ – зворотня лінія зв’язку;

ЗД – завади;

Прд – передавач; Прм – приймач.

Рисунок 1.1 – Узагальнена структура системи

Об’єкти дослідження та розробки:

- аналіз сучасних систем автоматизованого проектування обчислювальних засобів;

- класифікація та дослідження джерел інформації;

- архітектура комп’ютерних систем та мереж;

- цифрова обробка сигналів та зображень;

- реалізація методів генерування сигналів заданої форми;

- розрахунок параметрів ліній зв’язку;

- дослідження та реалізація методів кодування-декодування даних;

- дослідження і реалізація методів модуляції-демодуляції сигналів;

- дослідження та реалізація методів цифрової фільтрації сигналів;

- дослідження та реалізація методів розділення каналів зв’язку;

- реалізація та розрахунок параметрів мережевих протоколів;

- розрахунок завадостійкості повідомлень;

- моделювання компонентів комп’ютерних мереж та телекомунікаційних систем;

- розробка структурних, функціональних та принципових рішень систем збору обробки та передачі інформації;

- дослідження та застосування перетворювачів форми інформації (АЦП, ЦАП та інш.);

- ознайомлення з основами новітніх технологій побудови стільникових та супутникових мереж для їх практичного застосування.