 | Кафедра прикладної радіоелектроніки |
[RE-93] Вступ до спеціальності
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
| Галузь знань | 17 - Електроніка, автоматизація та електронні комунікації |
| Спеціальність | 172 - Електронні комунікації та радіотехніка |
| Освітня програма | 172Б РТС - Радіотехнічні інформаційні технології (ЄДЕБО id: 6842)172Б РОС - Радіозв’язок і оброблення сигналів (ЄДЕБО id: 6364)172Б ІТР - Інтелектуальні технології радіоелектронної техніки (ЄДЕБО id: 49229)172Б ІТМР - Інтелектуальні технології мікросистемної радіоелектронної техніки (ЄДЕБО id: 5627)172Б ІКР - Інформаційна та комунікаційна радіоінженерія (ЄДЕБО id: 49228)172Б РКС - Радіотехнічні комп'ютеризовані системи (ЄДЕБО id: 49227)172Б ІТР+ - Інтелектуальні технології радіоелектронної техніки (ЄДЕБО id: 57907)172Б ІКР+ - Інформаційна та комунікаційна радіоінженерія (ЄДЕБО id: 57910)172Б РКС+ - Радіотехнічні комп'ютеризовані системи (ЄДЕБО id: 57920) |
| Статус дисципліни | Нормативна |
| Форма здобуття вищої освіти | Очна |
| Рік підготовки, семестр | 1 курс, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 2 кред. (Лекц. год, Практ. год, Лаб. 36 год, СРС. 24 год ) |
| Семестровий контроль/контрольні заходи | Залік |
| Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лаб.: Адаменко В. О., |
| Розміщення курсу | https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=1796 |
Програма навчальної дисципліни
1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Змістом навчальної дисципліни є ознайомлення студентів з особливостями спеціальності 172 Електронні комунікації та радіотехніка та подальшого навчання за освітніми програмами радіотехнічного факультету.
Ця дисципліна передбачає знайомство студентів зі всіма етапами проєктування сучасної радіоелектронної апаратури і умовно складається з двох частин:
1) проєктування та виготовлення пристрою;
2) створення проєктів на програмно-апаратній платформі Arduino.
Дисципліна має яскраво виражене практичне спрямування, адже передбачено 16 лабораторних занять під час яких студенти зможуть самостійно спробувати свої сили в розробці радіоелектронних девайсів.
Так в першій половині семестру студенти зможуть розробити друковану плату давача освітленості в середовищі DipTrace, потім виготовити її та спаяти пристрій. А от друга половина семестру передбачає вивчення можливостей програмно-апаратної платформи Arduino, а саме: знайомство з платформою, особливості введення та виведення цифрових та аналогових сигналів, особливості роботи з додатковими модулями (давачі температури та вологості, семисегментні індикатори, радіомодулі тощо).
Метою кредитного модуля є формування у студентів здатностей:
- Проводити розрахунки елементарних електричних кіл;
- Розроблювати та виготовляти прості друковані вузли за готовими схемами;
- Використовувати сучасні модульні рішення (Arduino та різні додаткові модулі) для реалізації простих систем контролю та керування;
- Програмувати мікроконтролери (на основі програмно-апаратної платформи Arduino).
Основні завдання кредитного модуля.
Згідно з вимогами програми навчальної дисципліни студенти після засвоєння кредитного модуля мають продемонструвати такі результати навчання:
знання:
основних етапів проєктування радіоелектронної апаратури; стандартних позначень елементів електричних кіл на схемах електричних принципових; методів розрахунку елементарних електричних кіл; принципів функціонування мікроконтролерів; двійкової системи числення; основ програмування мікроконтролерів; методів розміщення компонентів на друкованій платі; етапів проєктування друкованого вузла.
уміння:
читати схему електричну принципову; застосовувати закон Ома для розрахунку елементарних електричних кіл; зіставляти елементи схеми електричної принципової та відповідні електронні компоненти; збирати на макетній платі елементарні електричні кола; програмувати програмно-апаратну платформу Arduino; розробити за допомогою програми DipTrace провідниковий рисунок друкованого вузла; виготовляти прості друковані плати з подальшим проведенням монтажу відповідних компонентів.
досвід:
роботи з програмно-апаратною платформою Arduino; проведення макетування електричних кіл; роботи з програмним забезпеченням DipTrace; проведення технологічних операцій виготовлення друкованих плат; проведення монтажу електронної компонентної бази та друковані плати.
Дисципліна відноситься до Нормативних освітніх компонент циклу загальної підготовки. Код ЗО14 Освітньої програми
Дисципліна формує наступні компетенції згідно ОП:
Загальні:
ЗК 2 - Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях
ЗК 4 - Знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності
ЗК 7 - Здатність вчитися і опановувати сучасними знаннями
Фахові:
ПК 3 - Здатність використовувати базові методи, способи та засоби отримання, передавання, обробки та зберігання інформації.
ПК 10 - Здатність здійснювати монтаж, налагодження, налаштування, регулювання, дослідну перевірку працездатності, випробування та здачу в експлуатацію споруд, засобів і устаткування телекомунікацій та радіотехніки.
ПК 21 - Здатність до наскрізного підходу до розробки радіоелектронної апаратури
ПК 22 - Здатність до вибору та критичної оцінки та вибору технічних рішень на всіх етапах розробки та проєктування радіоелектронної апаратури із застосуванням інтелектуальних технологій
ПК 23 - Здатність обирати та застосовувати спеціалізовані програмні засоби для імітаційного моделювання та проєктування радіоелектронної апаратури
ПК 25 - Здатність обґрунтовано вибирати САПР для виконання аналізу, розрахунку, оптимізації вихідних характеристик математичних та схемних моделей аналогових та цифрових пристроїв в залежності від діапазону частот з урахуванням факторів зовнішнього впливу, використовувати інформаційні ресурси Internet для отримання математичних та конструкторських моделей радіокомпонент від виробників виходячи від оцінки особливостей передачі інформації в радіомережах
Програмні результати навчання згідно ОП:
ПРН 1 - Аналізувати та приймати обґрунтовані рішення при розв’язанні спеціалізованих задач та практичних проблем телекомунікацій та радіотехніки, які характеризуються комплексністю та неповнотою визначеності умов;
ПРН 14 - Застосовувати основні властивості компонентної бази для забезпечення якості та надійності функціонування телекомунікаційних, радіотехнічних систем і пристроїв;
ПРН 18 - Знаходити, оцінювати і використовувати інформацію з різних джерел, необхідну для розв’язання професійних завдань, включаючи відтворення інформації через електронний пошук;
ПРН 31 - Застосовувати основи конструювання радіоелектронної апаратури інтелектуальних систем та новітню компонентну базу, матеріали при проєктуванні радіоелектронної апаратури інтелектуальних систем;
ПРН 32 - Застосовувати основні принципи діагностики, контролю та випробування радіоелектронної апаратури на основних етапах виробництва із застосуванням інтелектуальних технологій.
2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Дисципліна не потребує специфічних знань для проходження.
Згідно ОП пререквізитами для вивчення є:
- Основи метрології
Постреквізитами є:
- Схемотехніка Ч.1. Елетронні компоненти
- Елементи інтелектуальної радіоелектронної апаратури інтелектуальних систем
3. Зміст навчальної дисципліни
Перелік лабораторних робіт:
Заняття № 1. Схема електрична принципова. Електронні компоненти
Заняття № 2. Друковані плати. Системи автоматизованого проєктування
Заняття № 3. Проєктування друкованої плати
Заняття № 4. Виготовлення друкованої плати
Заняття № 5. Проведення монтажу електронних компонентів
Заняття № 6. Програмно-апаратна платформа Arduino
Заняття № 7. Введення та виведення цифрових даних. Частина 1
Заняття № 8. Введення та виведення цифрових даних. Частина 2
Заняття № 9. Зчитування аналогових сигналів. Передавання даних на комп’ютер
Заняття № 10. Оброблення даних з аналогових давачів
Заняття № 11. Виведення аналогових сигналів
Заняття № 12. Керування роботою RGB світлодіода
Заняття № 13. Генерування сигналів різної частоти
Заняття № 14. Робота із зовнішніми модулями. Семисегментний індикатор
Заняття № 15. Робота із зовнішніми модулями. Давач температури та вологості
Заняття № 16. Передавання даних за допомогою радіомодулів
4. Навчальні матеріали та ресурси
Навчальний посібник для виконання практичних/лабораторних робіт з дисципліни при роботі в лабораторії: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/53558
Сайт для віртуального виконання лабораторних робіт при дистанційному навчанні: https://www.tinkercad.com/
Курс на платформі moodle для дистанційного навчання: https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=1796
Базова
1. Вступ до спеціальності: лабораторний практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. спеціальності 172 Електронні комунікації та радіотехніка / В. О. Адаменко ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. — Електронні текстові дані (1 файл 4,2 МБайт). — Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. — 127 с. — Режим доступу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/53558 — Назва з екрана.
Інформаційні ресурси
2. Language Reference — Режим доступу: https://www.arduino.cc/reference/en/ — Назва з екрана.
3. xx555 Precision Timers / Texas Instruments — Режим доступу: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555.pdf — Назва з екрана
4. DipTrace. Посібник користувача / Novarm Ltd, 2021 — Режим доступу: https://www.diptrace.com/books/tutorial_ua.pdf — Назва з екрана
Навчальний контент
5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Перелік занять та їх мета:
| № | Назва | Мета роботи |
|---|---|---|
| 1 | Схема електрична принципова. Електронні компоненти | Ознайомитися зі схемою електричною принциповою, схемними позначеннями типових електронних компонентів та їх основними параметрами. Навчитися визначати параметри електронних компонентів, відшукувати та працювати з Datasheet |
| 2 | Друковані плати. Системи автоматизованого проєктування | Ознайомлення з призначенням та методами виготовлення друкованих плат. Вивчення системи автоматизованого проєктування DipTrace. Перенесення схеми до модуля Schematic |
| 3 | Проєктування друкованої плати | Вивчення системи автоматизованого проєктування DipTrace. Створення друкованої плати в модулі PCB Layout |
| 4 | Виготовлення друкованої плати | Виготовлення друкованої плати методом хімічного травлення. Отримання уявлення про методи формування провідникового рисунка на друкованій платі. |
| 5 | Проведення монтажу електронних компонентів | Ознайомитися з принципами монтажу електронних компонентів на друковану плату. Отримати навички роботи з паяльником та проведення монтажу електронних компонентів. |
| 6 | Програмно-апаратна платформа Arduino | Ознайомитися з апаратною платформою Arduino та програмним середовищем Arduino IDE. Створити просту програму для керування світлодіодами. |
| 7 | Введення та виведення цифрових даних. Частина 1 | Навчитися працювати з цифровими I/O – виводами Arduino. Практичне застосування операторів умовного переходу. Написання програми керування режимами роботи світлодіодів. |
| 8 | Введення та виведення цифрових даних. Частина 2 | Закріпити навички роботи з цифровими I/O – виводами Arduino. Створення схеми десяткового лічильника. |
| 9 | Зчитування аналогових сигналів. Передавання даних на комп’ютер | Навчитися працювати з аналого-цифровим перетворювачем для зчитування неперервних сигналів, які подаються з давачів. Ознайомитися з методами передавання даних на комп’ютер з платформи Arduino. Проведення вимірювання параметрів електричних кіл за допомогою Arduino. |
| 10 | Оброблення даних з аналогових давачів | Закріпити знання зі зчитування та оброблення аналогових сигналів. Написати програму для вимірювання температури в приміщенні за допомогою терморезистора. |
| 11 | Виведення аналогових сигналів | Вивчити метод виведення аналогових сигналів з платформи Arduino за допомогою широтно-імпульсної модуляції. Розробити програму зміни яскравості світлодіода в залежності від навколишнього освітлення. |
| 12 | Керування роботою RGB світлодіода | Закріпити знання з виведення аналогових сигналів за допомогою Arduino. Написати програму керування RGB світлодіодом |
| 13 | Генерування сигналів різної частоти | Вивчити методи генерування сигналів різної частоти за допомогою платформи Arduino. Дослідити електромагнітний випромінювач звуку. Ознайомитися з методами підвищення вихідної потужності за допомогою транзистора. Створення програми для керування електромагнітним випромінювачем звуку |
| 14 | Робота із зовнішніми модулями. Семисегментний індикатор | Навчитися працювати із зовнішніми модулями та сторонніми бібліотеками. Розробити програму для керування чотирьох розрядним семисегментним індикатором. |
| 15 | Робота із зовнішніми модулями. Давач температури та вологості |
Закріпити навички роботи з семисегментним індикатором. Ознайомлення з модулем температури та вологості DHT–11. Створення програми вимірювання вологості та температури з виведенням даних на семисегментний індикатор. |
| 16 | Передавання даних за допомогою радіомодулів | Навчитися працювати з радіомодулем nRF24L01. Вивчити команди двостороннього передавання даних через COM-порт. Написати програму, яка реалізовує чат через радіоканал. |
6. Самостійна робота студента
Самостійна робота студента передбачає ознайомлення з теоретичними відомостями до кожного практичного заняття напередодні її проведення.
Політика та контроль
7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Під час аудиторного вивчення дисципліни студенти повинні:
- Дотримуватися правил поведінки в лабораторіях радіотехнічного факультету
- Дбайливо ставитися до макетів, вимірювальних приладів, комп'ютерної техніки тощо
- Відпрацьовувати пропущені практичні заняття протягом двох тижнів з дати проведення під час консультацій встановлених викладачем
Під час дистанційного вивчення дисципліни студенти повинні:
- Дотримувати академічної доброчесності під час виконання завдань та проходження тестів контролю знань
- Працювати синхронно, згідно затвердженого розкладу занять
- Відпрацьовувати пропущені заняття самостійно у зручний час, але не пізніше двох тижнів з дати проведення синхронного заняття
8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Рейтинг студента з освітнього компонента складається з балів, які він отримує за виконання та захист 16 практичних (лабораторних) робіт, максимальна кількість балів — 16х6=96 балів.
На останньому занятті максимально допустима кількість балів семестрової складової пропорційно збільшується до 100 балів (сума балів за семестр множиться на 1,042)
Умова допуску до заліку: виконання та захист всіх лабораторних робіт
Система рейтингових балів
Захист роботи:
- повне володіння матеріалом під час захисту (не менше 90% потрібної інформації) — 6 балів;
- часткове володіння матеріалом (не менше 75%) — 5 бали;
- задовільне володіння матеріалом (не менше 60%) — 4 бали;
- незадовільне володіння матеріалом (менше ніж 60%) — 0 балів;
Робота вважається успішно захищеною, якщо студент набирає 4 бали з 6 можливих. Якщо студент набирає менше ніж 4 бали — потрібне повторне захищення роботи. Для окремих робіт допускається захист роботи на 3 бали, але загальна кількість таких робіт не повинна перевищувати 6 робіт за семестр.
Заохочувальні та штрафні бали
Заохочувальні бали:
– виконання додаткових завдань до роботи (в разі їх наявності) — до 10 балів (по 1 балу за кожне додаткове завдання).
Штрафні бали:
– виконання чи захист роботи зі значним запізненням (понад 2 тижні з дати проведення) — -1 бал за роботу, але не більше -10 балів за всі роботи.
Отримання оцінки
Студенти, які за семестр набрали понад 60 балів та виконали усі лабораторні роботи отримують оцінку згідно з таблицею.
Студенти, які набрали менше ніж 60 балів, а також ті, хто хоче підвищити оцінку, виконують залікову контрольну роботу, причому семестровий рейтинг прирівнюється до нуля.
Залікова контрольна робота
Залікова контрольна робота складається з двох теоретичних питань, кожне з яких оцінюється у 20 балів та практичного питання (написання програми для Arduino), яке оцінюється в 60 балів.
Теоретичне питання:
- повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) — 18–20 балів;
- достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації або незначні неточності) — 15–17 балів;
- неповна відповідь (не менше 60% та деякі помилки) — 12–14 балів;
- незадовільна відповідь — 0 балів.
Практичне питання:
- повністю робоча програма, повне розуміння роботи окремих її частин та розуміння суті запрограмованих процесів — 54–60 балів;
- повністю робоча програма, але часткове розуміння роботи окремих частин та суті процесів — 45–53 бали;
- частково робоча програма (виконує не всі поставлені задачі) та неповне розуміння роботи окремих частин та суті процесів — 36–44 бали;
- неробоча програма або нерозуміння роботи окремих частин та суті процесів — 0 балів.
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
| Кількість балів | Оцінка |
|---|---|
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску | Не допущено |
9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни
Обладнання для лабораторних робіт:
Комп'ютериний клас з 12 комп'ютерів Intel Celeron G540, 2.5 GHz,ОЗУ: 4 ГБ, HDD: 500 ГБ
Програмне забезпечення: DipTrace, Arduino IDE.
Проектор: Vivitek D551
Макети Arduino UNO + breadboard (20 макетів), різноманітні модулі до Arduino згідно змісту лабораторних робіт
Електронні компоненти для виконання лабораторних робіт, склотекстоліт, паяльні станції (10 штук), реактиви для виготовлення друкованих плат. Мультиметри HoldPeak HP-36K.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Адаменко В. О.;
Ухвалено кафедрою ПРЕ (протокол № 06/2023 від 22 червня 2023 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 06-2023 від 29.06.2023 )