Sylabus
*
1. Úvod do analogového a číslicového zpracování dat a řízení experimentu Deterministické a náhodné signály a jejich charakterizace. Základní schéma počítačově řízeného experimentu. Převod neelektrických veličin na elektrický signál a zpět (čidla a akční členy - příklady základních typů). Úprava signálů. Vzorkování, kvantování, spektrum signálu, Nyquistovo kriterium. *
2. Analogové filtry Přehled analogových filtrů - výhody a nevýhody. RC a LC filtry, aktivní filtry. Aplikace filtrů při zpracování signálu. *
3. Převodníky analogových a číslicových signálů Analogový spínač a multiplexer, vzorkovací obvod. Metody převodu D/A - odporové sítě a proudové zdroje, nepřímý převodník s pulzně-šířkovou modulací. Integrační metody převodu A/D - jednoduchá a dvojitá integrace. Pokročilé metody rychlého A/D převodu - převodníky s postupnou aproximací, paralelní převodníky, sigma-delta převodník. Parametry a chyby A/D a D/A převodu. *
4. Číselné reprezentace a operace s čísly Booleova algebra, základní logické operace, parita. Logická funkce a ekvivalentní úpravy jejího zápisu. Dvojková soustava, reprezentace čísel v pevné a pohyblivé řádové čárce, základní aritmetické operace. *
5. Logické obvody Kombinační a sekvenční logika. Shrnutí základních logických obvodů. Základní logické členy, synchronní a asynchronní klopné obvody. Zpožďovací členy, monostabilní a astabilní klopné obvody. Multiplexery, dekodéry, aritmetické obvody, komparátory, generátor parity. Sériové a paralelní posuvné registry, čítače, paměti. Třístavová logika, obvody s otevřeným kolektorem (logické členy "wired-OR"), tvarovače, budiče a přijímače. Synchronní a asynchronní sběrnice, princip "handshake", přenos signálů dvouvodičový (diferenciální) a jednovodičový, proudová smyčka. *
6. Základní parametry číslicový integrovaných obvodů (IO) Mezní, statické a dynamické parametry IO. Logické úrovně, šumová odolnost, vstupní, výstupní a převodní charakteristiky, zatížitelnost, náběh a doběh, zpoždění, předstih a přesah. Implementace jednoduchých logických členů v bipolárních a unipolárních integrovaných obvodech. *
7. Základy regulační techniky Otevřený a uzavřený regulační obvod. Řídící, řízené a poruchové veličiny. Dynamické vlastnosti regulačního obvodu, odezva na jednotkový skok vstupní veličiny, dopravní zpoždění. Regulátory spojité a nespojité. Regulátory proporcionální, integrační, derivační, extremální a jejich kombinace (PI, PID). *
8. Základy mikroprocesorové techniky Základní schéma a princip funkce. Von Neumanova a harwardská architektura. Řadič, instrukce, registry, ALU, rozhraní sběrnice a řízení paměti. Přerušení a přímý přístup do paměti. Jednočipový mikropočítač. Periferní obvody mikroprocesorů - paralelní a sériové porty, čítače, integrované A/D a D/A. *
9. Základní standardy připojení vnějších zařízení k počítači Paralelní a sériové sběrnice, %RS232. Rychlá rozhraní - USB, síťové rozhraní Ethernet , lokální počítačová síť ve fyzikální laboratoři.
Anotace
Úvod do automatizace hromadného sběru dat a řízení fyzikálních měření a technologických procesů. Analogové filtry.
D-A a A-D převodníky. Logické obvody a jejich charakteristiky.
Základy regulační techniky. Základy mikroprocesorové techniky.
Standardy připojení vnějších zařízení k počítači.