VOLWASSENENONDERWIJS Organisatie: Onderwijsvorm: Duur: Categorie: Afdeling: Vakken: Lineaire organisatie HOKTSP 1-jarige cyclus Technisch MICROPROCESSOREN - Specialisatiejaar Microprocessoren 2 lt Computer randapparatuur 2 lt Labo 3 lt Leerplannummer: 2003/633L (nieuw) Nummer Inspectie: 02-03/564/G
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 1 Jaar : 1 Vak : Microprocessoren (2 lestijden/week) INHOUD Visie... 2 Beginsituatie... 3 Algemene doelstellingen... 4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden... 5 Methodologische wenken... 7 Pedagogisch-didactische wenken... 7 Didactische hulpmiddelen... 7 Evaluatie... 8 Bibliografie... 9
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 2 Jaar : 1 Vak : Microprocessoren (2 lestijden/week) VISIE Algemene visie: Deze gespecialiseerde opleiding richt zich naar cursisten die geboeid zijn door digitale elektronica en meer wensen te weten over microprocessoren en hun toepassingen. De opleiding beoogt het bijbrengen van de nodige kennis die de cursist in staat stelt van een microprocessorsturing zowel het programma als de hardware inzichtelijk te bestuderen en te begrijpen. Er wordt niet alleen aandacht besteed aan de hardware en instructieset van de microprocessor, maar ook aan interfacing. Inventiviteit en creativiteit zijn belangrijk bij het opstellen van een microprocessorprogramma. De opleiding beoogt het ontwikkelen van deze attitudes bij de cursist te bevorderen. Verder is het ook belangrijk dat de cursist in een bondig en efficiënt verslag zijn zelfgeschreven programma kan verklaren en de redenering die hij daarbij heeft gevolgd, gestructureerd kan weergeven. De afgestudeerde kan aan de slag als medewerker van een studiebureau voor microprocessorgestuurde automatisering van de meest uiteenlopende machines en processen. Een aantal cursisten volgen dit specialisatiejaar als nuttige schakel tussen de opleidingen Elektronica of Elektromechanica en de opleiding Informatica. Specifieke visie: Aan de hand van de gedetailleerde studie van één microprocessorfamilie, namelijk de 8051, wordt de cursist wegwijs gemaakt in het domein van de microprocessoren. Deze informatie wordt aangevuld met relevante informatie over andere families en benaderingswijzen om op deze wijze tot een globaal beeld van microprocessoren te komen. De benadering is voldoende op de praktijk gericht opdat de cursisten in staat zijn zelfstandig programmatuur voor de microprocessor te ontwerpen.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 3 Jaar : 1 Vak : Microprocessoren (2 lestijden/week) BEGINSITUATIE Elementaire kennis van digitale elektronica, met de nadruk op logische functies, is vereist. Elementaire kennis van analoge netwerken en elektronica strekt tot aanbeveling, maar is niet strikt noodzakelijk. Specifieke kennis van microprocessoren is niet vereist.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 4 Jaar : 1 Vak : Microprocessoren (2 lestijden/week) ALGEMENE DOELSTELLINGEN Dit vak heeft tot doel de belangstelling voor microcontrollers op niveau hoger onderwijs bij de cursist te laten groeien. Bij dit vak wordt ernaar gestreefd de cursisten de volgende vaardigheden bij te brengen: - logisch redeneren en structureren - probleemoplossend denken - de architectuur van de microcontroller en de adresseermodes bespreken - de instructieset aanwenden om assembleerprogramma s te verklaren of te schrijven - elementaire begrippen over perifere schakelingen en hun gebruik toelichten
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 5 Jaar : 1 Vak : Microprocessoren (2 lestijden/week) LEERPLANDOELSTELLINGEN / LEERINHOUDEN LEERPLANDOELSTELLINGEN De cursisten kunnen LEERINHOUDEN 1 het toepassingsgebied van de microcontroller schetsen. 1 Algemene inleiding 2 de architectuur van de microcontroller toelichten. de geheugenkaart bespreken en gebruiken. de betekenis van de special function registers omschrijven. de CPU-timing toelichten. de verschillende adresseermodes opsommen, herkennen en toelichten aan de hand van voorbeelden. 3 de betekenis uitleggen van elk deel van een instructie. de instructies van de instructieset verklaren en aanwenden bij het ontwerp van programmatuur voor de microcontroller. de spronginstructies correct aanwenden om gestructureerd te programmeren. 2 Algemene architectuur van de 8051-familie 2.1 Overzicht 2.2 Geheugenindeling met special function registers 2.3 Adresseermodes 3 Instructieset 3.1 Transferinstructies 3.2 Logische instructies 3.3 Bitbewerkingen 3.4 Rekenkundige bewerkingen 3.5 Program flow 4 de fysische structuur van de I-O-poorten toelichten. 4 Fysische structuur van poorten 5 het onderscheid tussen een timer en een counter verklaren. de timers in de verschillende modes gebruiken. de mogelijkheden tot seriële communicatie van de 8051 toelichten. 5 Timer-counter sectie en seriële communicatie 5.1 Structuur 5.2 Diverse modes
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 6 Jaar : 1 Vak : Microprocessoren (2 lestijden/week) LEERPLANDOELSTELLINGEN De cursisten kunnen 6 de mogelijkheden voor interruptgeneratie bij de 8051 toelichten. uitleggen hoe een interrupt afgehandeld wordt door de microcontroller. programmatuur met interrupts ontwerpen. LEERINHOUDEN 6 Bespreking interruptsysteem 6.1 Principe 6.2 Werking 7 de cases toelichten. 7 Studie van enkele cases 8 de 8051 en de 68000-familie in grote lijnen met elkaar vergelijken. 8 Inleiding 68000-familie
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 7 Jaar : 1 Vak : Microprocessoren (2 lestijden/week) METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De leerstof wordt voornamelijk overgebracht via doceren en onderwijsleergesprek, gebruik makend van een cursus en bordschema s. In de mate van het mogelijke zullen ICT-toepassingen geïntegreerd aangeboden worden. DIDACTISCHE HULPMIDDELEN 1 De cursisten beschikken over een cursus De docent beschikt over een overheadprojector en een bord. 1 Inzake veiligheid is de volgende wetgeving van toepassing: - Codex - ARAB - AREI - Vlarem. Deze wetgeving bevat de technische voorschriften die in acht moeten genomen worden m.b.t.: - de uitrusting en inrichting van de lokalen; - de aankoop en het gebruik van toestellen, materiaal en materieel. Zij schrijven voor dat: - duidelijke Nederlandstalige handleidingen en een technisch dossier aanwezig moeten zijn; - alle gebruikers de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften moeten kennen en correct moeten kunnen toepassen; - de collectieve veiligheidsvoorschriften nooit mogen gemanipuleerd worden; - de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig moeten zijn en gedragen worden, daar waar de wetgeving het vereist.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 8 Jaar : 1 Vak : Microprocessoren (2 lestijden/week) EVALUATIE De evaluatie gebeurt via zelfevaluatie en oefeningen. De cursisten maken opdrachten die tijdens de les besproken worden. De schriftelijke examens zijn sanctionerend. Er wordt rekening gehouden met het examenreglement van het centrum.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 9 Jaar : 1 Vak : Microprocessoren (2 lestijden/week) BIBLIOGRAFIE Microcontrollers deel1; ing. P. Steelandt en ing. F. Steenhaut; Hogeschool Gent Microcontrollers; A.Beuckelaers en W. Van den Wijngaert; die keure Design with microcontrollers; J. Peatman; Mc Graw Hill Internetsites
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 1 Jaar : 1 Vak : Computer randapparatuur (2 lestijden/week) INHOUD Visie... 2 Beginsituatie... 3 Algemene doelstellingen... 4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden... 5 Methodologische wenken... 7 Pedagogisch-didactische wenken... 7 Didactische hulpmiddelen... 7 Evaluatie... 8 Bibliografie... 9
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 2 Jaar : 1 Vak : Computer randapparatuur (2 lestijden/week) VISIE Algemene visie: Deze gespecialiseerde opleiding richt zich naar cursisten die geboeid zijn door digitale elektronica en meer wensen te weten over microprocessoren en hun toepassingen. De opleiding beoogt het bijbrengen van de nodige kennis die de cursist in staat stelt van een microprocessorsturing zowel het programma als de hardware inzichtelijk te bestuderen en te begrijpen. Er wordt niet alleen aandacht besteed aan de hardware en instructieset van de microprocessor, maar ook aan interfacing. Inventiviteit en creativiteit zijn belangrijk bij het opstellen van een microprocessorprogramma. De opleiding beoogt het ontwikkelen van deze attitudes bij de cursist te bevorderen. Verder is het ook belangrijk dat de cursist in een bondig en efficiënt verslag zijn zelfgeschreven programma kan verklaren en de redenering die hij daarbij heeft gevolgd, gestructureerd kan weergeven. De afgestudeerde kan aan de slag als medewerker van een studiebureau voor microprocessorgestuurde automatisering van de meest uiteenlopende machines en processen. Een aantal cursisten volgen dit specialisatiejaar als nuttige schakel tussen de opleidingen Elektronica of Elektromechanica en de opleiding Informatica. Specifieke visie: De cursisten maken kennis met de randapparatuur (ADC, DAC, extern geheugen, I/Omodules) waarmee de microcontroller kan uitgerust worden. In een eerste fase ligt de nadruk op de studie van deze bouwstenen zelf. In het tweede deel van de cursus komt de interfacing met de microcontroller aan bod. Zowel de hardwarematige als de softwarematige interfacing worden bestudeerd en dit aan de hand van schema s en voorbeeldprogramma s.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 3 Jaar : 1 Vak : Computer randapparatuur (2 lestijden/week) BEGINSITUATIE Een basiskennis van elektronica en digitale technieken is voldoende om het vak computerrandapparatuur te kunnen aanvatten.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 4 Jaar : 1 Vak : Computer randapparatuur (2 lestijden/week) ALGEMENE DOELSTELLINGEN Dit vak heeft tot doel de belangstelling voor computerrandapparatuur op niveau hoger onderwijs bij de cursist te laten groeien. Bij dit vak wordt ernaar gestreefd de cursisten volgende vaardigheden bij te brengen: - logisch redeneren en structureren - probleemoplossend denken - zelfstandig de hardware en het programma van een microprocessorsturing inzichtelijk bestuderen en begrijpen - leergierigheid en zelfwerkzaamheid bijbrengen, zodat de cursist door zelfstudie en bijscholing zijn kennis continu zal bijwerken - technische documentatie opzoeken, begrijpen, kritisch benaderen en goed gebruiken bij het aanwenden van een IC
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 5 Jaar : 1 Vak : Computer randapparatuur (2 lestijden/week) LEERPLANDOELSTELLINGEN / LEERINHOUDEN De cursisten kunnen LEERPLANDOELSTELLINGEN 9 de transferkarakteristiek van een DAC toelichten LEERINHOUDEN 9 Digitaal-analoog-omzetters uitleggen hoe een DAC met spanningsschakelelementen inwendig functioneert uitleggen hoe een DAC met stroomschakelelementen inwendig functioneert 10 de transferkarakteristiek van een ADC toelichten 10 Analoog-digitaal-omzetters uitleggen hoe een ADC door integratie inwendig functioneert. uitleggen hoe een ADC met geprogrammeerde opeenvolgende benaderingen inwendig functioneert. uitleggen hoe een simultane ADC inwendig functioneert. uitleggen hoe een sample-and-hold-schakeling werkt. de waarde van de bemonsteringsfrequentie bepalen. 11 de implementatie van een parallelle of een seriële DAC verklaren en toelichten aan de hand van de databladen. 11 IC s voor DAC 11.1 Parallel 11.2 Serieel 12 de implementatie van een parallelle of een seriële ADC verklaren en toelichten aan de hand van de databladen. 12 IC s voor ADC 12.1 Parallel 12.2 Serieel
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 6 Jaar : 1 Vak : Computer randapparatuur (2 lestijden/week) De cursisten kunnen LEERPLANDOELSTELLINGEN 13 de interfacing tussen de microcontroller en zijn extern geheugen toelichten. LEERINHOUDEN 13 Gebruik van extern geheugen 13.1 Extern programmageheugen 13.2 Extern datageheugen 13.3 Combinatie programma/datageheugen 14 de interfacing tussen de microcontroller en zijn digitale input/output toelichten. het programma verklaren voor het aansturen van een LCD vanuit de microcontroller. 14 Digitale input en output 14.1 Input Direct Met schuifregister Met multiplexer 14.2 Input in matrixvorm 14.3 Output Direct Zevensegmentdisplay 14.4 Liquid Crystal Display
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 7 Jaar : 1 Vak : Computer randapparatuur (2 lestijden/week) METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De leerstof wordt voornamelijk overgebracht via onderwijsleergesprek. Er worden concrete voorbeelden gegeven aan de hand van schema s en voorbeeldprogramma s, zodat de cursisten zelf het gedrag en de werking van een schakeling kunnen ontdekken onder begeleiding van de docent. In de mate van het mogelijke zullen ICT-toepassingen geïntegreerd aangeboden worden. DIDACTISCHE HULPMIDDELEN 1 De docent beschikt over een overheadprojector en een bord. 1 Inzake veiligheid is de volgende wetgeving van toepassing: - Codex - ARAB - AREI - Vlarem. Deze wetgeving bevat de technische voorschriften die in acht moeten genomen worden m.b.t.: - de uitrusting en inrichting van de lokalen; - de aankoop en het gebruik van toestellen, materiaal en materieel. Zij schrijven voor dat: - duidelijke Nederlandstalige handleidingen en een technisch dossier aanwezig moeten zijn; - alle gebruikers de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften moeten kennen en correct moeten kunnen toepassen; - de collectieve veiligheidsvoorschriften nooit mogen gemanipuleerd worden; - de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig moeten zijn en gedragen worden, daar waar de wetgeving het vereist.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 8 Jaar : 1 Vak : Computer randapparatuur (2 lestijden/week) EVALUATIE De evaluatie gebeurt via schriftelijke examens, die sanctionerend zijn. Er wordt rekening gehouden met het examenreglement van het centrum.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 9 Jaar : 1 Vak : Computer randapparatuur (2 lestijden/week) BIBLIOGRAFIE Handboeken Basiselektronica 1, 2, 3, 4, 5; auteurs: Cuppens, Saeys; uitgever: die keure Handboeken Digitale technieken 1A en 1B; auteurs: Cuppens, Saeys; uitgever: die keure Microcontrollers deel1; ing. P. Steelandt en ing. F. Steenhaut; Hogeschool Gent Microcontrollers deel2; ing. P. Steelandt en ing. F. Steenhaut; Hogeschool Gent Microcontrollers; A. Beuckelaers en W. Van den Wijngaert; die keure Design with microcontrollers; J. Peatman; Mc Graw Hill Internetsites
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 1 Jaar : 1 Vak : Labo (3 lestijden/week) INHOUD Visie... 2 Beginsituatie... 3 Algemene doelstellingen... 4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden... 5 Methodologische wenken... 7 Pedagogisch-didactische wenken... 7 Didactische hulpmiddelen... 7 Evaluatie... 8 Bibliografie... 9
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 2 Jaar : 1 Vak : Labo (3 lestijden/week) VISIE Algemene visie: Deze gespecialiseerde opleiding richt zich naar cursisten die geboeid zijn door digitale elektronica en meer wensen te weten over microprocessoren en hun toepassingen. De opleiding beoogt het bijbrengen van de nodige kennis die de cursist in staat stelt van een microprocessorsturing zowel het programma als de hardware inzichtelijk te bestuderen en te begrijpen. Er wordt niet alleen aandacht besteed aan de hardware en instructieset van de microprocessor, maar ook aan interfacing. Inventiviteit en creativiteit zijn belangrijk bij het opstellen van een microprocessorprogramma. De opleiding beoogt het ontwikkelen van deze attitudes bij de cursist te bevorderen. Verder is het ook belangrijk dat de cursist in een bondig en efficiënt verslag zijn zelfgeschreven programma kan verklaren en de redenering die hij daarbij heeft gevolgd, gestructureerd kan weergeven. De afgestudeerde kan aan de slag als medewerker van een studiebureau voor microprocessorgestuurde automatisering van de meest uiteenlopende machines en processen. Een aantal cursisten volgen dit specialisatiejaar als nuttige schakel tussen de opleidingen Elektronica of Elektromechanica en de opleiding Informatica. Specifieke visie: In het labo ligt de nadruk op het verwerven van een goed inzicht in de instructieset van de microcontroller en het aanleren van een aantal programmeermethodes. De cursist werkt aan zijn eigen tempo de oefeningen af. De docent geeft opgaven met stijgende moeilijkheidsgraad, naargelang de vorderingen van de cursist. Het spreekt echter voor zich dat de belangrijkste items uit de theorielessen ook in het labo moeten aan bod komen. Na elke oefening wordt een verslag gemaakt waarin de werking van het programma toegelicht wordt. Het eindontwerp kan de praktische realisatie van een systeem zijn dat gestuurd wordt door een microprocessor, maar het kan ook puur softwarematig zijn. De klemtoon wordt gelegd op de analyse van het probleem, het inzicht in het proces, het logisch redeneren daaromtrent en de link naar de theoretische achtergrond; dit alles in het kader van het programmeren van de microcontroller en het aansluiten van zijn periferie. Belangrijk hierbij zijn de rapporteringopdracht en de mondelinge toelichting.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 3 Jaar : 1 Vak : Labo (3 lestijden/week) BEGINSITUATIE Elementaire kennis van digitale elektronica, met de nadruk op logische functies, is vereist. Elementaire kennis van analoge netwerken en elektronica strekt tot aanbeveling, maar is niet strikt noodzakelijk. Specifieke kennis microprocessoren is niet vereist.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 4 Jaar : 1 Vak : Labo (3 lestijden/week) ALGEMENE DOELSTELLINGEN Dit vak heeft tot doel de belangstelling voor labo microprocessoren op niveau hoger onderwijs bij de cursist te laten groeien. Bij dit vak wordt ernaar gestreefd de cursisten volgende vaardigheden bij te brengen: - logisch redeneren en structureren - probleemoplossend denken - de mogelijkheden van de microcontroller inschatten - de instructieset aanwenden om assembleerprogramma s te schrijven - een geordend verslag schrijven waarin de structuur van het eigen programma toegelicht wordt en dit programma zelf duidelijk becommentariëren - leergierig en zelfwerkzaam zijn, zodat de cursist door zelfstudie en bijscholing zijn kennis continu zal bijwerken - technische documentatie opzoeken, begrijpen, kritisch benaderen en goed gebruiken bij het aanwenden van een IC
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 5 Jaar : 1 Vak : Labo (3 lestijden/week) LEERPLANDOELSTELLINGEN / LEERINHOUDEN LEERPLANDOELSTELLINGEN De cursisten kunnen 15 de mogelijkheden van de assembler benutten om een programma om te zetten in een voor de microcontroller geschikte file. LEERINHOUDEN 15 Assembleertaal 15.1 Editor, assembler en linker 15.2 Uitdrukkingen in assembler 15.3 Velden 15.4 Eerste stappen met de assembler 16 hun programma testen aan de hand van het evaluatiebord van de microcontroller en het bijhorende monitorprogramma. 16 De microcontrollerevaluatiekit 16.1 Aansluiten en opstarten 16.2 Het monitorprogramma 17 een programma schrijven dat beantwoordt aan de gestelde opdracht. het programma testen en debuggen. het programma van nuttige commentaar voorzien. een geordend verslag schrijven, waarin de structuur van het eigen programma toegelicht wordt. 17 Opdrachten 17.1 De leraar geeft naar eigen goeddunken opgaven met stijgende moeilijkheidsgraad. Het spreekt echter voor zich dat de belangrijkste items uit de theorieles ook in het labo aan bod komen.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 6 Jaar : 1 Vak : Labo (3 lestijden/week) LEERPLANDOELSTELLINGEN De cursisten kunnen LEERINHOUDEN 18 zelfstandig een eenvoudig systeem opbouwen en uittesten dat gestuurd wordt door een microprocessor, doch dit eindontwerp kan ook puur softwarematig zijn. 18 Eindontwerp zelfstandig bruikbare informatie opzoeken door gebruik te maken van alle ter beschikking staande kanalen (derden, boeken, bibliotheek, internet e.d.). een vlot leesbaar en gestructureerd verslag over het eindwerk schrijven, toelichten en mondeling verdedigen.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 7 Jaar : 1 Vak : Labo (3 lestijden/week) METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De cursisten werken de opdrachten zelfstandig af. De leraar treedt op als begeleider en assisteert waar nodig. Het eindontwerp kan naast de praktische realisatie van een systeem dat gestuurd wordt door een microprocessor, ook puur softwarematig zijn. Daar slechts ongeveer een vijfde van het aantal lessen in het labo aan dit eindwerk kunnen worden besteed, kan de uitwerking ervan niet te groots worden gezien. Anderzijds wordt van de cursisten wel verwacht dat ze een geordend verslag indienen, mondeling toelichten en verdedigen. In de mate van het mogelijke zullen ICT-toepassingen geïntegreerd aangeboden worden. DIDACTISCHE HULPMIDDELEN 1 De docent beschikt over een evaluatiebord van een microcontroller, uitbreidingsmodules, zoals hexadecimaal toetsenbord en LCD. Elke cursist beschikt over een Personal Computer met internetverbinding. 1 Inzake veiligheid is de volgende wetgeving van toepassing: - Codex - ARAB - AREI - Vlarem. Deze wetgeving bevat de technische voorschriften die in acht moeten genomen worden m.b.t.: - de uitrusting en inrichting van de lokalen; - de aankoop en het gebruik van toestellen, materiaal en materieel. Zij schrijven voor dat: - duidelijke Nederlandstalige handleidingen en een technisch dossier aanwezig moeten zijn; - alle gebruikers de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften moeten kennen en correct moeten kunnen toepassen; - de collectieve veiligheidsvoorschriften nooit mogen gemanipuleerd worden; - de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig moeten zijn en gedragen worden, daar waar de wetgeving het vereist.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 8 Jaar : 1 Vak : Labo (3 lestijden/week) EVALUATIE Er is een permanente evaluatie gedurende het schooljaar. Evaluatiepunten zijn onder meer activiteitsgraad, leerattitude, moeilijkheidsgraad van het ontwerp en het realiseren van een afgewerkt geheel binnen de gestelde termijn. Er wordt rekening gehouden met het examenreglement van het centrum.
OSP HOKT Afdeling : Microprocessoren 9 Jaar : 1 Vak : Labo (3 lestijden/week) BIBLIOGRAFIE Microcontrollers deel1; ing. P. Steelandt en ing. F. Steenhaut; Hogeschool Gent Microcontrollers deel2; ing. P. Steelandt en ing. F. Steenhaut; Hogeschool Gent Microcontrollers; A.Beuckelaers en W. Van den Wijngaert; die keure Design with microcontrollers; J. Peatman; Mc Graw Hill Internetsites