НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
Факультет електроніки

ЗАТВЕРДЖУЮ
Декан факультету електроніки
___________Жуйков В.Я.
«____»___________ 2015 р.

Автоматизація конструкторського проектування радіоелектронної̈ апаратури, НФ-04
РОБОЧА ПРОГРАМА
кредитного модуля
підготовки:            бакалавр
напряму:               6.050902 Радіоелектронні апарати
спеціальності:       8.05090201, 7.05090201 Радіоелектронні апарати та засоби
спеціалізації:         Радіоелектронні апарати та засоби
форми навчання:  денна

Ухвалено методичною комісією факультету електроніки
Протокол від _______2015 р. № ___
Голова методичної комісії
_____________Найда С.А.
«____»___________ 2015 р.

Київ – 20152008

РОЗРОБНИКИ ПРОГРАМИ:

Старший викладач кафедри КЕОА Губар В.Г.                                                                            
(підпис)

Програму затверджено на засіданні кафедри
конструювання електронно-обчислювальної апаратури

Протокол від 17 червня 2015 року № 10

Завідувач кафедри
                                   О.М. Лисенко
(підпис)
«___» _______________ 2015 р.

Ó НТУУ «КПІ», 2015 рік

I ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Дана дисципліна відноситься до циклу предметів спеціалізації , направлених на здобуття студентами знань, умінь та навичок побудови та використання сучасних методів та пакетів автоматизації проектування електронних ланцюгів та систем, які застосовуються в електронно-обчислювальній апаратурі.
Метою курсу являється вивчення методів опису моделей схем та конструкцій, алгоритмів розв’язання основних задач конструкторського проектування: компонування ЕОА, розміщення компонентів за просторами монтажу, трасування з’єднань з урахуванням багатокритеріальної оптимізації.
До забезпечуючи дисциплін відносяться такі : «Елементна база ЕА», «Аналогова та цифрова електроніка», «Фізико-теоретичні основи конструювання ЕА», «Теорія прийняття та оптимізація проектно-конструкторських робіт», «Штучний інтелект» і інші.

Розподіл навчального часу за видами навчальних занять здійснюється відповідно до робочих навчальних планів за такою формою:

                                              
ІІ. Зміст навчального матеріалу

Розділ 1. Методи та моделі в конструкторському та технологічному проектуванні ЕОА.

Тема 1.1. Математичні моделі схем в конструкторському та технологічному
проектуванні ЕОА.

Розділ 2. Алгоритми та моделі компонування ЕОА.

Тема 2.1. Компонування вузлів. Багаторівневий процес компонування,
розбиття графа
Тема 2.2. Алгоритми  компонування.
Тема 2.3. Покращення якості компонування.
Тема 2.4. Задачі покриття та типізації.

Розділ 3. Алгоритми та моделі розміщення модулів ЕОА
 в монтажному просторі.

Тема 3.1. Класифікація алгоритмів розміщення.
Тема 3.2. Блочно-ієрархічний підхід до вирішення задач розміщення.
Тема 3.3. Алгоритми розміщення.
Тема 3.4. Методи штучного інтелекту для вирішення задач розміщення.

Розділ 4. Алгоритми та моделі трасування з’єднання
 модулів ЕОА.

Тема 4.1. Постановка задачі трасування, критерії оптимізації.
Тема 4.2. Трасування провідних з’єднань, алгоритм Траскала..
Тема 4.3. Хвильовий алгоритм трасування.
Тема 4.4. Методи побудови мінімального дерева.
Тема 4.5. Особливості трасування з’єднань в багатошарових друкованих
платах.
Тема 4.6. Генетичний алгоритм для трасування.

Розділ 5. Математичні моделі та алгоритми проектування
технологічних процесів.

Тема 5.1. Методи аналізу технологічних процесів ЕОА з використанням
математичних моделей.
Тема 5.2. Гнучка виробнича система.

ІІІ. Приблизна тематика практичних (семінарських) занять

         Метою практичних занять є поглиблене вивчення окремих питань дисципліни після попереднього знайомства з цими питаннями на лекціях з використанням допоміжної літератури, рекомендованої викладачем.
Теми практичних занять:
1. Математичні моделі комутаційної схеми. Аналіз моделей (до розділу І).
2. Послідовні алгоритми компонування (до розділу ІІ).
3. Ітераційні алгоритми компонування (до розділу ІІ).
4. Послідовні алгоритми розміщення (до розділу ІІІ).
5. Ітераційні алгоритми розміщення (до розділу ІІІ).
6. Розміщення елементів з урахуванням їх потужності, що розсіюється (до 
розділу ІІІ).
7. Трасування провідних з’єднань.
8. Оптимізація трас по декількох критеріях (до розділу ІV).
9. Модифікації хвильового алгоритму. Побудова з’єднань типу «Вивід – провідник» та «провідник – вивід».

IV. Приблизний перелік Лабораторних робіт

         Мета виконання лабораторних робіт – придбання навичок підготовки вихідних даних для проектування посадкових місць для конструктивних елементів штирьовими та планарними виводами, їх розміщення в монтажному просторі з урахуванням конструкторсько – технологічних обмежень, трасування з’єднань.
В наслідок проведення лабораторних робіт студент повинен знати алгоритми рішення конструкторських задач, оцінювати отримані результати по множині основних критеріїв оптимізації а також вміти формувати конструкторські бази даних, описувати схеми і конструктив, проектувати друкований вузол методами САПР та P-CAD, отримувати текстову та графічну конструкторські документації.

Лабораторні роботи виконуються за такими розділами та темами :
1. Створення конструкторської бази даних посадкових місць для елементів  
штирьовими та планарними .
2. Дослідження впливу розміщення конструктивних елементів на якість
трасування.
3. Дослідження впливу на якість трасування зміни послідовності прокладання  
трас, конструкції потенційних шин.
4. Коректування результатів трасування.
5. Формування графічної конструкторської документації.

V. Індивідуальні семестрові завдання  
Головна мета виконання індивідуальних завдань ( тобто завдань на РР) навчити студентів інженерним методом розробки конструкції технічних засобів ЕОА, пошук оптимального варіанту конструкції з урахуванням її залежності від умов експлуатації, виробництва, використовуємої елементної бази. Кожний студент отримує індивідуальне технічне завдання – схему електричну принципову, перелік елементів та вимог до проектованого друкованого вузла.
Задачею РР є навчання студентів самостійного виконання конструкторської розробки друкованого вузла на основі поширеної системи автоматизованого проектування друкованих плат P-CAD і складання конструкторської документації у повній відповідності до ГОСТ України.
Об’єм РР 25-30 сторінок рукописного тексту. Графічна частина РР включає 3 листи – електрична принципова схема, креслення друкованої плати, складальне креслення. РР виконується тільки з використанням ЕОМ.
При виконанні РР студент :
-     докладно розглядає один з алгоритмів конструкторського проектування – компонування, розміщення, трасування;
-     вирішує задачу розміщення конструктивних елементів з урахуванням багатьох критеріїв оптимізації. Обґрунтовано обирає кращий варіант.
-     вирішує задачу трасування с урахуванням деякої множини критеріїв оптимізації;
-     робить висновки з обґрунтуванням прийнятих рішень та отриманих результатів.
Тематика можливих індивідуальних .
-        Розробити друкований вузол цифрового перетворювача частоти;
-        Розробити друкований вузол програматора;
-        Розробити друкований вузол частотоміра на базі мікропроцесора;
-        Розробити друкований вузол програвача компакт дисків;
-        Розробити друкований вузол датчика переміщень на базі 
мікроконтролера;
-        Розробити друкований вузол мікроконтролерного регулятора температури.
-        Розробити динамічну Міді клавіатуру;
-        Розробити налагоджувальний пристрій для мікро контролерів ИС98;
-        Розробити друкований вузол цифрового вимірювача ємності;
-        Розробити друкований вузол цифрового фазометру;
-        Розробити друкований вузол реверсивного лічильника метражу;
-        Розробити друкований вузол вимірювача частоти серцевих скорочень;
-        Розробити друкований вузол охоронного пристрою.
-        Розробити друкований вузол електростимулятора м’язів;
-        Розробити друкований вузол термостабілізатора з широким інтервалом;
-       Розробити друкований вузол мікроконтролерний витратомір палива;
-        Розробити друкований вузол мовного модуля для ІВМ РС;
-        Розробити друкований вузол для термостабілізатору.
-        Розробити друкований вузол джерела безперебійного живлення;
-        Розробити друкований вузол мікропроцесорного газоаналізатору;
-        Розробити друкований вузол зовнішнього контролера CD-ROM;
-        Розробити друкований вузол для захисту пристроїв від аномальних напруг в мережі;
-        Розробити друкований вузол цифрового перетворювача частоти.

VI. Контрольні роботи

         З дисципліни проводиться  дві контрольні роботи. Перша контрольна роботи за темами 1 та 2, друга -- 3 та 4. На контрольних роботах кожен студент отримує індивідуальне завдання , яке містить з кожної теми задачу.
Мета контрольних робіт виявити успішність студентів й оцінити результати. Оцінки контрольних робіт враховуються у рейтинговій системі оцінки успішності студентів.

VІІ. Методичні вказівки

         Методика вивчення даної дисципліни враховує як особливості дисциплін, так і той факт, що вона викладається на 4-му курсі підготовки бакалаврів.
Студенти вже володіють арсеналом знань , умінь та навичок , які вони здобули на попередніх роках професійної підготовки у Вузі. Це дає змогу спиратися при викладанні на курси , суміжні з даним. Тому значна кількість
годин виділяється на виконання лабораторного практикуму, та виконання завдань розрахунково-графічної роботи, де студентам надається можливість самостійно робити на ПЕОМ.
Деякі розділи, теми учбового плану є поглибленим продовженням курсу «Фізико – теоретичні основи конструювання електронних апаратів». В курсі « Мікропроцесорні засоби та системи» використовуються сучасна багато вивідна елементна база для поверхневого монтажу. Тому розділи курсу зв’язані з вивченням параметрів і конструктивних особливостей даної сучасної елементної бази та розробки друкованих вузлів на її основі.
Можна вважати доцільним окремим студентам надавати індивідуальне завдання на розробку реальних друкованих вузлів, що відрізняються підвищеною складністю. Такі теми допрацьовуються до тем бакалаврських проектів.
.

VIІІ. Навчально – методичні матеріали.

         В цьому розділі наводиться перелік літератури , яка пропонується студентам для вивчення основної частин курсу (список основної літератури),
а також поглибленого вивчення окремих його розділів (список додаткової літератури).

Основна література

• Под редакцией Алексеева О.В. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств. – Москва : «Салон – Р» 2000 – 479 с.
• Курейчук В.М. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с применением САПР. – Москва : «Радио и связь», 1990 – 352 с.
• Деньдобренько Б.Н. , Малика А.С. Автоматизация конструирования РЕА. Москва: «Высшая школа», 1980 – 384 с.
• Питер Джексон введение в экспертные системы. Москва – Киев : Издательский дом « Вильемс» , 2001, --  622 с.
• Сучков Д.Н. Проэктирование печатных плат в САПР P-CAD4.5 , P-CAD 8.5, ACCEL EDA. Москва: «МАЛИП» 1998 , -- 575 с.
• Разевиг В.Д. Система проектирования печатных плат   ACCEL EDA 15(P-CAD 2000). Москва: «Салон – Р» 2000, - 416 с.

Додаткова література

• Семотин В.А. Машинное конструирование электронных устройств. Москва: «Советское радио» 1977 , -- 382 с.
• Мелихов А.Н. и др. Применение графов для проектирования дискретных устройств. Москва: Наука 1974 , -- 280 с.
• Норенков И.П. Системы автоматизированного проектирования электронной и вычислительной аппаратуры . Москва : «Высшая школа» , 1983, - 273 с.
• Петренко А.И. и др. Формальное конструирование ЭВА. Москва : «Советское радио», 1979, 250 с.
• Мактас М.Я. Восемь уроков по P-CAD 2001. - М.: «салон-пресс», 2003, 218с.
• Яганов П.О. та ін. Автоматизоване проектування багатошарових друкованих плат у системі P-CAD.-К.:»Політехніка,» 2004, 134 с.

Навчальна програма складена на основі освітньо-професійної програми СВО  для напрямку підготовки 0910 «Електронні апарати» спеціальності        «Виробництво електронних засобів».

Розробник програми ст.викладач Губар В.Г.

«________________» Губар В.Г.