НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

“Затверджую”
Декан факультету електроніки
(посада)
_________    В.Я. Жуйков
(підпис)               (ініціали, прізвище)
“____”___________ 2012 р.

РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА
КРЕДИТНОГО МОДУЛЯ
 ЗП-13 “Електронно-обчислювальні прилади та системи -2”

(назва дисципліни)
для напрямів підготовки (спеціальностей):
 Напрям підготовки  6.050902 “Радіоелектронні апарати”,
спеціальність   “Виробництво електронних засобів ”
(шифри та назви напрямів, спеціальностей)

Київ – 2012
І. Загальні відомості
Кредитний модуль “Електронно-обчислювальні пристрої та системи - 2” є другим із двох кредитних модулів дисципліни “Електронно-обчислювальні пристрої та системи”, що проводять підготовку бакалаврів спеціальності “Виробництво електронних засобів” у напрямку проектування та моделювання "інтелектуальних" цифрових систем, побудованих на основі цифрових сигнальних  процесорів (ЦСП) та реалізують сучасні методи цифрової обробки сигналів.
Важливість дисципліни випливає із сучасного стану радіоелектроніки і мікропроцесорної техніки. Дисципліна базується на знаннях, одержаних студентами при вивченні курсів “Функціонально-логічне проектування”, “Аналогова та цифрова електроніка”, “Обчислювальна техніка та програмування”, а також окремих розділів курсу „Обчислювальні та мікропроцесорні засоби електронних апаратів”.
Отримані студентами знання використовуються у подальшому ними при вивченні, насамперед, наступних дисциплін ²Периферійні пристрої², "ЕОЗ на основі цифрових сигнальних процесорів", ²Проектування „систем-на-кристалі² тощо.
Особливість організації вивчення даного кредитного модуля дисципліни полягає в тому, що вивчення принципів проектування та моделювання «інтелектуальних» цифрових систем (на основі ЦСП, ПЛIС та АРМ-мікроконтролерів) проводиться на базі поширеного программного пакета MATLAB.
ІІ. Розподіл навчального часу

ІІІ. Мета і завдання кредитного модуля
Мета вивчення кредитного модуля дисципліни - підготувати майбутніх фахівців для грамотного і правильного застосування досягнень сучасної цифрової техніки, насамперед, "інтелектуальної", при проектуванні та налагодженні різноманітних цифрових систем обробки інформації. Швидкий розвиток цифрових засобів вимагає від фахівця не лише знання сучасної елементної бази та схемотехніки, але й уміння використовувати сучасні методи цифрової обробки сигналів, в тому числі зображень з урахуванням технічних параметрів і характеристик засобів їх реалізації.

• ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН

IV.1. РОЗПОДІЛ НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ ЗА ТЕМАМИ

IV.2. ЛЕКЦІЇ

У цьому підрозділі подається зміст лекційної частини навчального курсу з розподілом на теми відповідно до навчальної програми та окремі лекційні заняття:

Тема 1. Вступ.
Лекція 1.
Перелік основних питань, які виносяться на лекцію:
1. Історичні відомості.
2. Сучасні області використання засобів цифрової обробки. Посилання на основну літературу: [1, розділ 1].

Тема 2. Статистичні характеристики сигналів.
Лекція 2, 3.
Перелік основних питань, які виносяться на лекцію:
1. Середнє значення.
2. Середньоквадратичне відхилення.
3. Гістограми.
4. Характеристики ймовірності.
5. Помилковість та достовірність.
Посилання на основну літературу: [1, розділ 3; 2, розділ 2].
Завдання на СРС: ознайомлення з прикладами визначення характеристик сигналів в пакеті MATLAB.
Тема 3. Аналого-цифрове та цифро-аналогове перетворення.
Лекція 3 - 6.
Перелік основних питань, які виносяться на лекцію:
1. Дискретизація та квантування.
2. Теорема Котельникова.
3. Шум квантування.
4. Накладення спектрів.
5. Цифро-аналогове перетворення.
Перелік дидактичних засобів, що забезпечують наочність лекції: демонстраційні приклади пакету MATLAB.
Посилання на основну літературу: [1, розділ 4].
Завдання на СРС: ознайомлення з прикладами аналого-цифровим перетворенням в пакеті MATLAB.
Тема 4. Програмування задач цифрової обробки сигналів. Лекція 7 - 9.
Перелік основних питань, які виносяться на лекцію:
1. Форми представлення даних в цифрових системах - числа з фіксованою крапкою та плаваючою крапкою.
2. Числові коди. Помилки округлення.

Тема 5. Зображення. Градаційні методи обробки зображень.
Лекція 10 - 12.
Перелік основних питань, які виносяться на лекцію:
1. Форми представлення зображень.
2. Градаційні методи обробки зображень.
Перелік дидактичних засобів, що забезпечують наочність лекції: демонстраційні приклади пакету MATLAB.
Посилання на основну літературу: [1, розділ 4].
Завдання на СРС: ознайомлення з прикладами обробки зображень в пакеті MATLAB.
Тема 6. Лінійні системи та їх властивості.
Лекція 13 - 17.
Перелік основних питань, які виносяться на лекцію:
1. Визначення лінійних систем.
2. Принцип суперпозиції.
3. Властивості лінійних систем - гомогенність, адитивність та комутативність.
4. Статична лінійність та точність відтворення гармонійного сигналу.
5. Декомпозиція.
6. Різноманітні види розкладання.
Перелік дидактичних засобів, що забезпечують наочність лекції: демонстраційні приклади пакету MATLAB.
Посилання на основну літературу: [2, розділ 2; 3, розділ 5.1].
Завдання на СРС: ознайомлення з прикладами розкладання сигналів в пакеті MATLAB.

Тема 7. Згортка функцій та ії властивості.
Лекція 18 - 20.
Перелік основних питань, які виносяться на лекцію:
1 Дельта-функція.
2. Згортка функцій.
3. Імпульсна характеристика системи.
4. Математичні властивості згортки.
5. Згорточна машина.
6. Кореляція.
7. Кореляційна машина.
Посилання на основну літературу: [2, розділ 5].

Тема 8. Просторові методи обробки зображень.
Лекція 21.
Перелік основних питань, які виносяться на лекцію:
1. Особливості просторових методів обробки зображень.
2. Згладжування та підвищення контрастності зображень.
Перелік дидактичних засобів, що забезпечують наочність лекції: демонстраційні приклади пакету MATLAB.
Посилання на основну літературу: [2, розділ 2; 3, розділ 5.1].
Завдання на СРС: ознайомлення з прикладами просторової обробки зображень в пакеті MATLAB.

Тема 9. Перетворення Фур'є.
Лекція 22 - 24.
Перелік основних питань, які виносяться на лекцію:
1. Розкладання Фур'є. Різноманітність видів розкладання Фур’є. Часова та частотна області представлення сигналів.
2. Дискретне перетворення Фур’є та його базові функції. Пряме та зворотне перетворення Фур’є. Частотна характеристика системи. Властивості перетворення Фур’є.
3. Фазова характеристика системи. Періодична властивість дискретного перетворення Фур’є. Рівняння Парсеваля. Пари перетворення Фур’є. Ефект Гібса. Гармонійні складові сигналу.
Перелік дидактичних засобів, що забезпечують наочність лекції: демонстраційні приклади пакету MATLAB.
Посилання на основну літературу: [1, розділ 5].

Лекція 25 - 27.
Перелік основних питань, які виносяться на лекцію:
1. Представлення сигналів за допомогою комплексних чисел.
2. Алгоритм швидкого перетворення Фур’є.
3. Біт-реверсне сортування.
4. Відтворення спектру сигналу за допомогою алгоритму «метелика».
5. Швидкість та помилковість швидкого перетворення Фур’є.
Перелік дидактичних засобів, що забезпечують наочність лекції: демонстраційні приклади пакету MATLAB.
Посилання на основну літературу: [2, розділ 8].
Завдання на СРС: ознайомлення з прикладами цифрової фільтрації сигналів і зображень в пакеті MATLAB.

V. Методи навчання та інформаційно-методичне забезпечення
Методи навчання – лекції та лабораторні заняття. Наочність та ефективність навчальних занять забезпечена використанням мультимедійних засобів подання матеріалу та практичної роботи з реальним вимірювальним устаткуванням.
Методика вивчення даної дисципліни направлена на те, щоб привчити студентів до самостійної роботи, навчити їх аналізувати та оформлювати результати розрахунків та досліджень.
Після вивчення курсу студент повинен знати:
- основи теорії цифрової обробки сигналів;
- сучасний стан та можливості засобів обробки інформації на основі ЦСП;
На основі одержаних знань студент повинен вміти:
- вибрати оптимальний засіб цифрової обробки інформації для реалізації
проекту відповідно до вимог технічного завдання;
VІ. Лабораторні роботи
Проведення лабораторних робіт має за мету набуття студентами практичних навиків реалізації сучасних методів ЦОС, в тому числі зображень із застосуванням ресурсів пакету MATLAB. Лабораторні роботи передбачають проведення занять з використанням системи комп'ютерної математики MATLAB.
Тематика лабораторних робіт наведена нижче.
Лаб. робота 1. Основи роботи в MATLAB
Лаб. робота 2. Аналого-цифрове та цифро-аналогове перетворення. Формати представлення даних.
Лаб. робота 3. Основи градаційноі обробки зображень.
Лаб. робота 4. Лінійні системи.
Лаб. робота 5. Згортка.
Лаб. робота 6. Просторові методи обробки зображень.
Лаб. робота 7. Перетворення Фур'е.
Лаб. робота 8. Цифрова фільтрація сигналів.
VI. Індивідуальні завдання

Метою індивідуальних завдань є поглиблена підготовка у вивченні окремих розділів і тем навчальної програми при виконанні курсового проекту, передбаченою навчальним планом. Тематика індивідуальних завдань має наступні напрями:
1. Розкладання сигналів.
2. Цифрова фільтрація сигналів.

VII. Контрольні роботи

Навчальним планом передбачено 1 модульна-контрольна робота. Мета проведення контрольної роботи полягає в отриманні оперативної інформації про якість засвоєння студентами окремих розділів навчальної програми та посилення об’єктивного фактору в оцінюванні знань під час заліку.
Тема модульно-контрольної роботи: цифрова фільтрація сигналів.

VIII. Навчально-методичні матеріали

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

Основна література

1. А.Б.Сергиенко. Цифровая обработка сигналов.-СПб.;Питер,2003.-604 с.
2.Л.М.Гольденберг. Цифровая обработка сигналов: Справочник/ Л.М.Гольденберг, Б.Д.Матюшкин, М.Н.Поляк. - М.: Радио и связь, 1985.
312 с.
3. Р. Блейхут. Быстрое алгоритмы цифровой обработки сигналов: Пер. с англ. И.И. Грушко - М.: Мир, 1989. – 448 с.

Додаткова література

 4. А.Солонина, Д.Улахович, Л.Яковлев. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. - СПб. : BHV, 2001. - 456 с.

Робоча навчальна програма складена на основі навчальної програми, затвердженої деканом ФЕЛ НТУУ "КПІ" Жуйковим В.Я. "13" червня 2012р.

Розробник програми
ст. викладач кафедри КЕОА,
канд. техн. наук                               _____________________ Лебедев Д.Ю.