Изучение правил пользования компьютерной сетью кафедры АКИТ

Имени Владимира Даля

 

 

МеТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Основы современных компьютерно-интегрированных технологий»
для студентов, обучающихся по направлению 6.050202

 

“АВТОМАТИЗАЦиЯ и КОМПЛЕКСНО-иНТЕГРирОВАНные ТЕХНОЛОГии”

 

(специальность 0925.01- автоматизация технологических процессов и производств)

 

 

«К печати, в свет разрешаю»

 

Проректор

 

 

Протокол № 2от 24. 09. 2010 г.

 

Составители

А.Г. Кратинов А.Л. Овчинников О. А. Седнева

 

Весь цифровой и фактический материал,

библиографические сведения проверены.

Написание единиц соответствует стандартам

 

Луганск СНУ

Министерство образования и науки Украины

Восточноукраинский национальный университет

Имени Владимира Даля

 

МеТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Основы современных компьютерно-интегрированных технологий»
для студентов, обучающихся по направлению

 

“АВТОМАТИЗАЦиЯ и КОМПЛЕКСНО-иНТЕГРирОВАНные ТЕХНОЛОГии”

 

(специальность 0925.01- автоматизация технологических процессов и производств)

 

 

Луганск СНУ

 

Министерство образования и науки Украины

Восточноукраинский национальный университет

Имени Владимира Даля

 

 

МеТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Основы современных компьютерно-интегрированных технологий»
для студентов, обучающихся по направлению

 

“АВТОМАТИЗАЦиЯ и КОМПЛЕКСНО-иНТЕГРирОВАНные ТЕХНОЛОГии”

 

(специальность 0925.01- автоматизация технологических процессов и производств)

 

У т в е р ж д е н о

на заседании кафедры автоматизации

и компьютерно-интегрированных технологий

Протокол № от.09. 2010 г.

 

Луганск СНУ

 

 

УДК 621.9

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Основы современных компьютерно-интегрированных технологий» для студентов специальности 0925.01-«автоматизация технологических процессов и производств» дневной и заочной форм обучения.

 

Составители:

А.Г. Кратинов, А.Л.Овчинников, О.А.Седнева, ВНУ имени Владимира Даля

 

Лабораторные работы охватывают круг вопросов практического характера, вытекающих из лекционного курса по дисциплине, посвящены изучению общих принципов построения и функционирования элементов и отдельных узлов систем управления компьютерно-интегрированным производством.

 

 

Составители: А.Г. Кратинов, доц., А.Л.Овчинников, ас., О.А. Седнева, ас.

Лабораторная работа №1

Изучение правил пользования компьютерной сетью кафедры АКИТ

И структуры сетевых информационных каталогов

Цель работы: ознакомиться с порядком использования компьютерной базы кафедры и техникой безопасности при выполнении лабораторных работ. Приобрести навыки использования сетевого информационного пространства кафедры и университета.

 

Порядок выполнения работы

1. Изучить правила техники безопасности при помощи журнала по ТБ.

2. Ознакомиться с порядком работы на ПК в компьютерном классе.

3. Изучить правила и порядок подсоединения к сетевым ресурсам кафедры по каналам Wi-Fi.

4. Ознакомиться с порядком доступа к сети Internet.

5. Ознакомиться с порядком использования электронной библиотеки университета.

6. При помощи командной строки (Пуск- выполнить или Win+R) набрать адрес сетевых каталогов \\labs.

Познакомиться со структурой сетевого каталога и назначением каждого ресурса.

Каталог Admin – папка с закрытым доступом, предназначенная для администратора

Каталог Apps – хранит программы, не требующие установки

Каталог Global_ - хранит информацию, предназначенную для студентов.

Каталог Install - хранит инсталляторы программ

Каталог Metod – предназначен для преподавателей для хранения учебно-методического материала

Каталог Nod32 – обновления для антивируса

Каталог Public – папка общего доступа

Каталог Software – Хранение инсталляторов программ

Каталог Upload – аналог папки Public

 

7. Заполнение персональных данных для базы данных студентов.

Информационное пространство кафедры состоит из нескольких баз данных объединенных единым электронным документооборотом. Одна из баз данных хранит информацию о студентах кафедры. Часто данные хранящиеся в подобных базах данных могут иметь неточности в ФИО, так и в остальных данных, будь то дата рождения или иные данные. Для сокращения числа ошибок в базе данных кафедры, студенты должны сами внести данные в специальный файл.

 

Зайти в каталог \\labs\Global_\OKIT\lab1. Открыть файл Лабораторная работа1.xls и заполнить в нем персональные данные. Выслать файл с данными на почту, указанную преподавателем, с личного корпоративного ящика. Имя файла должно содержать номер группы и фамилию. Пример сохраненного файла: 301_Иванов.xls.

Все поля информационного файла заполняются на украинском языке. Шрифт Arial, размер шрифта 11, выравнивание по левому верхнему краю.

Пример заполнения информационного файла

8. Знакомство с сайтами университета, факультета, кафедры. Запустить на компьютере доступный браузер, ознакомиться с сайтами http://snu.edu.ua, http://www.fcs.snu.edu.ua, http://akit.lg.ua.

 

Содержание отчета

1. Тема, цель работы.

2. Описание структуры сетевых каталогов кафедры.

3. Заполненная форма персональных данных.

4. Перечень приобретенныхх навыков и выводы по работе.

 

Контрольные вопросы

1. В каком каталоге находятся методические материалы по курсу Основы современных компьютерно-интегрированных технологий?

2. Как можно подключить к локальной сети кафедры свой Notebook?

3. Как пользоваться электронной библиотекой университета?

4. Какие каталоги сетевого диска кафедры доступны на редактирование для студентов?

 

Лабораторная работа №2

Теоретические сведения

Математические выражения

К основным элементам математических выражений Mathcad относятся типы данных, операторы, функциии управляющие структуры.

Типы данных

К типам данных относятся числовые константы, обычные и системные переменные, массивы (векторы и матрицы) и данные файлового типа.

Константами называют поименованные объекты, хранящие некоторые значения, которые не могут быть изменены. Переменные являются поименованными объектами, имеющими некоторое значение, которое может изменяться по ходу выполнения программы. Имена констант, переменных и иных объектов называют идентификаторами. Идентификаторы в Mathcad представляют собой набор латинских или греческих букв и цифр.

В Mathcad содержится небольшая группа особых объектов, которые нельзя отнести ни к классу констант, ни к классу переменных, значения которых определены сразу после запуска программы. Их правильнее считать системными переменными, имеющими предопределенные системой начальные значения.

Обычные переменные отличаются от системных тем, что они должны быть предварительно определены пользователем, т. е. им необходимо хотя бы однажды присвоить значение. В качестве оператора присваивания используется знак :=, тогда как знак = отведен для вывода значения константы или переменной.

Если переменной присваивается начальное значение с помощью оператора :=, такое присваивание называется локальным. До этого присваивания переменная не определена и ее нельзя использовать. Однако с помощью знака º можно обеспечить глобальное присваивание (см. Пример 1 Рисунка 1). Существует также жирный знак равенства, который используется, например, как оператор приближенного равенства при решении систем уравнений.

 

Операторы

Операторы - элементы Mathcad, с помощью которых можно создавать математические выражения. К ним, например относятся символы арифметических операций, знаки вычисления сумм, произведений, производной и интеграла и т.д. После указания операндов (параметров операторов) операторы становятся исполняемыми по документу блоками, например, 2 + 5 -оператор сложения с двумя операндами. В Приложении 2 данного пособия приведен список наиболее часто используемых операторов.

 

Рисунок 1. Математические выражения

Функции

В пакете Mathcad имеется множество встроенных функций, т.е. функций, заблаговременно введенных разработчиками (см. Приложение 3). Главным признаком функции является возврат значения, т.е. функция в ответ на обращение к ней по имени с указанием ее аргументов должна возвратить свое значение.

Важной особенностью пакета является возможность задания внешних функций, или функций пользователя. Следует особо отметить разницу между аргументами и параметрами функции. Переменные, указанные в скобках после имени функции, являются ее аргументами и заменяются при вычислении функции значениями из скобок. Переменные в правой части определения функции, не указанные скобках в левой части, являются параметрами и должны задаваться до определения функции (см. Пример 2 Рисунка 1).

 

Дискретные аргументы

Дискретные аргументы - особый класс переменных, который в пакете Mathcad зачастую заменяет управляющие структуры, называемые циклами (однако полноценной такая замена не является). Эти переменные имеют ряд фиксированных значений, либо целочисленных, либо в виде чисел с определенным шагом, меняющихся от начального значения до конечного.

Дискретные аргументы значительно расширяют возможности Mathcad, позволяя выполнять многократные вычисления или циклы с повторяющимися вычислениями, формировать векторы и матрицы (Пример 3 Рисунка 1).

 

Массивы

Массив - имеющая уникальное имя совокупность конечного числа числовых или символьных элементов, упорядоченных некоторым образом и имеющих определенные адреса. В пакете Mathcad используются массивы двух наиболее распространенных типов: одномерные (векторы) и двумерные (матрицы).

Порядковый номер элемента, который является его адресом, называется индексом. Индексы могут иметь только целочисленные значения. Они могут начинаться с нуля или единицы, в соответствии со значением системной переменной ORIGIN.

Векторы и матрицы можно задавать различными способами:

с помощью команды Insert®Matrix.

с использованием дискретного аргумента (Пример 3 Рисунка 1).

Текстовые фрагменты

Текстовые фрагменты представляют собой куски текста, которые пользователь хотел бы видеть в своем документе (Insert®Text Region). Текстовые области предназначены для небольших кусков текста - подписей, комментариев и т.п. Текстовые диапазоны применяются в том случае, если необходимо работать с абзацами или страницами.

 

Порядок выполнения работы

Задание 1. Вычислить:

, , .

Это и все остальные задания снабдить комментариями.

Задание 2. О пределить переменные: , , (причем переменную с - глобально) и выражения:

,

вычислить выражения.

С помощью команды Format®Result®Number Format изменить точность отображения результатов вычисления.

Задание 3. Вывести на экран значение системной константы p и установить максимальный формат ее отображения локально.

 

Задание 4. Выполнить следующие операции с комплексными числами:

, , , , ,

, , ,

, , , , , .

 

Двумерные графики

Графики функций одной переменной

Для форматирования графика, необходимо вызвать окно форматирования. Для этого выполните двойной щелчок левой кнопкой мыши на графике. На экране появится окно форматирования:

Перейдите на вкладку Traces (следы), и в поле Weight (толщина) установите значение 2.

Нажмите кнопку Применить и посмотрите как изменился график

В поле Color установите значение Blue. Нажмите кнопку Применить.

Закройте окно форматирования Ok.

Постройте график.

Графики с параметрическим заданием функций

Трехмерные графики

Построение графика поверхности

Форматирование трех мерного графика:

Выполните двойной щелчок левой кнопкой мыши на графике.

На вкладке Appearance установите переключатель Fil Surfase.

Для вызова палитры кликните в поле Solid Color. Выберите из палитры цвет

Перейдите на вкладку QuickPlot Data.

Установите пределы изменения по осям X и Y. В области Range1, поле Start –2.3, в поле end 2.3. Такие же пределы задайте для Range2

Нажмите кнопку Применить

Построение объемной фигуры, образованной вращением кривой

Содержание отчета

1. Тема, цель работы.

2. Результат выполнения заданий предложенных в лабораторной работе.

3. Перечень приобретенныхх навыков и выводы по работе.

Контрольные вопросы

 

1. Что такое среда математического моделирования MathCad?

2. Какие типы переменных Вы использовали в лабораторной работе?

3. Какие типы поверхностей вы строили в среде?

4. Что такое произведение?

5. Что такое сумма?

6. Что такое n!?

7. Чем отличается локальное присвоение переменных от глобально, приведите примеры присвоения?

 

Лабораторная работа №3

Теоретические сведения

Электрический импульс – это отклонение напряжения или тока от первоначального значения в течении короткого промежутка времени (менее времени переходных процессов в цепи). Различают видеоимпульсы и радиоимпульсы.

Рис. 1. Видеоимпульсы (а) и радиоимпульсы (б)

 

Видеоимпульс – это однополярные положительные или отрицательные отклонения напряжения или тока относительно уровня принятого за нулевой (Рис. 1.а).

Радиоимпульс – это серия высокочастотных колебаний, образующихся при воздействии низкочастотных колебаний на колебания высокой частоты, или иначе - видеоимпульс с ВЧ заполнением. (Рис. 1.б)

Теоретические рассмотрения обычно используют понятия «идеального импульса» определенной формы, не имеющего каких-либо отклонений от этой формы.

На практике приходится иметь дело с реальными импульсами (Рис.3.2), имеющими выброс на вершине с некоторым числом переколебаний и выброс после окончания импульса («послеимпульсный хвост»); конечную длительность фронта t_ф и конечную длительность спада t_сп. Длительность импульса обычно измеряют на уровне 0,5 от амплитудного значения.

 

Рис. 3.3. Параметры реального импульса

Отношение называют коэффициент заполнения импульс, а обратную величину - скважностью.

Импульсы со скважностью Q=2 называют меандром.

Если t_ф близко к нулю, то такой импульс называют «скачком».

Основная характеристика несинусоидальных сигналов, или сигналов сложной формы – их спектральная структура, дающая информацию об амплитудах и фазах отдельных гармоник, а также соответственно о «ширине спектра», о «спектре частот», занимаемой сигналом. Именно этот фактор используется для согласования сигнала с аппаратурой обработки информации: для исключения потерь информации ширина спектра сигнала не должна превышать полосы пропускания канала.

Представление сигнала в частотной области получают на основе математического анализа преобразования Фурье.

Пусть исследуемый сигнал определяется периодической функцией времени x(t), которая удовлетворяет условиям Дирехле (является кусочно-непрерывной в пределах Т, и в точках разрыва принимает ограниченные значения). Тогда периодическую функцию x(t) можно представить в виде ряда Фурье:

,

где

, ,

, (k=1,2,3...)

На практике число членов ряда ограничивают некоторым значением N, отбрасывая гармоники, доля энергии которых не превышает 5 – 10% всей энергии сигнала. Это ограничение определяет так называемую реальную или действующую ширину спектра сигнала.

 

Порядок выполнения работы

2.1. Лабораторная работа выполняется в среде Electronics WorkBench. Основное окно программы выглядит следующим образом:

 

Компонентная база среды Запуск моделирования

 

В процессе исследования Вам понадобятся 3 компонента

Генератор импульсов Осциллограф

Земля

 

Найдем нужные элементы на компонентной базе и построим следующую схему

Примечание: Элементы размещаются на рабочем столе среды с помощью клика левой кнопки мышки и одновременно с этим перитягивания компонентов на рабочий стол. Точка в цепи означает соединение. Если точки нет, следовательно нет и соединения компонента с цепью.

Собрав схему, двойным кликом открываем генератор импульсов и получаем следующую картинку

 

 

Изменение частоты, длительности импульса, амплитуды и смещения

 

Так же двойным кликом открывается и осциллограф он имеет два вида простой

Нажав Expand перейдем к расширенным опциям осциллографа

2.2. Задавая параметры импульсов (в соответствии стабл. 1) на вкладке генератора импульсов, измерить их с помощью осциллографа. Результаты занести в таблицу. Для каждого вида сигнала получить спектральную диаграмму с помощью моделирования разложения функции в ряд Фурье.

 

 

Выбираем данный пункт меню:

Настраиваем количество гармоник, частоту и нажимаем

 

Таблица 1

Вид сигнала	Заданные параметры	Измеренные параметры
Амплітуда, в	Смещение	Длительн.	Um, В	Т, с	f, Гц	τ, с	Q
Смнусоидальн.			50%
Треугольный			50%
Прямоуголь- ный			25%
50%
75%
	25%
50%
75%

 

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Выражение для ряда Фурье.

3. Результаты исследования: таблица с даннями измерений, осциллограммы и спектрограммы сигналов.

4. Выводы по результатам работы.

Контрольные вопросы

 

1. Приведите формулы для расчета коэффициентов разложения Фурье и сформулируйте основные свойства преобразования Фурье.

2. Как определяется гармонический состав в случае непериодических сигналов?

3. Что такое “эффективная ширина спектра”.

4. Как зависит гармонический состав от длительности импульса. Изобразите амплитудную и фазовую спектрограмму одиночного импульса

Лабораторная работа № 4

Теоретические сведения

Примеры выполнения заданий

Выполним следующие действия:

Решение.

1)

Переведем число 100101 в двоичной системе в десятичную:

Пронумеруем биты, начиная с левого:

Теперь суммируем суммы степеней двойки, где единичные биты:

Теперь переведем полученное число 37 в шестнадцатеричную систему исчисления:

Для этого нужно собрать остатки от деления числа на основание системы.

-32

Собираем остатки слева направо и получаем искомое значение:

025₁₆

 

2) Переведем число А5 в десятичную систему:

Для этого, как и в предыдущем примере пронумеруем разряды и просуммируем степени числа 16:

А

Суммируем: 5*16⁰+10*16¹=5+160=165

Теперь переведем число 165 в двоичную систему. Для этого нужно получить остатки от деления числа на двойку:

-164
	-82
		-40
			-20
				-10
					-4
						-2

Собираем остатки, начиная с левого:

3) Переведем число 88 из десятичной в двоичную. Аналогично предыдущему примеру получаем:

88₁₀=1011000₂

Теперь переведем число 1011000 в шестнадцатеричную систему:

Для этого слева отсчитываем по четыре бита и переводим их в отдельные числа:

1000₂=8₁₆, 0101₂=5₁₆

И собираем числа вместе:

1011000₂=58₁₆

 

4) Подсчитаем выражение:

Получаем:

5) Подсчитаем выражение:

Представим выражение как сумму положительного и отрицательного числа:

111100-000111=111100+(- 000111)

Для этого нужно найти двоичное дополнение числа 111(проинвертировать все биты и прибавить единицу)

000111->111000->111001

Теперь производим суммирование:

(1)110101

6) Подсчитаем выражение:

Получим:

4F

0C

5B

 

 

Варианты заданий

№	Произвести следующие операции:

 

Содержание отчета

 

1. Тема, цель работы.

2. Полностью выполненное задание с пояснениями и ходом выполнения работы.

3. Выводы по лабораторной работе.

Контрольные вопросы

Исходя из принципа работы с системами исчисления, описать восьмеричную систему:

1. Перечислить первые 20 чисел в восьмеричной системе.

2. Перевести свой номер варианта в восьмеричную систему.

3. Подсчитать сумму своего варианта в восьмеричной системе и числа 10₈.

4. Перевести получившееся число в десятичную систему.

Лабораторная работа №5

Теоретическая часть

Элемент «И» (AND)

Иначе его называют «конъюнктор».

Для того, чтобы понять как он работает, нужно нарисовать таблицу, в которой будут перечислены состояния на выходе при любой комбинации входных сигналов. Такая таблица называется «таблица истинности». Таблицы истинности широко применяются в цифровой технике для описания работы логических схем.

Вот так выглядит элемент «И» и его таблица истинности:

Поскольку вам придется общаться как с русской, так и с зарубежной технической документацией, будем приводить условные графические обозначения элементов и по нашим и по западным стандартам.

Единица на выходе элемента «И» возникает только тогда, когда на оба входа поданы единицы. Это объясняет название элемента: единицы должны быть И на одном, И на другом входе.

Если посмотреть иначе, то можно сказать так: на выходе элемента «И» будет ноль в том случае, если хотя бы на один из его входов подан ноль.

Элемент «ИЛИ» (OR)

По другому, его называют «дизъюнктор».

На выходе возникает единица, когда на один ИЛИ на другой ИЛИ на оба сразу входа подана единица. Этот элемент можно назвать также элементом «И» для негативной логики: ноль на его выходе бывает только в том случае, если и на один и на второй вход поданы нули.

Элемент «НЕ» (NOT)

Чаще, его называют «инвертор».

Элемент «И-НЕ» (NAND)

Элемент И-НЕ работает точно так же как «И», только выходной сигнал полностью противоположен. Там где у элемента «И» на выходе должен быть «0», у элемента «И-НЕ» - единица. И наоборот. Это легко понять по эквивалентной схеме элемента:

 

Элемент «ИЛИ-НЕ» (NOR)

Порядок выполнения работы.

1. Для изучение логических элементов запустим оболочку EWB.

2. Для исследования логических элементов нам понадобятся

3. 2 батарейки земля

 

И два элемента индикации лампочка и цифровой вольтметр

 

 

 

Настроим выбранные элементы: Для этого в батарейке должны быть выбраны вольты

 

Лампочка должна быть настроена следующим образом:

 

 

 

4. Соберем следующую схему:

 

При этом схема остается неизменной, в схеме меняется только один элемент

 

5. Логические элементы находятся в следующей вкладке

 

 

 

Примечание:

Нулем считается напряжение на вход логического элемента – 1,2 В

Единицей 5 В.

На выходе 0 или 5В

 

Задание на лабораторную работу:

1. Собрать схему

2. Исследовать следующие элементы: (AND)(OR)(NOT)NOR)

3. Для каждого элемента сделать скриншоты, согласно таблицы истинности.

4. Сделать выводы о проделанной работе.

5. Отчет должен содержать: цель и выводы, этапы выполнения лабораторной работы и результаты экспериментов

Контрольные вопросы

1. Что такое логический элемент?

2. Какое напряжение на логическом элементе считается логическим нулем, а какое логической единицей?

3. Что такое таблица истинности логического элемента, и что она описывает?

4. Запишите таблицы истинности для элементов предложенных преподавателем.

Имени Владимира Даля

 

 

МеТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Основы современных компьютерно-интегрированных технологий»
для студентов, обучающихся по направлению 6.050202

 

“АВТОМАТИЗАЦиЯ и КОМПЛЕКСНО-иНТЕГРирОВАНные ТЕХНОЛОГии”

 

(специальность 0925.01- автоматизация технологических процессов и производств)

 

 

«К печати, в свет разрешаю»

 

Проректор

 

 

Протокол № 2от 24. 09. 2010 г.

 

Составители

А.Г. Кратинов А.Л. Овчинников О. А. Седнева

 

Весь цифровой и фактический материал,

библиографические сведения проверены.

Написание единиц соответствует стандартам

 

Луганск СНУ

Министерство образования и науки Украины

Восточноукраинский национальный университет

Имени Владимира Даля

 

МеТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Основы современных компьютерно-интегрированных технологий»
для студентов, обучающихся по направлению

 

“АВТОМАТИЗАЦиЯ и КОМПЛЕКСНО-иНТЕГРирОВАНные ТЕХНОЛОГии”

 

(специальность 0925.01- автоматизация технологических процессов и производств)

 

 

Луганск СНУ

 

Министерство образования и науки Украины

Восточноукраинский национальный университет

Имени Владимира Даля

 

 

МеТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Основы современных компьютерно-интегрированных технологий»
для студентов, обучающихся по направлению

 

“АВТОМАТИЗАЦиЯ и КОМПЛЕКСНО-иНТЕГРирОВАНные ТЕХНОЛОГии”

 

(специальность 0925.01- автоматизация технологических процессов и производств)

 

У т в е р ж д е н о

на заседании кафедры автоматизации

и компьютерно-интегрированных технологий

Протокол № от.09. 2010 г.

 

Луганск СНУ

 

 

УДК 621.9

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Основы современных компьютерно-интегрированных технологий» для студентов специальности 0925.01-«автоматизация технологических процессов и производств» дневной и заочной форм обучения.

 

Составители:

А.Г. Кратинов, А.Л.Овчинников, О.А.Седнева, ВНУ имени Владимира Даля