МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

 Бахмутський фаховий коледж транспортної інфраструктури

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА

 

відкритого заняття з теми  

«Режими роботи таймера»

 

з предмета «Комп’ютерна електроніка»

 

Галузь знань:     12 Інформаційні технології

 Спеціальність:   123 Комп’ютерна інженерія

 Освітньо-професійна програма: Обслуговування комп`ютерних систем і мереж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2024

 

    Методичну розробку відкритого заняття з предмета «Комп’ютерна електроніка» підготував Височин О.А., викладач кваліфікаційної категорії «спеціаліст вищої категорії»  Бахмутського фахового коледжу транспортної інфраструктури.

 

 

 

 

 

 

    Викладено методику проведення відкритого онлайн-заняття із застосуванням інтерактивних і традиційних методів навчання (гра-бесіда, мозковий штурм, використання  штучного інтелекту, метод колективногрупового навчання та опитування онлайн , і под.).

 

 

 

    Для викладачів предмета «Комп’ютерна електроніка»  закладів фахової передвищої освіти.  

 

 

 

 

Рецензенти:     

1.                 Рецензент: Семенець Дмитро Анатолійович_________________ кандидат технічних наук, доцент кафедри інтелектуальних систем прийняття рішень Навчально-наукового професійно-педагогічного інституту Української інженерно-педагогічної академії.

2.                 Тахтарова І.А., голова циклової комісії МОР АСКР ЗТ і ОКСМ, викладач кваліфікаційної категорії «спеціаліст вищої категорії»  Бахмутського фахового коледжу транспортної інфраструктури, викладач-методист.

 

 

 

 

«Монтаж, обслуговування і ремонт автоматизованих систем керування рухом на залізничному транспорті та Обслуговування комп’ютерних систем та мереж»

Протокол  №  1  від  "      "                   2024 р.

Голова циклової комісії  _________ Інна ТАХТАРОВА 

 

 

 

ТЕМА: Режими роботи таймера.

 

МЕТА:

-         методична: вдосконалення методики проведення відкритого                заняття з комп’ютерної електроніки в онлайн-форматі з  використанням інтерактивних  технологій навчання;

-         дидактична: навчити використовувати таймер в технологічному процесі завдяки програмуванню в обраному режимі; ознайомити з режимами роботи таймера та діаграмами роботи режимів; розвивати логічне мислення, пізнавальний інтерес; формувати вміння аналізувати, узагальнювати, порівнювати, абстрагуватися, синтезувати знання, отримані при вивченні різних дисциплін , використовувати новітні технології і сучасні методи навчання.

-         виховна: виховувати прагнення до отримання нових знань; розвивати пізнавальні можливості, самостійність, бажання самовдосконалення, увагу, пам’ять; виховувати культуру міжособистісних взаємовідносин, акуратність в роботі, а також формувати відчуття власної гідності, відданість моральним принципам, прагнення до гуманності та любов до своєї Батьківщини.

 

ВИД ЗАНЯТТЯ  -   лекція з інтенсивним зворотнім зв’язком

ФОРМИ ТА МЕТОДИ ПРОВЕДЕННЯ ЗАНЯТТЯ:

-         пояснення;

-         дослідження ;

-         опитування;

-         мозковий штурм;

-         робота з навчальним макетом. 

МІЖДИСЦИПЛІНАРНІ ЗВ’ЯЗКИ:

-         забезпечуючі:  «Електроніка», «Архітектура ПК, алгоритми і методи обчислень, системне програмування»; 

-         забезпечувані: предмети та дисципліни різних циклів.

 

МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТА ВІЗУАЛЬНИЙ СУПРОВІД :

-         електронні матеріали, спроєктовані на екран;

-         мультимедійна презентація ;

-         діючий макет  для демонстрації режимів роботи таймера;

-         діаграми роботи каналів таймера в реальному часі;

-         тестові завдання для програмування таймера.

 

ЗМІСТ ЗАНЯТТЯ

 

1.   ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ:

1.1- привітання;

1.2- перевірка готовності до заняття;

1.3- перекличка.

  

2.   ПЕРЕВІРКА ВИКОНАННЯ СТУДЕНТАМИ ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ ПРАКТИЧНОГО ХАРАКТЕРУ; ПЕРЕВІРКА, ОЦІНКА ТА КОРЕКЦІЯ РАНІШЕ ЗАСВОЄНИХ ЗНАНЬ, НАВИЧОК І ВМІНЬ; ВІДТВОРЕННЯ ТА КОРЕКЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ СТУДЕНТІВ.

2.1Слово викладача.

Протягом попередніх занять нами були розглянути питання, які стосувались архітектури та принципу функціонування таймера. Сьогодні нам потрібно узагальнити алгоритм роботи таймера, формати керуючого слова, ознайомитись з новим процесом – програмуванням таймера, розглянути засоби застосування режимів роботи таймера.

Перш, ніж ми звернемось до теми заняття, перевіримо якість засвоєння деяких питань, пов’язаних з системним таймером.

2.2Усне фронтальне опитування з теми» «Аналіз структурної схеми таймера та вхідних/вихідних сигналів. Розгляд апаратури каналів» з використанням візуалу – презентації «Режими роботи таймера» (слайди 3-6 відкриті через функцію «Демонстрація екрану»)  Контрольні запитання:

1) Призначення системного таймера персонального комп’ютера  (слайд

3)

Очікувана відповідь

Трьох канальний 16 розрядний таймер предназначений для формування програмно керуючих часових затримок та генерації часозадаючих функцій

2) Куди підключені виходи OUT 0-3 таймера? (слайд 4)

 

Очікувана відповідь

Вихід каналу 0 (OUT0) пов'язаний із входом IRQ0 контролера переривань і забезпечує переривання системного таймера для формування показання годин реального часу в робочій області BIOS, використовуючи режим 3. 

Вихід каналу 1 (OUT1) генерує сигнал запиту регенерації динамічного ОЗУ, використовуючи режим 2. 

Вихід каналу 2 (OUT2) формує тональний сигнал для динаміка, використовуючи режим 3.

                3)      Назвіть призначення виводів (сигналів) таймера (слайд 5)

Призначення  виводу	Тип виводу	Функціональне призначення
1	2	3
D0-D7	Вх- вих	Шина даних.
CLK0, CLK1, CLK2	Вхід	СІHХРОВХОДИ каналів 0-2 таймера
OUT0, OUT1, OUT2	Вихід	ВИХОДИ каналів 0-2 таймера.
GATE0, GATE1, GATE2	Вхід	Дозволення рахунку каналів 0-2, активний рівень - високий.
-CS	Вхід	ВИБІР ТАЙМЕРА. Активний рівень - низький.
-WR	Вхід	ЗАПИС. Активний рівень - низький. Дозволяє запис в регістри контролера, якщо CS = 0.
-RD	Вхід	ЗЧИТУВАННЯ. Активний рівень - низький. Дозволяє зчитування регістрів контролера в процесор, якщо CS = 0.
А1, А0	Вхід	АДРЕСА.   Використовується         для    вибору лічильників або керуючого слова для читання або запису.

Очікувана відповідь

 

4) Архітектура каналів таймера (слайд 6) Очікувана відповідь

Регістр OL, необхідний для запам'ятовування і зберігання вмісту лічильника CE по командам "Читання на льоту" і "Зворотне читання»

Лічильник СЕ виконує рахункові операції в довічним або двійковійдесятковому коді з однобайтового або двобайтовими числами. Лічильники трьох каналів не залежать один від одного і можуть мати різні режими роботи.

16-розрядний регістр СR призначений для зберігання констант рахунку в режимі автозапуску.

8-розрядний регістр стану RSTAT містить код типу рахунку, код режиму роботи каналу, код читання / запису констант рахунку, ознака перевантаження констант і стан виходу OUT. Вміст RSTAT замикається STATL по команді "Зворотне читання". Після виконання цієї команди вміст STATL може бути лічено.

8-розрядний регістр управління CWR призначений для прийому і зберігання коду керуючого слова (розряди D5-D0), який задає режим роботи каналу, визначає тип рахунку і послідовність завантаження констант рахунку. Вибір конкретного каналу здійснюється за допомогою старших (D7, D6) розрядів керуючого слова.

Логічне пристрій здійснює управління входом / виходом лічильника / таймера в залежності від запрограмованого режиму.

Опитування закінчено.

 

3.        МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ. ПОВІДОМЛЕННЯ ТЕМИ,  МЕТИ ТА ЗАВДАНЬ ЗАНЯТТЯ, ЗАПИС ЇХ У ЗОШИТ.

3.1 Слово викладача

Сама назва обраної вами спеціальністі –  «Обслуговування комп’ютерних систем і мереж» – гарантує той факт, що протягом подальшого навчання та своєї трудової діяльності ви  неодноразово будете використовувати комп’ютерні системи на практиці. Тому якісне вивчення дисципліни «Комп’ютерна електроніка» - запорука вашого подальшого успіху в житті. Тема сьогоднішнього відкритого заняття є важливою.

     (Тема заняття, мета заняття послідовно демонструються на екран).

Запишемо тему та мету заняття.

Вивчений новий матеріал будемо узагальнювати разом та спробуємо виконувати практичні завдання паралельно. Це буде робота з Діаграмами (Додаток 1). Кожен студент отримує індивідуальне завдання і виконує алгоритм програмування заданого каналу таймера заданою константою рахунку при вказаному режимі.

 

4.                 СПРИЙМАННЯ ТА УСВІДОМЛЕННЯ СТУДЕНТАМИ НОВОГО  МАТЕРІАЛУ.

4.1     Пояснення  викладача з графічним супроводом, використанням презентаційного  матеріалу.

4.2     Програмування таймера на програмному стенді-макеті (увімкнений через фукцію «Демонстрація екрану»).

4.3     Розгляд всіх режимів таймера на діаграмах вихідних сигналів

4.4     Мозковий штурм.

Кожний канал може програмуватися для роботи в одному із шести можливих режимів: (слайд 7)

Режим 0 - переривання термінального рахунку; 

Режим 1 - програмувальний мультивібратор, що чекає; 

Режим 2 - імпульсний генератор частоти; 

Режим 3 - генератор меандру; 

Режим 4 - програмно-формований строб;  Режим 5 - апаратно-формований строб.

Режими 0 і 4 забезпечують однократне виконання функцій; режими 1 і 5 - роботу з перезапуском; режими 2 і 3 - роботу з автозапуском.

Режим 0 - переривання термінального рахунку; (слайд 8) Опис режиму:

Після того як записано керуюче слово, сигнал OUT встановлюється низьким. Завантаження константи не впливає на OUT. 

Рахунок дозволяється сигналом GATE = 1 і забороняється GATE = 0. 

За GATE = 1 і фронту першого CLK починається рахунок. 

OUT залишається низьким, поки вміст лічильника не стане рівним нулю, тобто через (N + 1) CLK. 

Після досягнення лічильником нуля, OUT стає високим і залишається таким до завантаження нового рахунку або нового керуючого слова в лічильник. 

Зміна полярності GATE не робить вплив на OUT, але по GATE = 0 рахунок припиняється, а по GATE = 1 триває без перезавантаження CE.

Діаграма роботи режиму 0 (слайд 9)

 

Рисунок 1. Діаграма роботи режиму 0

Зверніть увагу на те, що відбувається зі входами і виходами таймера та вплив сигналу GATE на вихід OUT.

Режим 1 - програмувальний мультивібратор, що чекає; (слайд 10)  Опис режиму:

На виході OUT формується сигнал низького рівня тривалістю T = Tclk * N  (N - константа рахунку, Tclk - період тактових імпульсів). 

OUT = 0 виробляється по позитивному фронту GATE, і тільки після закінчення рахунку OUT = 1. Режим 1 - це режим з перезапуском, тобто по кожному фронту GATE CR передається в CE і запускає або перезапускає його, навіть якщо рахунок не завершений до кінця.

Діаграма роботи режиму 1 (слайд 11)

 

Рисунок 2. Діаграма роботи режиму 1

Зверніть увагу на те, що відбувається зі входами і виходами таймера та вплив сигналу GATE на вихід OUT.

Режим 2 - імпульсний генератор частоти(слайд 12) Опис режиму:

В цьому режимі канал виконує функцію програмованого дільника вхідний частоти Fclk. Відразу ж після завантаження CWR вихід OUT стає рівним 1 і при GATE = 1 на OUT з частотою Fclk / N встановлюється нуль на час Tclk (тобто OUT = 1 при (N-1)*Tclk, а OUT = 0 при Tclk, де N - константа рахунку). Це режим з автозавантаженням CE, тобто після закінчення рахунку CE автоматично перезавантажується і рахунок повторюється. Причому, якщо в процесі роботи лічильника здійснити завантаження нової константи, то поточний період генерації частоти не змінюється, а наступний буде визначатися новим значенням N. При подачі GATE = 0 на OUT встановлюється 1, рахунок зупиняється і поновлюється при подачі GATE = 1, але вже з початку.

Діаграма роботи режиму 2 (слайд 13)

 

Рисунок 3. Діаграма роботи режиму 2

Зверніть увагу на те, що відбувається зі входами і виходами таймера та вплив сигналу GATE на вихід OUT.

Режим 3 - генератор меандру (слайд 14) Опис режиму:

Цей режим аналогічний режиму 2 за винятком того, що на виході OUT формуються імпульси з тривалістю полупеpіодов, рівній:

 N / 2 * Tclk при парному N, 

(N + 1) / 2 * Tclk для позитивного і 

(N - 1) / 2 * Tclk для негативного полупеpіодов при непарному N.

Генератор меандру не працює при завантаженні в лічильник константи N = 3.

Діаграма роботи режиму 3 (слайд 15)

 

Рисунок 4. Діаграма роботи режиму 3

Зверніть увагу на те, що відбувається зі входами і виходами таймера та вплив сигналу GATE на вихід OUT.

Режим 4 - програмно-формований строб (слайд 16) Опис режиму:

В цьому режимі OUT стає рівним 1 відразу після завантаження CWR. Після закінчення відліку числа завантаженого в лічильник, на виході OUT встановлюється нуль на період, рівний Tclk, а потім OUT знову приймає вихідне значення (тобто OUT = 0 через період часу (N + 1) *Tclk). Можливе перевантаження константи під час рахунку, при цьому завантаження молодшого байта не впливає на поточний рахунок, а завантаження старшого байта ініціює новий цикл рахунку. По дії сигналу GATE робота таймера в режимі 4 аналогічна режиму 0, при GATE = 0 рахунок припиняється, при

GATE = 1 триває.

 

Діаграма роботи режиму 4 (слайд 17)

 

Рисунок 5. Діаграма роботи режиму 4

Зверніть увагу на те, що відбувається зі входами і виходами таймера та вплив сигналу GATE на вихід OUT.

Режим 4 - програмно-формований строб (слайд 18) Опис режиму:

Коли таймер в режимі 5 по вихідному сигналу аналогічна його роботі в режимі 4 (OUT = 0 протягом Tclk після відліку константи рахунки), а за дією GATE - режиму 1, в якому запуск рахунку виконується по передньому фронту сигналу GATE. Лічильник в цьому режимі перезапускати, тобто кожен позитивний фронт GATE запускає рахунок, або перезапускає його з початку, якщо рахунок не завершений до кінця.

Діаграма роботи режиму 5 (слайд 19)

 

Рисунок 6. Діаграма роботи режиму 5

Зверніть увагу на те, що відбувається зі входами і виходами таймера та вплив сигналу GATE на вихід OUT.

Ми розглянули 6 режимів роботи таймера. Доступ до опису всіх режимів знаходиться в програмному комплексі «Комп’ютерна електроніка».

 

5.   ОСМИСЛЕННЯ, УЗАГАЛЬНЕННЯ ТА СИСТЕМАТИЗАЦІЯ НОВИХ ЗНАНЬ.

5.1     Слово викладача. 

5.2     Програмування таймера відповідно завданню

1)                 Перевіримо якість засвоєння теоретичних знань на практиці. Нагадую вам, що оцінка вашої роботи на занятті виставляється комплексна. Це означає, що будуть враховані результати виконання практичного завдання із застосуванням програмної моделі роботи таймера  і ваша активність під час фронтального опитування та вирішення проблемних питань.

2)                 Запустіть програмну модель роботи таймера і виконайте

практичне завдання, яке знаходиться в гугл-класі. Результат виконання

завантажуйте в гугл-клас.

 

6.   ПІДВЕДЕННЯ ПІДСУМКІВ ЗАНЯТТЯ.

6.1     Слово викладача.

6.2     Виставлення та коментар оцінок.

 

7.   ПОВІДОМЛЕННЯ ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ.

7.1     Запрограмувати три канала таймера трьома різними режимами. 

Підготуватися до лабораторної роботи № 10.         

 

 

 

 

 

ЛІТЕРАТУРА

1. Ю. П. Колонтаєвський . Комп’ютерна електроніка: /навчальний посібник /.

– Харків, ХНУМГ ім. О. М. Бекетова 2019. – 157 с.

 

ІНТЕРНЕТ-РЕСУРСИ та СЕРВІСИ

1. https:// https://chatgpt.com/