Technika uP w medycynie

Kod przedmiotu:
Typ przedmiotu:	wybieralny
Wymagania wstępne:	Podstawy elektrotechniki i elektroniki, Języki programowania
Język nauczania:	polski
Odpowiedzialny za przedmiot:	Dr inż. Janusz Kaczmarek
Prowadzący:	Dr inż. Janusz Kaczmarek

Forma zajęć	Liczba godzin w semestrze	Liczba godzin w tygodniu	Semestr	Forma zaliczenia	Punkty ECTS
Studia stacjonarne					4
Wykład	30	2	V	zaliczenie na ocenę
Laboratorium	30	2				zaliczenie na ocenę

Zakres tematyczny przedmiotu:

Wprowadzenie do techniki mikroprocesorowej. Systemy i kody liczbowe oraz podstawowe układy logiczne stosowane w technice mikroprocesorowej.

Architektury mikroprocesorów. Budowa mikroprocesora: jednostka sterująca, jednostka arytmetyczno-logiczna, rejestry, szyny adresowe, danych i sygnałów sterujących. Cykl rozkazowy i tryby adresowania. Ogólna charakterystyka wybranych architektur mikroprocesorów.

Technika sprzęgania układów w systemach mikroprocesorowych. Struktura systemu mikroprocesorowego. Sposoby dołączania modułów do jednostki centralnej. Magistrale systemu mikroprocesorowego. Buforowanie magistral. Sygnały sterujące. Adresowanie jednolite i rozdzielone. Dekodery adresowe. Układy pamięci.

Projektowanie systemów mikroprocesorowych z zastosowaniem mikrokontrolerów. Mikroprocesor, mikrokontroler, system wbudowany. Struktura funkcjonalna mikrokontrolera. Charakterystyka 16-bitowych mikrokontrolerów rodziny PIC24F firmy Microchip - jednostka centralna i układy peryferyjne: porty wejścia-wyjścia, jednostki czasowo-licznikowe, interfejsy komunikacji szeregowej (transmisja asynchroniczna i synchroniczna), system przerwań, przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe.

Interfejs użytkownika w systemach mikroprocesorowych. Klawiatury klasyczne, pojemnościowe i indukcyjne. Eliminacja drgań styków klawiszy. Klawiatury w układzie matrycowym. Wyświetlacze LED i LCD, numeryczne, alfanumeryczne i graficzne. Statyczne i dynamiczne sterowanie wyświetlaczami. Specjalizowane programowane układy do sterownia wyświetlaczy i klawiatur. Ekrany dotykowe.

Podstawy programowania urządzeń mikroprocesorowych. Model programisty. Lista rozkazów mikroprocesora. Zintegrowane środowiska programistyczne. Języki programowania: asembler i języki wysokiego poziomu. Przetwarzanie informacji w systemie mikroprocesorowym. Efektywna arytmetyka stałopozycyjna na liczbach ułamkowych. Metody optymalizacji kodu wynikowego.

Stosowanie systemów operacyjnych czasu rzeczywistego (RTOS) w oprogramowaniu systemów mikroprocesorowych o ograniczonych zasobach. Podstawowe definicje. Zasady i cele stosowania systemów RTOS. Mechanizmy jądra systemów operacyjnych czasu rzeczywistego. Skalowalność systemów RTOS. Zalety stosowania systemów RTOS.

Uruchamianie i testowanie urządzeń mikroprocesorowych. Integralność sprzętu i oprogramowania. Testowanie urządzeń w rzeczywistych warunkach pracy.

Układy mikroprocesorowe w aparaturze medycznej. Przykłady mikroprocesorowych urządzeń medycznych: termometr cyfrowy, EKG, oksymetr, glukometr, miernik ciśnienia tętniczego krwi, system do jontoforezy. Monitorowanie parametrów życiowych pacjenta - rozwiązania przewodowe i bezprzewodowe

Efekty kształcenia:

Umiejętności i kompetencje w zakresie: projektowania, programowania i uruchamiania urządzeń mikroprocesorowych.

Warunki zaliczenia:

Wykład - warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen z kolokwiów pisemnych przeprowadzonych co najmniej raz w semestrze.

Laboratorium - warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, przewidzianych do realizacji w ramach programu laboratorium.

Literatura podstawowa:

1. Krzyżanowski R.: Układy mikroprocesorowe, PWN, Warszawa, 2007

2. Coffron J.W., Long W.E.: Technika sprzęgania w układach mikroprocesorowych, WNT, Warszwa, 1988

3. Hadam P.: Projektowanie systemów mikroprocesorowych, Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2004

4. Daca W.: Mikrokontrolery od układów 8-bitowych do 32-bitowych, Wydawnictwo MIKOM, Warszwa, 2000

5. Bogusz J.: Lokalne interfejsy szeregowe w systemach cyfrowych, Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2004

Literatura uzupełniająca:

1. Solution for medical applications, DS01062B, Microchip Technology Inc., 2009.

2. Microchip's PIC24F Family Reference Manual, Microchip Technology Inc., 2009

3. Labrosse J.J.: Embedded systems building blocks, CMP Books, Lawrence, USA, 2000.

6. Horowitz P., Hill W.: Sztuka elektroniki: tom II, WKŁ, Warszawa, 2000.

Wydział Elektryczny

Kierunek: Inżynieria biomedyczna

---