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Academic Year/course: 2023/24

436 - Bachelor's Degree in Industrial Engineering Technology

30046 - Digital Electronic Systems


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
30046 - Digital Electronic Systems
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
436 - Bachelor's Degree in Industrial Engineering Technology
ECTS:
6.0
Year:
4
Semester:
First semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

The objective of the subject is to train the student in the fundamentals of the design of digital electronic systems based on FPGAs and microcontrollers to know how to control simple electrical and mechatronic systems: control of DC motors, servos, stepper motors.

This subject is aligned with some of the SDGs of the 2030 Agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) and certain specific targets, so that the acquisition of the learning results of the subject provides the student with the training and competence to contribute to some extent to their achievement:

  • Goal 7: Ensure access to affordable, secure, sustainable and modern energy for all. Objective 7.3.
  • Goal 9: Industry, Innovation and Infrastructure. Objective 9.4.

2. Learning results

Knows the common digital electronic building blocks and is able to combine and use them.

Identifies and understands the basic structure and operation of FPGAs and microcontrollers as the most useful implementation technologies in industrial applications.

Designs FPGA-based digital electronic systems using the VHDL hardware description language.

Designs digital electronic systems based on microcontrollers and programs them in C and Python languages.

Uses with fluency the development tools of electronic systems based on FPGAs and microcontrollers.

Knows basic peripheral connection techniques.

Selects and applies digital electronic systems oriented to the control of power electronic converters applied to simple electrical and mechatronic systems.

3. Syllabus

T1. Introduction

  • Programmable logic and microcontrollers
  • Examples of industrial applications

T2. Microcontrollers

  • Introduction to microcontrollers
  • Basic blocks of a microcontroller
  • Peripherals
  • C and Python programming languages

T3. MSP430 Microcontroller

  • CPU architecture
  • Interruptions and Reset
  • Clock system and modes of operation
  • Digital I/O ports
  • Timers
  • ADC10 peripheral of the MSP430

T4. Description of digital circuits in VHDL

  • Hardware description language VHDL
  • Methodology, tools and design flow
  • Combinational and sequential circuits
  • Design rules

T5. Examples of digital design applied to industry

4. Academic activities

Lectures (30 hours)

Expository and explanatory sessions of contents.

Problem and case classes (15 hours)

In this activity a set of typical problems will be solved.

Laboratory practices (15 hours)

Physical implementation of representative examples will be carried out in the laboratory.

Teaching assignments (30 hours)

The student is expected to approach real cases by applying the techniques described throughout the term.

Study (54 hours)

Personal study aimed at achieving the proper monitoring of the subject, the completion of the practices, the preparation of the exam and tutorials.

Assessment tests (6 hours)

5. Assessment system

The subject will be assessed only in the global assessment modality by means of the following activities:

Test 1. Theoretical exam: grade from 0 to 10 points (20% final grade). There will be an individual written exam consisting of several multiple-choice or short-answer questions.

Test 2. Laboratory exam: grade from 0 to 10 points (40% final grade).  Students who have obtained a practice grade of 4 points or more during the term will be exempted from this exam. The exam will consist of the implementation of digital circuits similar to those developed during the term in the laboratory practice sessions. The design methodology, the operation of the circuit and the use of the instruments and the software tools of the laboratory will be assessed.

Test 3. Oral presentation of the practical work: grade from 0 to 10 points (40% final grade). The assessment of the works will take into account both the report presented and the suitability and originality of the proposed solution.


Curso Académico: 2023/24

436 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

30046 - Sistemas electrónicos digitales


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
30046 - Sistemas electrónicos digitales
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
436 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
Créditos:
6.0
Curso:
4
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

El objetivo de la asignatura es formar al alumno en los fundamentos del diseño de sistemas electrónicos digitales basados en FPGAs y microcontroladores para saber controlar sistemas eléctricos y mecatrónicos sencillos: control de motores de continua, servos, motores paso a paso.

Esta asignatura se alineada con algunos de los ODS de la Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro:

  • Objetivo 7: Garantizar el acceso a una energía asequible, segura, sostenible y moderna para todos. Meta 7.3.
  • Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras. Meta 9.4.

2. Resultados de aprendizaje

Conoce los bloques electrónicos digitales habituales y es capaz de combinarlos y utilizarlos.

Identifica y comprende la estructura y funcionamiento básico de FPGAs y microcontroladores como las tecnologías de implementación más útiles en aplicaciones industriales.

Diseña sistemas electrónicos digitales basados en FPGAs utilizando el lenguaje de descripción de hardware VHDL.

Diseña sistemas electrónicos digitales basados en microcontroladores y los programa en lenguaje C y Python.

Utiliza con soltura las herramientas de desarrollo de sistemas electrónicos basados en FPGAs y microcontroladores.

Conoce las técnicas de conexión de periféricos básicos.

Selecciona y aplica sistemas electrónicos digitales orientados al control de convertidores electrónicos de potencia aplicados a sistemas eléctricos y mecatrónicos sencillos.

3. Programa de la asignatura

T1. Introducción

  • Lógica programable y microcontroladores
  • Ejemplos de aplicación industrial

T2. Microcontroladores

  • Introducción a los microcontroladores
  • Bloques básicos de un microcontrolador
  • Periféricos
  • Lenguajes de programación C y Python

T3. Microcontrolador MSP430

  • Arquitectura de la CPU
  • Interrupciones y Reset
  • Sistema de reloj y modos de operación
  • Puertos de E/S digital
  • Temporizadores
  • Periférico ADC10 del MSP430

T4. Descripción de circuitos digitales en VHDL

  • Lenguaje de descripción de hardware VHDL
  • Metodología, herramientas y flujo de diseño
  • Circuitos combinacionales y secuenciales
  • Reglas de diseño

T5. Ejemplos de diseño digital aplicados a la industria

4. Actividades académicas

Clase magistral (30 horas)

Sesiones expositivas y explicativas de contenidos.

Clases de problemas y casos (15 horas)

En esta actividad se resolverá un conjunto de problemas típicos.

Prácticas de laboratorio (15 horas)

Se llevará a cabo la implementación física en el laboratorio de ejemplos representativos.

Trabajos docentes (30 horas)

Se pretende que el estudiante aborde casos reales aplicando las técnicas descritas a lo largo del curso.

Estudio (54 horas)

Estudio personal encaminado a lograr el seguimiento adecuado de la asignatura, la realización de las prácticas, la preparación del examen y las tutorías.

Pruebas de evaluación (6 horas)

5. Sistema de evaluación

La asignatura se evaluará solo en la modalidad de evaluación global mediante las siguientes actividades:

- Prueba 1: Examen teórico: calificación de 0 a 10 puntos (20% nota final). Se realizará un examen escrito individual compuesto por varias cuestiones tipo test o de respuesta corta.

- Prueba 2: Examen de laboratorio: calificación de 0 a 10 puntos (40% nota final). De este examen estarán eximidos los estudiantes que hayan obtenido una calificación de prácticas durante el curso mayor o igual que 4 puntos. El examen consistirá en la implementación de circuitos digitales similares a los desarrollados durante el curso en las sesiones de prácticas de laboratorio. Se valorará la metodología de diseño, el funcionamiento del circuito y el manejo del instrumental y de las herramientas software del laboratorio.

- Prueba 3: Presentación oral del trabajo práctico: calificación de 0 a 10 puntos (40% nota final). En la evaluación de los trabajos se tendrá en cuenta tanto la memoria presentada, como la idoneidad y originalidad de la solución propuesta.