Ingeniería Electrónica SDJ 1202

Transcripción

1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: (Créditos) SATCA 1 Procesamiento Digital de Señales (DSP). Ingeniería Electrónica SDJ PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero la capacidad programar, diseñar y construir filtros digitales y sistemas de control en tiempo discreto empleando un DSP. Para integrarla se ha hecho un estudio del campo de la electrónica digital, identificando los temas clásicos y actuales que tienen una mayor aplicación en el quehacer profesional del ingeniero eléctrico. Esta materia se vincula a otras, estrechamente relacionadas con desempeños profesionales; se inserta en la última etapa de la trayectoria escolar como parte de la especialización de la carrera. De manera particular, lo trabajado en esta asignatura se aplica en el estudio de la materia: control digital y sistema lineales en tiempo discreto. La importancia de esta materia radica en la aplicación actual de los sistemas de control discretos y en la evolución que ha tenido el diseño de los mismos en la mayoría de las áreas de la ingeniería. El alumno; con esta materia, aprenderá conceptos fundamentales y diferentes arquitecturas de DSP o DSPic, dispositivos disponibles y su programación Intención didáctica. El contenido de la materia está organizado en cuatro unidades. Es una asignatura fundamental para el conocimiento y aplicación de los sistemas Lineales en tiempo discreto siendo importante que el alumno sea consciente de la importancia de ello, para que desarrolle las herramientas metodológicas de análisis, diseño y aplicación que se abordan, y utilice el software para programación de DSP. El dominio del lenguaje Ensamblador es fundamental para el desarrollo de la asignatura. 1 Sistema de asignación y transferencia de créditos académicos

2 En la primera unidad se da la introducción a los procesadores digital de señales DSP, para que se usan y sus conceptos fundamentales En la segunda unidad se trabaja con la configuración de archivos y puertos para la programación de un DSP. Además, se realiza la comprobación por medio de prácticas en software de simulación y en el laboratorio, mediante el desarrollo de prácticas representativas. En la unidad tres usando los conocimientos previos, el alumno podrá diseñar filtros digitales FIR para programar con DSP o DSPic basados en algorítmico. La cuarta unidad incluye el desarrollo de una aplicación y programación de DSP o DSPic de filtros IIR. El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y control de variables y datos relevantes; planteamiento de hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar. Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeación. La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las necesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas de las actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase y comenzar el tratamiento en clase a partir de la discusión de los resultados de las observaciones. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante se acostumbre a reconocer los fenómenos físicos en su alrededor y no sólo se hable de ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales, virtuales o naturales

3 3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias genéricas: Competencias instrumentales: Competencias específicas: Conocer los conceptos fundamentales y la programación de los DSP o DSPic Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos generales básicos Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita en su propia lengua Conocimiento de una segunda lengua Habilidades básicas de manejo de la computadora Habilidades de gestión de información(habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas) Solución de problemas Toma de decisiones. Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica Trabajo en equipo Habilidades interpersonales Capacidad de trabajar en equipo interdisciplinario Capacidad de comunicarse con profesionales de otras áreas Compromiso ético Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender Capacidad de adaptarse a nuevas situaciones Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) Liderazgo Habilidad para trabajar en forma autónoma Búsqueda del logro

4 4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Veracruz Participantes Academia de Ingeniería Electrónica del Instituto Tecnológico de Veracruz Observaciones (cambios y justificación) Materia diseñada para módulo de especialidad 5.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO (Competencias específicas a desarrollar en el curso) Aplicar los conocimientos de transformadas de Laplace y Transformada Z aplicados a los sistemas Lineales Invariantes en el tiempo para diseñar filtros digitales de tipo IIR y FIR utilizando un DSP o DSPic. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS Conocer y entender el funcionamiento de los Procesadores Digitales de Señales. Programación en lenguaje de Maquina. Transformada de Laplace. Transformada Z. Utilizar apropiadamente los instrumentos de medición y prueba, para la medición e interpretación de variables eléctricas en componentes y circuitos eléctricos.

5 7.- TEMARIO Unidad Temas Subtemas I Los Procesadores Digitales de Señales (DSP) Introducción a los procesadores digitales de señales 1.2.-Características y estructura Arquitectura de los DSP Lenguaje de programación de DSP Adquisición de datos II Programación de los DSP 2.1 Tipos de registros y Modos de Direccionamiento 2.2 Manejo de registros 2.3 Adquisición de datos 2.4 Aplicación de los convertidores ADC y DAC III Diseño de Filtros de Respuesta al Impulso Infinito IIR Tipos de Filtros Buterworth, Chebyshev, Elliptip Propiedades y Características 3.3 Diseño de Filtros IIR 3.4 Implementar Filtros IIR en un DSP. 3.5 Evaluación y Conclusiones. IV Diseño de Filtros de Respuesta al impuso Finito FIR 4.1 Tipos de filtros Kayser, Hamming, Blackman, Beesel. 4.2 Propiedades y Características. 4.3 Diseño de Filtros FIR 4.4 Implementar Filtros FIR en un DSP. 4.5 Evaluación y Conclusiones.

6 8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS (desarrollo de competencias genéricas) Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de los contenidos de la asignatura. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Propiciar, en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y análisis-síntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigación, la aplicación de conocimientos y la solución de problemas. Llevar a cabo actividades prácticas que promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: observación, identificación manejo y control de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, de trabajo en equipo. Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura. Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de terminología científicotecnológica Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución. Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así como con las prácticas de una ingeniería con enfoque sustentable. Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional. Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Examen escrito para evaluación del trabajo en el aula. Desarrollo de prácticas en el laboratorio. Desarrollo de reporte escrito del trabajo práctico. Evaluación de trabajos de investigación. Evaluación de solución de problemas. Reporte de las simulaciones software.

7 10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Los Procesadores Digitales de Señales (DSP) Competencia específica a desarrollar Aplicar los sistemas de arquitectura de procesador digital de señales. Identifica y analiza las características de un DSP Actividades de Aprendizaje Buscar, seleccionar y analizar información en las distintas fuentes bibliográficas propuestas de los procesadores digital de señales su arquitectura En pequeños grupos analizar la información y reflexionar sobre las características interna, registros, camino de datos. Hacer un reporte de investigación de manera escrita, que contenga conceptos, de procesamiento digital de señales en un integrado. Unidad 2: Programación de los DSP Competencia específica a desarrollar El alumno comprende la Arquitectura del DSP El alumno programa la Interfaz de entrada y salida Actividades de Aprendizaje Buscar, seleccionar y analizar información en las distintas fuentes bibliográficas propuestas acerca de registros, modos de direccionamiento, interrupciones. Identificar y comparar los diferentes modos. En pequeños grupos analizar la información y reflexionar sobre instrucciones. Hacer un reporte de investigación de manera escrita, que contenga conceptos, manejo de registros, modos de direccionamiento, manejo de datos, programación al final elaborar programas de aplicación. Realizar programas de aplicación en el DSpic.

8 Unidad 3: Diseño de Filtros de Respuesta al Impulso Infinito IIR Competencia específica a desarrollar Aplicar los Filtros de respuesta al impulso infinito (Butterworth, Chebyshev, Elliptic, etc.) para posteriormente ser programados en un DSP o DSPic. Actividades de Aprendizaje Buscar, seleccionar y analizar información en las distintas fuentes bibliográficas propuestas acerca de diseño de filtros digitales IIR. Realizar el cálculo de diferentes filtros con sus características. En pequeños grupos analizar la información y reflexionar sobre la programación de los filtros. Diseñar y construir circuitos filtros en DSP o DSPic para comprobar su funcionamiento. Unidad 4: Diseño de Filtros de Respuesta al impuso Finito FIR Competencia específica a desarrollar Aplicar los Filtros de respuesta al impulso Finito (Blakman, Hamming, Kaiser) para posteriormente ser programados en un DSP o DSPic. Actividades de Aprendizaje Buscar, seleccionar y analizar información en las distintas fuentes bibliográficas propuestas acerca de diseño de filtros digitales FIR. Realizar el cálculo de los diferentes filtros con sus características. En pequeños grupos analizar la información y reflexionar sobre la programación de los filtros. Diseñar y construir circuitos filtros en DSP o DSPic para comprobar su funcionamiento.

9 11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Proakis, John G., Manolakis, Dimitris G., Tratamiento Digital de Señales Principios Algoritmos y Aplicaciones. Tercera edición editorial Prentice Hall ISBN Santij K. Mitra., Digital Signal Processing a computer Based Approach. Secon Editión McGraw-Hill Internatinal ISBN x. 3. Oppenheim Alan V., Willsky, Alan. Nawad, Hamid, Señales y Sistemas. Segunda Edición Editorial Prentice-Hall ISBN x. 4. Oppenheim, Alan V., Schafer, Ronald W., Buck, John R., Discrete- Time Signal Processing. Second Edition Prentice-Hall ISBN Burrus, C. Sydney., McClellan,James H., Oppenheim, Alan V., Parks, Thomas W., Schafer, Ronald W., Schuessler, Hans W. Ejercicios de Tratamiento de la señal utilizando Matlab v.4 un enfoque práctico. Prentice Hall ISBN Etter,Delores M., Solución de problemas de Ingeniería Utilizando Matlab. Segunda Edición Prentice-Hall ISBN Antoniou, Andreas., Digital Filter Analysis, Design, and Applications Second Edition McGraw-Hill ISBN X. 8. Soliman, Samir S., Srinath,Mandyam D., Señales y Sistemas Continuos y Discretos. Segunda edición Prentice-Hall ISBN Johnson, Johnny R., Introduction to Digital Signal Processing. Prentice-Hall ISBN Angulo Usategui,José María., Etxebarria Ruiz, Aritza., Angulo Martínez,Ignacio., Trueba Parra, Iván., DSpic Diseño Práctico de Aplicaciones. Ed. Mac Graw Hill ISBN

10 12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS 1.- Simulación de Señales continuas y discretas Mediante Programación en MatLab. 2.- Conexión del modulo de DSP con la PC, Instalación de Sofware y ambiente de Programación ( DSP PIC de MiCROCHIP ). 3.- Arquitectura de un DSP (interface de entrada y salida, registros, convertidor análogo a digital y digital a análogo, modos de direccionamiento). 4.-Simulación de Filtros Digitales IIR Mediante Programación en Matlab. 5.- Programación de Filtros Digitales IIR en un DSP. 6.- Simulación de Filtros Digitales FIIR Mediante Programación en Matlab. 7.- Programación de los Filtros Digitales FIR en un DSP. 8.- Programación de aplicaciones de sistemas de procesamiento de Señales en un DSP