Procesamiento Digital de Señales

1. Datos Generales de la asignatura
Nombre de la asignatura: Procesamiento Digital de Señales
Clave de la asignatura: APM-1302
Créditos SATCA: 2 - 4 – 6
Carrera:
Ingeniería Electrónica
2. Presentación
Caracterización de la asignatura
Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Electrónico la habilidad para
Interpretar y diseñar sistemas digitales utilizados en diferentes procesos
industriales, medición, instrumentación y sistemas de telecomunicaciones.
Intención didáctica
En este primer tema se presenta la transformada Z donde se trata en particular
funciones de variable natural (funciones discretas en el tiempo), funciones discretas
básicas, transformadas de las funciones discretas básicas, tablas de transformada
Z, ecuaciones diferenciales con diferencias, solución de ecuaciones de diferencias
por el método de la transformada Z y la transformada Z inversa.
Posteriormente en el segundo tema se presenta la clasificación de las señales,
frecuencia en señales en tiempo continuo y en tiempo discreto, conversión
analógica digital, muestreo de señales análogas, teorema de muestreo, elementos
básicos de un sistema de procesado digital de señales.
El tercer tema trata sobre el diseño de filtros IIR y FIR.
En el último tema se presenta la aplicación, con un proyecto final implementando
un sistema de adquisición de datos e Instrumentación virtual.
3. Participantes en el diseño y seguimiento curricular del programa
Lugar y fecha de
elaboración o revisión
Participantes
Observaciones
Dirección
General
de Academia de Electrónica:
Propuesta de contenidos
Educación
Superior Instituto
Tecnológico temáticos
Tecnológica, Dirección de Superior de Coatzacoalcos
Institutos
Tecnológicos Instituto
Tecnológico
Descentralizados, 29 y 30 Superior de Las Choapas
de Septiembre del 2011
Instituto
Tecnológico
Superior de Ecatepec
Instituto
Tecnológico
Superior de Monclova
Instituto
Tecnológico
Superior de Tierra Blanca
Instituto
Tecnológico
Superior de Uruapan
Dirección
General
de
Educación
Superior
Tecnológica, Dirección de
Institutos
Tecnológicos
Descentralizados, 17 y 18
de Enero del 2013
Representantes de los
Institutos
Tecnológicos
Superiores de:
Coatzacoalcos,
Las
Choapas, Tierra Blanca,
Uruapan, Nuevo Casas
Grandes.
Y
Tecnológicos
de
Estudios Superiores de:
Chalco, Ecatepec y Villa
Guerrero.
Reunión para el análisis
por
competencias
profesionales
de
la
especialidad de la carrera
de Ingeniería Electrónica.
4. Competencias a desarrollar
Competencia general de la asignatura
Implementa sistemas para el procesado de señales digitales, utilizando microprocesadores,
DSP´S o FPGA’S.
Competencias específicas
Implementa sistemas para el procesado de señales
microprocesadores, DSP´S o FPGA’S.
Competencias genéricas
Competencias Instrumentales:
Comunicación oral y escrita.
Habilidades para el manejo de la computadora.
digitales,
utilizando
Competencias interpersonales:
Competencias Sistémicas:
er.
5. Competencias previas de otras asignaturas
Competencias previas
Transformada de Laplace y Fourier.
Electrónica digital
Programación de FPGA's
Sistemas de Control
6. Temario
Temas
No.
1.
Subtemas
Nombre
La Transformada Z
1.1 Introducción
1.2 Funciones de variable natural
(funciones discretas en el tiempo)
1.3 Funciones discretas básicas
1.4 Transformadas de las funciones
discretas básicas
1.5 Tablas de transformada Z
1.6
Ecuaciones
Diferenciales
con
Diferencias
1.7
Solución
de
ecuaciones
de
diferencias por el método de la
transformada Z.
1.8 La transformada Z inversa
2.
Señales, Sistemas y Procesado de
la Señal
3.
Señales y Sistemas en Tiempo
Discreto
4.
Filtros Digitales
5.
Aplicaciones
2.1 Señales
2.2 Clasificación de las señales
2.3 Frecuencia en señales en tiempo
continuo y en tiempo discreto
2.4 Conversión analógica digital
2.5 Muestreo de señales análogas
2.6 Teorema de muestreo
2.7 Elementos básicos de un sistema de
procesado digital de señales
3.1 Señales en tiempo discreto
3.2 Sistemas en tiempo discreto
3.3 Análisis de sistemas Discretos
Lineales invariantes en el tiempo
3.4 Sistemas discretos descritos mediante
ecuaciones en diferencias
4.1 Diseño de filtros FIR
4.2 Diseño de filtros IIR
5.1 Implementación de un sistema de
adquisición de datos.
5.2 Instrumentación virtual
7. Actividades de aprendizaje
Competencia específica y genéricas (a desarrollar y fortalecer por tema)
Aplica la definición de transformada Z en la solución de ecuaciones de diferencias de
sistemas discretizados.
Tema
Actividades de aprendizaje
Tema 1.- La Transformada Z.
Investiga la diferencia entre una señal
en tiempo continuo y una señal en tiempo
discreto.
funciones
en
muestreándolas.
tiempo
continuo,
de tablas.
diferencias y buscar ejemplos donde se
aplique.
con ayuda de la transformada Z.
Competencia específica y genéricas (a desarrollar y fortalecer por tema)
Comprende el concepto de señal como información eléctrica y sus clasificaciones de
acuerdo a su naturaleza.
Tema
Actividades de aprendizaje
Tema 2.- Señales Sistemas y Procesado de la
señal
Investiga la clasificación de la señales.
Define la frecuencia en señales
discretas.
muestreo de señales.
Convierte una señal analógica
digital, con ayuda de un muestreador
Competencia específica y genéricas (a desarrollar y fortalecer por tema)
en
Analiza sistemas en tiempo discreto
Tema
Tema 3.- Señales y sistemas en tiempo
Discreto.
Actividades de aprendizaje
Investiga las características de un
sistema en tiempo discreto.
el análisis de señales en tiempo discreto.
Competencia específica y genéricas (a desarrollar y fortalecer por tema)
Implementa filtros digitales por medio de diferentes algoritmos.
Tema
Actividades de aprendizaje
Tema 4.- Filtros Digitales
Investiga
algoritmos
implementación de filtros.
para
la
microprocesador, DSP’S o FPGA’S.
Competencia específica y genéricas (a desarrollar y fortalecer por tema)
Implementa un sistema de adquisición de datos, utilizando un software de aplicación.
Tema
Tema 5.- Aplicaciones
Actividades de aprendizaje
Diseña un programa en donde se
adquieran señales.
un programa de adquisición de datos.
matemático.
8. Prácticas (para fortalecer las competencias de los temas y de la asignatura)
1. Diseño de un muestreador.
2. Diseñar un sistema de conversión analógica a digital sin usar ADC.
3. Convertir una señal en tiempo continuo a digital usando un ADC.
4. Implementar filtros digitales por medio de un DSP, Microprocesador o FPGA
9. Proyecto integrador(Para fortalecer las competencias de la asignatura con otras
asignaturas)
El objetivo del proyecto que planteé el docente que imparta esta asignatura, es
demostrar el desarrollo y alcance de la(s) competencia(s) de la asignatura,
considerando las siguientes fases:
Objetivo: El Alumno desarrolla un prototipo de robot manipulador para realizar la
manipulación de una tarea para Implementar un sistema que funcione como interfaz
entre un sensor para una señal en tiempo continuo y la PC, con la finalidad de
manipularla.
Fundamentación: R.I Conoce los elementos que intervienen en un Robot. Analiza
los movimientos de translación y rotación de un robot. Analiza y comprende la
importancia del modelo dinámico dentro de la robótica industrial. Reconoce los
diferentes esquemas de control y su aplicación para los requerimientos de
movimiento de un robot manipulador. Aprende a realizar la planificación de
trayectorias de un robot manipulador. Realiza un robot manipulador y el control de
una trayectoria utilizando los conocimientos adquiridos en clase. P.D.S Aplica la
definición de transformada Z en la solución de ecuaciones de diferencias de sistemas
discretizados. Comprende el concepto de señal como información eléctrica y sus
clasificaciones de acuerdo a su naturaleza. Analiza sistemas en tiempo discreto.
Implementa filtros digitales por medio de diferentes algoritmos. Implementa un
sistema de adquisición de datos, utilizando un software de aplicación.
Planeación: con base en el diagnóstico en esta fase se realiza el diseño del proyecto
por parte de los estudiantes con asesoría del docente; implica planificar un proceso:,
el diseño de un modelo, entre otros, según el tipo de proyecto, las actividades a
realizar los recursos requeridos y el cronograma de trabajo.
Ya que está plenamente identificado el problema, el primer parcial se hará la
propuesta definiendo de manera clara lo que se realizara. En el segundo parcial se
presentaran avances con base a los objetivos planteados en la propuesta. En el
tercer parcial es la culminación del proyecto con base en lo estipulado en el
cronograma.
Ejecución: consiste en el desarrollo de la planeación del proyecto realizada por parte
de los estudiantes con asesoría del docente o construcción del modelo propuesto
según el tipo de proyecto, es la fase de mayor duración que implica el desempeño de
las competencias genéricas y especificas a desarrollar.
En esta etapa el proyecto debe de desarrollarse con cualquiera de los siguientes
dispositivos: Un microcontrolador, un procesador digital de señales, un FPGA,
utilizando cualquier sensor para implementar alguna variable física al sistema para su
manipulación y control por medio de la PC.
Evaluación: es la fase final que aplica un juicio de valor en el contexto laboralprofesión, social e investigativo, ésta se debe realizar a través del reconocimiento de
logros y aspectos a mejorar se estará promoviendo el concepto de “evaluación para
la mejora continua”, la metacognición, el desarrollo del pensamiento crítico y reflexivo
en los estudiantes.
En esta etapa se evalúa el sistema que procese una variable física y controle esta
por medio de un robot en comunicación con una PC.
10. Evaluación por competencias (específicas y genéricas de la asignatura)
Desarrollo de prácticas de laboratorio
Examen teórico
 Participación y cumplimiento de trabajos extra clase
 Investigación
11. Fuentes de información (actualizadas considerando los lineamientos de la APA*)
Ogata K, Sistemas de Control en Tiempo Discreto, Prentice Hall
Kuo Benjamin, Sistemas de Control Digital, CECSA
Proakis John, Tratamiento Digital de Señales, Prentice Hall
Mitra Sanjit, Procesamiento Digital de Señales, Mc Graw Hill
Pong P.Chu RTL hardware design using vhdl ,Jhon Wiley interscience &
Sons,inc., publication
* American PsychologicalAssociation (APA)