Витяг з робочої програми

Мета та завдання навчальної дисципліни

Мета навчальної дисципліни є формування у студентів системи знань про принцип дії та галузі застосування пристроїв на базі мікроконтролерів, можливості мікроконтролерних плат Arduino й їх використання при розробці прототипів нових пристроїв, а також навичок апаратно-програмного проектування вбудованих систем керування спеціалізованим устаткуванням.

Завдання: вивчення будови та принципу дії електронних пристроїв на базі мікроконтролерів; ознайомлення з Arduino-сумісною налагоджувальною платою та середовищем програмування Arduino IDE; оволодіння прийомами програмування взаємодії мікроконтролерів з іншими елементами пристрою (датчиками, засобами людино-машинного інтерфейсу, виконавчими елементами) й іншими пристроями; набуття навичок вибору компонентів для реалізації заданої функціональності пристрою; полегшити впровадження мікропроцесорних пристроїв у повсякденну практичну та професійну діяльність майбутніх фахівців, які володіють специфічними знаннями із різних областей апаратної й програмної інженерії.

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен

знати: базові знання про мікроконтролерну плату micro:bit, Arduino для вирішення задач зі збору даних з датчиків, керування або взаємодії з користувачем шляхом розробки прототипу пристрою на базі Arduino та його програмування; принципи роботи пристроїв на базі мікроконтролерів, методи і принципи розробки програмного забезпечення для мікроконтролерів у платах micro:bit та Arduino;

вміти: згідно вимог до розроблюваного пристрою вибирати один з варіантів плати Arduino та електронні компоненти пристрою, сумісні з обраною платою; розробляти прототипи пристроїв на основі налагоджувальної плати Arduino та зовнішніх електронних модулів; розробляти для них програми з використанням бібліотек для платформи Arduino.

Програма та структура навчальної дисципліни для:

– повного терміну денної (заочної) форми навчання;

– скороченого терміну денної (заочної) форми навчання.

Змістовий модуль 1. Загальні відомості про вбудовані системи

1. Загальні відомості про вбудовані комп'ютерні системи

Поняття вбудованої системи керування. Засоби, що використовуються як основа ВКС. Відмінності між вбудованими системами керування та звичайними комп'ютерами. Архітектура вбудованих комп’ютерних систем

2. Основи програмної архітектури МК сімейства х51

Загальні відомості. Пам’ять та регістри загального призначення. Спеціальні функціональні регістри. Цикл виконання команди. Формати й способи адресації даних у МК х51. Види адресації даних. Способи адресації команд

3. Версії мікроконтролерів, оснащені ПЗП з ультрафіолетовим стиранням

Програмування мікроконтролера з УФ-ПЗП. Захист від зовнішнього читання УФ-ПЗП в МК x51. Реакція УФ-ПЗП на світло.

4. Програмування під micro:bit

Micro:bit-овий код, перевірка програми на тренажері в редакторі MakeCode. Завантаження «шестигранного» файлу. Використання Python і текстовий JavaScript для програмування micro:bit. Програмування micro:bit для реагування на кнопки, світло, рух, температуру, можливість відправлення повідомлення за допомогою бездротового зв’язку до інших micro:bit. Кодування micro:bit з мобільного пристрою.

Змістовий модуль 2. Апаратно-програмне проектування вбудованих систем

1. Апаратна частина ВКС покоління Arduino

Будова плати Arduino Uno. Поняття дискретних та аналогових входів і виходів. Типи вихідних сигналів давачів фізичних величин. Засоби індикації: світлодіодні та рідкокристалічні дисплеї. Способи оновлення даних

на дисплеях. Характеристика сенсорів та давачів Arduino.

2. Мова програмування пристроїв Arduino

Оператори: керуючі оператори, синтаксис, арифметичні оператори, оператори порівняння, логічні оператори, вказівники доступу, бітові оператори, складальні оператори; дані: константи, типи даних, перетворення типів, область видимості змінної і специфікатори, допоміжна функція; функції: цифровий ввід/вивід, аналоговий ввід/вивід, тільки для Due, розширений ввід/вивід, час, математичні обчислення, тригонометрія, випадкові числа, біти і байти, зовнішні перериви, перериви; бібліотеки: EEPROM, SD, SPI, SoftwareSerial,wire, допоміжні класи, бібліотеки для Leonardo.

3. Віртуальне проектування вбудованих систем в середовищі Proteus vsm

Світлодіод та його використання. Середовище віртуального проектування електронних схем Proteus VSM. Проектування віртуальної моделі електронної схеми та симуляція її роботи в Proteus VSM. Практична робота з симуляції роботи схем.