Введение 4
1 Анализ предметной области 5
1.1 Анализ существующих продуктов 6
1.1.1 LEGO Education 6
1.1.2 Типовой комплект учебного оборудования 8
1.2 Формулировка требований к продукту 10
1.3 Функциональные возможности 11
1.4 Цель создания системы 12
1.5 Вывод по первой главе 12
2 Проектирование системы 13
2.1 Разработка структурной схемы 13
2.2 Разработка функциональной схемы 14
2.3 Элементная база 15
2.3.1 Управляющая кнопка 15
2.3.2 ИК датчик препятствия 16
2.3.3 Потенциометр 17
2.3.4 Модуль распознавания голоса 18
2.3.5 Светодиоды 19
2.3.6 Сдвиговый регистр 20
2.3.7 Пьезоэлектрический динамик 21
2.3.8 Микропривод 21
2.3.9 RTC модуль 23
2.3.10 Микроконтроллерная плата 24
2.3.11 Модуль питания и макетная плата 25
2.4 Принципиальная схема 26
2.5 Выводы по второй главе 27
3 Разработка системы 28
3.1 Словесное представление алгоритма функционирования 28
3.2 Разработка алгоритма функционирования 29
3.3 Моделирование программирования и сборки системы 30
3.4 Программный код 30
3.5 Сборка системы 36
3.6 Вывод по третьей главе 37
Заключение 38
Список использованных источников 39
Приложение А Программный код системы 41
Приложение Б Инструкция по голосовому управлению 55
Приложение В Перечень элементов 56
Поступление в институт на направления, связанные с программированием, представляет собой захватывающую возможность для многих абитуриентов. Однако, на пути к освоению этой сферы, они сталкиваются с несколькими значимыми проблемами.
Программирование — это обширная область с разнообразием специализаций и направлений. Студенты, желающие поступить на программные курсы, имеют возможность выбора между различными областями, такими как веб-разработка, мобильная разработка, анализ данных, искусственный интеллект, кибербезопасность и другие. Они должны проявлять гибкость и адаптивность, чтобы выбрать направление, соответствующее их интересам и целям в карьере.
В настоящее время интерес к изучению низкоуровневого программирования растет с каждым днем. Эта область представляет собой важный компонент для тех, кто стремится понять основы функционирования электроники на более глубоком уровне. Изучение низкоуровневого программирования позволяет студентам узнать, как работает аппаратное обеспечение, основные принципы программируемой составляющей, а также как это взаимодействует между собой.
Учебно-образовательный макет умной деревни, разработанный с использованием микроконтроллера Arduino, предоставляет возможность абитуриентам ознакомиться с новыми технологиями, позволяя им погрузиться в мир низкоуровневого программирования и электроники. Данный проект способствует не только заинтересованности будущего студента данной областью программирования, но также помогает понять, что именно он хочет изучать в будущем, а также способствует в выборе направления обучения.
В результате работы был создан учебно-образовательный стенд «умная деревня».
В данной работе был проведён анализ предметной области, что в результате помогло сформировать требования к конечному продукту. Они указывают на преимущества каждого из рассмотренных аналогов, подчёркивая ключевые характеристики, представленные в описаниях. На основе требований был выбран функционал, комплектующие и технологии необходимые для реализации задуманного стенда.
Для реализации проекта были использованы программная среда Arduino IDE, язык программирования C и набор комплектующих для реализации функционала.
В результате разработан макет для вовлечения абитуриентов к изучению программирования, который на простом примере позволяет показать, что может из себя представлять низкоуровневое программирование.
Учебно-образовательный макет предусматривает возможность расширения функционала, а именно подключение большего числа компонентов для увеличения вариантов взаимодействия ученика с макетом, изменение подхода к голосовому управлению или написание собственного алгоритма распознавания голоса.
1. ГОСТ 7.32-2001. Система стандартов по информации, библиотечному и
издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления // Консорциум кодекс: электронный фонд правовых и нормативно-технических документов : официальный сайт. - URL:
https://docs.cntd.ru/document/1200026224 (дата обращения: 21.12.2023).
2. ГОСТ 7.9-95 (ИСО 214-76). Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования // Научная периодика: проблемы и решения. - URL: https://nppir.ru/wp- content/uploads/22-gost-7.9-95.pdf (дата обращения: 21.12.2023).
3. ГОСТ 7.1-2003. Система стандартов по информации, библиотечному и из-дательскому делу. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Об-щие требования и правила составления.
4. ГОСТ 7.1-2003. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления // Российская государственная библиотека: официальный сайт. - URL: https://diss.rsl.ru/datadocs/doc_291wu.pdf (дата обращения: 21.12.2023).
5. История lego, серия lego // LEGO.com : официальный сайт компании: сайт. - URL: https://www.lego.com/ru-ru/history/articles/g-lego-education (дата обращения: 20.12.2023).
6. Типовой комплект учебного оборудования «Микроконтроллер Ми-
ландр» // ООО ННН «Учтех-Профи» : сайт. - URL:
https://labstand.ru/catalog/mikrokontrollery-i-mikroproczessornaya-tehnika/uchebno- laboratornyj-stend-mikrokontroller-milandr-milandr (дата обращения: 20.12.2023)
7. Интернет-магазин комплектующих для 3D принтеров, ЧПУ станков и робототехники // 3DiY (Тридиай) : сайт. - URL: https://3d-diy.ru/wiki/arduino- moduli/modul-zapisi-golosa-SD1820/?ysclid=lqpj3r8mio759687001 (дата обращения: 20.12.2023).
8. Документация Arduino / программные библиотеки // ARDUINO.CC официальный сайт компании: сайт. - URL: https://docs.arduino.cc/hardware/uno-rev3/ (дата обращения: 21.12.2023).