РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СХЕМОТЕХНИКА» И МЕТОДИКА ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОЛЛЕДЖАХ (на примере темы «Комбинационные устройства»)
Введение 3
Глава 1. Комбинационные устройства 6
1.1. Теоретическое изучения темы «Комбинационные устройства» в
колледжах 6
1.2. Микроконтроллер Stellaris ARM Cortex-M4 25
Вывод по 1 главе 36
Глава 2. Практическая реализация лабораторного практикума на основе программируемого контроллера Stellaris LM4F120H5QR 37
2.1 Среда программирования “Energia” для реализации практикума
«Комбинационные Устройства» 37
2.2 Среда программирования “Processing” для реализации практикума
«Комбинационные Устройства» 45
Выводы по 2 главе 54
Заключение 55
Список использованной литературы 57
Приложение 1 59
Приложение 2 68
Приложение 3 71
Приложение 4
Специалист в любой технической или научной области, тем более связанной с разработкой и применением электронных средств, должен уверенно ориентироваться в мире электроники. Чтобы ориентироваться необходимо знать такую дисциплину, как - схемотехника.
Схемотехника - научно-техническое направление, охватывающее проблемы анализа и синтеза электронных устройств радиотехники, связи, автоматики, вычислительной техники и др. в целях обеспечения оптимального выполнениями заданных функций и расчета параметров входящих в них элементов [1].
Как и всякие проектные работы, схемотехника начинается с разработки технического задания. В нашем случае - лабораторного практикума. Лабораторный практикум -это наиболее важный компонент для будущего специалиста, потому что в практикуме присутствует практическая деятельность.
Таким образом, целью данной дипломной является разработка лабораторного практикума в схемотехнике, и рассмотрение из одного ее примеров «Комбинационные устройства и схемы» для последующего изучения этой темы в колледжах.
Для осуществления цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить общее понятие «Комбинационные устройства».
2. Ознакомление с микроконтроллером Stellaris LM4F120H5QR и его программное обеспечение Energia для реализации практикума «Комбинационные устройства».
З. Рассмотреть среду программирования «Processing» для реализации практикума «Комбинационные устройства».
Для успешного исследования лабораторного практикума по дисциплине «Схемотехника» студенту необходимо знать основы схемотехники, назначение и работу микроконтроллера, умение работать с программами для того чтобы написать и компилировать программы на языке программирования. И после этого сможем написать программу для лабораторного практикума.
Подходя к изучению «Схемотехники», важно отметить, что она является одной из важнейших отраслей электроники.
Курс лабораторных работ «Схемотехника» позволяет на практике изучить принципы построения, типовые схемотехнические решения и особенности функционирования как узлов вторичного электропитания (выпрямителей, стабилизаторов постоянного напряжения), так и других электронных устройств на основе аналоговых и цифровых ИМС: масштабирующих усилителей, операционных преобразователей, мульти и одно вибраторов, счетчиков импульсов, регистров.
При выполнении лабораторного практикума важными этапами ее выполнения являются: правильная сборка экспериментальной установки или сборка электрической схемы, сбор данных эксперимента. Эти этапы проводятся в лаборатории лабораторного практикума на специализированном оборудовании. Все остальные этапы: систематизация, обработка, обобщение результатов эксперимента, можно выполнять в удобное время и в удобном месте для студента. Первые два этапа, как правило, выполняются в присутствии преподавателя или лаборанта, для своевременной консультации и коррекции хода эксперимента.
При разработке лабораторного практикума мы ориентировались на USB порт, который, фактически стал основным интерфейсом подключения периферии к бытовой цифровой технике.
В настоящее время получил широкое распространение USB. USB (Universal Serial Bus) — «универсальная последовательная шина» — последовательный интерфейс для подключения периферийных устройств к вычислительной технике. Интерфейс позволяет не только обмениваться данными, но и обеспечивать электропитание периферийного устройства.
Как и всякие проектные работы, схемотехника начинается с разработки технического задания. В нём формулируется перечень функций, которые должна обеспечить создаваемая электронная схема, но, как правило, не указывается как именно это следует обеспечить.
Необходимо также отметить, что грамотная схемотехника подразумевает баланс экономических и технических показателей. Негативным может стать как недостаток средств на проектирование, так и их переизбыток. Важно в ходе всех этапов работ осуществлять оценку их экономической эффективности [16].
Был собран и изучен материал предназначенный для проведения лабораторного практикума «Последовательные устройства»
Итогом нашей работа был создан лабораторный практикум на базе микроконтроллера 81еПапв;(Логические Элементы).
Разработан лабораторный курс по изучению Комбинационных устройств.
В рамках темы дипломной работы разработан и изготовлен стенд на базе микроконтроллера для сопряжения исследуемого стенда с компьютером. Микроконтроллеры используются во всех сферах жизнедеятельности человека, устройствах, которые окружают его. Одно из преимуществ которых является простота подключения и большие функциональные возможности. В качестве микроконтроллера, использовали недорогую оценочную платформу EK-LM4F120XL семейства Stellaris компании Texas Instruments [4].
Разработанный лабораторный курс планируется использовать в практикуме по схемотехнике специализации Энергетика.
На данной лабораторной установке можно узнать работы приборов «Комбинационных устройств» для дальнейшего использования его в каких- либо устройствах, а так же демонстрировать программы.
При подобной организации лабораторного практикума, преподаватель выступает в роли консультанта и уделяет больше времени студентам с учетом индивидуальных особенностей учащихся. Практическая значимость проведенной работы заключается в том, что нами разработан лабораторный практикум по дисциплине «схемотехника» и методика его использования для студентов учреждений СПО технических профилей.
Подобная организация лабораторного практикума позволила нам автоматизировать его. Анализируя индивидуальный файл студента, преподаватель может судить о затруднениях студентов и корректировать лекционный курс