Описание

Стенд предназначен для проведения лабораторно-практических работ для студентов высших, средних и профессионально-технических учебных заведений с целью получения знаний, опыта и навыков работы с микроконтроллерами, а также с цифровой схемотехникой. Стенд может работать в двух режимах, в режиме микроконтроллера и режиме цифровой схемотехники. Выбор режима осуществляется через специальное меню главного модуля стенда. В процессе выполнения лабораторно-практических работ стенд позволяет изучить базовые элементы схемотехники, и на их основе научиться создавать более сложные элементы – комбинационные схемы. В процессе выполнения работ обучаемый получит опыт работы с различными дешифраторами, мультиплексорами, сумматорами, триггерами, регистрами и счетчиками. Выполняя лабораторно-практические работы в режиме микроконтроллеров, студенты изучают современные микроконтроллеры с ARM архитектурой, а также их использование совместно с различной периферией. При написании программ для микроконтроллеров повышается уровень знаний языков программирования С, С++ и Assembler.

Рисунок 1. Внешний вид стенда.

Состав стенда
Базовая комплектация:
1. Модуль «Основы цифровой схемотехники» (1 шт.)
2. Модуль «Периферия» (1 шт.)
3. Соединительные, приборные провода (20 шт.)
4. Кабель USB 2.0 AM/BM (2 шт.)
5. Комплект учебно-методических пособий (2 шт.)
6. Программное обеспечение (1 компакт-диск).

Функциональность стенда и его структура
Стенд включает в себя два модуля: главный модуль, включающий в себя систему эмуляции цифровых схем и микроконтроллеров, а также вспомогательный модуль, который включает в себя генераторы логических уровней и некоторую периферию, которая помогает глубже изучить особенности логики и микроконтроллеров.

Модуль «Основы цифровой схемотехники»

Рисунок 2. Внешний вид основного модуля.

Главным элементом модуля является полноцветный TFT дисплей с тачскрином (реагирует на касания). Слева и справа от дисплея располагаются приборные клеммы. С помощью дисплея можно выбирать логические связи между клеммами, что позволяет изучать различные логические функции, триггеры, счетчики, мультиплексоры и т.д. Благодаря тому, что переключение функций происходит программно, появляется возможность проводить огромное количество лабораторных работ по изучению цифровой схемотехники на одном компактном стенде. В качестве вспомогательных приборов, которые будут помогать изучать возможности и особенности цифровых систем, на модуле предусмотрено несколько вспомогательных блоков. АЦП – этот блок позволяет измерять напряжение в диапазоне от 0 до 6 вольт. ЦАП – этот блок позволяет генерировать постоянное напряжение в диапазоне от 0 до 5 вольт. Также предусмотрено два блока, представляющих собой генератор меандра и формирователь одиночного импульса. Главной особенностью этого модуля является то, что кроме обычных логических элементов к клеммам может быть подключен мощный современный 32-битный микроконтроллер. Это позволяет проводить лабораторные работы не только по схемотехническим дисциплинам, но и по микропроцессорным системам.
Модуль представлен следующими функциональными частями:
• АЦП (1 шт.)
• ЦАП (1 шт.)
• Генератор импульса (1 шт.)
• Генератор меандра (2 шт.)
• Блок логических уровней (1 шт.)
• Блок дисплея с тачскрином (1 шт.)
• Отладчик/программатор (1 шт.)
• 32 разрядный микроконтроллер (1 шт.)
Обратите внимание, чтобы использовать возможности стенда в режиме микроконтроллера, необходим персональный компьютер или ноутбук, используемый для создания и отладки микроконтроллерных программ. Лабораторные работы по микроконтроллеру заключаются в написании программ (лабораторные работы можно выполнять на языке С, С++, а также ассемблер).

Модуль «Периферия»

Рисунок 3. Внешний вид модуля «Периферия»

Модуль предназначен для помощи в более глубоком изучении как схемотехнической, так и микроконтроллерной тематики. Используя данный модуль изучается возможность микроконтроллеров работать с различной периферией, а также с помощью данного модуля происходит взаимодействие со схемами в режиме схемотехники.
Модуль представлен следующими функциональными частями:
• Генераторы логических уровней (10 шт.)
• Виртуальный COM-порт (1 шт.)
• Светодиоды (10 шт.)
• Семисегментный дисплей (1 шт.)
• Жидкокристаллический цифробуквенный цисплей (1 шт.)
• Блок фильтров низких частот (1 шт.)
Все блоки стенда можно коммутировать между собой приборными проводами.

Учебно-методическая часть
Специально для стенда разработан комплект учебно-методических пособий, которые помогут изучить основы цифровой схемотехники и современные микроконтроллеры, как в теории, так и на практике, а также помогут с легкостью разобраться в работе стенда. Комплект учебно-методических пособий состоит из трёх руководств: теоретическое, управление стендом и лабораторный практикум. В теоретическом руководстве даётся описание основных моментов программирования микроконтроллеров, управления периферией, теоретический материал по схемотехнике, а так же знания по комбинационным схемам. Руководство по управлению описывает принципы работы с каждым узлом стенда и как применить полученные знания в теории на реальном оборудовании. В конечном итоге в рамках лабораторного практикума закрепляются знания, полученные от теоретического материала, – студенты программируют микроконтроллер и собирают схемы из различных элементов схемотехники.

Лабораторный практикум
1. Основы схемотехники. Знакомство со стендом. Изучение входных характеристик ТТЛ-микросхем;
2. Основы схемотехники. Изучение базовых логических элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ, НЕ;
3. Основы схемотехники. Изучение базовых логических элементов И, ИЛИ, Исключающее ИЛИ;
4. Основы схемотехники. Исследование комбинационных схем на основе логических элементов;
5. Основы схемотехники. Мультиплексоры. Особенности работы, внутреннее устройство;
6. Основы схемотехники. Дешифраторы. Инверсия выходов, Различные типы дешифрации;
7. Основы схемотехники. Сумматоры и вычислительные устройства;
8. Основы схемотехники. Триггеры. Основы построения и функционирования. Частотные характеристики. Триггер как элемент памяти. D-триггер, JK-триггер, RS-триггер;
9. Основы схемотехники. Регистры. Хранение данных, сдвиг данных.
10. Основы схемотехники. АЦП устройства. Принцип работы, характеристики.
11. Основы схемотехники. RC-цепочки. Способы применения: интегратор, дифференциатор. Генератор сигнала установки в исходное состояние.
12. Основы схемотехники. Микроконтроллеры. Изучение базовых режимов, способов управления портами ввода-вывода. Написание программы «бегущий огонь» на светодиодах, подключение кнопочных переключателей к микроконтроллеру.
13. Основы схемотехники. Микроконтроллеры. Динамическая индикация. Режимы работы, способы программной генерации таких режимов. Написание программы-счетчика входных импульсов с отображением на семисегментном индикаторе.
14. Основы схемотехники. Микроконтроллеры. ЖКИ-дисплей. Инициализация, работа в различных режимах. Написание программы вывода на дисплей пользовательской информации.
15. Основы схемотехники. Микроконтроллеры. ЖКИ-дисплей. Задание пользовательских символов. Написание программы рисования графических изображений на индикаторе при помощи определенных пользователем символов.
16. Основы схемотехники. Изучение универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика (UART). Задание режимов обмена, скорости обмена, прерывания по приему и передаче. Программа, отображающая принятые символы на ЖКИ-индикаторе.

Характеристики модулей

Количество рабочих мест: 2