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. Комлпект соединительных проводов (1 шт.)
4. Учебно-методическое пособие (2 комплекта)

Варианты комплектаций:

• исполнение настольное минимодульное, ОЦСТ
• исполнение настольное минимодульное с ноутбуком, ОЦСТ-НОУТ

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 «Микроконтроллеры и 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 периферии

Рисунок 3 . Внешний вид модуля периферии.

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:

1. Генераторы логических уровней (10 шт.)
2. Виртуальный COM-порт (1 шт.)
3. Светодиоды (10 шт.)
4. Семисегментный дисплей (1 шт.)
5. Жидкокристаллический цифробуквенный цисплей (1 шт.)
6. 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

• Напряжение электропитания, В 5
• Максимальное потребление тока, мА 500
• Диапазон рабочих температур, ºС +10 … +40
• Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 180 х 60 х 135

Количество рабочих мест: 2