Поняття мікропроцесора. Різниця між мікроконтролерами та мікропроцесорами. Типи систем числення. Подання чисел у мікропроцесорах. Елементи кодування інформації. Загальні принципи побудови мікропроцесорних систем. Архітектура мікропроцесорів. Побудова модулів пам’яті мікропроцесорних систем. Мікроконтролери AVR.
Інтерфейс інтегрованого середовища програмування Arduino. Панель інструментів Arduino IDE. Конфігурація інтегрованого середовища розробки. Поняття програми. Основні структурні елементи програми. Типи даних для збереження інформації в пам’яті мікроконтролера. Поняття функції. Робота із операторами розгалуження. Типи циклів у програмуванні. Синтаксис та правила написання програм для програмування мікроконтролерів Arduino.
Поняття змінної та константи. Збереження даних за допомогою змінних. Вибір типу даних в залежності від інформації. Математичні операції зі змінними. Оператори інкременту та декременту та його використання. Зберігання даних за допомогою масивів. Обробка даних масивів. Використання об’єкто-орієнтованого підходу для збереження і обробки даних.
Поняття інтерфейсу обміну даними. Поняття часової послідовності. Налаштування та команди передачі даних інтерфейсу UART. Технічні засоби для реалізації передачі даних інтерфейсу UART. Забезпечення передачі даних між комп’ютером та мікроконтролером.
Порти вводу-виводу. Периферійні пристрої. Налаштування контактів вводу-виводу для зчитування даних. Підключення зовнішніх пристроїв до контактів вводу-виводу. Поняття виконавчих механізмів (пристроїв), та керування ними за допомогою мікроконтролера. Зчитування даних з пристроїв, підключених до цифрових виводів мікроконтролера.
Поняття аналогово-цифрового перетворення електричного сигналу. Типи АЦП. Розрядність. Точність та похибки АЦП. Аналогово-цифровий перетворювач мікроконтролерів AVR. Поняття вимірювальних пристроїв. Підключення вимірювальних пристроїв до аналогових виводів мікроконтролера. Зчитування та обробка даних із вимірювальних пристроїв.
Поняття модуляції. Принцип широтно-імпульсної модуляції та її реалізація на базі мікроконтролерів AVR. Програмна реалізація ШІМ в середовищі Arduino IDE. Застосування ШІМ для гнучкого керування зовнішніми виконавчими пристроями. Використання ШІМ в циклах.
Паралельні і послідовні інтерфейси передачі даних. Синхронні та асинхронні інтерфейси. Особливості інтерфейсів UART, RS232, RS485, SPI, I²C та їх використання для передачі даних при роботі з мікроконтролерами AVR.
Четвертий рік, весна, 4 кредити, диференційований залік
Перелік дисциплін, які є передумовою вивчення курсу:
- 131БОК6 Інформатика та програмування
- 131БОК22 Електротехніка, електроніка та мікросхемотехніка
Тема 1. Загальні відомості про мікроконтролери та мікропроцесорні пристрої.
Поняття мікропроцесора. Різниця між мікроконтролерами та мікропроцесорами. Типи систем числення. Подання чисел у мікропроцесорах. Елементи кодування інформації. Загальні принципи побудови мікропроцесорних систем. Архітектура мікропроцесорів. Побудова модулів пам’яті мікропроцесорних систем. Мікроконтролери AVR.
Тема 2. Робота із середовищем програмування мікроконтролерів.
Інтерфейс інтегрованого середовища програмування Arduino. Панель інструментів Arduino IDE. Конфігурація інтегрованого середовища розробки. Поняття програми. Основні структурні елементи програми. Типи даних для збереження інформації в пам’яті мікроконтролера. Поняття функції. Робота із операторами розгалуження. Типи циклів у програмуванні. Синтаксис та правила написання програм для програмування мікроконтролерів Arduino.
Тема 3. Методи обробки та збереження даних.
Поняття змінної та константи. Збереження даних за допомогою змінних. Вибір типу даних в залежності від інформації. Математичні операції зі змінними. Оператори інкременту та декременту та його використання. Зберігання даних за допомогою масивів. Обробка даних масивів. Використання об’єкто-орієнтованого підходу для збереження і обробки даних.
Тема 4. Передача даних за допомогою послідовного інтерфейсу.
Поняття інтерфейсу обміну даними. Поняття часової послідовності. Налаштування та команди передачі даних інтерфейсу UART. Технічні засоби для реалізації передачі даних інтерфейсу UART. Забезпечення передачі даних між комп’ютером та мікроконтролером.
Тема 5. Конфігурація та підключення контактів вводу-виводу мікроконтролера до зовнішніх пристроїв.
Порти вводу-виводу. Периферійні пристрої. Налаштування контактів вводу-виводу для зчитування даних. Підключення зовнішніх пристроїв до контактів вводу-виводу. Поняття виконавчих механізмів (пристроїв), та керування ними за допомогою мікроконтролера. Зчитування даних з пристроїв, підключених до цифрових виводів мікроконтролера.
Тема 6. Аналогово-цифровий перетворювач мікроконтролера.
Поняття аналогово-цифрового перетворення електричного сигналу. Типи АЦП. Розрядність. Точність та похибки АЦП. Аналогово-цифровий перетворювач мікроконтролерів AVR. Поняття вимірювальних пристроїв. Підключення вимірювальних пристроїв до аналогових виводів мікроконтролера. Зчитування та обробка даних із вимірювальних пристроїв.
Тема 7. Використання широтно-імпульсної модуляції для керування зовнішніми пристроями.
Поняття модуляції. Принцип широтно-імпульсної модуляції та її реалізація на базі мікроконтролерів AVR. Програмна реалізація ШІМ в середовищі Arduino IDE. Застосування ШІМ для гнучкого керування зовнішніми виконавчими пристроями. Використання ШІМ в циклах.
Тема 8. Інтерфейси передачі даних.
Паралельні і послідовні інтерфейси передачі даних. Синхронні та асинхронні інтерфейси. Особливості інтерфейсів UART, RS232, RS485, SPI, I²C та їх використання для передачі даних при роботі з мікроконтролерами AVR.
Лабораторне заняття № 1. Інтегроване середовище розробки Arduino.
Лабораторне заняття № 2. Використання протоколу передачі даних RS232 в середовищі Arduino IDE.
Лабораторне заняття № 3. Робота з даними в Arduino IDE.
Лабораторне заняття № 4. Використання цифрових контактів вводу-виводу мікроконтролера Arduino UNO.
Лабораторне заняття № 5. Використання аналогових контактів мікроконтролера Arduino UNO.
Лабораторне заняття № 5. Використання ШІМ для керування зовнішніми пристроями.
Базова
- Blum J. Exploring Arduino / Jeremy Blum. – Indianapolis: John Wiley & Sons, Inc., 2013. – 385 p.
- Мікропроцесорна техніка: Електронний підручник / В.Я. Жуйков, Т.О. Терещенко, Ю.С. Ямненко, А.В.Заграничний; відп. ред. О.В. Борисов. 2016. – 440 с.
- Жуйков В.Я., Терещенко Т.О., Петергеря Ю.С. Електронний підручник «Мікропроцесори і мікроконтролери» - 2009 Гриф надано Міністерством освіти і науки України (лист № 1.4_18-Г114 від 10.01.2009 р.)
Допоміжна
- Белов А. В. Программирование ARDUINO. Создаем практические устройства / Александр Владимирович Белов. – Санкт-Петербург: Наука И Техника, 2018. – 272 с.
- Белов А. В. Микроконтроллеры AVR: от азов программирования до создания практических устройств / Александр Владимирович Белов. – Санкт-Петербург: Наука И Техника, 2017. – 544 с. – (2-ое).