Библиографическое описание:

Сохатюк Ю. В. Из опыта использования Arduino в курсовом и дипломном проектировании // Молодой ученый. — 2016. — №17.1. — С. 50-53.



В данной статье рассматривается возможность использования платформы Arduino™ в процессе изучения МДК 02.01 «Микропроцессорные системы» при проведении лабораторно-практических работ, курсовом и дипломном проектировании в образовательных учреждениях СПО. Материалы могут быть полезны специалистам в области педагогики.

Ключевые слова: программирование, обучение, Arduino, средние профессиональные образовательные учреждения.

Профессиональный модуль ПМ 02, в состав которого входит МДК 02.01 «Микропроцессорные системы», является частью основной профессиональной образовательной программы, в части освоения основного вида профессиональной деятельности: «Применение микропроцессорных систем, установка и настройка периферийного оборудования» и соответствующих профессиональных компетенций.

В результате изучения профессионального модуля студенты должны освоить следующие компетенции:

ПК 2.1.

Создавать программы на языке ассемблера для микропроцессорных систем.

ПК 2.2.

Производить тестирование и отладку микропроцессорных систем.

ПК 2.3.

Осуществлять установку и конфигурирование персональных компьютеров и подключение периферийных устройств.

ПК 2.4.

Выявлять причины неисправности периферийного оборудования.

Важнейшую роль в формировании профессиональных компетенций играют лабораторный практикум и курсовое проектирование.

Эффективное проведение лабораторно-практических занятий невозможно без достаточного стендового оснащения.

В настоящее время существует достаточно богатый выбор специализированного стендового оборудования.

Но использование специализированных стендов имеет ряд недостатков:

 как правило специализированные стенды достаточно громоздки;

 на стенде можно выполнить лишь фиксированный набор лабораторных или практических работ;

 высокая стоимость стендов.

Пример специализированного стенда и стенда на основе Arduino приведен на рисунке 1.

http://www.dolang.cn/2(90).jpg

http://pcdigest.ru/wp-content/uploads/2012/09/The-Inebriator_27.jpg

http://cxem.net/arduino/arduino66-5.jpg

Рис.1 Специализированный стенд и стенд на основе Arduino

В то же время на рынке существуют отладочные микропроцессорные комплекты, позволяющие выполнять прототипирование разрабатываемых устройств и создавать их рабочие макеты.

Один из таких комплектов - Arduino™.

Arduino – это инструмент для проектирования и прототипирования электронных устройств более плотно взаимодействующих с окружающей физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые фактически не выходят за рамки виртуальности.

Arduino применяется для создания электронных устройств с возможностью приема сигналов от различных цифровых и аналоговых датчиков, которые могут быть подключены к нему, и управления различными исполнительными устройствами.

Arduino – это платформа, предназначенная для «physicalcomputing» с открытым программным кодом, с современной средой для написания программного обеспечения.

Устройства, основанные на Arduino, могут работать самостоятельно или взаимодействовать с программным обеспечением на компьютере.

Несомненная выгода от использования Arduino в обучении выражается следующими факторами:

  1. Экономическая доступность;
  2. Простота освоения среды разработки;
  3. Большой выбор датчиков, устройств индикации и исполнительных механизмов;
  4. Использование в разработке программного обеспечения языка программирования на основе C++;
  5. Методическое обеспечение, большой выбор литературы, существует активное сообщество пользователей и множество форумов с подробными руководствами.
  6. Широкая распространенность платформы: от использования систем автоматизации на платформе Arduino в быту до применения в научных исследованиях.
  7. Проект Arduino развивался изначально как образовательный, поэтому он отлично подходит для использования, как в аудиторной, так и внеаудиторной деятельности [1].

Большое количество проектов говорит о популярности платформы. На настоящий момент данная платформа набирает популярность и постоянно совершенствуется.

В конце 2012-2013 учебного года был закуплен комплект микропроцессорных плат Arduino, датчиков, радиоэлементов и средств макетирования.

С 2013 -2014 года в рамках преподавания МДК 02.01 «Микропроцессорные системы» в качестве стендового оборудования используется открытая платформа Arduino.

При разработке курсовых проектов по МДК 02.01 «Микропроцессорные системы» и выпускных квалификационных работ все технические решения отрабатываются на этой платформе и на защиту представляются экспериментальные макеты разрабатываемых устройств.

Использование Arduino в курсовом проектировании позволяет студентам при небольших затратах создать приборы, которые были бы полезны в той или иной сфере жизни.

Например, в рамках дипломного проектирования был изготовлен многоканальный измеритель температуры, применявшийся в геофизических исследованиях проводимых ИМГиГ ДВО РАН [2].

С 2013 по 2016 годы при курсовом и дипломном проектировании разрабатывались: системы жизнеобеспечения аквариума, различные измерители метеопараметров и домашние метеостанции, регуляторы температуры, будильники, подставка под кофейную чашку с изменением цвета в зависимости от температуры, системы автополива комнатных растений, часы с цветовой индикацией времени и т.д. Примеры нескольких проектов приведены на Рис. 2

C:\Users\dinozavr\Desktop\Пояснительная записка\2.jpg C:\Users\Мой\Desktop\IMG_28711.jpg

Рис.2 Примеры дипломных проектов на основе Arduino

Использование платформы Arduino позволяет студенту получить практический опыт:

 создания программ для микропроцессорных систем;

 тестирования и отладки микропроцессорных систем;

 применения микропроцессорных систем;

 установки и конфигурирования микропроцессорных систем и подключения периферийных устройств;

 выявления и устранения причин неисправностей и сбоев периферийного оборудования;

Наш опыт показывает, что использование платформы Arduino в курсовом проектировании позволяет повысить эффективность учебного процесса, прежде всего, его практической составляющей, а также обеспечить необходимый уровень сформированности профессиональных компетенций выпускника технического профиля, в деятельности которого значительную долю занимает разработка электрических и электронных схем различных устройств и проектирование технических объектов.

Литература:

1. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://interactive-plus.ru/e-articles/193/Action193-15499.pdfМаксимов П. В. Применение ARDUINO в обучении прикладному программированию [Текст] / П. В. Максимов, Ю. В. Корнилов // Педагогический опыт: теория, методика, практика: материалы V Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 25 дек. 2015 г.) / редкол.: О. Н. Широков [и др.]. — Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2015. — № 4 (5). — С. 461–463. — ISSN 2412-0529.

2. Восьмые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича, 2015 г. Особенности вариаций естественных геофизических полей над залежью углеводородов. В.А. Паровышный, В.Н. Сеначин, Ю.В. Сохатюк, А.И. Казаков, О.В. Веселов, Е.В. Кочергин

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle