Библиографическое описание:

Исаев А. В. Новые обучающие технологии с использованием платформы NI ELVIS // Молодой ученый. — 2015. — №19.1. — С. 100-102.

В настоящее время, всеобщая компьютеризация и широкое развитие сетевых технологий в большой степени влияет на доступность и популярность информационных и управляющих систем. Современной тенденцией в сфере информационных технологий является появление и развитие виртуальных автоматизированных систем. Используя мощь современной вычислительной техники совместно с технологией виртуальных приборов, возможно, создавать аппаратно-программные комплексы для решения задач любой сложности. Такой подход позволяет разрабатывать системы, тестирования, измерения, диагностики и управления, на основе устройств сбора данных и различных контроллеров, интерфейс пользователя и функциональная часть которых реализованы программным способом. При этом создаваемые виртуальные приборы могут быть индивидуально адаптированы к системам различного назначения. В условиях постоянно меняющихся требований к гибкости, производительности и масштабируемости информационных систем, применение программных способов схемотехнического моделирования в совокупности с различными средствами компьютерной техники позволяет учитывать особенности широкого спектра технических задач, а также оптимально подходит для интернет‑программирования и разработки распределенных приложений.

Главной целью является повышение качества подготовки специалистов и образовательных услуг.

Такие дисциплины как: «Электронная и преобразовательная техника» и «Тяговые электрические машины» имеют существенное значение в общеинженерной подготовке студентов.

В настоящее время для образовательной платформы NI ELVIS производятся различные модули для выполнения лабораторных работ, для исследования элементов аналоговой электроники: диоды, транзисторы, тиристоры и т.д., а также простейшие цифровые компоненты: логические элементы, триггеры, счетчики, и т.д.

Учебное оборудование данного лабораторного комплекса предназначено для практического изучения базовых логических операций, параметров и характеристик логических элементов, устройств цифровой и аналоговой схемотехнике. В рамках практических работ данной лаборатории студенты знакомятся с такими логическими элементами, как сумматор-вычитатель, арифметико-логическое устройство, оперативное запоминающее устройство. Также в состав лабораторного практикума входят лабораторные модули для изучения генератора линейно изменяющегося напряжения, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователя. Данный комплекс лабораторных работ позволяет студенту изучить принципы работы основных подсистем современных микроконтроллеров (АЛУ, ОЗУ, АЦП-ЦАП). Состав лабораторного комплекса:

·                    Модульная плата с основными элементами цифровой электроники

·                    Модульная плата с основными элементами аналоговой электроники

·                    Программное обеспечение с учебно-методическими материалами

Разработанный лабораторный комплекс отвечает всем современным требованиям технологии обучения, готов к тиражированию и может поставляться в различные высшие учебные заведения. Применение лабораторной станции NI ELVIS обеспечивает эффективное изучение студентами устройств аналоговой, цифровой и аналого-цифровой схемотехники.

Для детального изучения принципа работы электронных компонентов и выполняемых на их основе устройств в ДВГУПС разработан комплекс лабораторных работ, необходимых для исследования сложных цифровых компонентов и устройств: цифрового сумматора-вычитателя, арифметико-логического устройства, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), а также генератора линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователя (АЦП-ЦАП). При этом в модуле АЦП-ЦАП используется PIC-контроллер 16F873.

При выполнении лабораторной работы необходимо укомплектовать макетную плату лабораторной станции NI ELVIS соответствующими модулями и запустить разработанное в LabVIEW программное обеспечение. Лабораторная работа выполняется в соответствии с указаниями учебного пособия. Внешний вид лабораторного стенда представлен на рисунке 2.

Рис.1.Модули лабораторных работ ГЛИН  и АЦП-ЦАП.

 

Рис. 2. Внешний вид лабораторного стенда.

 

Для использования минимального числа линий передачи данных между лабораторным модулем и базовой станцией NI ELVIS предложен способ задания входного кода, при котором 11 требуемых цифровых линий заменяется 1 цифровой линией. На пример для схемы исследования АЛУ на экране компьютера (рисунок 3) задаются два двоичных 4-разрядных числа А и В, над которыми выполняются арифметические или логические операции, указанные в двоичном 3‑разрядном коде, указанном на входе Е АЛУ (выбор режима).

Рис. 3. Интерфейс пользователя.

 

Рис.4. Лабораторная работа АЦП на странице Web браузера.

 

Инструкции для выполнения работы выполнены в виде учебного пособия «Электронная и преобразовательная техника», которое входит в состав учебного комплекса (в электронном виде).

Список лабораторных работ:

1.                  Исследование аналого-цифрового (АЦП) и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

2.                  Исследование генератора линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН).

3.                  Исследование устройства сложения-вычитания двоичных чисел.

4.                  Исследование арифметико-логического устройства (АЛУ).

5.                  Исследование оперативного запоминающего устройства (ОЗУ).

6.                  Дешифратор.

Данный разработанный лабораторный комплекс отвечает всем современным требованиям технологии обучения, на протяжении трех семестров успешно работает в ДВГУПС. Готов к тиражированию и может поставляться в различные высшие учебные заведения. Широкие возможности образовательной платформы макетирования и прототипирования NI ELVIS в совокупности с разработанными программно-аппаратными средствами позволят создать многофункциональный лабораторный комплекс по изучению основ программирования и архитектуры микропроцессоров. Применение лабораторной станции NI ELVIS обеспечивает эффективное изучение студентами преобразователей аналоговых сигналов и элементов цифровой схемотехники.

Основные термины: NI ELVIS, станции ni elvis, лабораторной станции ni, лабораторных работ, лабораторный комплекс, цифро-аналогового преобразователя, комплекс лабораторных работ, Применение лабораторной станции, высшие учебные заведения, платформы ni elvis, NI ELVIS соответствующими, эффективное изучение студентами, различные высшие учебные, аналоговой электроники, станцией ni elvis, современным требованиям технологии, ·                    Модульная плата, прототипирования ni elvis, лабораторного комплекса, требованиям технологии обучения

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle