Обучение аппаратному моделированию на базе микроконтроллерных плат | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №5 (85) март-1 2015 г.

Дата публикации: 18.02.2015

Статья просмотрена: 71 раз

Библиографическое описание:

Данилов О. Е. Обучение аппаратному моделированию на базе микроконтроллерных плат // Молодой ученый. — 2015. — №5. — С. 141-143. — URL https://moluch.ru/archive/85/15829/ (дата обращения: 20.09.2018).

В статье кратко описывается методика обучения аппаратному моделированию, основанная на тинкеринге.

Ключевые слова:микроконтроллер, аппаратное моделирование, обучение, микропроцессор, тинкеринг, Arduino, Freeduino, Processing.

 

Иногда обучение в школе проходит таким образом, что представляет собой уроки, на которых в больших объемах изучается теория без демонстрации применения полученных знаний на практике. Но чаще, все же, переход к практике осуществляется после изучения теории. Можно построить обучение иначе, начав с практических действий. Например, известным является факт, когда дети, чтобы разобраться в устройстве каких-то сложных конструкций, пытаются их разобрать. Также они проявляют значительный интерес, собирая различные поделки из деталей конструкторов. М. Банци предлагает использовать в обучении будущих инженеров тинкеринг (в буквальном переводе на русский — лужение) [1, с. 10]. Так иногда называют процесс создания чего-либо, без понимания того, как это можно сделать, под влиянием внезапного порыва, игры воображения и любопытства. Это предполагает произвольное комбинирование, стыковку деталей без каких-либо инструкций и разгадывание принципов работы различных устройств.

Именно на таких принципах можно построить раннюю стадию изучения микропроцессорных устройств и их программирования. В настоящее время широкое распространение среди радиолюбителей получила аппаратная платформа Arduino, которая содержит простой интерфейс ввода-вывода и поддерживает среду программирования, реализующую язык Processing. Такая платформа может служить основой для разработки устройств, работающих под управлением программного обеспечения, установленного на соединенном с этим устройством компьютере. Соединение, чаще всего, осуществляется посредством USB-интерфейса. Открытыми являются как архитектура самой платформы, так и программное обеспечение, способное работать в операционных системах Windows, Mac OS и Linux.

Важной частью в методике обучения аппаратному моделированию, которым должен владеть современный инженер, является обучение интерактивному проектированию. Оно представляет собой процесс создания ряда прототипов с постоянно возрастающей степенью приближения к задуманной модели. Аппаратное моделирование применяется для создания прототипов устройств. В нашем случае это электронные устройства на базе микроконтроллеров. Как правило, они представляют собой интерактивные устройства, то есть такие, которые предполагают взаимодействие с людьми. Взаимодействие осуществляется с помощью различных датчиков и механизмов, управляемых микропроцессором. Все это работает согласно написанной создателем устройства компьютерной программе.

Рис. 1. Плата Freeduino c USB-кабелем

 

Создание платформ, подобных Arduino, позволило сделать аппаратное моделирование доступным даже школьникам, так как этот процесс стал простым и понятным даже тем, кто не владеет языками программирования высокого уровня.

В своей практике мы используем платы Freeduino, которые функционально соответствуют плате Arduino (рис. 1) [2, с. 26]. Для размещения дополнительных компонентов устройств мы используем платы расширения и макетные платы (рис. 2). Среда программирования для различных плат, аналогов Arduino, имеет внешний вид, представленный на рис. 3. Используемый в ней язык программирования Processing, о котором уже было сказано ранее, представляет собой простой подъязык известного языка программирования C. Считается, что он специально разработан для пользователей, не являющихся профессиональными программистами.

Рис. 2. Макетная плата и соединительные проводники

 

Фактически основной идеей тинкеринга является игра в технологию. Иногда эта игра даже не имеет цели, зато всегда имеет какой-то результат (пусть даже и отрицательный). В процессе такой игры учащиеся могут использовать старые электронные (а иногда и не электронные) игрушки, предметы быта и т. п. Важным является то, что использование среды программирования, которую используют учащиеся в моделировании, позволяет им узнать о новых способах программирования. Эти способы предполагают применение инструментов визуализации функций в виде боксов, из которых программист конструирует модули программы, соединяя их в различные комбинации. Это является своеобразным программным экспериментированием (или экспериментальным программированием), что, как правило, нехарактерно для традиционного программирования.

Рис. 3. Среда программирования

 

 

Литература:

 

1.    Банци М. Arduino для начинающих волшебников / М. Банци. — М.: Рид Групп, 2012. — 128 с.

2.    Соммер У. Программирование микроконтроллерных плат Arduino/Freeduino / У. Соммер. — СПб.: БХВ-Петербург, 2012. — 256 с.

Основные термины (генерируются автоматически): аппаратное моделирование, среда программирования, методика обучения, плат, программное обеспечение, устройство, язык программирования.


Ключевые слова

обучение, микроконтроллер, аппаратное моделирование, микропроцессор, тинкеринг, Arduino, Freeduino, Обработка.

Похожие статьи

Обучение объектно ориентированной парадигме...

Аппаратно-программные комплексы и технологии развиваются быстрыми темпами, и чтобы обеспечить студентам

Рис. 1. Подходы к обучению объектно-ориентированной парадигме программирования.

Изучение объектно-ориентированного языка программирования.

Обучение студентов основам объектно-ориентированного...

Обучение студентов основам объектно-ориентированного программирования. Автор: Мунаев Сайд-Али Саид-Магомедович.

в современных условиях должна быть реализована с учетом постоянного развития аппаратного и программного обеспечения компьютера, а также...

Модель системы освещения на основе микроконтроллера.

Навыки программирования необходимы для управления устройствами в проекте.

Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат.

Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++.

Особенности изучения линейного алгоритма на flowcode

Написать программу можно и с применение сред визуального программирования.

На рис. 1 приведена схема этого устройства.

Абдулгалимов Г. Л. Программно и аппаратно-методическое обеспечение учебного процесса как средство оценки...

Проблемы выбора языка программирования в школьном курсе...

Именно поэтому программу обучения школьников программированию нужно тщательно продумывать со взглядом в будущее.

Выбор языка и системы программирования имеет принципиальное значение, т. к. от этого во многом зависит методика изучения курса...

Использование SCADA-технологий в современных...

Программный код может быть как написан на языке программирования (например на C++), так и сгенерирован в среде проектирования. Основными характеристиками SCADA-систем являются:  программно-аппаратные платформы, на которых реализована система

Общее определение программной среды используемой для...

Среда программирования Delphi. Программа на языке Delphi составляется в виде изображения алгоритмов

Программисты разрабатывают программное обеспечение с помощью специальных языков программирования Bisic, С, С++, Java и так далее.

«Бегущая строка» на микроконтроллере pic с помощью flowcode

Естественно, обучение программированию МК, кроме персонального компьютера, потребует наличия аппаратно-программного и методического обеспечения. Поэтому, мы поставили задачу...

Особенности преподавания компьютерного моделирования...

Помимо вышеперечисленных сред, используются так же и среды для моделирования

Изучавшиеся ранее текстовые и графические редакторы, программное обеспечение

Понятие «подход» в теоретических исследованиях по методике преподавания иностранным языкам в...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Обучение объектно ориентированной парадигме...

Аппаратно-программные комплексы и технологии развиваются быстрыми темпами, и чтобы обеспечить студентам

Рис. 1. Подходы к обучению объектно-ориентированной парадигме программирования.

Изучение объектно-ориентированного языка программирования.

Обучение студентов основам объектно-ориентированного...

Обучение студентов основам объектно-ориентированного программирования. Автор: Мунаев Сайд-Али Саид-Магомедович.

в современных условиях должна быть реализована с учетом постоянного развития аппаратного и программного обеспечения компьютера, а также...

Модель системы освещения на основе микроконтроллера.

Навыки программирования необходимы для управления устройствами в проекте.

Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат.

Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++.

Особенности изучения линейного алгоритма на flowcode

Написать программу можно и с применение сред визуального программирования.

На рис. 1 приведена схема этого устройства.

Абдулгалимов Г. Л. Программно и аппаратно-методическое обеспечение учебного процесса как средство оценки...

Проблемы выбора языка программирования в школьном курсе...

Именно поэтому программу обучения школьников программированию нужно тщательно продумывать со взглядом в будущее.

Выбор языка и системы программирования имеет принципиальное значение, т. к. от этого во многом зависит методика изучения курса...

Использование SCADA-технологий в современных...

Программный код может быть как написан на языке программирования (например на C++), так и сгенерирован в среде проектирования. Основными характеристиками SCADA-систем являются:  программно-аппаратные платформы, на которых реализована система

Общее определение программной среды используемой для...

Среда программирования Delphi. Программа на языке Delphi составляется в виде изображения алгоритмов

Программисты разрабатывают программное обеспечение с помощью специальных языков программирования Bisic, С, С++, Java и так далее.

«Бегущая строка» на микроконтроллере pic с помощью flowcode

Естественно, обучение программированию МК, кроме персонального компьютера, потребует наличия аппаратно-программного и методического обеспечения. Поэтому, мы поставили задачу...

Особенности преподавания компьютерного моделирования...

Помимо вышеперечисленных сред, используются так же и среды для моделирования

Изучавшиеся ранее текстовые и графические редакторы, программное обеспечение

Понятие «подход» в теоретических исследованиях по методике преподавания иностранным языкам в...

Задать вопрос