Автор: Данилов Олег Евгеньевич

Рубрика: Технические науки

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

Дата публикации: 18.02.2015

Библиографическое описание:

Данилов О. Е. Обучение аппаратному моделированию на базе микроконтроллерных плат // Молодой ученый. — 2015. — №5. — С. 141-143.

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): Среда программирования, устройств и их программирования, язык программирования processing, печатных плат, языками программирования высокого, процесс создания, о новых способах программирования, известного языка программирования, использование среды программирования, аппаратная платформа arduino, создания прототипов устройств, среду программирования, проводниках печатных плат, традиционного программирования, монтажа печатных плат, Программирование микроконтроллерных плат, работы различных устройств, реализующую язык processing, дополнительных компонентов устройств, влиянием внезапного порыва.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос