Новые обучающие технологии с использованием платформы NI ELVIS | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Спецвыпуск

Опубликовано в Молодой учёный №19 (99) октябрь-1 2015 г.

Дата публикации: 21.07.2015

Статья просмотрена: 95 раз

Библиографическое описание:

Исаев А. В. Новые обучающие технологии с использованием платформы NI ELVIS // Молодой ученый. — 2015. — №19.1. — С. 100-102. — URL https://moluch.ru/archive/99/22428/ (дата обращения: 19.09.2018).

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 (генерируются автоматически): ELVIS, арифметико-логическое устройство, лабораторная работа, лабораторная станция, оперативное запоминающее устройство, цифро-аналоговый преобразователь, изменяющееся напряжение, Модульная плата, аналоговая электроника, внешний вид.


Похожие статьи

Исследование лабораторного стенда National Instruments ELVIS II+

Лабораторный стенд National instruments ELVIS II+ позволяет изучать характеристики аналоговых полупроводниковых приборов и устройств на их основе.

Рис. 1. Внешний вид макетной платы. Цифрами на монтажной панели обозначены: 1 — аналоговые входы

Программирование синусоидального и пилообразного сигналов...

ЦАП (DAC) – цифро-аналоговый преобразователь, устройство для преобразования входного дискретного (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал. ЦАП является интерфейсом между дискретным цифровым миром и реальным аналоговым.

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

Это устройство, которое преобразует аналоговое напряжение (непрерывный сигнал), подаваемое на его вход, в цифровой код

Приведённый на рис. 1 АЦП предназначен для работы с входными напряжениями в интервале от 0 В до опорного напряжения.

Анализ микроконтроллеров для использования в устройствах...

В статье кратко описывается принцип работы адресно-аналоговых систем охранно-пожарной сигнализации.

Адресный расширитель представляет собой часть модульного ПКП ОПС. Данное устройство предназначено для контроля состояния активных безадресных...

Разработка Simulink-модели АЦП поразрядного взвешивания

Рис. 5. Схема вспомогательного цифро-аналогового преобразователя (DAC на рис. 1).

Результаты проделанной работы будут внедрены в комплект компьютерных лабораторных работ на кафедре радиотехнических систем ТУСУРа (г. Томск).

Сравнение мультибитных и дельта-сигма-цифроаналоговых...

В цифро-аналоговом преобразователе, построенном на матрице резисторов R-2R формируется ряд напряжений, которые отличаются друг от друга в два раза.

Григорьев П. В., Разработка устройства для преобразования форматов «Универсальный...

Разработка и исследование промышленной сети, создание...

– Неустойчивость к помехам. Различные устройства системы могут создавать сильные помехи на линии RS-232, приводящие к

– Функциональный блок ввода-вывода FX2N-5A для обработки аналоговых сигналов.

Исследование лабораторного стенда National Instruments ELVIS II+.

Использование виртуальных лабораторий – фактор повышения...

Рис. 1. Лабораторная станция NI ELVIS II с интерфейсом USB.

Proteus — программа-симулятор микроконтроллерных устройств. Proteus совместим с огромным количеством цифровых и аналоговых моделей устройств.

Разработка многоканального цифрового амперметра

Различие аналоговых и цифровых амперметров состоит в том, что аналоговые используют для измерения магнитные поля, а цифровые с помощью аналого-цифрового преобразователя и обрабатываются процессором устройства.

Рис. 2. Внешний вид ACS758-LCB-050B.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Исследование лабораторного стенда National Instruments ELVIS II+

Лабораторный стенд National instruments ELVIS II+ позволяет изучать характеристики аналоговых полупроводниковых приборов и устройств на их основе.

Рис. 1. Внешний вид макетной платы. Цифрами на монтажной панели обозначены: 1 — аналоговые входы

Программирование синусоидального и пилообразного сигналов...

ЦАП (DAC) – цифро-аналоговый преобразователь, устройство для преобразования входного дискретного (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал. ЦАП является интерфейсом между дискретным цифровым миром и реальным аналоговым.

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

Это устройство, которое преобразует аналоговое напряжение (непрерывный сигнал), подаваемое на его вход, в цифровой код

Приведённый на рис. 1 АЦП предназначен для работы с входными напряжениями в интервале от 0 В до опорного напряжения.

Анализ микроконтроллеров для использования в устройствах...

В статье кратко описывается принцип работы адресно-аналоговых систем охранно-пожарной сигнализации.

Адресный расширитель представляет собой часть модульного ПКП ОПС. Данное устройство предназначено для контроля состояния активных безадресных...

Разработка Simulink-модели АЦП поразрядного взвешивания

Рис. 5. Схема вспомогательного цифро-аналогового преобразователя (DAC на рис. 1).

Результаты проделанной работы будут внедрены в комплект компьютерных лабораторных работ на кафедре радиотехнических систем ТУСУРа (г. Томск).

Сравнение мультибитных и дельта-сигма-цифроаналоговых...

В цифро-аналоговом преобразователе, построенном на матрице резисторов R-2R формируется ряд напряжений, которые отличаются друг от друга в два раза.

Григорьев П. В., Разработка устройства для преобразования форматов «Универсальный...

Разработка и исследование промышленной сети, создание...

– Неустойчивость к помехам. Различные устройства системы могут создавать сильные помехи на линии RS-232, приводящие к

– Функциональный блок ввода-вывода FX2N-5A для обработки аналоговых сигналов.

Исследование лабораторного стенда National Instruments ELVIS II+.

Использование виртуальных лабораторий – фактор повышения...

Рис. 1. Лабораторная станция NI ELVIS II с интерфейсом USB.

Proteus — программа-симулятор микроконтроллерных устройств. Proteus совместим с огромным количеством цифровых и аналоговых моделей устройств.

Разработка многоканального цифрового амперметра

Различие аналоговых и цифровых амперметров состоит в том, что аналоговые используют для измерения магнитные поля, а цифровые с помощью аналого-цифрового преобразователя и обрабатываются процессором устройства.

Рис. 2. Внешний вид ACS758-LCB-050B.

Задать вопрос