Практикум по спецкурсу «Введение в робототехнику». Автор: Волкова Т. А., ассистент кафедры математики, логики и интеллектуальных систем в гуманитарной сфере рггу. 2011 год

Скачать 327.04 Kb.

Название	Практикум по спецкурсу «Введение в робототехнику». Автор: Волкова Т. А., ассистент кафедры математики, логики и интеллектуальных систем в гуманитарной сфере рггу. 2011 год
страница	4/5
Тип	Задача

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Задача

1 2 3 4 5

Изучение платы Arduino

Введение

В этом разделе курса студенты должны ознакомиться с микроконтроллером, который является «мозгом» для простых роботов. Для этого необходима готовая плата с микроконтроллером, так как курс не включает в себя проектирования схем, изготовления и пайки плат — это является отдельным предметом, на некоторых факультетах и вовсе не изучаемым. Кроме того, это долго, требует наличия специализированной лаборатории и не даёт возможности сразу приступить к программированию.

Нами была выбрана плата итальянского OpenSource проекта Arduino. К её достоинствам можно отнести: доступность для новичков за счет обилия документации и обучающих примеров, отсутствие необходимости пайки и специализированного программатора, кроссплатформенность среды разработки, язык разработки C++ (avr-gcc). Из недостатков можно назвать высокую цену (~1000 рублей за стандартную плату, 500 рублей за уменьшенную плату формата Nano), аскетичную среду разработки.

Основные цели работы с платой:

Основы программирования микроконтроллера
Знакомство с радиодеталями
Умение читать простые принципиальные схемы и собирать на их основе устройства
Осознание многообразия подключаемых к контроллеру устройств и способов их подключения. Чем больше их (по возможности) будет показано, тем лучше. Датчики с аналоговым выходом, цифровые, подсоединяющиеся по 1-Wire или I2C — всё это хорошо было бы продемонстрировать.

Технические требования

Для выполнения нижеперечисленных задач требуются:

Компьютеры

Arduino IDE на всех компьютерах

Fritzing на всех компьютерах
Processing IDE на всех компьютерах
Наборы для изучения Arduino (нами были заказаны Fritzing Starter Kit).

Описание среды, установка

Среда разработки свободно скачивается с официального сайта http://arduino.cc

Установка среды проста и не требует каких-либо разъяснений. При запуске есть один нюанс: если есть антивирус Касперского, то лучше его временно отключить, потому что он удаляет запускаемый Arduino java-файл. В этом случае ни одна программа не скомпилируется, и придётся переустанавливать всю среду.

Практические задачи

Предполагается, что студенты знакомы с языками C и (желательно) C++, а также физикой в объёме школьной программы. Схемы практически ко всем задачам есть в редакторе Fritzing, но полезнее, если студенты сами до них додумаются.

Задача 1. Знакомство с платой

Здесь студенты рассматривают плату и осознают, где что находится. Они должны быть кратко проинформированы о технике безопасности при работе с платой (опасность короткого замыкания, статики). Преподаватель должен показать презентацию об Arduino.

Например, очень хороша презентация Bionic Arduino — http://todbot.com/blog/bionicarduino/. О том, что рассказывается на занятиях: http://machineproject.com/archive/news/2007/10/10/bionicarduino/

При знакомстве с платой должны быть усвоены следующие понятия: аналоговый и цифровой сигнал, логические уровени, задержка по времени, вывод, конфигурация вывода как входа или выхода.

Потом студенты осваивают среду разработки Arduino IDE, Processing IDE и смотрят редактор Fritzing.

Также обязательно изучение мультиметра (приносится учителем самостоятельно). Отработать измерение:

силы тока, проходящего через светодиод
напряжения
сопротивления (на потенциометре и фотодиоде)

Задача 2. Работа с выходами.

Далее приведена таблица с подзадачами. В графе «Название» - условное название задачи. В графе «Изучаемые понятия» - теоретические сведения, которые иллюстрируются задачей, и которые предварительно нужно объяснить. В графе «Используемые устройства» - материалы, необходимые для выполнения; во всех задачах также необходимы плата Arduino и USB-кабель.

N	Название	Изучаемые понятия	Устройства	Стандартный пример	Усложнение задачи
1	Мигание светодиодом	Цифровой выход, задержка	светодиод	Basics - Blink	Подключение к другим выходам (через резистор)
2	Плавное включение светодиода	ШИМ	светодиод	Basics - Fade
3	Подключение динамика.		динамик	Digital — Tone Melody	Наиграть узнаваемую мелодию («Чижик-Пыжик»).
4	Подключение светодиода к этому же выходу вместо или вместе с динамиком.		Динамик, светодиод	Digital — Tone Melody
5	Мигание светодиодом без использования функции delay	Таймер	Светодиод	Digital — BlinkWithoutDelay

Примечание: в задачах со светодиодами на начальном этапе можно мигать встроенным в плату светодиодом, однако гораздо полезнее брать светодиод внешний, чтобы объяснить необходимость подключения через резистор.

Задача 3. Работа с последовательным портом

В этой задаче необходимо освоить основные команды печати, а также особенности работы с Serial Port (выбор правильного COM-порта). Нужно донести мысль, что в отсутствие дебаггера, вывод на печать — единственный способ отладить программу.

N	Название	Изучаемые понятия	Устройства	Стандартный пример	Усложнение задачи
1	Печать в последовательный порт	Serial Monitor		Communication — ASCII Table
2	Плавное зажигание светодиода после наведения мышки	Взаимодействие с Processing	Светодиод	Communication - Dimmer

Задача 4. Работа со входами

Для этих и дальнейших задач необходима беспаечная макетная плата и перемычки к ней.

N	Название	Изучаемые понятия	Устройства	Стандартный пример	Усложнение задачи
1	Подключение кнопки	Цифровой вход, подтягивающий резистор	Кнопка, светодиод	Digital - Button	Пока нажата кнопка - горит светодиод Включение и выключение светодиода по нажатию кнопки 2 светодиода и 2 кнопки (можно с двухцветным светодиодом)
2	Подключение потенциометра	Потенциометр, фоторезистор, аналоговый вход	Потенциометр, фоторезистор	Analog - AnalogInput	Подключение фоторезистора на тот же вход
3	Вывод показаний на аналоговом входе и показ графика в Processing	Потенциометр, фоторезистор	Потенциометр, фоторезистор	Comunication - Graph

Задача 5. Управление мотором

Далее студенты должны освоить подключение мотора. Питание для мотора берется с Arduino (выводы 5V и GND), на которую оно идёт с USB-порта.

N	Название	Изучаемые понятия	Устройства	Стандартный пример	Усложнение задачи
1	Включение электромотора	Электромотор, полярность	Мотор
2	Управление мотором	Транзистор	Мотор, транзистор	Basics - Blink	Плавное управление (через ШИМ)
3	Вращение мотора в разные стороны	Навык сборки сложной схемы	Мотор, 4 транзистора

В 3-й сложной задаче должна быть наготове схема для сборки, на случай, если студенты сами не смогут её придумать.

1 2 3 4 5

Похожие:

	Алтайского государственного университета Автор: Кулаков К. М. старший преподаватель кафедры математики и прикладной информатики		Учебно-методическое пособие для студентов Стоматологического факультета... Зав кафедрой терапевтической стоматологии гбоу впо кубгму минздрава России, к м н, доцент А. А. Адамчик, к м н., ассистент В. В....
	Методические рекомендации по освоению учебного материала 2 Литература... Автор: Рязанова О. В., ст преподаватель кафедры математики и прикладной информатики		Введение в интеллектуальные системы ...
	Клинические рекомендации (протокол) по оказанию скорой медицинской помощи при шоке Автор: Б. Н. Шах, ассистент кафедры скорой медицинской помощи и хирургии повреждений Первого Санкт-Петербургского государственного...		Институт развития образования республики башкортостан развитие интеллектуальных Развитие интеллектуальных и творческих способностей учащихся образовательных учреждений: Сборник авторских программ. – Уфа: Издательство...
	Учебно-методический комплекс дисциплины фтд. 5 Практикум по переводу... Автор программы: Александрова Е. В., старший преподаватель кафедры иностранных языков мггу		Методические указания предназначены для руководителей практики и... Составители: Заведующая кафедрой терапевтической стоматологии к м н., доцент Кочкина Н. Н., к м н., доцент Демина Р. Р., ассистент...
	Крюков В. В. Философия : учебник Содержание Введение. С. 4 Содержание мировоззрения. Формы мировоззрения. Типы философских построений. Классификация философских теорий. Эволюция философского...		Методология создания интеллектуальных систем оценки профессиональной... Методология создания интеллектуальных систем оценки профессиональной надежности
	Вологды Департамент Гуманитарной политики Управление образования... Образовательная программа «Углубленное изучение математики» является программой естественно-научной направленности		Рггу организация работы ученых секретарей диссертационных советов рггу Организация работы ученых секретарей диссертационных советов рггу: практическое руководство. / Рггу; сост. Л. В. Тропкина, А. Б....
	Рггу организация работы ученых секретарей диссертационных советов рггу Организация работы ученых секретарей диссертационных советов рггу: практическое руководство. / Рггу; сост. Л. В. Тропкина, А. Б....		Исследование мочи на Е. Ю. Тумилович ассистент кафедры токсикологической химии гбоу впо пгфа минздравсоцразвития России
	План подготовки учащихся 9 класса к огэ-2016 по математики 2014-2015 учебный год Введение государственной итоговой аттестации по математике в новой форме (гиа) в 9 классе вызывает необходимость изменения в методах...		Инструкция Ассистент кафедры Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет»...

Руководство, инструкция по применению