Типовой комплект учебного оборудования «Микроконтроллеры и микропроцессорная техника»

Типовой комплект учебного оборудования «Микроконтроллеры и микропроцессорная техника»

Типовой комплект учебного оборудования «Микроконтроллеры и микропроцессорная техника»

Типовой комплект учебного оборудования «Микроконтроллеры и микропроцессорная техника» предназначен для проведения лабораторно-практических работ для студентов высших, средних специальных и профессионально-технических учебных заведений с целью получения опыта и навыков программирования основных на данный момент времени микроконтроллеров.Характеризует также и хорошо продуманная методическая часть. Предполагается использование стенда для проведения лабораторных работ по дисциплинам «Микропроцессорные системы», «Архитектура ЭВМ» и «Встраиваемые системы». Лабораторные работы заключаются в сборке устройства на базе какого-либо микроконтроллера, написании программы (на языке С, С++, а также ассемблер), её отладке и проверки работы готового устройства. Таким образом, проведение лабораторных работ позволяет не только изучить микроконтроллеры, но и повысить уровень алгоритмического мышления и уровень программирования в целом. Также рассматриваются некоторые распространенные интерфейсы периферийных устройств, такие как 1-C и SPI.

Цена: по запросу


Состав стенда

Стенд представляет собой несколько настольных модулей, один из которых является основным (на нем смонтировано несколько периферийных устройств, источник питания и интерфейс с ПК), а также четыре вспомогательных модуля, в каждом из которых смонтирован какой-либо из микроконтроллеров с необходимой обвязкой (включая программатор и/или отладчик). Опционально к стенду можно заказать портативный цифровой четырехканальный осциллограф. Применение этого прибора во многих ситуациях значительно проще логического анализатора. Также появляется возможность исследовать аналоговые сигналы.

Ниже представлен полный состав стенда и описание каждого из его элементов:

  1. Базовый модуль периферийных устройств (1 шт.)
  2. Компакт-диск с программным обеспечением (1 шт.).
  3. Блок «Микроконтроллер PIC16F877A» включает в себя (опционально любое количество):
    • модуль «Микроконтроллер PIC16F877A» (1 шт.)
    • соединительные провода для коммутации гнёзд на лицевых панелях модулей (20 шт.)
    • кабель USB-BF (1 шт.)
  4. Блок «Микроконтроллер STM32F103» включает в себя (опционально любое количество):
    • модуль «Микроконтроллер STM32F103» (с ядром Cortex M3) (1 шт.)
    • соединительные провода для коммутации гнёзд на лицевых панелях модулей (20 шт.)
    • кабель USB-BF (1 шт.)
  5. Блок «Микроконтроллер ADuC812» включает в себя (опционально любое количество):
    • модуль «Микроконтроллер ADuC812» (с ядром MCS-51) (1 шт.)
    • соединительные провода для коммутации гнёзд на лицевых панелях модулей (20 шт.)
    • кабель USB-BF (1 шт.)
  6. Персональный компьютер с предустановленным ПО (опционально 1 шт.)
  7. Портативный осциллограф (опционально 1 шт.)

Из опциональных составляющих необходимо заказать как минимум один из блоков микроконтроллеров с целью изучения данного типа микроконтроллера.

Модуль переферийных устройств

Модуль содержит в себе множество устройств, которые подключаются к микроконтроллерам. В частности:

  1. Жидкокристаллический четырехстрочный цифро-буквенный дисплей.
  2. Семисегментный четырехразрядный индикатор.
  3. Пьезоизлучатель.
  4. Модуль связи с компьютером (виртуальный COM-порт).
  5. 4 кнопочных выключателя.
  6. 4 светодиода.
  7. 2 потенциометра для генерации аналогового напряжения.
  8. Цифровой вольтметр.
  9. Матричная клавиатура.
  10. Фильтры низких частот с различными параметрами.
  11. Микросхемы DS1307Z (часы реального времени) и 24LC64 (EEPROM-память объемом 64 кБит), соединенные в соответствии со спецификацией интерфейса I2C.
  12. Микросхема Data Flash AT45DB161 (Flash c объемом 16 Мбит) с интерфейсом SPI.
  13. Микросхема DS18B20 с интерфейсом 1-wire.

Модуль подключается к компьютеру по интерфейсу USB, оттуда же он получает необходимое для работы питание.


Модуль «Микроконтроллер PIC16F877A»

Модуль содержит в себе микроконтроллер PIC16F877A (далее целевой микроконтроллер) фирмы Microchip, некоторые из портов ввода-вывода которого доступны на лицевой панели (приборные разъемы). Также модуль включает в себя внутрисхемный отладчик/программатор ICD2, который позволяет программировать и отлаживать целевой микроконтроллер с помощью специального ПО (программная среда MPLAB IDE 8 корпорации Microchip или аналогичная). Модуль соединяется с ПК при помощи интерфейса USB. Модуль также содержит кнопку сброса целевого микроконтроллера и светодиоды состояния отладчика.

Характеристики микроконтроллера:

  • высокопроизводительный RISC-процессор;
  • тактовая частота до 20 МГц;
  • FLASH память программ до 8K x 14 слов;
  • память данных (ОЗУ) до 368 x 8 байт;
  • ЭСППЗУ память данных до 256 x 8 байт;
  • механизм прерываний (до 14 внутренних/внешних источников прерываний);
  • восьмиуровневый аппаратный стек;
  • 5 раздельных портов ввода-вывода с настраиваемыми линиями.

Питание и обмен данными осуществляется через интерфейс USB (напряжение питания не менее 5 В, потребляемый ток не более 350 мА).

Модуль «Микроконтроллер ADuC812

Модуль содержит микроконтроллер ADuC812 фирмы Analog Devices. Некоторые из портов ввода-вывода которого доступны на лицевой панели (приборные разъемы). В модуле выполнена вся необходимая аналоговая обвязка, все входные и выходные аналоговые порты защищены буферными операционными усилителями Rail-To-Rail. На лицевой панели выведена кнопка PSEN, предназначенная для входа в режим программирования микроконтроллера. Загрузка программы осуществляется через виртуальный СОМ-порт. Для программирования используется среда KEIL uVision C51 или аналогичная, допускающая программирования микроконтроллеров с ядром MCS-51.

Характеристики микроконтроллера:

  • совместимость с 8051/8052;
  • тактовая частота до 12МГц;
  • встроенный 8-ми канальный 12-ти разрядный АЦП с быстродействием 200Квыб/c;
  • встроенный источник опорного напряжения Uоп=2.5В, 40ppm/°C ;
  • два 12-ти разрядных ЦАП с Uвых, время установления 10мкс;
  • флэш-память: 8Кбайт программ, 640байт данных;
  • встроенное ОЗУ: 256байт данных;
  • объём адресуемой внешней памяти: 16Мбайт ;
  • DMA режим;
  • порт последовательного ввода/вывода UART2;
  • 3-х проводной порт совместимый с I2C и SPI.

Модуль имеет кнопку сброса целевого микроконтроллера и светодиоды состояния. Питание и обмен данными осуществляется через интерфейс USB (напряжение питания не менее 5 В, потребляемый ток не более 350 мА).

Модуль «Микроконтроллер STM32F100

Модуль содержит в себе микроконтроллер STM32F100 (далее целевой микроконтроллер). Некоторые из портов ввода-вывода которого доступны на лицевой панели (приборные разъемы). Также модуль включет в себя внутрисхемный отладчик/программатор, который позволяет программировать и отлаживать целевой микроконтроллер с помощью специального ПО (CoCoox IDE, Atollic TrueStudio) через интерфейс SWD. Модуль соединяется с ПК через интерфейс USB. На лицевой панели находится также кнопка сброса целевого микроконтроллера и светодиоды состояния отладчика.

  • максимальная тактовая частота 24 МГц (30 DMIPS);
  • умножение и деление за 1 такт;
  • от 4 до 8 Кб ОЗУ;
  • от 16 до 128 Кб флэш-памяти;
  • два встроенных и откалиброванных тактовых генератора на 40 КГц и 8 МГц;
  • 7-канальный DMA контроллер;
  • 16-канальный 12-битный АЦП (1.2 мкс) с датчиком температуры;
  • два 12–битных ЦАП;
  • до 80 быстрых портов ввода – вывода;
  • до 16 внешних прерываний;
  • два сторожевых таймера (IWDG и WWDG);
  • до 10 таймеров общего и расширенного назначений;
  • до 2х I2C(SMBus/PMBus);
  • до 3х USART (Lin, IrDa, modem control);
  • до 2 SPI(2 Мбит/с).

Питание и обмен данными осуществляется через интерфейс USB (напряжение питания не менее 5 В, потребляемый ток не более 350 мА).

Портативный осциллограф

Осциллограф позволяет увидеть происходящие процессы в динамике и зачастую применение осциллографа позволяет упростить как выполнение лабораторной работы, так и поиск ошибок в схеме. Помимо этого осциллограф позволяет исследовать аналоговые сигналы, что расширяет диапазон проводимых лабораторных и исследовательских работ.

Основные характеристики осциллографа приведены в таблице.       

Дисплей 2.8″ цветной TFT LCD
Разрешение дисплея 320×240
Полоса пропускания 0 —72МГц
Частота выборок 72Msps 8бит
Память измерений 4096 точек на каждый канал
Чувствительность по горизонтали 1мкс/дел10с/дел(1-2-5 шаг)
Чувствительность по вертикали 20мВ/дел10В/дел(с ×1 щупом)
2В/дел100В/дел(с ×10 щупом)
Входное сопротивление >500KΩ
Максимальное входное напряжение 80В(с ×1 щупом)
Режимы триггера Auto, Norma, Single, None and Scan
Измерения Частота, период, скважность; действующее, амплитудное, среднеквадратичное напряжение.
Генератор пробного сигнала встроенный 10Гц1МГц(1-2-5 шаг)
Источник питания 3,7В литиевая батарея 700мАч, или USB-порт.
Габариты(без щупов) 98 * 50 * 14 мм

Лабораторный практикум

Ниже приведены типовые лабораторные работы, которые можно провести на стендах. Большая часть лабораторных работ не зависит от применяемого микроконтроллера, что позволяет проводить разные лабораторные работы на базе различных модулей микроконтроллеров, ускоряя учебный процесс.

  1. Знакомство со стендом, изучение программного и аппаратного обеспечения модуля периферийных устройств.
  2. Изучение способов управления портами ввода-вывода. Написание программы «бегущий огонь» на светодиодах, подключение кнопочных переключателей к микроконтроллеру.
  3. Матричная клавиатура. Способы опроса, подавление дребезга контактов. Написание программы, считывающей нажатую клавишу и отображающей код клавиши на светодиодах.
  4. Динамическая индикация. Режимы работы, способы программной генерации таких режимов. Написание программы-счетчика входных импульсов с отображением на семисегментном индикаторе.
  5. ЖКИ-дисплей. Инициализация, работа в различных режимах. Написание программы вывода на дисплей пользовательской информации.
  6. ЖКИ-дисплей. Задание пользовательских символов. Написание программы рисования графических изображений на индикаторе при помощи определенных пользователем символов.
  7. Изучение универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика (USART). Задание режимов обмена, скорости обмена, прерывания по приему и передаче. Программа, отображающая принятые символы на ЖКИ-индикаторе.
  8. Цифро-аналоговое преобразование. Режимы R2R, ШИМ, ШИМ с обратной связью по АЦП. Использование фильтров нижних частот в режиме ШИМ. Написание программы генерации синусоидального сигнала.
  9. Генерация звука микроконтроллером. Режимы программной генерации, ШИМ. Режимы работы пьезоизлучателя. Написание программы – музыкальной шкатулки.
  10. Интерфейс I2C. Адресация, доступ, режимы обмена. Режимы программной и аппаратной реализации I2C интерфейса. Написание программы, обеспечивающей формирование необходимых интерфейсу последовательностей.
  11. Интерфейс I2C. Микросхема часов реального времени DS1307. Режимы работы, установка даты и времени, считывание. Написание программы, считывающей текущее время и выводящей на ЖКИ-дисплей.
  12. Интерфейс I2C. Микросхема EEPROM 24LC64. Чтение, запись, адресация блоков. Написание программы – «энергонезависимого хранилища», обеспечивающей прием по UART массива данных, запись этого массива в EEPROM, а по запросу с компьютера выдающей их обратно.
  13. Интерфейс SPI. Адресация, режимы обмена, программная и аппаратная реализация. Написание программы, обеспечивающей формирование необходимых интерфейсу последовательностей.
  14. Интерфейс SPI. Микросхема Data Flash AT45DB161. Режимы работы, стирание, запись, использование внутренних буферов ввода-вывода. Написание программы, хранящей в памяти микросхеме RAW звуковой файл, а при нажатии кнопки воспроизводящей его с использованием ЦАП на основе ШИМ.
  15. Интерфейс 1-wire. Адресация, режимы обмена, режимы питания, реализация. Границы временных интервалов, требуемая точность их соблюдения. Написание программы, обеспечивающей формирование необходимых интерфейсу последовательностей.
  16. Интерфейс 1-wire. Микросхема температурного датчика DS18B20. Режимы измерения температуры, зависимость точности преобразования от времени преобразования. Написание программы, считывающей текущую температуру и отображающей ее на семисегментных индикаторах.
Программное обеспечение:

Для работы со стендом используется следующее программное обеспечение:

  • MPLAB IDE 8 (для работы с микроконтроллером PIC16F877A);
  • KEIL uVision С51 (для работы с микроконтроллером ADuC812);
  • Atollic TrueStudio, Eclipse SDK, CooCox IDE (для программирования микроконтроллера STM32F100);
  • Bray+ Terminal (Для работы с СОМ-портом).

Все программное обеспечение предназначено для работы на операционной системе Microsoft Windows XP/Vista/7. Ниже приведены снимки монитора во время работы со стендом.


*
Цена: по запросу
Цена: по запросу
Цена: по запросу
Цена: по запросу
Цена: по запросу
Цена: по запросу