Учебное пособие основы программирования микроконтроллеров

Учебное пособие основы программирования микроконтроллеров

В наборе на одно учебное место содержится всё необходимое для прохождения курса: от базовых электронных компонентов вроде резисторов, светодиодов и транзисторов до моторов, сенсоров, LCD-экрана и платы с микроконтроллером Arduino.

Всё это поставляется в удобной пластиковой коробке с секциями, которая прослужит не одну сотню уроков.

Всего в комплекте более 150 деталей из
более чем 20 наименований.

Подробнее про электронику→

Учебное пособие представляет собой 17 параграфов. Один параграф — один школьный урок. Ровно полугодие при занятиях раз в неделю.

Материал излагается от простого к сложному. В то же время абсолютно каждый урок подразумевает практику. По ходу любого из них ученики соберут новое устройство.

Учебное пособие написано понятным языком, а потому любой учитель сможет без труда провести весь курс занятий.

Наши Вики материалы, видео уроки и форум доступны учебным заведениям, проводящим курс от «Амперки».

Представители компании «Амперка» также могут ответить на возникшие вопросы и оказать квалифицированную помощь.

Все уроки так или иначе касаются популярной платформы для разработки устройств «Arduino».

Выбор Arduino в качестве основы обусловлен тем, что из-за своей понятности и простоты она даёт возможность творить очень широкому кругу людей. Arduino, в отличие от микроконтроллеров в чистом виде, не заставляет касаться сложных аспектов физики и программирования, которые преподаются уже в институте.

Комбинируя Arduino с различными компонентами и загружая в неё новые программы, можно создавать несчётное количество устройств. Этот принцип и лежит в основе всего курса.

Шаг за шагом

Курс начинается с того, что детей знакомят с понятием микроконтроллера, с платой Arduino. Показывают, как при помощи обычного компьютера, через USB-кабель загружать программу поведения на плату. Объясняют как пишется исходный код, и как он компилируется.

Затем к Arduino подключаются электронные компоненты в разных комбинациях: свет, звук, механика, сенсоры. Демонстрируются как общие принципы работы с внешними компонентами, так и конкретные примеры взаимодействия с каждым из них.

Кульминацией становится создание автономного мобильного робота: полноценного устройства, в котором используются все знания полученные ранее.

Каждый урок начинается с теоретического материала, который даёт знания о новом, важном аспекте разработки устройств. Это может быть закрепление материала из физики, может быть обучение новому понятию в программировании или что-то ещё.

Но непременно каждый урок заканчивается тем, что ученики своими руками собирают новое устройство на основе Arduino, в итоге это закрепляет пройденный материал.

Не так давно любой радиолюбитель при создании своего устройства был вынужден использовать текстолит и паяльник. Это кропотливый, долгий, а если мы говорим о детях, ещё и опасный процесс.

Времена меняются. В наших наборах вы найдёте макетные доски (breadboard) и макетные провода. Они позволяют собирать любые электрические цепи за считанные минуты без всякой пайки. Компоненты просто вставляются в отверстия с защёлками и соединяются проводами.

Читайте также:  Куст с синими цветами фото

Обладая в начале лишь весьма поверхностными знаниями в физике и информатике, по результатам прохождения курса дети научатся:

  • программировать на языке C++ — в уроках проходится всё, от переменных и простых выражений, до основ ООП;
  • работать с платформой Arduino — писать для неё программы, прошивать микроконтроллер;
  • проектировать электрические схемы и воплощать их на практике — на уроках освежаются необходимые знания о законах электричества, разъясняется предназначение компонентов, а макетная доска позволяет всё это быстро проверять;
  • управлять электроникой из программы — на уроках показывается как подключать цепи к Arduino, дирижировать ими с помощью программы, а практическая часть на каждом уроке переводит материал от слов к делу.

В итоге, ученик получит отличную базу знаний, которая может быть использована в будущем: для новых проектов и для поступления в технический ВУЗ.

Видеообзор образовательного набора «Амперка»

Компоненты, входящие в состав набора — это тщательно подобранные и сбалансированные элементы мини-лаборатории. Их достаточно, чтобы пройти все уроки по учебному пособию и провести собственные эксперименты и дополнительные задания.

Эффективное использование

Большинство компонентов используются на протяжении нескольких уроков. По-разному комбинируя их друг с другом, ученики получают возможность создавать новые устройства и глубже понимать принципы их применения и способы взаимодействия.

Arduino — мозг набора

Центральным строительным блоком является популярная плата с микроконтроллером Arduino. На каждом уроке подразумевается её перепрограммирование. Для этого подойдёт любой компьютер с Windows, MacOS или Linux. А всё остальное, необходимое для работы с микроконтроллером, уже включено в комплект.

Всё проверено

Оборудование безопасно. Напряжение питания в собираемых устройствах не превышает 9 вольт. Образовательные наборы «Амперка» сертифицированы и соответствуют ГОСТ 25779-90.

Специфика учебных материалов

Мы имеем опыт работы с учебными заведениями, а потому учли некоторую специфику использования лабораторного оборудования. Так все компоненты упаковываются в пластиковую коробку с секциями для мелочёвки. В отличие от картона, детям будет значительно сложнее разнести её в пух и прах. Кроме того дешёвые, но деликатные компоненты вроде резисторов, светодиодов, микросхем поставляются в избыточном количестве, т.к. дети зачастую их ломают или теряют.

Компоненты набора

Контроллер
1× Плата Arduino Uno

Сенсоры
2× Датчик линии
1× Датчик наклона
2× Фоторезистор
2× Термистор
4× Кнопка тактовая
2× Потенциометр

Прототипирование и провода
1× Макетная доска
65× Соединительный провод
1× USB-кабель
1× Разъём для батарейки

Механика
1× Двухколёсное шасси робота
1× Сервопривод

Индикация и звук
1× Текстовый ЖК-экран
2× 7-сегментный индикатор
12× Светодиод красный
4× Светодиод жёлтый
4× Светодиод зелёный
2× Трёхцветный светодиод
2× Пьезоизлучатель звука

Читайте также:  Сантехника для ванной комнаты в леруа мерлен

Базовые компоненты
60× Резистор 220 Ом
20× Резистор 1 кОм
20× Резистор 10 кОм
20× Резистор 100 кОм
10× Биполярный транзистор
4× Транзистор MOSFET
2× Микросхема CD4026
5× Выпрямительный диод

Инструменты
1× Мультиметр цифровой

Платы расширения
1× Драйвер моторов Motor Shield
1× Расширитель портов Troyka Shield

Учебник написан специально для образовательного курса «Амперка» и подразумевает прохождение уроков с использованием электроники. Он состоит из 17 параграфов. Один параграф — один школьный урок. Ровно одно полугодие при занятиях раз в неделю.

С помощью этого пособия в предметной области одинаково легко будет разобраться и педагогу и его ученикам.

Материал излагается от простого к сложному. Первые параграфы посвящены понятию микроконтроллера, азам программирования, освежению в памяти основных законов электричества. Далее рассматриваются важные аспекты создания собственных электронных устройств. А к концу курса становится возможным создать собственного автономного мобильного робота.

В то же время абсолютно каждый урок подразумевает практику. На каждом занятии, используя материал параграфа и сопутствующую электронику, ученики собирают одно или несколько новых устройств.

Оглавление

1. Что такое микроконтроллер?

  1. Как научить электронную плату думать
  2. Как сделать электронику проще: Arduino
  3. Как управлять Arduino: среда разработки
  4. Как заставить Arduino мигать лампочкой: светодиод

2. Обзор языка программирования Arduino

  1. Процедуры setup и loop
  2. Процедуры pinMode, digitalWrite, delay
  3. Переменные в программе

3. Электронные компоненты

  1. Что такое электричество: напряжение и ток
  2. Как укротить электричество: резистор, диод, светодиод
  3. Как быстро строить схемы: макетная доска и мультиметр
  4. Железнодорожный светофор

4. Ветвление программы

  1. Что такое цикл: конструкции if, for, while, switch
  2. Как написать свою собственную функцию
  3. Как упростить код: SOS при помощи процедур

5. Массивы и пьезоэлементы

  1. Что такое массив
  2. Строки: массивы символов
  3. Воспроизведение произвольных слов на азбуке Морзе
  4. Как пищать на Arduino: пьезоэффект и звук

6. ШИМ и смешение цветов

  1. Понятие ШИМ и инертности восприятия
  2. Управление яркостью светодиода
  3. Смешение и восприятие цветов
  4. Радуга из трёхцветного светодиода

7. Сенсоры

  1. Что такое сенсоры
  2. Аналоговый и цифровой сигналы
  3. Как распознать наклон: датчик наклона, digitalRead

8. Кнопка — датчик нажатия

  1. Как работает кнопка
  2. Как при помощи кнопки зажечь светодиод
  3. Как сделать кнопочный выключатель
  4. Шумы, дребезг, стабилизация сигнала кнопки

9. Переменные резисторы

  1. Как преобразовать сигнал: делитель напряжения
  2. Как делить напряжение «на ходу»: потенциометр
  3. Как Arduino видит свет: фоторезистор
  4. Как измерить температуру: термистор

10. Семисегментный индикатор

  1. Как работает индикатор
  2. Как включить индикатор
  3. Как научить Arduino считать до десяти

11. Микросхемы

  1. Зачем нужны микросхемы
  2. Как упростить работу с индикатором: драйвер CD4026
  3. Как сосчитать до 99 при помощи драйвера
  4. Как вывести произвольное число

12. Жидкокристаллические экраны

  1. Как работает текстовый дисплей
  2. Как вывести приветствие: библиотека, класс, объект
  3. Как вывести русскую надпись
Читайте также:  Дизельные котлы расход топлива

13. Соединение с компьютером

  1. Последовательный порт, параллельный порт, UART
  2. Как передавать данные с компьютера на Arduino
  3. Как научить компьютер говорить на азбуке Морзе

14. Двигатели

  1. Разновидности двигателей: постоянные, шаговые, серво
  2. Как управлять серводвигателем с Arduino

15. Транзисторы

  1. Как управлять электричеством: транзистор
  2. Разновидности транзисторов
  3. Как вращать двигатель
  4. Как управлять скоростью двигателя

16. Сборка мобильного робота

  1. Из чего состоит робот
  2. Что такое мезонинная плата
  3. Как собрать робота
  4. Как заставить робота двигаться

17. Езда робота по линии

  1. Что такое программный интерфейс
  2. Как описать алгоритм езды по линии
  3. Как создать собственную библиотеку

Пособие по программированию Arduino (2017) Колмаков С.

Данное пособие предназначено для учеников, педагогов дополнительного образования, учителей информатики, робототехники, технологии, физики. Пособие позволит освоить: основы программирования микроконтроллеров; схемотехнику; основы электроники и электротехники. При помощи мини-проектов можно изучить физические явления (свет, температуру). Все приведенные проекты позволят разобраться в более сложных проектах.

Введение в курс. Что такое Arduino?

Глава 1. Основы программирования микроконтроллеров Arduino
1.1. Установка программного обеспечения
1.2. Запуск тестовой программы
1.3. Что такое скетч и почему светодиод мигает?
1.4. Константы
1.5. Переменные или место хранения данных (integer и #define)
1.6. Функции
1.7. Составление арифметических выражений
1.8. Подключение библиотек

Глава 2. Готовые мини-проекты
2.1. Светодиод, светодиодная лента, лампа
2.2. Светодиодная шкала DC-10RWA
2.3. Кнопка
2.4. Фоторезистор LXD5516
2.5. Термометр LM35 и переменная float
2.6. Датчик температуры и влажности DHT11
2.7. Ультразвуковой датчик HC-SR04
2.8. Дисплей LCD1602 + I2C 1602
2.9. Потенциометр B50K
2.10. Датчик шума
2.11. LED-матрица 8×8
2.12. Семисегментый светодиодный индикатор
2.13. Шаговый двигатель 28YBJ-48 и драйвер ULN2003
2.14. Сервопривод SG90 9G
2.15. Bluetooth HС-06
2.16. Драйвер L9110S и мотор
2.17. Драйвер L298N и 2 мотора
2.18. Драйвер L298N и шаговый двигатель.
2.19. Motor shield L293D и 2 мотора
2.20. Motor shield L293D и шаговый двигатель
2.21. Датчик влажности почвы
2.22. Пьезопищалка
2.23. Зарядка батарей TP4056 1A

Проектная работа
3.1. Существующие проекты от Amperka
3.2. Сигнализация
3.3. Домофон
3.4. Проект «Умный костюм»
3.5. Проект «Умный дом»
3.6. Машина 4WD
Заключение
Список источников

Название: Дело в программировании. Пособие по программированию Arduino
Автор: Колмаков С.
Год: 2017
Количество страниц: 100 с., ил.
Язык:русский
Формат: pdf
Размер: 13,86 Мб

Скачать Пособие по программированию Arduino

В данной книге (автор Котов Игорь Юрьевич) освещено множество различных аспектов программирования и, так или иначе, затронуты все без исключения внутренние модули AVR. Но самое главное это то, что подавляющее большинство программ позаимствованы из реально работающих и проверенных временем программ.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector