Рабочая программа учебной практики по программированию микроконтроллеров
рабочая программа на тему

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КРАСНОДАРСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ» КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УП.03.03 Практика по программированию

микроконтроллеров

для специальности

230113 Компьютерные системы и комплексы

г. Краснодар,

2013 г.

РЕЦЕНЗИЯ

на рабочую программу

по учебной практике «Практика по программированию аппаратных средств»

 по специальности «Вычислительные машины,

комплексы, системы и сети»

Практика «Программирование микроконтроллеров» является учебной практикой в соответствии с рабочим учебным планом по специальности «Компьютерные системы и комплексы».

Программой практики предусмотрено составление и отладка приложений на языке СИ по основным функциям встроенных систем на микроконтроллерах:        

- формирование сигналов управления объектами,

- измерение параметров сигналов от датчиков,

- ввод и вывод данных к устройствам индикации,

- обработка данных.

Непосредственно программированию микроконтроллеров предшествует тема и практическая работа №1 по ознакомлению, изучению и приобретению навыков работы с инструментальными средствами разработки и отладки программного обеспечения. Программой предусмотрено использование современных профессиональных средств разработки: интегрированных сред разработки CodeVision и AVRStudio.

Выполнение работ предусмотрено на макетных платах Учебной встроенной "системы на микроконтроллере семейства AVR, имеющем встроенные средства отладки. Это позволяет достаточно быстро обнаружить неправильное функционирование системы наблюдением за значениями ресурсов кристалла при выполнении программы.

Для формирования импульсных сигналов, временных интервалов и измерения временных параметров импульсных сигналов предусмотрено использование встроенных таймеров/счетчиков, что позволяет увеличить быстродействие и уменьшить рутинную составляющую программы.

Тематическим планом предусмотрено время для рассмотрения конкретного теоретического материала, соответствующего темам и практическим работам: повторение теории, методы, расчеты, настройки и программные процедуры.

Последовательность работ соответствуют принципу обучения «от простого к сложному» и способствует развитию интереса к практике.

Рецензируемая программа обеспечит выполнение требований государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети” техника базового уровня среднего профессионального, образования в вопросах практической разработки прикладных программ аппаратно-программных систем.

Рецензент:

Р.Г. Шехмаметьев, директор ООО «ЗИП-Магнитоника»

________________________

Рецензия на рабочую программу

по учебной практике «Программирование микроконтроллеров»

по специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»,

составители программы

преподаватели ГБОУ СПО «ККЭП» КК Исмаилов Э.Р., Радкевич В.В.

Практика «Программирование микроконтроллеров» является учебной практикой в соответствии с рабочим учебным планом по специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

Программой практики предусмотрено составление, и отладка приложений на языке СИ по основным функциям встроенных систем на микроконтроллерах: формирование сигналов управления объектами, измерение параметров сигналов от датчиков, ввод и вывод данных к устройствам индикации.

Формирование импульсных сигналов управления предусмотрено как с использованием программных задержек, так и аппаратно с помощью встроенных таймеров счетчиков в различных режимах. Для измерения значений временных параметров импульсных сигналов предлагается использование режима захвата встроенного таймера/счетчика - специального режима. Использование встроенных аппаратных средств позволяет уменьшить программную нагрузку.

Непосредственно программированию микроконтроллеров предшествует тема и практическая работа №1 по ознакомлению, изучению и приобретению навыков работы с инструментальными средствами разработки и отладки программного обеспечения. Выполнение работ предусмотрено на макетных платах Учебной встроенной системы.

Примерно 15% времени практики предусмотрено для рассмотрения конкретного теоретического материала, соответствующего темам и практическим работам: повторение теории, методы, расчеты, настройки и программные процедуры.

Последовательность работ соответствуют принципу обучения «от простого к сложному»; содержание работ способствует развитию интереса к практике.

Рецензируемая программа обеспечит выполнение требований государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети” техника базового уровня среднего профессионального образования в вопросах практической разработки прикладных программ аппаратно-программных систем.

Рецензент:

О.С. Усепов, преподаватель ФГОУ СПО «ККЭП»

______________________

СОДЕРЖАНИЕ

1. Пояснительная записка

Учебная практика «Программирование микроконтроллеров» является составной частью учебного процесса. Базовыми предметами практики являются предметы "Инструментальные средства разработки аппаратно-программных систем", «Цифровая схемотехника», «Математические и логические основы вычислительной техники».

Основными задачами практики являются: привитие студентам навыков по составлению и отладке программного обеспечения управляющих и встроенных систем на микроконтроллерах с применением инструментальных средств разработки аппаратно-программных систем, закрепление знаний теории и подготовка к интегрированному междисциплинарному экзамену по специальности.

Программой практики предусматривается выполнение практических работ по составлению и отладке типовых приложений на языке СИ для встроенных систем на микроконтроллере семейства AVR ATmega16: формирование управляющих сигналов, ввод и обработка данных, измерение параметров сигналов, вывод значений параметров на индикаторы, ввод значений параметров от датчиков.

В качестве инструментальных средств разработки управляющих систем предусмотрено использование: Учебной системы управления, компилятора языка СИ CodeVision и интегрированной среды разработки AVRStudio. Среда разработки AVRStudio используется для отладки приложений, как в режиме Симулятора, так и в режиме внутрисхемной эмуляции JTAG.

Каждой практической работе предшествует теоретическая часть, включающая в себя: повторение теоретического материала, изучение схемной реализации практической работы, изучение или разработка основных и конкретных функций приложения и его алгоритма, программы, особенности отладки, рассмотрение вариантов заданий и рекомендаций по их реализации.

Последовательность практических работ, благодаря особенностям языка СИ, позволяет соблюдать принцип обучения: «от простого к сложному».

В результате прохождения практики студенты должны уметь: пользоваться средствами разработки программного обеспечения для микроконтроллеров семейства AVR, составлять и отлаживать типовые процедуры управления встроенных систем на микроконтроллерах, в том числе и в реальном времени.

2. Тематический план

3. Содержание

Введение

Цель и назначение практики. Ознакомление с программой практики и порядком ее проведения. Правила внутреннего распорядка. Правила техники безопасности и охраны окружающей среды при выполнении практических работ.

Тема 1 Учебная управляющая система

После выполнения практической работы студенты должны уметь: 

Выполнять коммутацию устройств и разрядов портов микроконтроллера; пользоваться основными режимами отладки; создавать проекты и конфигурацию в среде CodeVision.

Состав: целевой микроконтроллер, интерфейс JTAG ICE и имитатор внешних устройств. Схема электрическая принципиальная, распределение портов микроконтроллера пользователя, взаимодействие встроенной системы и персонального компьютера. Коммутация разрядов портов микроконтроллера. Пользовательский интерфейс AVRStudio, основные режимы отладки. Особенности компилятора CodeVision. Создание проекта, редактирование, конфигурация, компиляция, окно переменных, сохранение проекта.

Практическая работа 1 Работа с учебной системой управления.

Тема 2 Формирование импульсных сигналов управления

После выполнения практических работ 2 и 3 студенты должны уметь:

Пользоваться операторами работы с разрядами портов ввода-вывода для управления внешними устройствами; составлять программы с использованием временных интервалов, формируемых программным способом и с использованием таймеров/счетчиков; составлять настройки и включение таймеров/счетчиков для генерации импульсных сигналов.

Управление светодиодами, лампами, индикаторами во встроенных системах. Операторы, используемые при работе с портами ввода-вывода микроконтроллера.

Временные задержки программным способом. Расчет констант задержек. Встроенная функция программных задержек delay.

Формирование временных интервалов с использованием таймеров/счетчиков микроконтроллера. Расчет значений для регистров, соответствующих заданным временным интервалам. Настройки таймеров/счетчиков для формирования временных интервалов и генерации импульсных сигналов. Типы функций прерываний по совпадению таймеров/счетчиков.

Практическая работа 2 Составление проекта и отладка программы обработки светофора со звуковыми сигналами по заданным условиям.

Практическая работа 3 Составление проекта и отладка программы многочастотного генератора по заданным условиям.

Тема 3 Устройство отображения данных

После выполнения практических работ студенты должны уметь: 

Составлять программы для устройств с динамическим режимом работы, выполнять преобразования кодов, заданных массивами; пользоваться операторами циклов, в том числе, и с вложением; составлять соответствие текста программы аппаратной части встроенной системы.

Принцип динамической индикации. Типовая схема динамического дисплея на семисегментных светодиодных индикаторах. Основные этапы обработки. Особенности дисплея в Учебной встроенной системе. Преобразование кодов данных из двоичного кода в семисегментный, параллельного в последовательный и двоичного в неупакованный двоично-десятичный код.

Работа с массивами данных.

Практическая работа Обработчик дисплея на семисегментных светодиодных индикаторах по заданным условиям.

Практическая работа 4 Обработчик светофора с таймером обратного отсчета по заданным условиям.

Тема 4 Таймеры-счетчики микроконтроллера

После выполнения практической работы студенты должны уметь: 

Составлять программы с использованием функций с параметрами.

Применение таймеров/счетчиков микроконтроллеров для измерения временных параметров импульсных сигналов. Настройки таймеров. Процедуры измерения временных параметров сигналов.

Практическая работа 5 Генератор звуковых сигналов Морзе.

Тема 5 Устройство ввода данных

После выполнения практической работы 6,7 студенты должны уметь: 

Составлять программы измерения периода и длительности импульсных сигналов с использованием режима захвата таймера/счетчика с выводом значения параметра на дисплей и простейшую обработку данных.

Схема клавиатуры и обработка кнопок. Ожидание внешних событий. Использование параметризируемых функций.

Принципы измерения временных параметров импульсных сигналов: частоты следования импульсов, периода и длительности.

Практическая работа 6 Составление и отладка программы измерения параметров импульсов с использованием таймера Т1 по заданным условиям.

Практическая работа 7 Контрольная практическая работа по заданным условиям.

4. Перечень практических занятий

5. Перечень средств обучения

Реализация учебной дисциплины требует наличия учебной лаборатории программирования микропроцессорных систем.

Оборудование рабочих мест лаборатории:

– носители информации;

– комплект плакатов;

– комплект учебно-методической документации.

Коллекция цифровых образовательных ресурсов:

– электронные учебники;

– электронные плакаты;

– электронные видеоматериалы.

Технические средства обучения:

– оборудование электропитания;

– серверное оборудование;

– коммутируемое оборудование;

– мультимедийное оборудование;

– источники бесперебойного питания;

– интерактивная доска;

– принтер лазерный;

– сканер;

– внешние накопители информации;

– мобильные устройства для хранения информации;

– локальная сеть;

– подключение к глобальной сети Интернет

6. Литература

1. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL, М.: ДОДЭКА, 2004.
2. Голубцов М.С. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному, М.:СОЛОН- Пресс, 2003.
3. Бродин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики, М.:ЭКОМ, 2002.
4. Конспект лекций по предмету "Инструментальные средства разработки аппаратно-программных систем "
5. Методические указания по выполнению практических работ.