4372
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Д. И. Кислицын
ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Программирование микроконтроллеров»
по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль)
«Технология разработки информационных систем»
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Д. И. Кислицын
ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Программирование микроконтроллеров»
по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль)
«Технология разработки информационных систем»
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
1
УДК 681.3 (075)
Кислицын Д. И. Программирование микроконтроллеров : учебнометодическое пособие / Д. И. Кислицын; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. - 8 с. - Текст : электронный.
Даются тематика лекций, их краткое содержание, а также методические рекомендации по самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Программирование микроконтроллеров». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению, приводится тематика расчётных работ.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Программирование микроконтроллеров» по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Технология разработки информационных систем.
Д. И. Кислицын, 2022ННГАСУ, 2022
2
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Программирование микроконтроллеров» предназначены для студентов первого курса, обучающихся по направлению 09.04.02 Информационные системы и технологии, и содержат программу для проведения лекционных занятий, а также методические рекомендации по самостоятельной работе.
Цель учебно-методического пособия: помочь студентам при изучении учебной программы с использованием лекционных материалов и рекомендуемой учебно-методической литературы при формировании необходимых компетенций дисциплины «Программирование микроконтроллеров».
Целями освоения дисциплины «Программирование микроконтроллеров» является знакомство студентов с микроконтроллерами и подходом Do It Yourself (DIY), получение практических навыков работы с платформой Arduino на базе микроконтроллера ATmega328.
В лекциях излагается общая характеристика вопросов тем, даются практические примеры применения стандартов. Главной целью лекции является привитие студентам интереса к изучаемому материалу, формирование мотивации к последующему самостоятельному анализу рассматриваемой проблематики. На лекциях студентам раскрываются наиболее сложные вопросы и теоретические положения, показывается их практическая значимость, даются рекомендации по углубленному самостоятельному изучению теории и практики.
На лекциях по дисциплине «Программирование микроконтроллеров» широко используются активные формы проведения занятий. Такие формы организации образовательного процесса, способствуют разнообразному (индивидуальному, групповому, коллективному) изучению учебных вопросов (проблем), активному взаимодействию студентов и преподавателя, живому обмену мнениями между ними, нацеленному на выработку правильного понимания содержания изучаемой темы и способов ее практического использования.
Материал пропущенных лекций студент восстанавливает самостоятельно и по всем непонятным положениям и вопросам обращается за разъяснением к преподавателю.
Самостоятельная работа направлена на развитие компетенций дисциплины:
-ПК-1 - Способен распределять задания по выполнению разработки программного обеспечения, осуществлять общее руководство и контроль выполнения заданий
Виды и формы самостоятельной работы студентов по дисциплине:
-самостоятельная подготовка к учебным занятиям,
-выполнение курсовой работы,
-подготовка к промежуточной аттестации.
Содержание разделов дисциплины «Программирование микроконтроллеров» представлено в таблице 1.
3
№ п/п
1
2
3
Наименование раздела учебной дисциплины.
СЕМЕСТР №1
Общие сведения о платформе
Arduino
Программирование Arduino
Взаимодействие с внешними модулями
Таблица 1 Содержание разделов дисциплины
Аудиторные |
работа |
|
||||
занятия (в |
|
|||||
|
|
|||||
|
часах) |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Самостоятельная |
|
Лекции |
|
Лабораторные |
|
семинар,Практика |
Перечень компетенций, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
формируемых в процессе |
|
|
|
|
|
|
освоения раздела |
2 |
|
|
|
|
2 |
ПК-1 |
4 |
|
6 |
|
|
76 |
ПК-1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ПК-1 |
10 |
|
26 |
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
На консультациях в течение семестра студенты могут обсуждать с преподавателем различные вопросы по выполнению курсовой работы.
Рекомендуется проработать конспект лекций, затем повторить теоретический материал, пользуясь рекомендованной основной и дополнительной литературой. Если после этого остаются вопросы, рекомендуется выписать их и обратиться к преподавателю на консультациях.
Целями выполнения курсовой работы при изучении дисциплины «Программирование микроконтроллеров» являются:
-самостоятельное углублённое изучение отдельных разделов курса;
-закрепление навыков программирования, полученных в течение всего срока обучения.
Перед экзаменом студентам выдаётся список примерных вопросов, по которым можно понять, на что нужно сделать упор при подготовке к экзамену.
Студент допускается к экзамену, если он успешно сдал курсовую работу. При подготовке к экзамену после получения перечня вопросов рекомендуется:
1)внимательно прочитать материал лекций;
2)постараться разобраться с непонятными, в частности, новыми терминами, используя рекомендованную литературу;
3)просмотреть все лабораторные работы;
4)выписать вопросы для подробного обсуждения с преподавателем на консультации.
Экзамен являются средством промежуточного контроля. В соответствии с пакетом компетенций, определяющих содержание и характер знаний, умений и
4
навыков студентов по данной дисциплине формируется комплекс экзаменационных вопросов, определяются критерии оценивания.
Экзамен проводится в письменно-устной форме по билетам. Билет для экзамена включает в себя 2 вопроса. Общий балл по предмету на экзамене выставляется по итогам устного ответа студента на основании подготовленного письменного ответа. В соответствии со шкалой оценивания полученный студентом балл за ответ на экзамене переводится в словесную оценку: "отлично" (балл >= 4,5), "хорошо" (3,5 <= балл < 4,5), "удовлетворительно" (2,5 <= балл < 3,5) или "неудовлетворительно" (балл < 2,5).
Перечень примерных вопросов, выносимых на экзамен:
1.Особенности питания плат Arduino на микропроцессоре Atmega 328.
2.Описание микропроцессоров Atmega 328.
3.Перечислите виды плат Arduino.
4.Сравнение аналоговых и цифровых выводов.
5.Что такое широтно-импульсная модуляция?
6.Какова разрядность аналогового входа Atmega 328?
7.Опишите структуру программы для плат Arduino.
8.Назначение функции loop().
9.Области видимости в программе.
10.Перечислите основные функции класса String.
11.Как открыть порт на заданной скорости?
12.Как вывести данные в монитор порта?
13.Какие виды циклов поддерживаются?
14.Перечислите известные Вам математические функции, поддерживаемые микроконтроллером Atmega328?
15.Перечислите известные Вам константы, поддерживаемые микроконтроллером Atmega328?
16.Как описывается функция?
17.Как управлять цифровыми входами/выходами?
18.Как управлять аналоговыми входами/выходами?
19.Перечислите функции времени.
20.Какие способы устранения дребезга контактов Вы знаете?
21.Назначение демультиплексора.
22.Сравнение сервомотора и шагового двигателя.
23.Что такое RFID и как с ним работать?
24.Назовите способы подключения семисегментного индикатора.
25.Опишите принцип подключения и работы с ИК-датчиком присутствия.
5
Показатели оценки по экзамену представлены в таблице 2.
Таблица 2 Показатели оценки по экзамену
Показатели |
Бал- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оценивания |
|
Оценка |
|
Критерий оценки |
||||||
лы |
|
|
||||||||
компетенций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Результаты |
4,5 |
- |
«отлично» |
ставится |
|
обучающемуся, |
||||
освоения |
5,0 |
|
|
показавшему |
|
|
глубокие |
|||
дисциплины |
|
|
|
систематизированные |
знания |
|||||
соответствует |
|
|
|
учебного материала, в полной |
||||||
требованиям |
|
|
|
мере |
|
соответствующие |
||||
ФГОС |
|
|
|
требованиям |
|
к |
уровню |
|||
|
|
|
|
подготовки |
|
обучающегося, |
||||
|
|
|
|
проявившему |
|
творческие |
||||
|
|
|
|
способности |
в |
понимании, |
||||
|
|
|
|
изложении |
и |
использовании |
||||
|
|
|
|
учебного |
материала |
при |
||||
|
|
|
|
решении поставленных задач, |
||||||
|
|
|
|
умеющему |
|
|
обобщать |
|||
|
|
|
|
информацию, |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
аргументировано |
|
и |
||||
|
|
|
|
практически |
без |
ошибок |
||||
|
|
|
|
ответившему на все вопросы. |
||||||
Результаты |
3,5 |
- |
«хорошо» |
ставится |
|
обучающемуся, |
||||
освоения |
4,4 |
|
|
продемонстрировавшему |
||||||
дисциплины |
|
|
|
достаточно |
полные |
|
знания |
|||
соответствует |
|
|
|
учебного материала, |
в целом |
|||||
требованиям |
|
|
|
соответствующие |
|
|
||||
ФГОС |
|
|
|
требованиям |
|
к |
уровню |
|||
|
|
|
|
подготовки |
|
обучающегося, |
||||
|
|
|
|
способность |
|
|
к |
|
их |
|
|
|
|
|
самостоятельному |
|
|
||||
|
|
|
|
восполнению и обновлению в |
||||||
|
|
|
|
ходе |
решения |
поставленных |
||||
|
|
|
|
задач, |
|
|
|
умение |
||
|
|
|
|
систематизировать |
|
|
||||
|
|
|
|
информацию, |
допустившему |
|||||
|
|
|
|
негрубые |
|
ошибки |
и |
|||
|
|
|
|
недочеты. |
|
|
|
|
|
|
Результаты |
2,5 |
- |
«удовлетворите |
ставится |
|
обучающемуся, |
||||
освоения |
3,4 |
|
льно» |
показавшему уровень знаний |
||||||
дисциплины |
|
|
|
учебного материала в объёме, |
||||||
соответствует |
|
|
|
минимально |
|
|
необходимом |
|||
требованиям |
|
|
|
для |
решения |
|
поставленных |
|||
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
Показатели |
|
Бал- |
|
|
|
|
|
|
оценивания |
|
|
Оценка |
Критерий оценки |
||||
|
лы |
|
||||||
компетенций |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФГОС |
|
|
|
|
задач, |
знание |
основ |
|
|
|
|
|
|
дисциплины, |
владеющего |
||
|
|
|
|
|
навыками |
|
логического |
|
|
|
|
|
|
мышления |
и |
допустившему |
|
|
|
|
|
|
непринципиальные |
ошибки |
||
|
|
|
|
|
при ответе на вопросы. |
|||
Результаты |
|
0,0 |
- |
«неудовлетвори |
ставится |
|
обучающемуся, |
|
освоения |
|
2,4 |
|
тельно» |
показавшему |
существенные |
||
дисциплины |
НЕ |
|
|
|
пробелы в знании основного |
|||
соответствует |
|
|
|
|
учебного |
|
материала, |
|
требованиям |
|
|
|
|
допустившему |
|
||
ФГОС |
|
|
|
|
принципиальные ошибки при |
|||
|
|
|
|
|
применении знаний, |
которые |
||
|
|
|
|
|
не позволяют ему приступить |
|||
|
|
|
|
|
к решению |
поставленных |
||
|
|
|
|
|
задач без |
|
дополнительной |
|
|
|
|
|
|
подготовки. |
|
|
|
Перечень основной и дополнительной учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины.
1. Боровский А. С.. Программирование микроконтроллера Arduino в информационно-управляющих системах : Учебное пособие. / Боровский А. С., Шрейдер М. Ю. ; А. С. Боровский, М. Ю. Шрейдер. – Оренбург : Оренбургский государственный университет, ЭБС АСВ, 2017. – 113 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/78913.html. – ISBN ISBN 978-5-7410-1853-8.
Перечень ресурсов информационно – телекоммуникационной сети «интернет» (далее - сеть «интернет»), необходимых для освоения дисциплины:
- Уроки Arduino и робототехники - https://alexgyver.ru/lessons/.
7
Кислицын Дмитрий Игоревич
ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Программирование микроконтроллеров»
по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль)
Технология разработки информационных систем
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www.nngasu.ru, srec@nngasu.ru
8