ЭЛЕКТРОННОЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ "УСТРОЙСТВО И ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ" Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 681.3.068

В.А. Шаров, к.т.н., доцент

АПИ (филиал) ФГБОУ ВО «НГТУ им. Р.Е. Алексеева» 607227, Нижегородская обл., г. Арзамас, ул. Калинина, 19

ЭЛЕКТРОННОЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ «УСТРОЙСТВО И ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ»

Ключевые слова: микроконтроллер, программирование, изучение, моделирование

Пособие предназначено для самостоятельной подготовки студентов к выполнению лабораторных и расчетно-графических работ. В пособии приведены сведения об устройстве типичных представителей семейства микроконтроллеров PIC16, системе команд на языке программирования Ассемблер. Даны основы работы в интегрированной среде разработки программ MPLAB.IDE и в программе-симуляторе микро-контроллерныхустройств Proteus.

Развитие информационного общества во многом зависит от внедрения информационных и коммуникационных технологий в такую область как образовательный процесс. Основными тенденциями развития образования в настоящее время являются [1]:

- расширение применения современных информационных и коммуникационных технологий;

- развитие индивидуальных форм обучения в сочетании с расширением массового характера обучения;

- широкое применение дистанционных форм обучения в сочетании с другими формами обучения, требующими непосредственного контакта преподавателей с обучаемыми.

Базовым уровнем при этом следует признать решение задач самообучения и контроля на уровне одной отдельно взятой дисциплины.

Решение этих задач возлагается на электронный учебник, в котором интегрированы обучающие материалы и контрольные функции.

На основании ряда курсов, прочитанных автором, за несколько последних лет в Арзамасском политехническом институте (филиале) НГТУ им. Р.Е. Алексеева и изданного в НГТУ учебного пособия [2] разработано электронное учебное пособие «Устройство и программирование микроконтроллеров».

Опыт работы автора в таких учебных заведениях как Современная Гуманитарная Академия, где во главу угла поставлены дистанционные технологии обучения, свидетельствует, что эффективно использовать возможности электронного учебника может студент мотивированный, самостоятельный, активный и честный, желающий овладеть знаниями по дисциплине. К сожалению, в действительности не всегда встречается такое сочетание качеств. В то же время, необходимость успешного освоения образовательной программы (как для образовательного учреждения, так и для самого студента) диктует необходимость в такой дисциплине, которая в максимально возможной степени исключает формальный подход к изучению предмета и возможность фальсификации результатов обучения.

В соответствии с этим структура пособия организована так, что изучение очередного раздела основано на материале, освоенном при изучении предыдущих разделов. Доступ ко всем разделам, кроме первого, открывается только после успешной сдачи теста в предыдущем разделе.

В пособии приведены сведения об устройстве типичных представителей семейства микроконтроллеров PIC16 [3], системе команд на языке программирования Ассемблер. Даны основы работы в интегрированной среде разработки программ MPLAB.IDE [4] и в программе-симуляторе микроконтроллерных устройств Proteus [5].

Предусмотрена локальная база данных (БД), в которую вносятся студенты, изучающие данный курс и в которой накапливаются показатели прогресса в обучении (количество освоенных разделов и текущий рейтинг). БД устанавливается на компьютер вместе с электронным учебником. Авторизация студента производится в начале каждого сеанса работы. (рис. 1). Количество сеансов работы и время, затраченное для изучения курса, не ограничено, так же как и время сдачи теста.

ЭЛЕКТРОННОЕ ПОСОБИЕ

УПРОПСТВО II ПРОГРАММИРОВАН!!!-: МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

llwofler a^rllalMlflD я IN t ичш lunirHaiti! Mklltteui rly.tmiuA ь иыя» шгииао .taAiifaiopM« а^шячгст paftot по ку|иаи Иафровиг »м<шслапа.иные \npaiiriu ш 4av|ionfuumapu''t " I мнить or ■ ii|*ia« |а«чмши< оА*ч игчгинг и i*ar|iHir и.пьл n|itiutc< и*"

п (lot олян ириигииы ric4riia а! s» а |м)(|< i air iiiiirmi ii|ir KiaBnir.irl rrwfnaa *aiak |u«h <ш I (mi a tr|tMh PK I A. aiMhf и (им раммирокаиим irr (МЛ Irji им in ра|тяйММЙ rprlf pa |р*л«1 ки ■pal рами МГ1 ЛН-IPI, арограинг taut iaiu|K uai>pukuiii|tui край) wipulfia l'fuar««.

Ы ьак»м pauc.w aiK«4aB optiunmprau aoaipatuuf irciu ><огаииии runa lerva oikfuaan жш к avpijww pivu.n kipra

luv и« фа!|ми

1 ✓ -ЬаравимрирцЖм* 1

Рис. 1. Стартовое окно программы

После успешной авторизации открывается содержание курса (рис. 2), в котором отмечены разделы, успешно освоенные студентом и доступные для изучения в данный момент времени.

Пособие содержит 62 параграфа, объединенных в 22 раздела и 8 глав (тем). При выборе раздела открывается окно первого параграфа этого раздела (рис. 3). Навигация по параграфам осуществляется кнопками «Назад» и «Далее».

В каждой теме пособия предусмотрен тест для проверки усвоения материала. Окно тестирования открывается автоматически после просмотра всего материала текущей темы. Тест считается сданным, если даны правильные ответы на все его вопросы. В противном случае дается ссылка на раздел, к которому относится вопрос с неправильным ответом, тестирование прекращается и программа возвращается в режим изучения материала.

По результатам тестирования формируется текущий рейтинг студента. Первоначально всем студентам присваивается рейтинг 100. Каждая ошибка при тестировании уменьшает рейтинг на единицу.

Рис. 2. Содержание курса, размеченное для работающего в данный момент студента

Рис. 3. Окно текущего параграфа выбранного раздела

Предусмотрен механизм переноса результатов локальной базы данных на другой компьютер с установленным на нем электронном курсом при помощи отчетов. Отчет представляет собой небольшой кодированный файл, в котором сохраняется текущий контент программы для работающего студента. Этот контент восстанавливается на другом компьютере и его содержимое переносится в базу данных. Отчет также ис-

пользуется для текущего контроля прохождения курса. Доступ к его содержимому (но не редактирование) осуществляется с помощью утилиты чтения отчетов, находящейся у преподавателя.

'jjt АВП 11-1 Анохина Е.А.

Регистру 20 (десятичное) присвойте имя REGI Запишите ответ под разделительной линией

Рис. 4. Окно теста

Такой механизм миграции результатов и обеспечения безопасности оказался достаточно удобным, так как позволяет студенту заниматься не только в компьютерном классе института, но и дома. Особенно это актуально для заочного обучения, позволяя самостоятельно освоить большой объем учебной информации при объективном контроле за результатами. Связь с преподавателем при этом может осуществляться в любой момент пересылкой отчета на съемном носителе или по электронной почте.

Для размещения программы требуется 35 Мбайт на жестком диске, операционная система Windows XP, 7; MS Office.

Электронное учебное пособие в течение трех лет успешно используется в учебном процессе. Опыт показывает, что у студентов, успешно его освоивших, в дальнейшем не возникало трудностей при выполнении самостоятельных заданий, связанных с разработкой устройств на микроконтроллерах, их программированием и моделированием.

Список литературы:

[1] Бусько В.Л., Голенков В.В. Повышение эффективности автоматизированного и дистанционного обучения. Интеллектуальные системы: Труды Восьмого международного симпозиума. -М.: РУСАКИ, 2008. - 699 с.

[2] Устройство и программирование микроконтроллеров: учеб. пособие / В.А. Шаров, А.В. Рязанов; Нижегород. гос. техн. университет им. Р.Е. Алексеева. - Нижний Новгород, 2014. -110 с.

[3] Катцен, Сид. PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать / С. Катцен; пер. с англ. Евстифеева А. В. - М.: Додэка-XXI, 2008. - 656 с.

[4] MPLAB IDE. Интегрированная среда разработки для микроконтроллеров PICmicro компании Microchip Technology Incorporated / ООО «Микро-Чип». - Москва - 2001.

[5] Радио -Ежегодник 2013 выпуск 24. PROTEUS по-русски. - www.rlocman.ru/radioyearbook

ELECTRONIC TUTORIAL «CONSTRUCTION AND PROGRAMMING OF MICROCONTROLLERS»

V.A. Sharov

Keywords: microcontroller, programming, study, modeling.

Tutorial is used by students for preparing to laboratory works and tests. It contains information about construction of typical members of family microcontrollers PIC16, its instruction set, MPASM Assembler. Bases of work are given in the integrated development environment MPLAB.IDE and in the program-simulator of microcontrollers Proteus.