ОБЗОР УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНЫХ СТЕНДОВ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА ОСНОВЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

УДК 004.3

ОБЗОР УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНЫХ СТЕНДОВ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА ОСНОВЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

Е. Н. Фомин Научный руководитель - А.В. Лаврищев

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: kostenoi@vandex.ru

В данной статье проведен обзор учебно-лабораторных стендов различных комплектаций, оснащенных на базе разных микропроцессоров и микроконтроллеров.

Ключевые слова: микропроцессор, микроконтроллер, лабораторные работы, обучение.

OVERVIEW OF EDUCATIONAL AND LABORATORY STANDS FOR PERFORMING LABORATORY WORK BASED ON MICROPROCESSORS AND MICROCONTROLLERS

E. N. Fomin Scientific supervisor - A. V. Lavrishhev

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

E-mail: kostenoi@yandex.ru

This article provides an overview of educational and laboratory stands of various configurations equipped on the basis of different microcontrollers.

Keywords: microprocessor, sensors, microcontroller, laboratory work, training.

Эффективность подготовки будущих специалистов в большинстве своём зависит от качества образования, а именно: лекционные занятия, демонстрационные эксперименты, лабораторные практикумы с применением учебно-лабораторного оборудования, мультимедийные средства обучения. Как показывает педагогическая практика, достичь высокого качества образования невозможно без использования учебной техники и стендового оборудования. Не последнюю роль в этом процессе играет использование качественного лабораторного оборудования, включая лабораторные стенды.

Лабораторные стенды на базе микроконтроллеров являются довольно распространённой практикой в различных учебных заведениях, так как представляют собой готовое портативное и доступное оборудование в понимании устройство на микроконтроллере для начинающих их осваивать. Также на базе микроконтроллерного стенда возможна разработка промышленных автоматизированных систем.

Лабораторные стенды на базе микропроцессоров можно разделить на следующие виды [1,2]:

- Стенды для изучения возможностей микропроцессоров;

- Специализированные;

- Стенды для изучения автоматизации производственных процессов.

Стенды для изучения возможностей микропроцессоров. Подобные стенды предназначены для проведения лабораторно-практических работ с целью получения опыта и навыков программирования основных на данный момент времени микроконтроллеров. Возможны в двух представлениях. В виде сборного комплекта радиоэлектронных и вспомогательных компонентов и предназначен для практического изучения устройства и программирования микроконтроллера. И в виде готового стенда с уже смонтированными компонентами. Как на стенде, представленном ниже.

Стенд для изучения работы микропроцессора 8051 MTS-51 предназначен для изучения работы и программирования микропроцессора 8051. Стенд имеет встроенный источник питания, оборудован разъемом для соединения с компьютером и загрузки программ в микропроцессор [3].

Является самым миниатюрным из представленных здесь стендов. Прекрасно подходит для проведения простейших работ с микропроцессором, такими как приём и обработка аналоговых сигналов, звуковая и световая индикация, вывод текста. На базе этого стенда возможно создание курсового или дипломного проекта.

На панели стенда смонтированы: микропроцессор P89C51, ЖКИ модуль, 7-ми сегментный 4-х разрядный дисплей, светодиодная линейка, клавиатура с наборным полем 4х4, шаговый двигатель, оптопара, усилитель, матричный светодиодный индикатор 8х8, интерфейс RS232, 8-битный DIP переключатель, динамик.

Специализированные стенды также можно назвать узконаправленными так как преследуют собой цель научить работе на конкретном оборудовании, не прибегая при этом к действующим образцам, ведь в процессе обучения возможны возникновения внештатных ситуаций и починка подобного оборудования обойдётся гораздо дороже ремонта имитационного стенда. К ним можно отнести тренажёры различной направленности, симуляторы станков и имитации различного оборудования. К таким можно отнести следующий стенд.

Модульный интеграционный комплекс "Информационная безопасность систем управления технологическим процессом нефтеперекачивающей станции". Стенд позволяет провести эмуляцию целевых атак на технологический процесс, их обнаружение и устранение последствий продемонстрировать последствия информационных воздействий на технологический процесс, Управление технологическим процессом с АРМ оператора [4].

Стенд имеет следующий состав: интерактивный макет технологического процесса с управляемыми элементами и индикаторами; АРМ оператора с интерактивной мнемосхемой технологического процесса; ЭВМ злоумышленника; шкаф с коммутатором и контроллером.

Рис. 1 Стенд для изучения работы микропроцессора 8051 MTS-51

Стенды для изучения автоматизации производственных процессов. Стенды этого вида направленны одновременно на изучение и возможностей контроллеров и на возможности подключаемой к ним периферии и представляют собой симуляцию целого или части производственного процесса такого как управление нагревателями печи или управление конвейерной линией. К ним можно отнести следующий стенд.

Рис. 2. Модульный интеграционный комплекс "Информационная безопасность систем управления технологическим процессом нефтеперекачивающей станции"

Учебный лабораторный стенд ГалСен® АТПП5-С-К. Построен на базе ПЛК фирмы ОВЕН. Программирование осуществляется через порт USB, все периферийные устройства подключены непосредственно к микроконтроллеру [5].

На мой взгляд является прекрасным стендом с большим перечнем проводимых на нём лабораторных работ начиная от управления светофором до автоматической системы управления исполнительным электродвигателем.

Рис. 3. Учебный лабораторный стенд ГалСен® АТПП5-С-К

Стенд содержит следующую периферию: однофазный источник питания, блок световой сигнализации, пост управления, исполнительный электродвигатель, модель отапливаемого помещения, преобразователь постоянного напряжения, блок оптических выключателей, лабораторный стол с контейнером для проводников и двухуровневой рамой, ноутбук, блок программируемого логического контроллера, блок питания, блок панели оператора, набор аксессуаров для комплекта АТПП5-С-К

Существует огромное разнообразие учебно-лабораторных стендов, поэтому, при выборе, важно понимать объем лабораторных работ их специфику и особенности и выбирать именно

то, что в полной мере позволит выполнять лабораторные работы. Также не стоит забывать о том, что для порой для программирования различных микроконтроллеров требуется разное программное обеспечение, некоторое идёт в комплекте со стендом, что накладывает на нас ещё и обязанность по покупке лицензии на данное ПО. Кроме того, при выборе, следует учитывать стоимость лабораторной установки и ее обслуживания.

В статье рассмотрены различные виды лабораторных стендов, различного исполнения, возможные варианты выполняемых на них лабораторных работ.

Библиографические ссылки

1. Параскевов А.В., Лойко В.И. Микропроцессоры. Учебник. 2018. С. 4.

2. Микропроцессор — Краткое руководство [Электронный ресурс]. URL: https://coderlessons.com/tutorials/akademicheskii/vyuchit-mikroprotsessor/mikroprotsessor-kratkoe-rukovodstvo/

3. Стенд для изучения работы микропроцессора 8051 MTS-51 [Электронный ресурс]. URL: http://www.denar-prof.ru/products/1687/

4. Модульный интеграционный комплекс "Информационная безопасность систем управления технологическим процессом нефтеперекачивающей станции" [Электронный ресурс]. URL: https://labstand.ru/catalog/informatsionnaya_bezopasnost_sistem_upravleniya/modulnyy_integratsi onnyy_kompleks_informatsionnaya_bezopasnost_sistem_upravleniya_tekhnologicheskim_689/

5. Учебный лабораторный стенд АТПП5-С-К [Электронный ресурс]. URL: https://galsen.ru/catalog/avtomatika-robototehnika/avtomatizacia-processov-owen/atpp5-s-k/

© Фомин Е. Н., 2022