Разработка учебного стенда на основе отладочного набора stk500 Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

6. Ашанин В. Н. Разработка интегрирующего аналого-цифрового преобразователя с промежуточной широтно-импульсной модуляцией сигнала / В. Н. Ашанин, А. А. Коротков // Труды международного симпозиума «Надежность и качество» : в 2 т. Т. 2- Пенза : ПГУ, 2017. - С. 153 - 156.

7. Приказчиков А. В. Метод снижения искажений в интегральных усилителях низкой частоты / А. В. Приказчиков, А. К. Гришко, С. А. Бростилов, А. М. Мазанов, М. С. Шамионов // Труды международного симпозиума «Надежность и качество» : в 2 т. Т. 2- Пенза : ПГУ, 2017. - С. 274 - 276.

8. Анучин А. С. Минимизация и распределение коммутационных потерь в инверторе напряжения при использовании алгоритма ШИМ с прогнозированием/ А. С. Анучин, М. Ф. Гуляева, Д. М. Шпак // Оптимизация управления в электроприводах// Докл. науч.-технич. семинара. — М.: МЭИ, 2018. — 73 с.

9. Тихомиров В. А. Сравнительный анализ гармонического состава сетевого тока управляемых выпрямителей и преобразователей частоты / В. А. Тихомиров В. А., С.В. Хватов// Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. - Нижний Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2011 г. - №3 (90). - с. 204-214.

организовать обмен данными с персональным компьютером за считанные минуты, не имея серьезного опыта в электронике. Библиотеки Arduino просты в использовании, и не многие находят в себе силы углубляться и изучать принципы их работы. Но всегда приходится выбирать между простотой и производительностью. К примеру, пустой проект Arduino занимает 466 байт. Сравним стандартное мигание светодиодом в среде Arduino (рис.1).

void setup() {

pinMcide(5,OUTPUT);

}

void loop() {

digitaliirite (5, HIGH) ; delay(200); iigitalKrite(5,LOW); delay(200);

УДК 621.914

Груненков Н.В., Шевченко А.В. , Акимов Д.М.

ФГБОУ ВО Московский политехнический университет, Москва, Россия

РАЗРАБОТКА УЧЕБНОГО СТЕНДА НА ОСНОВЕ ОТЛАДОЧНОГО НАБОРА STK500

В данной статье описывается разработка учебного лабораторного стенда с целью обучения студентов основам программирования микроконтроллеров и повышения качества подготовки специалистов. Главная задача при проектировании стенда — подбор компонентов и изготовление корпуса для отладочной платы STK500, а также подготовка методических указаний по работе с ним. Отличительной особенностью данного стенда является возможность подключения модулей в любой свободный порт на отладочной плате для последующей с ними работы. Сделано это по следующей причине — количество ножек микроконтроллера, как известно, ограничено, а режимов работы отдельно взятой ножки может быть несколько. Такой подход позволит студентам намного лучше разобраться в принципах работы микроконтроллеров и научит их рационально использовать его ресурсы

Ключевые слова:

ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД, ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ, STK500

Введение

В век высоких информационных технологий для подготовки высококвалифицированных специалистов в области программирования, помимо теоретических знаний, не дающих в достаточной мере воспринять всю полноту навыков программирования микроконтроллеров, необходимо закрепление теоретических знаний на практике. Полученные теоретические знания следует применять на учебных лабораторных стендах.

В настоящее время на рынке электроники существует множество лабораторных стендов. К сожалению, многие современные комплекты для изучения микроконтроллеров и отладки программ, обладающие высоким функционалом, весьма дорогостоящие. Поэтому начинающим инженерам-программистам приходится довольствоваться либо эмуляторами, либо познавать все на теории, что не способствует приобрести достаточную квалификацию в области программирования микроконтроллеров.

Решением данной проблемы может стать разработка собственного учебного стенда, за основу которого будет взят отладочный модуль STK500 производства фирмы Atmel. Одной из положительных сторон данного продукта является его невысокая стоимость относительно других отладочных наборов. Помимо экономической составляющей, STK500 имеет ряд технических преимуществ, отличающих его от других программаторов:

- Внутрисхемное программирование (ISP);

- Возможность высоковольтного программирования ( HV);

- Возможность регулировки питающего (VTG) и опорного (AREF) напряжений;

- Возможность регулировки ISP уровней;

- Возможность обновления прошивки основного управляющего контроллера;

- Возможность программирования большей части линейки микроконтроллеров AVR.

Основная часть

Когда дело касается программирования, многие, как правило, прибегают к самой известной платформе - Arduino. Она очень удобна для новичков, так как на ее основе можно разрабатывать конструкции простого и среднего уровня за короткие сроки. Это хорошая микроконтроллерная платформа для отладки и прототипирования с огромным количеством готовых проектов с открытым исходным кодом, учебных материалов и форумов, что очень важно при изучении встраиваемых систем. Используя простую интегрированную среду разработки и код на С++-подобном языке, USB кабель и несколько пассивных компонентов, возможно в считанные секунды заставить мигать светодиод, или

312

Компиляция завершена

Скетч использует 1460 байт (0%) памяти устройства. Глобальные переменные используют 9 байт (0%) динами

Рисунок 1

Код мигания светодиодом в среде Arduino

А теперь посмотрим, как бы это выглядело, используя регистры контроллера (Рис.2).

Данные примеры, как видно, используют 14 60 и 112 байт памяти контроллера, то есть разница в 13 раз, а ресурсы микроконтроллера не безграничны, и если их бездумно расходовать, то ни к чему хорошему это не приведет. Так же пины контроллера на Arduino разбросаны в хаотичном порядке, что делает его неудобным в качестве лабораторного стенда. К тому же, сама платформа Arduino не имеет на борту никаких дополнительных модулей, таких как кнопки и светодиоды, как на STK500. Но одних светодиодов и кнопок будет мало, чтобы освоить все тонкости взаимодействия контроллера с внешними устройствами. Следовательно, нужно разработать такой стенд, на котором будет просто и удобно обучаться программированию микроконтроллеров.

Лабораторный стенд будет состоять из следующих компонентов:

Матричная клавиатура 4x4 - удобна для ввода данных. Кнопки группируются в ряды и столбцы, а полученная матрица последовательно опрашивается микроконтроллером, что позволяет резко снизить количество нужных выводов ценой усложнения алгоритма опроса.

Рисунок 2 - Код мигания светодиодом на языке C++

LCD 1602 (HD44780) - жидкокристаллический знакосинтезирующий дисплей на базе контроллера HD44780. Данный дисплей имеет размерность 16 символов в двух строках. Разрешение символов 5x8 точек. Дисплей может работать в двух режимах:

- 8-битный режим;

- 4-битный режим.

CC56-12YWA - семисегментный четырехразрядный светодиодный индикатор с общим катодом. Удобен в освоении динамической индикации, например при программировании таймера или часов.

Микроконтроллер Atmega8535 - 8-битный AVR микроконтроллер.

Отличительные особенности:

Высокая производительность при малом потреблении.

Развитая RISC архитектура:

- 130-команд, большинство исполняемых за один машинный такт;

- 32x8 рабочих регистра общего назначения;

- Полностью статический режим;

- До 16 MIPS производительность при 16 МГц;

- Встроенный 2-тактный умножитель.

Энергонезависимая память программ и память

данных:

- 8К байтов FLASH памяти программ с внутрисистемным самопрограммированием;

- 10 000 циклов записи - стирания;

- Загрузочная область памяти с независимыми ключевыми битами;

- 512 байтов EEPROM;

- 100 000 циклов записи - стирания;

- 512 байтов внутренней SRAM;

- Программируемый ключ доступа к программам и памяти данных.

Периферия:

- Два 8-битных таймера/счётчика с программируемым предделителем и режимом сравнения;

- Один 16-битный таймер/счётчик с программируемым предделителем, режимом сравнения и захвата;

- Счётчик реального времени с программируемым генератором;

- Четыре ШИМ генератора;

- 8-канальный, 10-битный АЦП;

- 7 дифференциальных входа;

- 2 дифференциальных входа с программируемым усилением (x1, x10, x200);

- Байт ориентированный двухпроводный интерфейс;

- Программированный последовательный USART;

- Master/Slave SPI;

- Встроенный аналоговый компаратор;

- Программируемый Watchdog с переключаемыми генераторами.

Специальные функции контроллера:

- Reset при включении и понижении напряжения питания;

- Внешние и внутренние источники прерывания;

- Внутренний калиброванный RC генератор;

- Шесть режимов энергосбережения: Idle, подавление шума АЦП, экономичный, Выкл., ожидания и расширенный режим ожидания.

32 программируемых ввода-вывода.

Рабочее напряжение питания:

- 2.7 В до 5.5 В ATmega8535L;

- 4.5 В до 5.5 В ATmega8535.

Рабочая тактовая частота:

- 0-8 МГц ATmega8535L;

- 0-16 МГЦ ATmega8535.

Стартовый набор STK500 - завершенный стартовый набор и система проектирования для AVR флэш-микроконтроллеров корпорации Atmel.

Отличительные особенности:

- Совместимость с программой AVR Studio;

- Связь с ПК через интерфейс RS-232 для программирования и управления;

- Стабилизированный источник питания с входом 10 - 15В;

- 8-выв., 20-выв., 28-выв., 40-выв. панели для установки DIP-корпусов AVR-микроконтролле-ров;

- 8 кнопок общего назначения;

- 8 светодиодов общего назначения;

- Дополнительный порт RS-232 общего назначения, позволяющий микроконтроллеру обмениваться данными с ПК по USART;

- Разъемы расширения для подключения внешних модулей и областей для макетирования;

- Встроенная флэш-память DataFlash емкостью 2 Мбит для энергонезависимого хранения данных.

Заключение

Таким образом мы получаем стенд, где подключать перечисленные компоненты можно будет в любой свободный порт на отладочной плате, в зависимости от написанной программы, что делает та-

кой стенд более универсальным и позволяет гораздо удобнее осваивать принципы программирования микроконтроллеров и использования внешней периферии.

На основе отладочного комплекта STK500 мы в итоге получаем недорогостоящий многофункциональный лабораторный учебный стенд.

ЛИТЕРАТУРА

1. Крюков А.И., Кузнецов А.В., Тройков С.М., Шубникова И.С., Бебенин В.Г., Палагута К.А. Применение программной среды LabView для разработки и исследования систем управления летательными аппаратами. «Надежность и качество» Т1. 2014г.

2. Имамутдинов А.И., Емашкина Т.С., Юрков Н.К. Информационные технологии и процесс обучения. «Надежность и качество» Т1. 2017г.

3. Куликова М.А. Сравнение языков C++ и C#. «Надежность и качество» Т2. 2016г.

4. Трусов Е.В. О модульном тестировании на C++. «Надежность и качество» Т2. 2016г.

5. Шпак. Ю.А. Программирование на языке Си для AVR и PIC микроконтроллеров. 2006г.

УДК 37.015.3

Осипов Ф.М., Макарова И. А.

НОУ ВПО «Институт психологии», Москва, Россия

ВЛИЯНИЕ ИГРЫ НА АГРЕССИВНОЕ ПОВЕДЕНИЕ МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ

Рассматриваются вопросы агрессивное поведение младших школьников, становления личности ребёнка в младшем школьном возрасте. Показан процесс формирования духовно-нравственных ценностей школьников. Огромным преимуществом пользуются групповые формы обучения, игры

Ключевые слова:

МЛАДШИЕ ШКОЛЬНИКИ, АГРЕССИЯ, ИГРЫ

21 век принес много новых проблем в области воспитания детей. В сложной социально-экономической и культурной обстановке, дети оказались под властью агрессии. Ученые, практики ищут пути воспитания миролюбия у детей.

Агрессивное поведение современных детей носит в себе определенные психологические особенности, затрагивая не только окружающих ребенка людей -родителей, воспитателей, учителей, сверстников, оно создает трудности и для самого ребёнка, в его взаимоотношениях с окружающими, определяет развитие всей его личности, различных её сторон [1].

Необходимость оказания эффективной психологической помощи агрессивным детям служит причиной того, что особую значимость приобретают научные исследования, посвященные истокам агрессивного поведения и его коррекции [2]. Так как наиболее актуальна коррекция агрессивности на ранних этапах развития ребенка, когда формируются основные личностные характеристики, то особенную роль играет исследование проблемы коррекции агрессивного поведения у детей младшего школьного возраста.

Проблемами в области изучения агрессивного поведения детей младшего школьного возраста занимались многие зарубежные и отечественные исследователи: З. Фрейд, А.Фрейд, Э. Фромм, К. Лоренц, А. Бандура, М. Алвор, П. Бейкер, Г.Б. Монина, Е.К. Лютова, Н.Л. Кряжева, К. Фопель, Ю.С. Шевченко, И.Ю. Млодик, Р. Бэрон, К. Бютнер, Д. Ричардсон, Л. Берковиц, Д. Доллард, Н. Миллер, Д. Зильманн и другие.

Так как физический и психический компоненты в играх тесно связаны, проведение игровых упражнений с детьми весьма эффективный способ коррекции отклонений в развитии агрессивного поведения. В подвижных и спортивных играх дети не только реализуют свою потребность в движении, расходуют накопившуюся энергию и совершенствуют основные двигательные навыки, но и учатся, с одной стороны, инициативности, самостоятельности, настойчивости, а с другой - умению владеть собой и считаться с партнерами, согласовывать свои действия с действиями других игроков.

Авторы, занимающиеся вопросами коррекции агрессивного поведения, предлагают большое количество различных игр и рекомендаций, но мало кто в школе применяет их на практике [3].

Специально организованные игры в работе с детьми могут помочь не только контролировать детям свое поведение в процессе общения, но и выражать свои эмоции. По мнению Д.Б. Эльконина, в игре ребенок может преодолеть эгоцентризм, что обеспечивается механизмом принятия на себя роли

и выполнением этой роли. Таким образом, игра способствует развитию как интеллектуальной, так и эмоционально-личностной децентрации, что, в свою очередь, развивает у ребенка умение более эффективно разрешать проблемные ситуации. В ходе выполнения той или иной роли ребенок моделирует значимые для него межличностные отношения, в которых отражаются эмоциональные переживания, связанные с данной ролью; эти действия дают ребенку возможность прочувствовать последствия своих поступков, выявить смыслы и значения своей деятельности, а также формируют новые социальные мотивы деятельности.

Игра в жизни младшего школьника все еще занимает значительное место. Игры - это всегда интересно и познавательно, потребность в игре и желание играть необходимо использовать и направлять в целях решения определенных развивающих задач. Игра будет являться средством воспитания, если она будет включаться в целостный педагогический процесс. Руководя игрой, учитель воздействует на все стороны развития личности ребенка: на чувства, на сознание, на волю и на поведение в целом. Воспитательное воздействие игровой деятельности общепризнанно.

Игра представляет собой особую деятельность, которая расцветает в детские годы и сопровождает человека в течение всей жизни. Неудивительно, что проблема игры привлекала и привлекает к себе внимание исследователей, причем не только педагогов и психологов [4], но и философов, социологов, биологов, этнографов, искусствоведов. Представители всех научных отраслей сходятся во мнении, что игра - неотъемлемая часть человеческой культуры.

Анализ различных подходов отечественных и зарубежных исследователей позволяет выделить следующие причины агрессивного поведения младших школьников. Агрессия:

1. Как естественная реакция на унижение достоинства ребенка, постоянные насмешки, издевательства. Это вынужденная, ситуативная агрессивность, а не устойчивая пока еще черта характера.

2. Как следствие ограничения свободы, самостоятельности, чрезмерной опеки, подавления взрослыми инициативы ребенка.

3. Как ярко выраженная направленность на других (экстраверсия), как черта характера.

4. Как проявление Эдипова комплекса (направленность агрессии на взрослого человека одного пола с ребенком).

5. Как проявление соперничества между детьми (в семье, в классе, в школе, во дворе).

6. Как проявление комплекса неполноценности, стремление доказать свою состоятельность.