Programowanie mikroprocesorów

obowiązkowe

Programowanie strukturalne 390-FG1-1PS
Systemy operacyjne 390-FG1-1SO
Wstęp do elektroniki 390-FG1-1WDE

Lektorat języka angielskiego I 390-FG1-1LJAI

Przedmiot wprowadza do programowania mikrokontrolerów - skupiając się na jednej ich rodzinie Atmel AVR (8-mio bitowe). Wszystko służy budowaniu układów elektronicznych, wykorzystujących różne czujniki oraz elementy mechaniczne (np. silniki). W perspektywie prowadzi do tworzenia Internetu Rzeczy (IoT), inteligentnych domów czy prostych robotów autonomicznych. Zawiera wizualiację danych w Processingu. Wymagana jest umiejętność obsługi komputera osobistego w systemach Linux lub Windows oraz rozumienia pojęć z dziedziny informatyki (systemów operacyjnych). Ponieważ będziemy programować - wymagane jest ukończenie podstawowych zajęć z programowania w języku C.

w sali

Przedmiot wprowadza do programowania mikrokontrolerów - skupiając się na jednej ich rodzinie Atmel AVR (8-mio bitowe). Są to zajęcia praktyczne na bazie popularnej platformy Arduino, łączące w sobie wiadomości z podstaw elektroniki oraz programowania. Podczas zajęć student buduje wiele układów elektronicznych, uczy się oprogramowywać czujniki, ekrany LCD, podzespoły mechaniczne (silniki, w tym także serwo-silniki). Wszystko służy budowaniu autonomicznych układów elektronicznych - w perspektywie tworzenia Internetu Rzeczy (IoT), inteligentnych domów czy prostych robotów autonomicznych. Zawiera wizualiację danych w Processingu.

Profil studiów ogólnoakademicki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu:obowiązkowy, moduł 4 Kształcenie praktyczne i specjalistyczne

Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina nauki fizyczne

Rok studiów/semestr: 1 rok, 2 semestr, studia I-go stopnia

Wymagania wstępne: wymagane zaliczenie następujących przedmiotów: Systemy operacyjne, Programowanie strukturalne, Wstęp do elektroniki

Liczba godzin dydaktycznych: wykład 15h, laboratoria 30h

Metody dydaktyczne: wykład, praca laboratoryjna, dyskusja, konsultacje, praca własna studenta w domu

Punkty ECTS: 4.00

Bilans nakładu pracy studenta: udział w wykładach: 0,6 ECTS, udział w laboratoriach: 1,2 ECTS, praca własna w domu: 1,2 ECTS, przygotowanie do zaliczenia: 1 ECTS

Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela: 1,8 ECTS, nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym: 1,2 ECTS

TEMATYKA ZAJĘĆ

WYKŁAD - omówienie następujących zagadnień:

1) mikrokontroler, parametry, porty cyfrowe i analogowe, charakterystyka parametrów, bootloader, Arduino IDE, typy danych w rodzinie 8-bitowych procesorów, pamięć RAM, FLASH, EEPROM

2) kod Arduino - opis uproszczonego języka C/C++, "prawdziwy" kod C/C++, porty cyfrowe i analogowe (potencjometr)

3) komunikacja z mikrokontrolerem (UART, one wire, I2C/TWI, SPI)

4) wyświetlacze LCD

5) silniki i serwo-silniki

6) czujniki elektroniczne (czujnik odległości, temeratury, wilgotnosci, ciśnienia)

7) komunikacja z innymi płytkami Arduino - przewodowa oraz bezprzewodowa

8) środowisko Processing

9) mikrokontroler bez platformy Arduino - ATtiny13A, ATmegaX8 - czysty język C (nie dialekt Arduino)

LABORATORIA - polegają na dogłębnym ćwiczeniu poznanych zagadnień z cyklu wykładów, tj.

1) instalowanie środowiska programistycznego Arduino IDE, kompilacja kodu, programowanie mikrokontrolera

2) proste układy z diodami elektroluminescyjnymi (LED) na płytce stykowej i ich oprogramowywanie

3) wirtualna płytka Arduino - bezpłatny symulator Arduino ze stron internetowych

4) komunikacja z ekranem komputera, metody tekstowe i binarne wysyłania danych, szybkość transmisji, korekcja błędów

5) potencjometr i odbieranie danych analogowych, fotorezystor, sterowanie jasnością LED-ów przy pomocy modulacji PWM, analogowe joysticki

6) środowisko Processing

7) komunikacja przewodowa pomiędzy Arduinami

8) komunikacja bezprzewodowa pomiędzy Arduinami (radiowa)

9) programowanie ATtiny13a, ATmegaX8 - czysty język C (nie dialekt Arduino)

1. Arduino. 36 projektów dla pasjonatów elektroniki, Simon Monk, Wydawnictwo Helion

2. Arduino dla początkujących. Kolejny krok, Simon Monk, Wydawnictwo Helion

3. Arduino. 65 praktycznych projektów , John Boxall, Wydawnictwo Helion

4. Zrób to sam z Arduino. Zaawansowane projekty dla doświadczonych twórców, Andrews Warren, Wydawnictwo Naukowe PWN

Student

1) zna charakterystyczne parametry mikrokontrolera [KP6_UW3] [KP6_KO2],

2) potrafi wymienić różnice pomiędzy rodziną mikrokontrolerów Atmega AVR [KP6_KO2];

3) potrafi zainstalować środowisko Arduino IDE [KP6_UW4], [KP6_KO2];

4) potrafi programować płytkę Arduino UNO [KP6_UW4] [KP6_WG4] [KP6_KO2];

5) potrafi budować układy elektroniczne na płytce stykowej [KP6_UW3] [KP6_KO2];

6) potrafi wykorzystywać czujniki elektroniczne do współpracy z Arduino [KP6_UW3] [KP6_UK5];

7) potrafi sterować silnikami i serwo-silnikami [KP6_UW4];

8) umie przedstawić graficznie dane pomiarowe (wysyłane przez Arduino) w środowisku Processing [KP6_UW3] [KP6_UK5] [KP6_UW4].

[KP6_WG4] - absolwent zna elementy programowania oraz inżynierii oprogramowania w zakresie przewidzianym programem kształcenia.

Absolwent potrafi:

[KP6_UW3] - planować i wykonywać proste badania doświadczalne lub obserwacje z zakresu fizyki oraz analizować ich wyniki;

[KP6_UK5] - dokonać krytycznej analizy wyników pomiarów, obserwacji lub obliczeń teoretycznych wraz z ilościową oceną dokładności wyników;

[KP6_UU1] - uczyć się samodzielnie.

[KP6_UW4 ]- absolwent posiada umiejętność stosowania podstawowych pakietów oprogramowania oraz wybranych języków programowania w zakresie przewidzianym programem kształcenia.

Absolwent jest gotów do:

[KP6_KK1] - krytycznej oceny posiadanej wiedzy i odbieranych treści;

[KP6_KO2] - do zapoznawania się z literaturą naukową i popularnonaukową w celu pogłębiania i poszerzania wiedzy, z uwzględnieniem zagrożeń przy pozyskiwaniu informacji z niezweryfikowanych źródeł, w tym z Internetu;

[KP6_KK4] - podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych.