Применение современных микроконтроллеров для автоматизации физического эксперимента
 +7 (495) 939-20-03
 kofms@phys.msu.ru

Спецкурсы

Применение современных микроконтроллеров для автоматизации физического эксперимента

Введите что-нибудь для фильтрации.

Лектор

Вячеслав Владимирович Снегирев

Старший научный сотрудник, к.ф.-м.н.

Аннотация

При построении систем автоматизированного управления современным физическим экспериментом весьма актуальной является задача конструирования радиоэлектронных устройств для создаваемых уникальных экспериментальных установок. Учитывая, что довольно часто возникают специфические задачи управления установками или создание дополнительных устройств, приобретение которых в готовом виде сопряжено с большими финансовыми затратами, а зачастую и невозможно в силу специфичности задачи. В такой ситуации становится весьма актуально умение разработать и создать относительно несложное устройство, предназначенное для выполнение конкретной задачи. Использование современных микроконтроллеров, сочетающих высокую вычислительную мощность. разветвленность встроенных на кристалле периферийных устройств и весьма низкую цену позволяет решать достаточно сложные задачи при невысоких затратах. Особенностью данного спецкурса является выполнение студентами в конце курса практикума по использованию и программированию платы Ардуино для выполнения простейших задач с использованием различных периферийных устройств.

Программа курса

  1. Основные характеристики, преимущества и недостатки 8-битных микроконтроллеров I-51, Micrichip, Atmel.
  2. Основные характеристики, преимущества и недостатки 32-битных микроконтроллеров Arm7, Cortex M0, M1, M3.
  3. Платформа Arduino: состав, конструктивные особенности, преимущества и недостатки.
  4. Измерение неэлектрических величин — сопротивление, давление, емкость, расстояние.
  5. Внешние интерфейсы обмена цифровой информации устройств сбора и обработки информации.
  6. Внутренние интерфейсы обмена цифровой информации внутренних модулей устройств.
  7. Основные типы цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) и их основные характеристики.
  8. Основные типы аналого-цифровых реобразователей (АЦП) и их основные характеристики. Критерий Найквиста.
  9. Типы шаговых двигателей и различные режимы управления.
  10. Основы цифровой фильтрации, БИХ и КИХ фильтры (общие принципы). Синхронное детектирование.
  11. Системы автоматического регулирования. Устойчивость систем с обратной связью, Пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) регулятор.
  12. Среда программирования Arduino IDE, основы языков С и С++.
  13. Практическое занятие.

Литература

  1. С. Болл. Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров: пер. с англ. Додека XXI век. 2007. 354 c.
  2. Г. Шилдт. Полный справочник по С++, 4-е издание: пер. с англ. М.: Издательский дом “Вильямс”. 2006. 800 с.
  3. С. Монк Программируем Arduino. Профессиональная работа со скетчами. СПб.: Питер, 2017.
  4. В. Г. Коберниченко. Основы цифровой обработки сигналов: учеб. пособие. Екатеринбург: изд-во урал. Университета. 2018. 150 с.
  5. Г. Науман, В. Майлинг, А. Щербина. Стандартные интерфейсы для измерительной техники: Пер. с нем. М.: Мир. 1982. 304 с.
  6. А. А. Мячев и др. Интерфейсы систем обработки данных: Справочник. М.: Радио и связь. 1989. 416 с.
  7. Микропроцессорные автоматические системы регулирования под ред. В. В. Солодовникова. М.: Высшая школа. 1991, 255 с.
  8. Г. Виглеб. Датчики. Устройство и применение: Пер. с нем. М.: Мир. 1989. 196 с.
  9. Т. Кенио. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат. 1987. 200 с.

Другие спецкурсы программы