Учебно-лабораторный стенд «Платформа Arduino на базе STM»


Стенд предназначен для проведения лабораторно-практических работ с целью получения знаний, опыта и навыков работы с микроконтроллерами STM32 и разносторонней периферией. Во время выполнения лабораторно-практических работ студенты знакомятся с их функционалом и возможностями. Используя периферию, встроенную в модуль, изучается взаимодействие микроконтроллера с данной периферией, используя различные интерфейсы и протоколы взаимодействия. Лабораторные работы могут быть проведены по следующим дисциплинам: «Микропроцессорные системы», «Встраиваемые системы», «Архитектура ЭВМ». При выполнении лабораторных работ студенты пишут программы для микроконтроллера, чем повышают свои знания в программировании на языках C, C++ и Assembler.
Микроконтроллер базируется на мощном 32-разрядном ядре и позволяет проводить сложные вычисления и реализовывать ресурсоёмкие алгоритмы. При это сохраняется простота работы, унаследованная от идеологии Arduino.
Для упрощения процесса обучения, а также для снижения порога вхождения для работы со стендом может использоваться среда Arduino IDE, с которой модуль и содержащаяся в нём периферия полностью совместимы. Для более полного использования возможностей микроконтроллера предусмотрена возможность установки программного обеспечения STM Cube IDE, дающей значительно больше возможностей для программирования и отладки.

Состав.

Базовая комплектация:

  1. Модуль «Микроконтроллер STM nucleo» (1 шт.)
  2.  Соединительные, приборные провода (30 шт.)
  3.  Кабель USB 2.0 AM/BM (1 шт.)
  4.  Кабель питания СНП-226 (1 шт.)
  5.  Комплект учебно-методических пособий
  6.  Программное обеспечение

Функциональность стенда и его структура.

Стенд выполнен в виде настольного модуля, включающий в себя микроконтроллер и основной набор периферийных устройств. Это позволяет довольно подробно изучить микроконтроллеры, но в тоже время компактно разместить оборудование на рабочем месте. Лицевая панель располагается под углом, что улучшает зрительное восприятие собранного устройства на базе стенда.
Специально для стенда разработан комплект учебно-методических пособий, которые помогут изучить микроконтроллеры и их работу с периферией как в теории, так и на практике, а также помогут с легкостью разобраться в работе стенда. Комплект учебно-методических пособий состоит из трёх руководств: теоретическое, управление стендом и лабораторный практикум. В теоретическом руководстве даётся описание основных моментов программирования микроконтроллера, рассматриваются различные интерфейсы и протоколы, а также принципы работы периферийных устройств. Руководство по управлению описывает принципы работы с каждым узлом стенда и как применить полученные знания в теории на реальном оборудовании. В конечном итоге в рамках лабораторного практикума закрепляются знания, полученные от теоретического материала, – студенты пишут программы для микроконтроллера и организовывают его работу с различной периферией.

Модуль «Микроконтроллер STM nuclto»

Модуль позволяет изучить микроконтроллеры в связке с периферийными устройствами, изучить различные интерфейсы, такие как SPI, I2C, UART и другие. На базе данного модуля можно получить законченное устройство и использовать его при написании курсовых работ. Модуль представлен следующими функциональными частями:

  • Блок управления питанием модуля с ёмкостной клавишей управления (1 шт.)
  • Микроконтроллер STM32F103RB (1 шт.)
  • Жидкокристаллический цифробуквенный дисплей (1 шт.)
  • Семисегментный дисплей (1 шт.)
  • Светодиод для индикации логических уровней (4 шт.)
  • Фильтр низких частот (R-C цепи) (2 шт.)
  • Сервопривод с аналоговым управлением (1 шт.)
  • Двигатель постоянного тока со схемой управления (1 шт.)
  • Шаговый двигатель с системой управления (1 шт.)
  • Ультразвуковой датчик расстояния (1 шт.)
  • Контроллер управления типа «джойстик» (1 шт.)
  • Датчик влажности (1 шт.)
  • Датчик звука (микрофон) со схемой усилителя (1 шт.)
  • Микросхема часов реального времени с интерфейсом I2C (1 шт.)

Клеммы модуля могут быть соединены между собой в произвольном порядке, неверная коммутация не приведет к выходу из строя модуля.
Данный стенд может поставляться и использоваться совместно с другими стендами нашей компании.

Перечень лабораторных работ:

  1. Знакомство со стендом и микроконтроллером. Изучение базовых команд микроконтроллера.
  2.  Изучение способов управления портами ввода-вывода. Управление семисегментным индикатором.
  3.  Генератор логических уровней. Способы опроса, подавление дребезга контактов. Написание программы, считывающей нажатую клавишу и отображающей код клавиши на семисегментном дисплее.
  4.  Написание программы счетчика с выводом на семисегментный индикатор.
  5.  ЖКИ-дисплей. Инициализация, работа в различных режимах. Написание программы вывода на дисплей пользовательской информации.
  6.  ЖКИ-дисплей. Задание пользовательских символов. Написание программы рисования графических изображений на индикаторе при помощи определенных пользователем символов.
  7.  Аналогово-цифровое преобразование. Режимы работы в одноканальном и многоканальном режимах. Использование джойстика в микроконтроллерных системах.
  8.  Управление двигателем постоянного тока и шаговым двигателем. Плавный разгон и торможение, реализация алгоритма ПИ регулятора.
  9.  Генерация частотных сигналов с изменяемой скважностью программными и аппаратными методами. Управление сервоприводом.
  10.  Работа с датчиком влажности, а также микросхемой часов реального времени. Реализация «погодной станции» с отображением на ЖКИ дисплее.