Реферат: "Микроконтроллер"

Кіріспе

Жаңа технологияларға таңғалудан қалып барамыз. Əлемнің əр түкпірінде сəт сайын бір жаңалық ашылып жатыр. Осы саланың мамандары ойға сыймайтын жаңа мүмкіндіктерге қол жеткізу жолында аянбай еңбек етуде. Мысалы, адам өмірін жеңілдететін роботтарды алайық.  Робот – адамға тəн іс-əрекеттерді орындайтын, арнайы бағдарлама немесе басқару пульті арқылы басқарылатын механикалық құрылғы. Қазіргі кезде осы робототехника саласы бойынша əлемде ең үздік Жапония елі. Олардың мамандары адам орнын баса алатын толыққанды роботтарды шығарумен айналысады. Яғни, жапон роботтары адам атқаратын кез келген қызметті айна-қатесіз орындап, адамдарға көмекші ретінде қызмет ете алады.

Жобаның негізгі бағыты – дамытушылық, яғни оқушылардың қызығушылығын қолдануға және қанағаттандыруға бағытталған. Бұл жоба оқушылардың танымдық белсенділігін, шығармашылық және ойлау қабілетін дамытуға, информатика пәніне деген қызығушылықтарын арттыру ең басты осы ғылым негізімен тікелей байланысты мамандықтар әлеміне баулиды.

Ұсынылып отырған бағдарлама қазіргі заманғы роботтотехника мүмкіндіктерін жете меңгеруге, Ардуино платосымен жобалар жасауға оқушыларды ынталандырады.

Енді біз осы тақырыпты талдап көрейік. Бұл кейбір балаларға жаңалық болып көрінбеуі мүмкін, бірақ мұнда көптеген тың идеялар бар. Біз төменде келтірілетін тақырыптарды бұрындары жазылған газеттерде, интернет жүйесінен жинақтадық, сондай-ақ өзіміз қосқан үлесімізде жоқ емес. Бұл бағдарламаны білгеннен кейін қызығушылықтары артып, информатиканы жақсы оқитын балалардың саны көбейеді және кәсіби бағыт-бағдар береді деген үмітіміз бар.

1.1. Микроконтроллер тақтасы

Дора Балтеа өзенінің бойында орналасқан Италияның Ивреа қаласы өзінің жеңілген патшаларымен әйгілі. 1002 жылы Ардуин король ел билеушісі болды, ал екі жылдан кейін оны Германия королі Генрих II құлатты. Бүгінгі таңда осы қаланың тарихи бөлігінде орналасқан ди-Ар-Ардуино патшаның есімімен аталады және аңыз бойынша, патша дүниеге келген жерде тұр[4].
Бар - бұл жердегі электроника жобасының итальяндық негізін қалаушы Массимо Банзидің сыра қайнату зауыты. Arduino - бұл жаңадан келгендерге де таңғажайып нәрселер жасауға мүмкіндік беретін арзан микроконтроллер тақтасы. Сіз Arduino-ға түрлі сенсорларды, жарық көздерін, электр қозғалтқыштарын және көптеген басқа құрылғыларды қосып, өзіңіздің жасауыңыздың әрекетін бағдарламалау үшін үйренуге болатын бағдарламалық жасақтаманы қолдана аласыз. Сіз интерактивті дисплейді немесе қозғалатын роботты құра аласыз, содан кейін желіде есеп немесе бейнені орналастыру арқылы басқаларға айта аласыз.

2005 жылы Банци қаласының өзара әрекеттесу дизайн институтындағы студенттері үшін қарапайым құрал ретінде шығарылған Иврея (Interaction Design Institute of Ivrea, IDII), Ардуино халықаралық электронды қолөнер бұйымдары саласында халықаралық революция жасады [6]. Бұл (1-сурет)тақтаны қолжетімді бағаға сатып алуға болады немесе оны нөлден жасай аламыз. Барлық схемалар мен бастапқы кодтар ашық лицензиялар негізінде ақысыз қол жетімді. Нәтижесінде, Ардуино өз уақытындағы ең ықпалды ашық бастапқы бағдарламалық жасақтама жүйесіне айналды.

Кішігірім баспа схемасы электроника саласындағы «суретшілерге», электронды қолөнерді ұнататын адамдарға, студенттерге және осындай нәрсе жинауды армандайтын кез-келген адамға шабыт көзі болып табылады. Әлем бойынша 250.000 Arduino жиынтығы сатылды, және бұл көптеген клондарды есептемегенде [8]. «Бұл адамдарға басқа жолмен жасалмайтын істерді жасауға мүмкіндік берді», - дейді Дэвид А. Меллис Медиада біліктілігін аяқтамас бұрын Массачусетс технологиялық институтының зертханасында IDII студенті болған және қазір Arduino үшін жетекші бағдарламалық жасақтама жасаушы [10].

1- сурет. Бірінші прототип тақтасы

Алғашқы прототип (2-сурет) тақтасы 2005 жылы жасалған, қарапайым дизайнға ие болды, бірақ ол әлі Ардуино деп аталмаған. Біраз уақыттан кейін, сол жылы Массимо Банци оған Ардуино деп ат қойды [14]

2- сурет. Оң жағындағы бірінші - Массимо Банци

Бүгінгі таңда Arduino негізінде демализаторлар, жарықдиодтық кубтар, үйдегі автоматика жүйелері, Twitter дисплейлері және тіпті ДНҚ анализдері сияқты көптеген қызықты әзірлемелер бар! Arduino әуесқойларының бүкіл клубтары мен қауымдастықтары пайда болды [16]. Жақында Google өзінің Android смартфонына арналған Arduino негізіндегі даму жиынтығын шығарды. Дэйл Доугерти, Make журналының редакторы және баспагері, үйдегі библия әуесқойлары Ардуино «жоба жасаушылардың миына» айналды.
Ардуино - бұл көпшілікке қол жетімді жоба ғана емес, ол технологияны қол жетімді етуге тырысады. Бұл сонымен қатар Банци және оның достарының шағын тобы басқаратын стартап-компания. Бұл компания тіпті олардың сиқырлы өнімі шеше алмайтын проблемаға тап болады - қалайша үлкен табысқа жетіп, өсуге болады. Олар ірі компания болғылары келеді.

Өз кезегінде, Ардуино (3- сурет) тағы бір үлкен проблемаға тап болды, ол - студенттерге электронды құрылғыларды қалай құруға және тез үйретуге болатындығы. 2002 ж. Банзи жаңа тәсілдерін дамыту үшін ассистент профессор ретінде IDII мекемесіне жалдады [18]. Бірақ бюджеттің қысқаруымен және зертханалық базаға уақыттың шектеулі болуымен оның қажетті құрылғыларды пайдалану мүмкіндігі аз болды.

3- сурет. Ардуино Uno платосы

1.2. Arduino Uno R3 жады

Ардуино Uno платосы (4-сурет) жадтың үш түрін қолдайды:

* Flash - 32 кБ жады. Бұл командалар үшін негізгі қойма. Жазылған бағдарламаны осы қоймада сақталады. Бұл жады 2 кБ жүйені баптаумен айналысатын, USB арқылы жүктейтін және эскизді іске қосатын жүктеуші бағдарламасына бөлінген [20].

* RAM SRAM - 2 кБ жады. Мұнда, әдетте, бағдарламаның жұмысы кезінде құрылған айнымалылар мен объектілер сақталады. Бұл жад энергияға тәуелді, қуатт өшкен кезде, барлық деректер өшіріледі.

* EEPROM - көлемі 1 кБ жады. Мұнда контроллер өшірілген кезде деректер сақталады. Бірақ EEPROM-ны жазу және оқу процедурасы әдетте Arduino IDE-де қол жетімді қосымша кітапхананы қолдануды талап етеді. EEPROM технологиясына тән қайта жазу циклін шектеулі екенын ұмытпау керек.

4- сурет. Arduino Uno R3 жады