Основы программирования микроконтроллеров и создания системы «Умный дом»

В программе курса также освещаются основы работы с оборудованием, программирования взаимодействия микроконтроллеров и различных модулей и проектирования систем от автоматизированных гроубоксов до «умных домов»

Курс предназначен для людей, интересующихся автоматизацией как простых игрушек, так и систем прикладного назначения для дома, офиса, мультимедийных интерактивных стендов или пригородных участков.

Цель курса
Сформировать у обучающегося понимание процесса функционирования микроконтроллеров и их взаимодействия с модулями, развить умение проектировать системы автоматизации сбора данных и управления периферией, закрепить навыки написания и отладки программ для различных типов микроконтроллеров и модулей.

• Изучить основы работы микроконтроллеров.
• Освоить процесс написания, загрузки и отладки программ для различных микроконтроллеров.
• Ознакомиться с наиболее часто используемыми модулями – датчиками, индикаторами и управляющими элементами.
• Научиться написанию программ для взаимодействия микроконтроллера с модулями.
• Научиться проектировать и программировать системы из большого количества различных модулей.
• Научиться использовать стандартные приложения по взаимодействию смартфонов и планшетов с микроконтроллерами.

Программа:

• Виды и назначение микроконтроллеров.
  • Структура коннекторов и правила подключения к модулям.
  • Виды и назначение модулей, особенности работы с периферийным оборудованием.
  • Возможности взаимодействия микроконтроллеров друг с другом и с мобильными устройствами.
• Основы работы с виртуальными микроконтроллерами и простыми устройствами
  • Регистрация на сайте-эмуляторе микроконтроллеров.
  • Прохождение сценариев-уроков по основам сборки систем и написания программы.
• Основы работы с реальным оборудованием
  • Подключение микроконтроллера к компьютеру.
  • Установка и настройка Arduino IDE.
  • Использование программ из демонстрационной библиотеки.
  • Создание простых программ.
  • Правила и способы отладки программы.
  • Управление простыми индикаторами – светодиодами, LED-мониторами.
  • Установка библиотек и работа с ними.
  • Работа со звуковыми устройствами и поворотными механизмами.
  • Работа с датчиками и реализация приема, обработки и вывода информации.
  • Обзор наборов модулей «37 в 1» и «45 в 1» и работа с ними.
  • Написание программы управления состоянием индикаторов в зависимости от получаемой информации от датчиков.
• Работа со сложными модулями
  • Работа с библиотеками мониторов и камер.
  • Работа с библиотеками модулей связи.
  • Работа с различными двигателями и их модулями-драйверами.
  • Работа с мобильным приложением взаимодействия с микроконтроллерами.
• Особенности практического применения
  • Отличие программирования для «идеального» и «реального» миров.
  • Особенности работы распределенных систем.
  • Особенности систем с большим количеством подключенных датчиков и исполнительных механизмов.
• Финальная работа
  • Разработка финального проекта по собственной идее или полученному заданию при содейтвии преподавателя.
  • Сборка прототипа.
  • Написание и тестирование программы, защита проекта.
• Используемое оборудование и программное обеспечение
  • Во время обучения используется персональный компьютер со стандартной операционной системой, интернет-обозревателем и установленной на нем средой разработки Arduino IDE.
• Перечень микроконтроллеров:
  • Arduino Nano;
  • Ardiono Uno;
  • Ardiono Mega;
  • ESP8266 D1 Mini FT232;
  • ESP8266 D1 Mini PRO V3.0.0;
  • ESP8266 v3 ch340;
  • ESP32 CH9102X;
  • ESP32 Wemos D1;
  • BBC micro:bit v2.
• Перечень модулей
  • Простые модули:
    • KY-001 цифровой датчик температуры,
    • KY-002 модуль определения вибрации,
    • KY-003 датчик Холла (датчик магнитного поля),
    • KY-004 механическая кнопка,
    • KY-005 сенсор инфракрасного излучения + пульт д/у,
    • KY-006 пассивный звуковой модуль,
    • KY-007 (KY-040) датчик угла поворота,
    • KY-008 модуль с красным лазером,
    • KY-009 3-цветный LED,
    • KY-010 модуль с оптическим прерыванием,
    • KY-011 2-х цветный светодиод,
    • KY-012 активный звуковой модуль,
    • KY-013 аналоговый датчик температуры,
    • KY-014 (KY-039) датчик сердцебиения для пальца,
    • KY-015 (DHT11) датчик температуры и влажности,
    • KY-016 RGB LED модуль,
    • KY-017 ртутный датчик наклона,
    • KY-018 модуль фоторезистора,
    • KY-019 JQC-3FF-S-Z одноканальное реле 5V,
    • KY-020 механический датчик наклона,
    • KY-021 геркон – датчик магнитного поля,
    • KY-022 модуль ИК приёмника (IRremote) + пульт Д/У,
    • KY-023 двухосевой джойстик с кнопкой,
    • KY-024 линейный датчик Холла (датчик магнитного поля),
    • KY-025 датчик магнитного поля (магнитный геркон),
    • KY-026 датчик открытого огня,
    • KY-027 датчик наклона со светодиодом,
    • KY-028 цифровой датчик температуры,
    • KY-029 3mm двуцветный LED,
    • KY-030 датчик звука,
    • KY-031 датчик удара/встряски,
    • KY-032 оптический датчик обнаружения препятствия,
    • KY-033 датчик отслеживания линии,
    • KY-034 7-цветный LED,
    • KY-035 Модуль датчика Холла (аналоговый),
    • KY-036 цифроаналоговый датчик прикосновения,
    • KY-037 датчик определения звука,
    • KY-038 модуль с микрофоном,
    • KY-039 датчик сердцебиения,
    • KY-040 датчик угла поворота,
    • MQ7 датчик угарного газа,
    • HW-526 датчик угла поворота,
    • DS18B20 цифровой датчик температуры,
    • Емкостной датчик влажности почвы (гигрометр) V1.2,
    • TTP223B цифровой датчик прикосновения,
    • HC-SR04 ультразвуковой датчик расстояния,
    • VL53L0X-V2 лазерный датчик расстояния,
    • Мембранная клавиатура 4х1, мембранная клавиатура 4х4,
    • SG-90 серво-привод,
    • MAX7219 LED матрица 8×8,
    • модуль «светофор».
    • Сложные модули:
    • LCD 1602 двурядний 16-ти разрядный экран,
    • F3461AH 4-разрядный 7-сегментный индикатор,
    • KEM-3101BR одноразрядный 7-сегментный индикатор,
    • DFPlayer MP3 проигрыватель с адаптером карты памяти,
    • GY-521 MPU-6050 трехосевой акселерометр,
    • HC-06 zs-040 модуль Bluetooth связи,
    • L298N драйвер двигателя,
    • L911 драйвер шагового двигателя,
    • ULN2003 драйвер шагового двигателя,
    • NEO-6m GPS модуль,
    • OV7670 камера,
    • 3-х осевой модуль измерения смещения, скорости и ускорения,
    • Funduino Joystick Shield V1.A – модуль джойстика с 4 кнопками,
    • Дисплей ZJY-IPSI30-V2.0,
    • SIST7789 цветной TFT IPS дисплей.
    • Цветной TFT тачскрин дисплей ILI9341 с модулем памяти,
    • Camsense-X1 LIDAR 360,
    • Мотор ТТ + Mecanum колёса,
    • NEMA 17 шаговый двигатель,
    • TM1638 модуль с клавиатурой и индикаторами,
    • AD8232 нательный датчик сердечного ритма,
    • MFRC522 RFID-модуль,
    • M800L GSM и GPRS модуль,
    • Механический манипулятор с четырьмя степенями DOF-4.

В конце курса обучающийся:

• Определять возможности и характеристики различных микроконтроллеров и модулей.
• Организовывать и настраивать совместную работу компьютера и микроконтроллера для написания и отладки программ.
• Создавать программы контроля окружающей обстановки и управления модулями исходя из заранее продуманного сценария поведения микроконтроллера.
• Проектировать и собирать автоматические устройства и системы от роботизированных игрушек до «умных домов».

Küsin koolituse kohta lisainfot